UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍCreada mediante Registro Oficial Nº 261 del 7 de Febrero de 2001

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS TECNICAS

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

TEMA:

UNIDAD 1

CONCEPTO BÁSICOS DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

DOCENTE:

ING. FREDDY GUILLEM MORALES

INTEGRANTES:

CEDEÑO RODRIGUEZ SHARON JOSSENKA

FIGUEROA QUIMIS MARIA GABRIELA

PINCAY NONURA ÉDISON EDUARDO

LINO PIONCE BYRON ALFREDO

NIVEL:

TERCERO “A-1”

OCTUBRE - MARZO

JIPIJAPA

2015- 2016

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

UNIDAD 1

CONCEPTO BÁSICOS DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Para comenzar a comprender desde ya en qué consiste la teoría de circuitos, es

necesario introducir algunos conceptos fundamentales.

Un circuito eléctrico es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre sí, de tal

forma, que pueda fluir una corriente

eléctrica a través de ellos. Para que a

través de un circuito eléctrico pueda

fluir corriente, se debe tener en

cuenta que al menos uno de los

elementos que hacen parte del

circuito debe ser una fuente de

energía, la cual suministrará a los

demás elementos la energía necesaria

para su funcionamiento; ésta fuente podrá ser de Voltaje o de Corriente.

Adicionalmente, los elementos que se encuentran interconectados deberán describir

trayectorias cerradas lo cual garantizará el flujo constante de electrones a través de ellos.

1.1 ELEMENTOS DE UN CIRCUITO

Se denomina circuito eléctrico al conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí

que permiten generar,transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de

transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa),

energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor). Los elementos utilizados para

conseguirlo son los siguientes:

Generador. Parte del circuito donde se produce la electricidad, manteniendo

una diferencia de tensión entre sus extremos.

Conductor. Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el generador.

Resistencias. Elementos del circuito que se oponen al paso de la

corriente eléctrica .

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL Interruptor. Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la corriente

eléctrica. Si el interruptor está abierto no circulan los electrones, y si está

cerrado permite su paso.

Resistencia de los conductores.

La resistencia es la oposición que encuentra la corriente eléctrica para pasar por los

materiales y esta depende de tres factores:

El tipo de material. Cada material presenta una resistencia diferente y unas

características propias, habiendo materiales más conductores que otros. A esta

resistencia se le llama resistividad [ρ] y tiene un valor constante. Se mide

[Ω·m].

La longitud. Cuanto mayor es la longitud del conductor, más resistencia ofrece.

Se mide en metros [m].

La sección. Cuanto más grande es la sección, menos resistencia ofrece el

conductor. Por lo tanto, presenta más resistencia un hilo conductor delgado que

uno de grueso. Se mide en [m 2].

La resistencia de un conductor se cuantifica en ohmios (Ω), y se puede calcular

mediante fórmula:

R = ρ • l / s

Interpretaciones del código de colores de una resistencia

Las resistencias comerciales (las que se acostumbran a usar para hacer prácticas de

circuitos eléctricos) tienen 4 anillos pintados que sirven para identificar su valor.

El primer anillo corresponde a la primera cifra, el segundo anillo a la segunda cifra, el

tercer anillo al número de ceros y el cuarto anillo al límite de tolerancia de la

resistencia.

Para comprender con mayor facilidad cada una de las diferentes temáticas a tratar en el

presente material de estudio, es necesario primero que todo comprender los principios y

las leyes que rigen los circuitos eléctricos.

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVILLos Circuitos Eléctricos y el Electromagnetismo son las teorías sobre las que se

fundamentan todas las demás ramas de la ingeniería electrónica. A lo largo del módulo

se irán describiendo diferentes modelos de circuitos y que gracias a la Teoría de

Circuitos será fácil comprender como se comportan los diferentes dispositivos que

hacen parte del sistema. De esta forma se comienza a ver la utilidad de la electrónica, no

sólo como modelado de dispositivos, sino como instrumento para diseñar circuitos

complejos.

Por último, hay que tener en cuenta que la teoría de Circuitos ha proporcionado un

lenguaje propio de la ingeniería electrónica. Todos los estudiantes deben familiarizarse

con este lenguaje lo antes posible, debido a que éste será utilizado no solo en el

transcurso del presente módulo sino que hará muy posiblemente parte de algunos

módulos posteriores.

1.2 TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICO: SERIE, PARALELO, MIXTOS.

Un circuito no es otra cosa más que una red eléctrica que permite poner en marcha una

trayectoria cerrada. Por lo tanto, en otras palabras esto quiere decir que un circuito es

una red eléctrica que permite, tal y como lo da a entender su nombre, el paso o la

distribución de la energía eléctrica según un diseño que permite manipular cómo se

comporta dicha energía. De esta manera, los circuitos están constituidos por distintos

aspectos como las resistencias, los inductores, los condensadores, las fuentes, los

interruptores y los semiconductores.

