domingo, 15 de abril de 2012

LA ENERGIA
CIRCUITOS
 ¿qué es un circuito eléctrico? Se denomina así el camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia en una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica; continúa después por  el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de la pila.
Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica, en este caso una pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control.
Todo circuito eléctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía, en este caso, de una corriente eléctrica.
¿Qué es la corriente eléctrica? Recibe este nombre el movimiento de cargas eléctricas (electrones) a través de un conducto; es decir, que la corriente eléctrica es un flujo de electrones.
¿Qué es un interruptor o apagador? No es más que un dispositivo de control, que permite o impide el paso de la corriente eléctrica a través de un circuito, si éste está cerrado y que, cuando no lo hace, está abierto.
Existen otros dispositivos llamados fusibles, que pueden ser de diferentes tipos y capacidades. ¿Qué es un fusible? Es un dispositivo de protección tanto para ti como para el circuito eléctrico.
Sabemos que la energía eléctrica se puede transformar en energía calorífica. Hagamos una analogía, cuando hace ejercicio, tu cuerpo está en movimiento y empiezas a sudar, como consecuencia de que está sobrecalentado. Algo similar sucede con los conductores cuando circula por ellos una corriente eléctrica (movimiento de electrones) y el circuito se sobrecalienta. Esto puede ser producto de un corto circuito, que es registrado por el fusible y ocasiona que se queme o funda el listón que está dentro de el, abriendo el circuito, es decir impidiendo el paso de corriente para protegerte a ti y a la instalación.
Recuerda que cada circuito presenta Características Particulares. Obsérvalas, compáralas y obtén conclusiones sobre los circuitos eléctricos.
Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una combinación de estos dos últimos.




 CIRCUITO SENCILLO


Un circuito sencillo consta de tres elementos: una fuente de electricidad (pila), un trayecto
o conductor por el cual fluya la electricidad (alambre) y un resistor eléctrico (lámpara) que
puede ser cualquier dispositivo que requiera electricidad para funcionar.  La siguiente
ilustración muestra un circuito sencillo que consta de una pila, dos alambres y una
bombilla de bajo voltaje.  El flujo de electricidad es causado por el exceso de electrones
en el extremo negativo de la pila que fluye hacia el extremo positivo, o terminal, de la
batería.  Cuando se completa el circuito, los electrones fluyen desde el terminal negativo a
través del alambre conductor, y luego por la bombilla (encendiéndola), y finalmente de
regreso al terminal positivo en un flujo continuo.
 Diagrama esquemático de un circuito sencillo
El siguiente es un diagrama esquemático del circuito sencillo que muestra los
símbolos electrónicos de la pila, interruptor y bombilla.



CIRCUITOS EN SERIE



Hasta ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es que es más común encontrar varios receptores en el mismo circuito.
Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:
En serie
En paralelo
Mixtos
Circuitos en serie
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor. 





  • Para Generadores
TE Compon 07.svgTE Compon 07.svgTE Compon 07.svg
TE Compon 05.svgTE Compon 05.svgTE Compon 05.svg

   {V_{T}} = {V_1} + {V_2} + ... + {V_n}\,

   {I_{T}} = {I_1} = {I_2} = ... = {I_n}\,

  • Para Resistencias
TE Compon 01.svgTE Compon 01.svgTE Compon 01.svg

   {R_{T}} = {R_1} + {R_2} + ... + {R_n}\,

  • Para Condensadores
TE Compon 04.svgTE Compon 04.svgTE Compon 04.svg

   {1 \over C_{T}} = {1 \over C_1} + {1 \over C_2} + ... + {1 \over C_n}\,

  • Para Interruptores
TE Interu 1A.svgTE Interu 1B.svgTE Interu 1C.svg
Interruptor AInterruptor BInterruptor CSalida
AbiertoAbiertoAbiertoAbierto
AbiertoAbiertoCerradoAbierto
AbiertoCerradoAbiertoAbierto
AbiertoCerradoCerradoAbierto
CerradoAbiertoAbiertoAbierto
CerradoAbiertoCerradoAbierto
CerradoCerradoAbiertoAbierto
CerradoCerradoCerradoCerrado

Otra configuración posible, para la disposición de componentes eléctricos, es el circuito en paralelo. En el cual, los valores equivalentes se calculan de forma inversa al circuito en serie.
Es importante conocer que para realizar la suma de las magnitudes, solo en corriente alterna, debe ser sumado en forma fasorial (vectorial), para ser sumado en forma de módulo cada rama debe tener a lo más un elemento.


CIRCUITO EN PARALELO

En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.




CIRCUITO MIXTO

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.


