ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE ACUERDO CON EL METODO REQUERIDO

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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENIZAJE

• Denominación del Programa de Formación: Tecnólogo en electricidad industrial.
• Código del Programa de Formación: 821222, V3.
• Nombre del Proyecto: Diseño y Ejecución de una Instalación Eléctrica Industrial.
• Fase del Proyecto: ANALISIS
• Actividad de Proyecto: Establecer requerimientos para una Instalación Eléctrica Industrial.
• Competencia: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE ACUERDO CON EL METODO REQUERIDO

Resultados de Aprendizaje Alcanzar:

• Identificar parámetros eléctricos básicos e instrumentos de medición de acuerdo a la normatividad establecida.
• Realizar pruebas y mediciones en los circuitos eléctricos de acuerdo a los protocolos establecidos.
• Registrar los datos de pruebas y mediciones de acuerdo a las características del circuito.

• Duración de la Guía: 30 Horas.

1. PRESENTACION.

El desarrollo de esta guía le permitirá al aprendiz, crear conocimientos en relación al análisis de circuitos eléctricos en corriente continua, haciendo uso de diferentes métodos o técnicas, con el objetivo de diagnosticar los valores de las magnitudes eléctricas presentes en toda trayectoria cerrada de la corriente.

Para el análisis se debe tener algunos conceptos claros entre los que se encuentran los postulados de las leyes fundamentales de la electricidad: ley de Ohm, Watt, Krichhoff, Faraday, y otros como… Qué es un circuito abierto, qué es corto circuito, circuito serie, paralelo y mixto, voltaje, intensidad de corriente, potencia y resistencia.

Por lo anterior usted deberá hacer un repaso del aprendizaje logrado con el desarrollo de la guía GT1 ANALISIS DE CIRCUITOS, que lo pongan en contexto sobre estos temas y continuar con el desarrollo de las actividades propuestas, dejando evidencia en un documento escrito y/o digitalizado de los ejercicios planteados.

1. FORMULACION DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE. Inicie un documento de evidencias con todas las actividades realizadas en esta guía. Una vez finalizado el desarrollo de la guía solicite la firma del vocero o del suplente del vocero y súbalo como evidencia de aprendizaje.

GFPI-F-019 V3

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1. CONCEPTUALIZACIÓN BÁSICA DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF. POSTULADO DE LEY DE KIRCHHOFF PARA CORRIENTES Y VOLTAJES.

Recordemos que el nombre completo de este pionero del estudio en electricidad es “Gustav Robert Kirchhoff”, nacido en PRUSIA, actual “Kaliningrado”, el 17 de octubre de 1887 y por tanto es de nacionalidad alemana. Este ingenioso investigador postuló la ley de Kirchhoff para corrientes y la ley de Kirchhoff para voltajes. Amplíe sus conocimientos previos observando los videos https://www.youtube.com/watch?v=NVAcTSFbxog,        y https://www.youtube.com/watch?v=moO- XhyGG8M

Indague y en términos suyos redacte el postulado de estas leyes (de Kirchhoff), explique la interpretación a las expresiones matemáticas enunciadas aquí:

∑i (entrando a un nodo) = ∑i (saliendo del nodo).

∑v (suministrados en una trayectoria cerrada) = ∑v (absorbidos en dicha trayectoria cerrada). Donde “i” es corriente y “v” es voltaje

Tenga en claro que:

• para comprender estos postulados debe interiorizar el concepto de malla eléctrica o trayectoria cerrada y nodo eléctrico.
• Cada componente en un circuito tiene una corriente, una resistencia y un voltaje asociados.
• La corriente tiene un sentido en el que fluye y el voltaje una polaridad.
• Por la ley de signos pasivos, en una resistencia la corriente siempre fluye en el sentido contrario a la polaridad de los receptores.
• En la ley de voltajes, al asignar polaridades y plantear las ecuaciones con base en el sentido de la corriente asumida se debe tener en cuenta, que si la corriente asignada sale por el negativo se entiende que el elemento absorbe voltaje y si sale por el positivo se entenderá que el elemento suministra voltaje al circuito.
• Es importante hacer claridad en: ¿cómo se sabe que existe un nodo eléctrico? La respuesta es sencilla. En todo punto de contacto en el cual se realiza la unión de dos o más conductores, ahí se conforma un nodo eléctrico.

Con estos conceptos aclarados, desarrolle los siguientes ejercicios, teniendo en cuenta asignar polaridad arbitraria a los componentes del circuito.

1. Observe las imágenes de los circuitos eléctricos, identifique en cada caso, la cantidad de nodos y plantee las ecuaciones que resultan para las corrientes que entran y salen (indíquelas si no están marcadas) de los nodos eléctricos.

