Informe de Circuitos Electricos

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FACULTAD DE INGENIERA

INFORME DE TRABAJO DE INVESTIGACION

TEMA: MEDIDAS ELECTRICAS BASICAS

PROFESOR : Ing. Fidel Ros Noriega

GRUPO PRCTICAS : A

HORARIO : Domingo 11am-1pm

INTEGRANTES CHAVEZ HUINGO, Mariano Antonio

BLAS ESPINOZA, Neysser Eduardo

RONDON TERRONES, Manuel

SEMINARIO SALAZAR, Cesar

SULLN VASQUEZ, Kevin Jordan

CICLO : VII-SEMESTRE 2015-I

NUEVO CHIMBOTE- 2015

AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL

FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIN

CURSO:

CIRCUITOS

ELECTRICOS

ESCUELA ACADMICA PROFESIONAL

DE INGENIERA MECNICA


INDICE

I. OBJETIVOS.3

II. MEDIDA ELECTRICA DE CORRIENTE.4

III. MEDIDA DE POTENCIA ELECTRICA...12

IV. MEDIDA DE ENERGIA ELECTRICA.14

V. MEDIDA DE TENSION.17

VI. CONCLUSIONES...20

VII. BIBLIOGRAFIA.....20


OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Investigar las principales medidas elctricas bsicas en anlisis de circuitos elctricos

as como los elementos involucrados.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Dominar la terminologa de instrumentos de medicin elctrica.

Desarrollar y comprender los componentes que estn presentes en un sistema de

medicin elctrica.

Familiarizarse con la metodologa usada en el diseo de los medidores bsicos de

circuitos elctricos.


MARCO TEORICO

I. MEDIDAS ELCTRICAS DE CORRIENTE:

Ley de Ohm: La ley de Ohm nos da la relacin que existe entre la tensin, intensidad y

resistencia elctrica en un conductor. Establece que la corriente I que circula por l es

proporcional a la diferencia de potencial V entre sus extremos, siendo la constante de

proporcionalidad el inverso de la resistencia del conductor:

Resistencias en serie:

Una conexin de resistencias en serie se caracteriza porque presenta un trayecto nico de paso

de corriente. Tal como se aprecia en la figura 1, la misma intensidad de corriente, I, circula a

travs de cada una de las resistencias R1 y R2 conectadas en serie. Llamemos Vab a la

diferencia de potencial aplicada al conjunto de la asociacin. Se cumple que:

Es decir, la resistencia equivalente de una

asociacin de

resistencias en serie

es la suma de las

resistencias.


Resistencias en paralelo:

Se dice que varias resistencias se conectan en paralelo cuando todas estn sometidas a la misma

diferencia de potencial Vab . En consecuencia, la corriente que circula por cada resistencia es

diferente es inversamente proporcional a sus respectivos valores. En el caso de que la asociacin

en paralelo conste solo de dos resistencias, se tendr:

Por tanto, la inversa de la resistencia

equivalente de la asociacin en

paralelo, es igual a la suma de las inversas de cada una de la resistencia:

Medida de intensidad: para medir la intensidad de corriente a travs de una resistencia,

debemos colocar un ampermetro en serie con la resistencia, de forma que el ampermetro y la

resistencia sean recorridos por la misma intensidad (Figura 3).

Como el ampermetro tiene cierta resistencia interna, la corriente del circuito se modificara al

conectar el ampermetro, por ello, el ampermetro debe tener una resistencia, Ampermetro, muy

pequea de modo que la variacin que introduzca sea despreciable

( ).

Medida tensin: para medir la tensin o diferencia de potencial,

Vab, entre los extremos de una resistencia, debemos


conectar un voltmetro en paralelo con la misma, de forma que la cada de potencial a travs

del voltmetro sea la misma que a travs de la resistencia (Figura 4).