Caída de tensión en un receptor
Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.
La corriente en los circuitos serie y paralelo
Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo.
Pulsa sobre los circuitos de abajo para ver el movimiento de los electrones
Características de los circuitos serie y paralelo
SerieParalelo
ResistenciaAumenta al incorporar receptoresDisminuye al incorporar receptores
Caida de tensión
Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia.
La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila.
Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente.
Intensidad 
Es la misma en todos los receptores e igual a la general en el circuito.
Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.
Cada receptor es atravesado por una corriente independiente, menor cuanto mayor resistencia.
La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el circuito.
Cálculos


EL USO PROTOBOARD 

Las placas protoboard se utilizan en Electrónica para ensayar circuitos en la fase de diseño, antes 
de construirlos de forma definitiva. Nos permite detectar errores de diseño, probar diferentes 
componentes, etc. 
La placa está constituida por una  matriz de agujeritos donde se pueden insertar, por simple 
presión, los terminales de los componentes, los cuales quedan pinzados. Estos agujeritos tienen 
uniones eléctricas por la parte interior de la placa, de forma que los componentes que insertemos 
en dos agujeritos unidos eléctricamente por la parte interior es como si los conectáramos entre sí.  
Las formas de las placas protoboard pueden ser muy diversas. Una de las más habituales adopta la 
forma de la figura: 
protoboard
Estructura del protoboard: Básicamente un protoboard se divide en tres regiones:



A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados.

B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí.

C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.
Los agujeros están agrupados en columnas de a 5, los cuales están unidos por la parte interior. Hay 
dos bloques de columnas de 5 agujeros. En cada bloque, las columnas  de agujeros están 
numeradas, y cada fila suele estar designada por una letra, para facilitar la identificación de cada 
agujero.  Además, hay una o dos filas situadas en la parte inferior y en la parte superior de la 
placa, que se suelen utilizar para conectar los dos polos de la fuente de tensión que alimenta el 
circuito. Todos los agujeros de cada una de estas filas están unidos entre sí. 
La separación entre los agujeritos es estándar, coincidiendo con la que se toma como patrón para 
disponer los terminales de la mayoría de componentes electrónicos de terminales cortos, como 
los circuitos integrados, relés, etc. Los  componentes electrónicos con terminales largos, que 
pueden separarse más o menos, pueden insertarse más fácilmente porque no hay que respectar 
distancias fijas entre los agujeritos de inserción. Esto implica que a la hora de posicionar los 
componentes en la placa, siempre hay que  empezar por los componentes con terminales 
cortos (y de posición fija) pues al no poder modificar las posiciones de dichos terminales son lo que 
más problemas pueden dar para colocarlos. Los componentes con terminales largos, como las 
resistencias, diodos, etc, al poder estirar más o menos dichos terminales pueden colocarse sin 
problemas posteriormente. 
De todas formas, por bien que distribuyamos los componentes, será inevitable tener que hacer 
conexiones por el exterior. Para ello se utilizan trocitos de cable rígido del grosor adecuado para 
que queden pinzados en la placa. El grosor de los cables de unión utilizados y los terminales de los 
componentes deben ser adecuados: ni tan gruesos que no entren en los agujeritos ni tan delgados 
que no queden bien pinzados y provoquen un mal contacto. 
IES Bellavista   1/3 El uso de placas protoboard para ensayar circuitos 
Los circuitos integrados o los relés, que llevan terminales a ambos lados, deben insertarse en la 
parte central (ver figura anterior), a caballo entre los dos bloques de grupos de 5 agujeros. Una fila 
de terminales del componente se insertará en el bloque de agujeritos superior y la otra fila de 
terminales en el bloque de agujeritos inferior.  

protoboard_simulador_
Prácticas: ensaya los siguientes circuitos en placa protoboard. Sobre una imagen de la placa protoboard o bien en papel de cuadritos, puedes hacer previamente un replanteo de los montajes. 


Resistencias Eléctricas
Cualquier material natural ofrece oposición al paso de la corriente eléctrica a través de ella. Este efecto se llama resistividad.
Los materiales conductores presentan una resistividad casi nula, los aislantes no permiten el flujo de corriente y los resistivos presentan cierta resistencia. Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en lo que la tensión que se les aplica es proporcional a la intensidad que circula por ellos.
Generalmente la resistencia de un material aumenta cuando crece la temperatura. También la resistencia de conductor es proporcional a la longitud de ésta e inversamente proporcional a su sección.
Hay que puntualizar, para que no haya malos entendidos, que a veces llamarlas resistencias se le denominan resistores.
La medición en resistencias se hace en ohmios, su símbolo que es este 
Características de la Resistencias
Todas las resistencias tienen una tolerancia, esto es el margen de valores que rodean el valor nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Su valor viene determinado por un porcentaje que va desde 0.001% hasta 20% el más utilizada es el de 10% . Esta tolerancia viene marcada por un código de colores.
La resistencias tienen un coeficiente de temperatura, este valor dependerá de la temperatura que alcance la resistencia cuando empiece a circular el flujo de electrones. Como cualquier elemento eléctrico y electrónico tiene un rango de trabajo y por tanto un límite de funcionamiento que vendrá determinado por su capacidad de disipar calor, la tensión y por su temperatura máxima; por tanto será la temperatura máxima con la cual podrá trabajar sin deteriorarse.
Tiene también un coeficiente de tensión que limitará el paso del corriente eléctrica entre sus dos extremos que será la variación relativa de cambio de tensión al que se someta.
Un factor también importante es el ruido que se debe a los cambios repentinos de aumento y disminución de corrientes continuos. La capacidad de la resistencia es la capacidad de mantener enel transcurso del tiempo el valor nominal de la resistencia será sometido a los cambios ambientales, largos periodos del funcionamiento que no deberá afectarla para nada.
Los materiales empleados para la fabricación de las resistencias son muy variados pero los más comunes son aleaciones de cobre, níquel y zinc en diversas proporciones de cada uno lo que hará variar la resistividad. Quien determinará un aumento de esta resistividad será el níquel, ya que si la aleación lleva porcentaje anto de éste, la resistencia tendrá gran resistividad.
Las aleaciones de cobre níquel y níquel-hierro tiene una resistividad de 10 a 30 veces mayor que el cobre y las aleaciones de níquel-cromo serán de 60 a 70 veces mayor que las de cobre y con un gran comportamiento en temperaturas elevadas.
También se puede utilizar el carbono ya que su resistividad entre 400 y 2.400 veces la del cobre, por este motivo se utiliza en las escobillas de los motores eléctricos.
Código de Colores
Hay varios tipos de resistencias vienen determinados por una representación de códigos de colores. Esto se realiza por medio de la estampación de unos anillos de colores en el cuerpo de la resistencia.
Estos anillos son cuatro o cinco y vienen especificados según se muestra en las ilustraciones.
'Resistencia eléctricas'
Tipos de Resistencias
Hay varios tipos de resistencias pero en definitiva se agrupan en fijas y variables. Las fijas se denominan de esta forma:
Bobinadas.
Suelen venir así para disipar potencia. Se fabrican sobre una base aislante en forma cilíndrica para enrollar un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constatán). La longitud y sección del hilo darán su resistividad juntamente con la composición de éste. Suelen venir marcadas en la superficie y se utilizan para las grandes potencias pero con el inconveniente de ser inductivas.
Aglomeradas.
Están realizadas de una pasta con granos muy finos de grafito. Estas son de las más utilizadas. Sus valores vienen determinados por el código de colores.
Al igual que la bobinadas constan de un hilo enrollado pero se le somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura (barniz especial) cuyo cometido es proteger el hilo resistivo y evitar que entren en contacto las espiras enrolladas. Es en este barniz donde se marca el código de colores.
Película de Carbono.
Se pone una fina capa de pasta de grafito encima de una base cilíndrica de cerámica. La sección y su composición determinarán el valor de la resistencia.
'Resistencia eléctricas''Resistencia eléctricas'

=
'Resistencia eléctricas'
'Resistencia eléctricas'


Código de colores

Bandas de colores en las Resistencias
Colores1ª Cifra2ª CifraMultiplicadorTolerancia
Negro00
Marrón11x 101%
Rojo22x 1022%
Naranja33x 103
Amarillo44x 104
Verde55x 105 0.5%
Azul66x 106
Violeta77x 107
Gris88x 108
Blanco99x 109
Orox 10-15%
Platax 10-210%
Sin color20%
Ejemplo:Inicio página
Si los colores son: ( Marrón - Negro Rojo - Oro ) su valor en ohmios es:
10x 1005 %  = 1000  = 1K
Tolerancia de  5%

5 bandas de colores
También hay resistencias con 5 bandas de colores, la única diferencia
respecto a la tabla anterior, es qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el
resto sigue igual.
Descargue (CodRes.exe) Programa freeware para el cálculo de las resistencias, cortesía de Cesar Pérez. 

Codificación en Resistencias SMD
En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más
usual es:
1ª Cifra = 1º número
2ª Cifra = 2º número
3ª Cifra = Multiplicador
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:
1200 ohmios = 1K2
1ª Cifra = 1º número
La " R " indica coma decimal
3ª Cifra = 2º número
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:
1,6 ohmios
La " R " indica "  0. "
2ª Cifra = 2º número
3ª Cifra = 3º número
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:
0.22 ohmios
Series de resistencias  E6 - E12 - E24 - E48, norma IEC
Series de resistencias normalizadas y comercializadas mas habituales para potencias pequeñas. Hay otras series como las  E96, E192  para usos más especiales.
E61.01.52.23.34.76.8
E121.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2
E241.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1
E481.01.051.101.151.211.271.331.401.471.541.621.69
1.781.871.962.052.152.262.372.492.612.742.873.01
3.163.323.483.653.834.024.224.424.644.875.115.36
5.625.906.196.496.817.157.507.878.258.669.099.53
Tolerancias de las series :E6 20%  -  E12 10%  -  E24 5%  -  E48 2%
Valores de las resistencias en  , K , M IEC = Comisión eléctrica Internacional