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1. Observe las imágenes de los circuitos eléctricos, identifique la cantidad de mallas y plantee las ecuaciones matemáticas de las caídas de tensión y los voltajes suministrados a cada malla[pic 7][pic 8][pic 9]

Con el apoyo de su instructor realice la socialización para el grupo en general, haga aclaraciones y complemente su documento de evidencias de aprendizaje, con las correcciones correspondientes.[pic 10]

Actividad de apoyo. Consulte, en forma individual; en el material de apoyo, en black board, el texto “introducción a la resolución resistencias 3eso” seleccione cinco circuitos electricos y marque los nodos electricos existentes, etiquételos con números y mencione el total de nodos. Tome registros fotográficos expónga su trabajo al grupo de aprendizaje, pida la firma de cada integrante (del grupo pequeño) y súbalo como evidencia.

1. ANALISIS DE CIRCUITOS CON RESISTENCIAS CONECTADAS EN PARALELO. Comunmente cuado se tiene un circuito en serie, en paralelo o la mezcla de ambos y se requiere determinar el valor de las magnitudes que interactúan en este; se realiza una simplificación de las ramas (si es paralelo) siguiendo la regla general de simplificación de resistencias en paralelo así:

Regla general. Se puede encontrar la resistencia equivalente a dos resistencias conectadas en paralelo hallando el producto de las magnitudes de las dos resitencias y dividiendo en la suma de las mismas. Ejemplo: hallar la resistencia equivalente para el circuito de la figura 1. y encontrar el valor de la corriente total en el circuito, aplicando la ley de ohm.

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Figura 1.

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En un circuito en paralelo, también se puede tener la existencia un número superior a dos cargas conectadas en un solo circuito. En este caso se aplica la expresión genérica:[pic 16]

Deduzca de donde resulta esta expresión (tome como punto de partida la ley de ohm aplicando la la ecuación para calcular la corriente y recurra a la característica de la tensión en un circuito en paralelo), proponga un ejemplo para hallar la resistencia equivalente para tres cargas y comparta su aprendizaje con todos los integrantes del grupo.

1. ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE. Cuando se trata de encontrar los valores de las magnitudes de un circuito en que las cargas electricas están dsipuestas formando una serie, sencillamente se suma el valor de todas las resistencias y de esa manera se obtiene el valor equivalente o resitencia total del circuito.

En el circuito de la figura, encuentre el valor de las magnitudes con interrogante, si el valor de la corriente en la resitencia R1 es de 500mA, la potencia total es de 60 vatios, la R1 es de 50 ohmios y la caida de tensión en R2 es de 50 voltios.

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Recuerde los postulados de las leyes fundamentales, las características de las magnitudes en un circuito serie y así, la solución a este ejercicio será muy sencilla.[pic 19]

1. ANALISIS DE CIRCUITOS POR EL METODO DE MALLAS. Para el análisis de circuitos por este método se debe aplicar cuatro pasos básicos y tener en cuenta que este método, se usa normalmente, para encontrar corrientes.

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CONOZCA Y APLIQUE LOS CUATRO PASOS PARA ANALISIS DE CIRCUITOS POR MALLAS.

1. Identificar el número total de mallas presentes en el circuito y asignar flechas que indiquen en forma supuesta, la dirección de corriente a cada una de estas trayectorias cerradas. Normalmente se elige el sentido de giro de las manecillas del reloj, para asignar la dirección de la flecha que indica la trayectoria de la corriente.
2. Asignar polaridades (signos pasivos “+” y “–“) a cada elemento de la malla, siguiendo la trayectoria en el sentido que indicque la cabeza de la flecha. proceda a la asiganción de polaridades a cada elemento receptor, teniendo en cuenta la regla de los signos pasivos así: En todo elemento del circuito, exceptuando las fuentes de corriente y voltaje y, siguiendo la dirección de la flecha que se ha estipulado de manera supuesta; por donde entre la cabeza de la flecha se asigna el signo “+” y por donde sale la cabeza de la flecha en el mismo elemento, se asigna el signo “-“, siga toda la trayectoria, repitiendo esta tarea, hasta llegar al punto de donde se partió con el recorrido de la flecha, en la malla.

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1. El anterior paso se repite en cada una de las mallas y después se debe aplicar ley de voltajes de kirchhoff en cada una (de las mallas) para estructurar ecuaciones siguiedo la trayectoria de corrientes.
2. Simplificar las expresiones matemáticas que se pueda y resolver el sistema resultante de ecuaciones, por el método que mas conozca.

Para practicar los cuatro pasos, proceda a realizar el analisis del circuito de la figura con el objeto de encontrar las corrientes que recorren todos los elementos del circuito. Apoyese observando el video: https://

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1. ANALISIS DE CIRCUITOS POR EL METODO DE NODOS. Es la técnica mas usada en el análisis de circuitos, cuando se quiere encontrar los voltajes en cada nodo. Se aplican los pasos:

• Identificar un nodo de referencia o tierra del circuito
• Identificar el numero de nodos presentes en el circuito, incluido el que ha tomado como tierra (este será el que tenga un nivel de tensión igual a 0 voltios) y, asignar tensiónes (voltajes) a cada uno de los nodos restantes, utilizando el símbolo de correspondiente acompañado de un subíndice (voltios

= V1, V2,…). se debe seleccionar uno de los nodos como referencia o tierra (observe el símbolo de tierra ubicado en el nodo inferior).

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