Dado que el voltmetro tiene cierta resistencia interna, al conectarlo modificara la corriente del

circuito y la cada de potencial, Vab, a travs de la resistencia que queremos medir. Por ello,

para que su influencia sobre el circuito sea despreciable, el voltmetro debe tener una resistencia

muy grande ( ).

Medida resistencia: para medir la resistencia debemos conectar el ohmmetro directamente a

la resistencia y sin que sta est alimentada por el circuito (Figura 5).

El ohmmetro, mediante una pila interna, suministra una intensidad de corriente a travs de la

resistencia, R, que queremos medir, dicha intensidad depender de R y de las caractersticas del

ohmmetro (fem de la pila y resistencia interna). El ohmmetro mide la intensidad pero la escala

viene calibrada para dar la lectura directa de la resistencia R.

Polmetros: los polmetros son instrumentos que permiten realizar medidas de diversas

magnitudes elctricas. Para ello estn dotados de diferentes circuitos elctricos que

seleccionamos dependiendo de la magnitud que queramos medir y del orden de magnitud de su

valor.

Con independencia de la marca y modelo que utilicemos, los aspectos generales relacionados

con su manejo son bsicamente los mismos. En la figura 6 podemos ver las partes bsicas de un

polmetro digital.


Conectores: en general tienen cuatro bornes de conexin:

o COM (comn, polaridad -), de uso comn para todas las medidas, en el siempre debemos conectar el cable negro.

En las otras entradas (polaridad +), conectaremos el cable rojo dependiendo de la medicin que

vayamos a realizar:

o V: para medir tensiones y resistencias figura 6 o 20A: para medir intensidades del orden del amperio, hasta 20 A o A mA, para medir intensidades del orden del microamperio o miliamperio.

Selector: selecciona el tipo de medida que deseamos realizar: resistencia: _, tensin de continua: V --, tensin de alterna: V~ , intensidad de continua: A -- , intensidad de

alterna: A~.

El nmero de la escala indica el valor mximo que se puede medir en dicha escala. En el

caso de no saber el orden del valor que se va a medir, empezaremos por la escala mayor.

II. MEDIDA DE RESISTENCIA:

Se le denomina resistencia elctrica a la igualdad de oposicin que tienen los electrones al moverse a

travs de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se

representa con la letra griega omega (), en honor al fsico alemn George Ohm, quien descubri el

principio que ahora lleva su nombre.

Para un conductor de tipo cable, la resistencia est dada por la siguiente frmula:


Donde es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, es la longitud del

cable y S el rea de la seccin transversal del mismo.

La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, adems es directamente

proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional

a su seccin transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o seccin transversal).

Adems, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razn

entre la diferencia de potencial elctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, as:

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de

corriente en amperios.

Tambin puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente

proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a su resistencia"

Segn sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar

en conductores, aislantes y semiconductor. Existen adems ciertos materiales en los que, en

determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenmeno denominado superconductividad, en

el que el valor de la resistencia es prcticamente nulo.

Asociacin de resistencias

Asociacin en serie

Dos o ms resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto

una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente.

Asociacin en paralelo

Dos o ms resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de

modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las resistencias tienen la

misma cada de tensin, UAB.


Asociacin mixta

En una asociacin mixta podemos encontrarnos conjuntos de resistencias en serie con conjuntos de

resistencias en paralelo. En la figura 5 pueden observarse tres ejemplos de asociaciones mixtas con

cuatro resistencias.

a)

b)

c)

Asociaciones estrella y tringulo

En la figura a) y b) pueden observarse respectivamente las asociaciones estrella y tringulo,

tambin llamadas y o delta respectivamente. Este tipo de asociaciones son comunes en las

cargas trifsicas. Las ecuaciones de equivalencia entre ambas asociaciones vienen dadas por

el teorema de Kennelly:


Resistencias en estrella en funcin de las resistencias en tringulo (transformacin de

tringulo a estrella)

El valor de cada una de las resistencias en estrella es igual al cociente del producto de las dos

resistencias en tringulo adyacentes al mismo terminal entre la suma de las tres resistencias en

tringulo.