1. Circuitos en serie: un circuito de este tipo es de los más sencillos que existen. Se

trata de un circuito cuyos componentes están conectados sucesivamente, en serie, por lo

que la intensidad de la corriente eléctrica es prácticamente la misma en todos ellos. Se

utilizan por lo tanto, en instalaciones que no requieren de un cambio en la corriente,

como puede ser el alumbrado público.

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2. Circuitos en paralelo: como su nombre lo indica, en este caso la corriente o energía

eléctrica se divide en dos. Así, la intensidad que pasa por el generador se mantiene

prácticamente constante. La mayoría de las veces este tipo de circuito se utiliza para la

distribución de energía en todo tipo de aplicaciones.

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3. Circuitos Mixtos: os circuitos mixtos son aquellos que disponen de tres o más

operadores eléctricos y en cuya asociación concurren a la vez los dos sistemas

anteriores, en serie y en paralelo.

4. Circuitos de múltiple serie: en este caso, el circuito se construye a partir de un

número de subcircuitos en serie que se agrupan en paralelo. Por lo tanto, este tipo de

circuito sería la combinación de los circuitos en serie y en paralelo.

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL5. Circuito ramificado: en este circuito se da una forma especial de un circuito

múltiple o en paralelo con la diferencia de que aquí el número de conductores es muy

reducido.

6. Circuito integrado: es un circuito que se basa en una red eléctrica formada sobre o

en un subtrato, el cual está hecho de un material semiconductor y que soporta varios

elementos interconectados.

7. Circuito integrado monolítico: es similar al circuito anterior, con la diferencia de

que este último está formado por una sola pieza.

8. Circuito discreto: este es un tipo de circuito el cual reúne los elementos de un

circuito eléctrico como tal aunque en realidad esté construido por separado mediante

hilos conductores o impresos. De esta manera, esto quiere decir que dichos circuitos

están construidos por partes y no unitariamente como sucede con otros.

1.3 GENERALIZACIÓN DE LA LEY DE OHM A UN CIRCUITO

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg

Simon Ohm, es una ley de la electricidad. Establece que la diferencia de

potencial que aparece entre los extremos de un conductor determinado

es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el citado

conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia

eléctrica ; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la

relación entre e :

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La fórmula anterior se conoce como ley de Ohm incluso cuando la resistencia varía con

la corriente,1 2 y en la misma, corresponde a la diferencia de potencial, a la

resistencia e a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el

sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios

(V), ohmios (Ω) y amperios (A).

Otras expresiones alternativas, que se obtienen a partir de la

ecuación anterior, son:

válida si 'R' no es nulo

válida si 'I' no es nula

En los circuitos de alterna senoidal, a partir del concepto de impedancia, se ha

generalizado esta ley, dando lugar a la llamada ley de Ohm para circuitos recorridos por

corriente alterna, que indica:3

Donde corresponde al fasor corriente, al fasor tensión y a la impedancia.

Aplicación de la ley

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVILLa importancia de esta ley reside en que verifica la relación entre

la diferencia de potencial en bornes de una resistencia o

impedancia, en general, y la intensidad de corriente que circula a

su través. Con ella se resuelven numerosos problemas eléctricos

no solo de la física y de la industria sino también de la vida real

como son los consumos o las pérdidas en las instalaciones eléctricas de las empresas y

de los hogares. También introduce una nueva forma para obtener la potencia eléctrica, y

para calcular la energía eléctrica utilizada en cualquier suministro eléctrico desde las

centrales eléctricas a los consumidores. La ley es necesaria, por ejemplo, para

determinar qué valor debe tener una resistencia a incorporar en un circuito eléctrico con

el fin de que este funcione con el mejor rendimiento.

Diagrama de la ley de Ohm

En un diagrama se muestran las tres formas de relacionar las magnitudes físicas que

intervienen en la ley de Ohm, , e .

La elección de la fórmula a utilizar dependerá del contexto en el que se aplique. Por

ejemplo, si se trata de la curva característica I-V de un dispositivo eléctrico como un

calefactor, se escribiría como: I = V/R. Si se trata de calcular la tensión V en bornes de

una resistencia R por la que circula una corriente I, la aplicación de la ley sería: V= R I.

También es posible calcular la resistencia R que ofrece un conductor que tiene una

tensión V entre sus bornes y por el que circula una corriente I, aplicando la fórmula R =

V/ I.

1.4 MAGNITUDES ELÉCTRICAS

En todo circuito eléctrico hay una serie de magnitudes eléctricas q habrá q tener en

cuenta. Estas se la relacionan todas entre si por medio de ella, el circuito queda

totalmente identificado, o se podrá calcular según las necesidades que se precisen.