Resistencias en tringulo en funcin de las resistencias en estrella (transformacin de

estrella a tringulo)

El valor de cada una de las resistencias en tringulo es igual la suma de las dos resistencias en

estrella adyacentes a los mismos terminales ms el cociente del producto de esas dos

resistencias entre la otra resistencia.

Asociacin puente

La determinacin de la resistencia equivalente de este tipo de asociacin tiene slo

inters pedaggico. Para ello se sustituye bien una de las configuraciones en tringulo de la

asociacin, la R1-R2-R5 o la R3-R4-R5 por su equivalente en estrella, bien una de las

configuraciones en estrella, la R1-R3-R5 o la R2-R4-R5 por su equivalente en tringulo. En

ambos casos se consigue transformar el conjunto en una asociacin mixta de clculo sencillo.


Otro mtodo consiste en aplicar una fem (E) a la asociacin y obtener su resistencia equivalente

como relacin de dicha fem y la corriente total demandada (E/I).

Medicin de resistencia elctrica

Definicin de resistencia o resistor: Es cualquier elemento localizado en el paso de la corriente

elctrica y que causa oposicin a que esta fluya. Las resistencias se representan con la letra R y

se miden en ohm ().

Componente electrnico resistencia o resistor: Estos componentes electrnicos introducen

resistencias especficas entre dos puntos de un circuito. Para saber el valor de la resistencia

proporcionada se sigue un cdigo de colores impreso en el componente en forma de bandas,

como lo podemos ver a continuacin:

Pueden existir 4 o 5 bandas, dependiendo del modelo de resistor, el conjunto de bandas cercanas

determinan la resistencia y la banda del extremo opuesto determina la tolerancia (generalmente

esta banda es dorada o plateada).

Es muy fcil obtener el valor de una resistencia, para ello usaremos la siguiente tabla, que

utilizaremos al resolver los siguientes ejemplos:


III. MEDICION DE POTENCIA ELECTRICA:

POTENCIA ELECTRICA

Potencia es la velocidad a la que se consume la energa. Si la energa fuese un lquido, la

potencia sera los litros por segundo que vierte el depsito que lo contiene. La potencia se mide

en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra P.

Un J/seg equivale a 1 wat (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un

segundo, estamos gastando o consumiendo 1 wat de energa elctrica.

La unidad de medida de la potencia elctrica P es el wat, y se representa con la letra W.

TIPOS DE MEDICION DE POTENCIA

Potencia Activa

Es la potencia capaz de transformar la energa elctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos

elctricos existentes convierten la energa elctrica en otras formas de energa tales como:

mecnica, lumnica, trmica, qumica, etc.


Potencia Reactiva

Potencia utilizada para la formacin de los campos elctrico y magntico de sus componentes,

que fluctuar entre estos componentes y la fuente de energa

Potencia Aparente

Potencia total es la suma de la potencia activa y la aparente. Estas dos potencias representan la

potencia que se toma de la red de distribucin elctrica, que es igual a toda la potencia que

entregan los generadores en las plantas elctricas.

Tringulo de potencias que forman la potencia activa, la potencia reactiva y la potencia

aparente. El ngulo que se aprecia entre la potencia aparente y la activa se denomina

coseno de "fi" o "factor de potencia" y lo crea la potencia reactiva. A mayor potencia

reactiva, mayor ser ese ngulo y menos eficiente ser el equipo al que le corresponda.

Instrumentos De Medicin

Vatmetros

La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un

vatmetro, un instrumento parecido al electrodinammetro. El vatmetro tiene su bobina

fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la

bobina mvil se conecta en serie con una resistencia grande y slo deja pasar una parte

proporcional del voltaje de la fuente. La inclinacin resultante de la bobina mvil

depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en

vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.


Conversor electrodinmico

Es utilizado en la actualidad para medir potencia activa y reactiva. Si bien su uso

como instrumento de laboratorio ha sido suplantado por la instrumentacin

digital de precisin, tiene an numerosas aplicaciones prcticas. Su principio de

funcionamiento (como instrumento monofsico) y caractersticas constructivas

se tratan en la Nota de Curso Instrumentos Analgicos - Instrumentos

Electrodinmicos.

IV. MEDIDA DE ENERGIA ELECTRICA:

Se denomina energa elctrica a la forma de energa que resulta de la existencia de una

diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente elctrica entre

ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico. La energa elctrica

puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales como la energa lumnica o luz, la

energa mecnica y la energa trmica.


De la expresin que relaciona la energa con la potencia se deduce que la energa es el producto

de la potencia por el tiempo. El clculo de la energa elctrica consumida por un receptor es

muy interesante, especialmente para los consumidores, ya que sobre l se establecen los costos

que facturan las compaas elctricas.

LA ENERGIA ELECTRICA

En una de las formas de manifestarse la energa. Tiene como cualidades la docilidad en

su control, la fcil y limpia transformacin de energa en trabajo, y el rpido y eficaz

transporte, son los cualidades que permiten a la electricidad ser "casi" lo energa

perfecta. El gran problema de la electricidad es su dificultad para almacenara. Si en

estos momentos se pudiera condensar el fluido elctrico con la misma facilidad con lo

que se almacena cualquier otro fluido energtico, por ejemplo la gasolina, estaramos

ante una de las mayores revoluciones tecnolgicos de nuestro tiempo.

LA ELECTRICIDAD

Los fundamentos fsicos de la electricidad se explican a partir del modelo atmico. La

materia est compuesta por un conjunto de partculas ele mentales: electrones, protones

y neutrones. Cuando un tomo tiene el mismo nmero de protones (cargas positivas)

que de electrones (cargas negativas) es elctricamente neutro. Es decir, la electricidad

no se manifiesta, ya que las cargas de diferente signo se neutralizan. Los electrones de

las capas ms alejadas del ncleo, sobre todo de los tomos metlicos, tienen cierta

facilidad para desprenderse. Cuando un tomo pierde electrones queda cargado

positivamente y si, por el contrario, captura electrones, entonces queda cargado

negativamente. Este es el principio por el que algunos cuerpos adquieren carga negativa

(hay ms electrones que protones) o adquieren carga positiva (hay ms protones que

electrones). Un cuerpo con carga negativa tiene predisposicin a ceder electrones y un

cuerpo con carga positiva tiene tendencia a capturarlos. Por lo tanto, cuando se

comunican dos cuerpos con cargas elctricas distintas, mediante un material conductor

de la electricidad, fluye una corriente elctrica que no es otra cosa que la circulacin de

electrones. Por lo tanto, la corriente elctrica circula desde el cuerpo cargado

negativamente hacia el cuerpo positivo.


PRODUCCION DE ELECTRICIDAD

Para que se produzca una corriente elctrica es necesario que exista una diferencia de

potencial o tensin elctrica entre dos puntos. Dicha diferencia se puede conseguir por

distintos procedimientos, aunque a nivel industrial, las forma ms empleadas son:

Por Induccin. Si se desplaza un conductor elctrico en el interior de un campo

magntico, aparece una diferencia de potencial en los extremos del mismo. Los

generadores industriales de electricidad estn basados en esta propiedad

electromagntica.

Por accin de la luz. Al incidir la luz sobre ciertos materiales aparece un flujo de

corriente de cierta importancia. Las clulas fotovoltaicas aprovechan esta energa, tal

como se ha visto en temas anteriores.

CENTRALES ELCTRICAS

De todos estos procedimientos para la produccin de electricidad, el ms conveniente para

transformar una energa mecnica en corriente elctrica es el basado en el principio de

induccin. A partir del principio de induccin surge la mquina denominada generador elctrico

o alternador. As pues, el generador aprovecha transforma energa mecnica cintica en energa

elctrica.

La energa cintica del agua que cae por la tubera de una central, el movimiento de las aspas de

un aerogenerador o la presin que ejerce el vapor de una central trmica son fcilmente

transformables en electricidad. Para ello, slo es necesario acoplar un generador de electricidad,

el cual, en esencia, no es ms que un conjunto de conductores que se mueven en el interior de

un campo magntico.


PRODUCCIN DE ENERGA ELCTRICA

La produccin de energa elctrica se realiza en centrales elctricas, y debe ajustarse al

consumo, dada la imposibilidad de almacenar la electricidad. La ubicacin de las

centrales de produccin debe de estar lo ms prxima posible a los centros de consumo,

adems, los centros de produccin estn interconectados entre s para poder efectuar

intercambios de energa desde las zonas excedentes de produccin hacia aquellas en que

la produccin no cubre el consumo. Los principales tipos de centrales de produccin de

energa elctrica a son:

V. MEDIDA DE TENSION:

TENSION:

La tensin elctrica o diferencia de potencial (tambin denominada voltaje1 2 ) es

una magnitud fsica que cuantifica la diferencia de potencial elctrico entre dos

puntos. Tambin se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por

el campo elctrico sobre una partcula cargada para moverla entre dos posiciones

determinadas. Se puede medir con un voltmetro.3 Su unidad de medida es el voltio.

La tensin entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la

carga y depende exclusivamente del potencial elctrico de dichos puntos A y B en

el campo elctrico, que es un campo conservativo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante

un conductor, se producir un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el

punto de mayor potencial se trasladar a travs del conductor al punto de menor

potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesar

cuando ambos puntos igualen su potencial elctrico. Este traslado de cargas es lo

que se conoce como corriente elctrica.


INSTRUMENTO DE MEDICION:

VOLTIMETRO:

Un voltmetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos

puntos de un circuito elctrico.

a. Voltmetros electromecnicos

Estos voltmetros, en esencia, estn constituidos por un galvanmetro cuya

escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y

para corriente alterna.

b. Voltmetros vectoriales

Se utilizan con seales de microondas. Adems del mdulo de la tensin dan

una indicacin de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de

aparatos elctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la

tecnologa actual ha permitido poner en el mercado versiones econmicas y al

mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en

cualquier casa de ventas dedicada a la electrnica.

c. Voltmetros digitales

Dan una indicacin numrica de la tensin, normalmente en

una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria,

deteccin de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras

funcionalidades.

El sistema de medida emplea tcnicas de conversin analgico-digital (que

suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor

numrico mostrado en una pantalla numrica LCD.

El primer voltmetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de

"Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.


MEDIDA DE LA TENSION:

La tensin se mide con un voltmetro y se conecta en paralelo a los dos puntos

donde se desea medir la tensin.

El terminal positivo del voltmetro se conecta al terminal positivo de la tensin.

Si la conexin se realiza al revs la medida es de signo negativo.


CONCLUSIONES

El estudio de circuitos elctricos en Ingeniera Mecnica es una base fundamental para

poder disear y trabajar con los sistemas mecnicos y dinmicos actuales ya que por lo

general siempre trabajan con algn tipo de circuito electrnico.

Es importante de igual modo el tener presente como medir cada parmetro en un

circuito a ser analizado, as como interpretarlo correctamente con cada uno de sus

parmetros mecnicos y fsicos desde el punto del anlisis de circuitos elctricos en

ingeniera.

El diseo de cada uno de estos instrumentos de medicin electrnica en su tiempo

fueron un desafi para la comunidad de ingenieros electrnicos, pero ahora estos nos

servirn para poder desarrollarnos mucho ms en el campo de la electrnica.

BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de los Circuitos Elctricos- Matthew Sadiku

http://fgagor.webs.ull.es/PracticaTC1.pdf.

http://www.die.eis.uva.es/~daniel/docencia/te/TEIQPractica12y4-2008.pdf

Documents

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