En la práctica, y aunque existen otros dispositivos como el voltímetro o el amperímetro,

las medidas eléctricas se suelen realizar con aparatos universales llamados multímetros

o polímetros.

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVILLos multímetros pueden medir diferentes magnitudes eléctricas, como la resistencia

eléctrica (R), el voltaje (V) y la intensidad eléctrica (A).

Para su correcto funcionamiento, el cable negro se conecta siempre a la entrada COM

del multímetro, mientras que el cable rojo se introduce en la entrada de la magnitud que

se quiere medir. Posteriormente se debe seleccionar en la rueda tanto la función como la

escala deseada.

Los multímetros de última generación son digitales, de manera que la lectura es mucho

más fácil y cómoda.

1.5 FUERZA ELECTROMOTRIZ ( fem)

Se representa con el diminutivo f.e.m. es la causa que origina que los electrones circulen

por circuito eléctrico. Como todas las magnitudes, tienen una unidad que la define: El

Voltio, que a su vez se representa por la letra V.

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVILLa fuerza electromotriz es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial

entre dos puntos de un circuito abierto, o de producir una corriente eléctrica en un

circuito cerrado.

Es una característica de cada generador eléctrico.

Se mide en Voltios (V), como el voltaje.

1.6 DIFERENCIA DE POTENCIA

La tensión eléctrica se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el

campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones

determinadas. La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende

exclusivamente del potencial eléctrico entre dos puntos del campo eléctrico.

Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se utiliza un

instrumento llamado voltímetro, el cual se conecta en paralelo al elemento del circuito

del que se quiere conocer la tensión.

En el siguiente juego puedes conocer más a fondo el funcionamiento y uso del

voltímetro.

1.7 INTENSIDAD DE CORRIENTE

Es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo. Imaginemos que

pudiésemos contar los electrones que pasan por un punto de un circuito eléctrico en un

segundo. Pues eso sería la Intensidad. Se mide en Amperios (A). Por ejemplo una

corriente de 1 A (amperio) equivale a 6,25 trillones de electrones que han pasado en un

segundo. ¿Muchos verdad?. La intensidad se mide con el amperímetro.

1.8 RESISTENCIA ELÉCTRICA

Los electrones cuando en su movimiento se encuentran con un receptor (por ejemplo

una lámpara) no lo tienen fácil para pasar por ellos, es decir les ofrecen una resistencia.

Por el conductor van muy a gusto porque no les ofrecen resistencia a moverse por ellos,

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVILpero los receptores no. Por ello se llama resistencia a la dificultad que se ofrece al paso

de la corriente.

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia, excepto los conductores que se

considera caso cero. Se mide en Ohmios (Ω). La resistencia se representa con la letra R.

La resistencia se suele medir con el polímetro, que es un aparato que mide la intensidad,

la tensión y por supuesto también la resistencia entre dos puntos de un circuito o la de

un receptor. Para saber más sobre las resistencias te recomendamos este enlace

Resistencia Eléctrica.

1.9 POTENCIA ELÉCTRICA

Representado por la letra P, es la cantidad de energía que puede entregar un dispositivo

en cada intervalo de tiempo.

Las ecuaciones de la potencia se deducen a partir de las ecuaciones de la energía y de la

ley de Ohm.

P=TtT=V ×I× t P=V ×I P=

V ×I× tt

V=R×IP=V ×I

P=R×I × I P=R×I 2

I=VRP=R (V 2

R2 )P=V 2

R

DONDE:

T= Trabajo

V= Diferencia de potencial

R= Resistencia

P= Potencia eléctrica

I= Intensidad de corriente eléctrica

t= Tiempo

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CARRERA DE INGENIERÍA CIVILUNIDADES DE POTENCIAS.- Entre las unidades de potencia empleadas tenemos:

kgmseg

ergseg

Hp

Kw

De acuerdo al Sistema Internacional de Unidades es el Vatio (W) o Jseg

FACTORES DE CONVERSIÓN DE UNIDADES DE POTENCIA

Kgmseg

W Kwergseg

Hp

1 Kgmseg

1 9.8 0.0098 9.8x107 0.0133

1 W 0.102 1 0.001 107 0.001361 Kw 102 1000 1 107 1.36

1 ergseg

0.120x10-7 10-7 10-10 1 1.36x10-10

1 Hp 75 735 0.735 735x107 1

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BIBLIOGRAFÍA

www.slideshare.net

http://www.monografias.com/trabajos82/circuito-electrico/circuito-

electrico.shtml#ixzz3qceTQ5tY

http://josecolo.blogspot.com/2013/01/circuitos-electricos-serie-paralelo-y.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/

magnitudes-electricas

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_fem/ke_fem_1.htm

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/

3quincena11/3q11_contenidos_5c1.htm

http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/tema1.2/contenidos/

01d569940f0a8ba01.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica