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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

SEDE GUAYAQUIL

CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa la obtención del Título de:

INGENIERO ELÉCTRICO

TEMA

ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE LA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE GUAYAQUIL UTILIZANDO

TECNOLOGÍAS TICS.

PORTADA

AUTOR

Carlos Luis Arichábala Gutiérrez

Sergio Daniel Cerezo Yánez

DIRECTOR: Ing. David Humberto Cárdenas Villacrés. Msc.

GUAYAQUIL

2019

CERTIFICADOS DE RESPONSABLILIDAD Y AUTORÍA DEL TRABAJO DE

TIULACIÓN

Nosotros, CARLOS LUIS ARICHÁBALA GUTIÉRREZ y SERGIO DANIEL

CEREZO YÁNEZ autorizamos a la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

la publicación total o parcial de este trabajo de titulación y su reproducción sin fines de

lucro.

Además, declaro que los conceptos, análisis desarrollados y las conclusiones del

presente trabajo son de exclusiva responsabilidad de los autores.

Guayaquil, 26/03/2019

_______________________ ______________________

Carlos Luis Arichábala Gutiérrez Sergio Daniel Cerezo Yánez

CI: 0921971990 CI: 0924781040

CERTIFICADO DE SESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE

TITULACIÓN A LA UPS

Yo, CARLOS LUIS ARICHABALA GUTIERREZ, con documento de identificación

N° 0921971990, manifiesto mi voluntad y cedo a la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA

SALESIANA la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autor

del trabajo de grado titulado “ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA

CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA

SALESIANA SEDE GUAYAQUIL UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS”

mismo que ha sido desarrollado para optar por el título de INGENIERO

ELÉCTRICO, en la Universidad Politécnica Salesiana, quedando la universidad

facultada para ejercer plenamente los derechos antes cedidos.

En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de

autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia, suscrito

este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato impreso y

digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.


________________________

Carlos Luis Arichábala Gutiérrez

CI: 0921971990


TITULACIÓN A LA UPS

Yo, SERGIO DANIEL CEREZO YANEZ con documento de identificación N°

0924781040, manifiesto mi voluntad y cedo a la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA

SALESIANA la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autor

del trabajo de grado “ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS

ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE

GUAYAQUIL UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS” mismo que ha sido

desarrollado para optar por el título de INGENIERO ELÉCTRICO, en la Universidad

Politécnica Salesiana, quedando la universidad facultada para ejercer plenamente los

derechos antes cedidos.

En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de

autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia, suscrito

este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato impreso y

digital a la Biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.


____________________

Sergio Daniel Cerezo Yánez

CI: 0924781040

CERTIFICADO DE DIRECCIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN

SUSCRITO POR EL TUTOR

Yo, DAVID HUMBERTO CARDENAS VILLACRÉS, director del proyecto de

Titulación denominado “ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA

CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA

SALESIANA SEDE GUAYAQUIL UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS”

realizado por los estudiantes CARLOS LUIS ARICHABALA GUTIÉRREZ y

SERGIO DANIEL CEREZO YANEZ, certifico que ha sido orientado y revisado

durante su desarrollo, por cuanto se aprueba la presentación del mismo ante las

autoridades pertinentes.


______________________

David Cárdenas Villacrés

MSc.

vi

DEDICATORIA

Dedico este trabajo de titulación a Dios y a toda mi familia padres, hermanos, abuelos,

tíos, primos, esposa y de manera especial a los integrantes más jóvenes de mi familia

Isabela, Benjamín, Matías, Emily, Kirstel y mi querida hija Javiera ya que espero ser

ejemplo para ellos y siempre tengan ganas de superarse estudiando y siendo muy

humildes.

Carlos Arichabala

vii

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios Padre celestial por guiarme en esta meta que se consigue con esfuerzo

y dedicación, también agradezco a mis padres Luis Arichabala y Rosario Gutiérrez por

ser pilar fundamental en mi vida, gracias a sus desvelos y arduo trabajo hoy en día soy

lo que soy una persona de bien y con la dicha de poder haber culminado una carrera

universitaria. Agradezco también a mi abuelita Panchita por ser mi otra madre que me

ayudo siempre en todos los aspectos positivos para culminar mi carrera universitaria y

que un hijo puede esperar de una madre. Agradezco a mis hermanos y toda mi familia

que siempre han estado de manera incondicional con su apoyo y alentándome a seguir

adelante. Agradezco también a Génesis Avellán mi querida esposa que con sus consejos

y buenos deseos me alentó a seguir siempre a paso firme hacia la meta de este objetivo.

Agradezco a Javiera mi querida hija que fue y es mi motor, mi motivo de siempre seguir

adelante y nunca desfallecer en para conseguir este objetivo. También agradezco a todos

los docentes de la Universidad Politécnica Salesiana que con sus enseñanzas me han

llenado de conocimientos para poder culminar la carrera universitaria, y de manera

especial al Ing. David Cárdenas que estuvo siempre presto a escuchar, resolver y disipar

dudas en nuestro proyecto de titulación. A Sergio Cerezo compañero de titulación con el

cual se pasó por diferentes etapas complejas del proyecto de titulación y con su

predisposición y compromiso con el trabajo se pudo resolver y salir adelante. Gracias a

todas las personas que conforman la Universidad Politécnica Salesiana ya que de una u

otra manera siempre tienen predisposición por ayudar a los estudiantes.

Carlos Arichabala

viii

DEDICATORIA

Esta dedicatoria está dirigida especialmente a Sergio y Martha quienes son base

fundamental en mi vida, gracias por todo el esfuerzo y dedicación que me brindaron

para poder alcanzar mis metas. A mis hermanas y familia por tener esa confianza y

predisposición en que lo lograría.

Sergio Cerezo

ix

AGRADECIMIENTOS

No hay palabras suficientes que demuestren hacia mis padres Sergio y Martha gratitud

y respeto que les tengo para ustedes es este trabajo, Kerly y Yury que en todo momento

que las he necesitado siempre e contado con ellas. A Carlos aunque el camino de este

proyecto se tornó largo y dificultoso pero se pudo concluir, a mi tutor Ing. David

Cárdenas quien siempre estuvo presto para despejar cualquier inquietud e inconveniente

que se nos presentó y a todas las personas que de una u otra manera fueron parte de este

proceso.

Sergio Cerezo

x

RESUMEN

Tema: ANÁLISIS DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS

DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE GUAYAQUIL

UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS

Autores: Carlos Luis Arichábala Gutiérrez, Sergio Daniel Cerezo Yánez

Director de tesis: David Humberto Cárdenas Villacrés, Ing.

Palabras clave: Tecnologías TICS, Simulación, Análisis, módulo didáctico, parámetros

eléctricos.

La Universidad Politécnica Salesiana Sede Guayaquil cuenta con la carrera de

Ingeniería Eléctrica, la cual entre las materias que ofrece en su malla curricular a los

estudiantes esta circuitos eléctricos I y II. Estas materias son muy fundamentales para

la formación de los estudiantes así que la carrera consta con laboratorios dotados de

módulos y banco de pruebas para fortalecer con prácticas en tiempo real y despejar

dudas en los estudiantes. Estos laboratorios no cuentan con módulos actualizados,

modernizados y que se adapten a la tecnología de hoy en día. Por lo cual surge la

necesidad de construir módulos donde los estudiantes puedan analizar y comprobar

mediante TICS los resultados obtenidos teórica y prácticamente. El modulo consta de

tres bancos de pruebas que son: banco de pruebas resistivo, banco de pruebas

inductivo y banco de pruebas capacitivo, adicional se integró en el módulo 5 fuentes

DC, 4fijas y una variable cada una con un display indicador de voltaje y corriente.

También se integró una fuente trifásica AC variable con la ayuda de un

autotransformador con su respectivo analizador de redes trifásico. Para la

verificación del correcto funcionamiento de nuestro modulo didáctico se ha

propuesto 14 practicas relacionadas a los circuitos eléctricos en AC y DC. Estas

xi

prácticas se validaron usando instrumentos de medición (multímetro y amperímetro)

con verdadero valor RMS de la marca FLUKE y Schneider Electric y los datos

obtenidos se tabularon en una tabla de resultados, en la cual al final se comprobaron

mediante una tabla de porcentaje de errores, para verificar que los valores cumplan

con los porcentajes de errores establecidos según las normas de la IEEE.

xii

ABSTRACT

Topic: ANALYSIS OF THE TEST BANK FOR ELECTRICAL CIRCUITS OF THE

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA GUAYAQUIL HEADQUARTERS

USING TECHNOLOGIES TICS

Authors: Carlos Luis Arichábala Gutiérrez, Sergio Daniel Cerezo Yánez

Thesis Director: David Humberto Cárdenas Villacrés, MSc.

Keywords: TICS Technologies, Simulation, Analysis, didactic module, electrical

parameters.

The University Politécnica Salesiana Headquarters Guayaquil has a degree in Electrical

Engineering, which among the subjects offered in its curricular network to the students,

this electrical circuits I and II. These subjects are very fundamental for the formation of

the students so the career consists of laboratories equipped with modules and a test

bench to strengthen with real-time practices and clear doubts in the students. These

laboratories do not have updated, modernized modules that adapt to today's technology.

Therefore, there is a need to build modules where students can analyze and check

through ICT the results obtained theoretically and practically. The module consists of

three test benches that are: resistive test bench, inductive test bench and capacitive test

bench, additional 5 DC sources, 4 fixed and one variable each with a voltage and

current indicator display were integrated into the module. . A variable AC three-phase

source was also integrated with the help of an autotransformer with its respective three-

phase network analyzer. For the verification of the correct functioning of our didactic

module, 14 practices related to electrical circuits in AC and DC have been proposed.

These practices were validated using measuring instruments (multimeter and ammeter)

with true RMS value of the brand FLUKE and Schneider Electric and the data obtained

were tabulated in a table of results, in which at the end they were checked by a table of

error percentage, to verify that the values comply with the percentages of errors

established according to the IEEE standards.

xiii

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PORTADA ........................................................................................................................ i

CERTIFICADOS DE RESPONSABLILIDAD Y AUTORÍA DEL TRABAJO DE

TIULACIÓN .................................................................................................................... ii


TITULACIÓN A LA UPS .............................................................................................. iii


TITULACIÓN A LA UPS .............................................................................................. iv

CERTIFICADO DE DIRECCIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN SUSCRITO

POR EL TUTOR .............................................................................................................. v

DEDICATORIA .............................................................................................................. vi

AGRADECIMIENTOS .................................................................................................. vii

DEDICATORIA ............................................................................................................ viii

AGRADECIMIENTOS ................................................................................................... ix

RESUMEN ....................................................................................................................... x

ABSTRACT ................................................................................................................... xii

ÍNDICE DE CONTENIDOS ......................................................................................... xiii

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................ xvii

ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................... xx

ÍNDICE DE ECUACIONES ......................................................................................... xxi

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 22

CAPITULO I .................................................................................................................. 23

1. EL PROBLEMA ..................................................................................................... 23

Descripción del Problema ........................................................................................... 23

Antecedentes. .............................................................................................................. 23

Importancia y alcance. ................................................................................................ 23

Delimitación ................................................................................................................ 24

Objetivos ..................................................................................................................... 24

1.1.1 Objetivo general ....................................................................................... 24

1.1.2 Objetivo especifico ................................................................................... 24

Marco metodológico. .................................................................................................. 24

CAPITULO II ................................................................................................................. 25

2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 25

2.1 Carga Eléctrica ........................................................................................................ 25

xiv

2.2. Tensión .................................................................................................................... 25

2.3. Corriente Eléctrica .................................................................................................. 26

2.4. Potencia ................................................................................................................... 26

2.5. Resistencia .............................................................................................................. 26

2.6. Inductor ................................................................................................................... 27

2.7. Capacitor ................................................................................................................. 28

2.8. Circuitos en serie ..................................................................................................... 28

2.7. Circuitos en paralelo ............................................................................................... 29

2.8. Circuitos serie-paralelo. .......................................................................................... 29

2.9. Conversión Delta – Estrella, Estrella -Delta. .......................................................... 30

2.10. Leyes de Circuitos. ................................................................................................ 32

2.10.1. Ley de Ohm. ....................................................................................................... 32

2.10.2. Ley de corrientes de Kirchhoff. ......................................................................... 32

2.10.3. Ley de voltaje de Kirchhoff. .............................................................................. 33

2.11. Análisis de corriente por malla. ............................................................................ 34

2.12. Análisis de tensiones por nodos. ........................................................................... 34

2.13. Tecnologías TICS. ................................................................................................ 35

CAPÍTULO III ............................................................................................................... 36

3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS. 36

3.1. Diseño y construcción del módulo. ......................................................................... 36

3.2. Vista Frontal del módulo ......................................................................................... 37

3.3. Vista Superior del módulo ....................................................................................... 38

3.4. DESCRIPCIÓN DE CADA EQUIPO Y ELEMENTO QUE CONFORMA EL

MÓDULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS. ................................................................ 39

CAPITULO IV ............................................................................................................... 44

4. MANUAL DE PRÁCTICAS PARA EL MÓDULO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

........................................................................................................................................ 44

4.1. DESARROLLO DE PRÁCTICAS ......................................................................... 46

4.2. Práctica # 1 .............................................................................................................. 46

4.2.1. DATOS INFORMATIVOS .................................................................................. 46

4.2.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................... 46

4.3. MANUAL DE USUARIO DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS

ELÉCTRICOS ................................................................................................................ 50

4.4. NOTIFICACIONES DE SEGURIDAD ............................................................. 50

4.5. SECCIONES Y ELEMENTOS DEL BANCO DE PRUEBAS .......................... 52

xv

4.6. MANUAL DE RUTINA Y OPERACIÓN DEL MÓDULO DIDÁCTICO CON

TECNOLOGÍAS TICS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS........................................ 53

4.3. Práctica # 2 .............................................................................................................. 58



4.4. Práctica #3 ............................................................................................................... 77



4.5. Práctica # 4 .............................................................................................................. 92



4.6. Práctica # 5 ............................................................................................................ 103

4.6.1 DATOS INFORMATIVOS ................................................................................. 103

4.6.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ............................................................................. 103

4.7. Práctica # 6 ............................................................................................................ 112

4.7.1. DATOS INFORMATIVOS ................................................................................ 112


4.8. Práctica # 7 ............................................................................................................ 121



4.9. Práctica # 8 ............................................................................................................ 130



4.10. Práctica # 9 .......................................................................................................... 138

4.10.1. DATOS INFORMATIVOS .............................................................................. 138

4.10.2. DATOS DE LA PRÁCTICA ........................................................................... 138

4.11. Práctica # 10 ........................................................................................................ 155



4.12. Práctica # 11 ........................................................................................................ 166

4.12.1 DATOS INFORMATIVOS ............................................................................... 166


4.13. Práctica # 12 ........................................................................................................ 177



xvi

4.14. Práctica # 13 ........................................................................................................ 189



4.15. Práctica # 14 ........................................................................................................ 202



CAPITULO V .............................................................................................................. 214

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES FINALES .................................. 214

5.1. CONCLUSIONES ................................................................................................ 214

5.2. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 214

xvii

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1. RESISTENCIA ELÉCTRICA ............................................................................................... 27 FIGURA 2. INDUCTOR. .......................................................................................................................... 27 FIGURA 3. CAPACITOR ......................................................................................................................... 28 FIGURA 4. CIRCUITO EN SERIE .......................................................................................................... 28 FIGURA 5. CIRCUITO EN PARALELO ................................................................................................ 29 FIGURA 6. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO .................................................................................... 30 FIGURA 7. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO .................................................................................... 30 FIGURA 8. RED DIBUJADA EN DELTA (IZQUIERDA), RED DIBUJADA EN ESTRELLA

(DERECHA) .............................................................................................................................................. 31 FIGURA 9. CORRIENTES EN UN NODO ............................................................................................. 32 FIGURA 10. CIRCUITO PARA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF ................................................ 33 FIGURA 11. CIRCUITO DE FORMA PLANA ....................................................................................... 34 FIGURA 12. CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO ................................................................................... 36 FIGURA 13. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS PLANOS EN

SOFTWARE AUTOCAD .......................................................................................................................... 37 FIGURA 14. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS .............................. 37 FIGURA 15. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS ............................. 38 FIGURA 16. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS ............................. 38 FIGURA 17. DISYUNTOR TRIFASICO 3P-10 A-1 ............................................................................... 39 FIGURA 18. VARIAC TRIFASICO DE 3KVA – 1(0-230VAC) ............................................................ 39 FIGURA 19. ALIMENTACION TRIFASICA (0 – 220 VAC) ................................................................ 40 FIGURA 20. FUENTE DC (0 – 32 VDC)................................................................................................. 40 FIGURA 21. ANALIZADOR DE REDES ELECTRICAS POWER LOGIC PM700 .............................. 41 FIGURA 22. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA ................................................................................ 41 FIGURA 23. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA ................................................................................. 42 FIGURA 24. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA .............................................................................. 42 FIGURA 25. FUENTE DE VOLTAJE 5VDC .......................................................................................... 43 FIGURA 26. FUENTE DE VOLTAJE 12 VDC ....................................................................................... 43 FIGURA 27. BARRA DE ALIMENTACIÓN .......................................................................................... 53 FIGURA 28. AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO ......................................................................... 54 FIGURA 29. FUENTE DC ....................................................................................................................... 54 FIGURA 30. ANALIZADOR DE RED 3F ............................................................................................... 55 FIGURA 31. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA ................................................................................ 55 FIGURA 32. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA ................................................................................. 56 FIGURA 33. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA .............................................................................. 56 FIGURA 34. DIAGRAMA ELÉCTRICO EN SERIE Y PARALELO DE LOS MÓDULOS

RESISTIVOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #2 ......................................................................................... 62 FIGURA 35. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 –

PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL ..................................................................................... 63 FIGURA 36. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 –

PRÁCTICA # 2- EveryCircuit ................................................................................................................... 64 FIGURA 37. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................................................................................................... 65 FIGURA 38. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 66 FIGURA 39. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL. ......................................................................................................... 67 FIGURA 40. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 68 FIGURA 41. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL. ......................................................................................................... 69

xviii

FIGURA 42. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 70 FIGURA 43. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................................................................................................... 71 FIGURA 44. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 72 FIGURA 45. SIMULACION Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................................................................................................... 73 FIGURA 46. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 2- EveryCircuit ........................................................................................................................................ 74 FIGURA 47. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA RELACIÓN DE VOLTAJE – CORRIENTE.

PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #3 .................................................................................................................. 81 FIGURA 48. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE

8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ..................................................... 82 FIGURA 49. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE

8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................... 83 FIGURA 50. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE

14V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ................................................... 84 FIGURA 51. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE

14V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................. 85 FIGURA 52. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE


18V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................. 87 FIGURA 54. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE


23V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit ................................................................................. 89 FIGURA 56. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y

CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRUEBA # 4 ............................................................... 96 FIGURA 57. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES

DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 4 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL .............................. 97 FIGURA 58. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES

DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 4 – EveryCircuit ............................................................ 98 FIGURA 59. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1

– PRÁCTICA # 5 ..................................................................................................................................... 107 FIGURA 60. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 5 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ...................................................................................................... 108 FIGURA 61. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 5 - EveryCircuit ..................................................................................................................................... 109 FIGURA 62. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 . 116 FIGURA 63. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 –

PROTEUS 8 PROFESSIONAL ............................................................................................................... 117 FIGURA 64. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 –

EveryCircuit ............................................................................................................................................. 118 FIGURA 65. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN DC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA

# 7 ............................................................................................................................................................. 125 FIGURA 66. SIMULACION DE CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE CONTÍNUA. PRUEBA #

1 – PRÁCTICA # 7 – PROTEUS PROFESSIONAL 8 ............................................................................ 126 FIGURA 67. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE MALLAS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 -

EceryCircuit ............................................................................................................................................. 127 FIGURA 68. DIAGRAMA ELÉCTRICO TEOREMA DE THEVENIN. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 8

.................................................................................................................................................................. 134 FIGURA 69. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. PROTEUS 8

PROFESSIONAL PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9................................................................................. 135

xix

FIGURA 70. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. EveryCircuit PRUEBA

# 1 – PRACTICA # 9 ............................................................................................................................... 136 FIGURA 71. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.

PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9 ............................................................................................................... 142 FIGURA 72. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1

– PRÁCTICA # 9 –PROTEUS 8 PROFESSIONAL................................................................................ 143 FIGURA 73. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1

– PRÁCTICA # 9 –EveryCircuit .............................................................................................................. 144 FIGURA 74. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.

PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9 ............................................................................................................... 146 FIGURA 75. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA #

2 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ............................................................................ 147 FIGURA 76. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA #

2 – PRÁCTICA # 9 – EveryCircuit .......................................................................................................... 148 FIGURA 77. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA.

PRUEBA # 3 –PRÁCTICA # 9 ................................................................................................................ 150 FIGURA 78. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA

# 3 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ......................................................................... 151 FIGURA 79. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 3 – PRÁCTICA # 9 –

EveryCircuit ............................................................................................................................................. 152 FIGURA 80. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE

ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 ........................................................................................ 159 FIGURA 81. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA.

PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL ...................................................... 160 FIGURA 82. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA.

PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – EveryCircuit .................................................................................... 161 FIGURA 83. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON

IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 ................................................................................ 170 FIGURA 84. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON

IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL .......................... 171 FIGURA 85. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA PRUEBA # 1 –

PRÁCTICA # 11 – EVERYCIRCUIT ..................................................................................................... 172 FIGURA 86. DIAGRAMA ELÉCTRICO POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN

CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 ................................................................. 182 FIGURA 87. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN

CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 ................................................................. 183 FIGURA 88. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN

CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 - EveryCircuit ......................................... 184 FIGURA 89. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA.

PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 13 ............................................................................................................. 194 FIGURA 91. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA PRUEBA #

1 – PRÁCTICA # 13 - EveryCircuit ........................................................................................................ 195 FIGURA 92. DIAGRAMA ELECTRICO CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRUEBA # 1 – PRACTICA

# 14 ........................................................................................................................................................... 206 FIGURA 94. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA #

1 – PRÁCTICA # 14. EveryCircuit .......................................................................................................... 207

xx

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1. RESISTENCIA SERIE- PARALELO. PRÁCTICA # 2 ......................................................... 75 TABLA 2. SIMULACIÓN DE LA RELACIÓN VOLTAJE - CORRIENTE. PRÁCTICA # 3 ............... 90 TABLA 3. MEDICIONES DE RESISTORES DE LOS MÓDULOS. PRÁCTICA # 4 ........................... 99 TABLA 4. MEDICIONES DE LA LEY DE VOLTAJES DE KIRCHHOFF. PRACTICA # 4 ............. 100 TABLA 5. VERIFICACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF. PRÁCTICA # 4 ..... 101 TABLA 6. CONVERSIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 6 ..................................................... 110 TABLA 7. SIMULACIÓN - CIRCUITO DE NODOS. PRACTICA # 6 ................................................ 119 TABLA 8. CIRCUITO MALLA DC. PRÁCTICA # 7 ........................................................................... 128 TABLA 9. CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9 .......................... 145 TABLA 10. CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9 ........................ 149 TABLA 11. CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9 ..................... 153 TABLA 12. CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 10

.................................................................................................................................................................. 162 TABLA 13. VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRÁCTICA # 10 ..................................... 163 TABLA 14. PORCENTAJE DE ERROR – PRÁCTICA 10 ................................................................... 164 TABLA 15. TRANSFORMACIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 11 ...................................... 173 TABLA 16. MEDICIONES Y VALORES SIMULADOS. PRÁCTICA # 11 ........................................ 174 TABLA 17. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN

PROTEUS. PRÁCTICA # 11 ................................................................................................................... 174 TABLA 18. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN

EVERY CIRCUIT PRÁCTICA # 11 ....................................................................................................... 175 TABLA 19. DATOS DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRACTICA # 12 .......................................... 185 TABLA 20. DATOS DE POTENCIAS PARCIALES SIMULADAS. PRACTICA # 12....................... 186 TABLA 21. POTENCIAS TOTALES DE LA RED. PRACTICA # 12 .................................................. 187 TABLA 22. PORCENTAJE DE ERROR DE POTENCIAS TOTALES ENTRE VALORES

PRÁCTICOS Y SIMULADOS PRÁCTICA # 12 ................................................................................... 187 TABLA 23. CIRCUITO MALLA EN AC. PRÁCTICA # 13 ................................................................. 196 TABLA 24. CORRIENTES DE MALLA EN AC. PRACTICA # 13 ..................................................... 197 TABLA 25. VOLTAJES. PRACTICA # 13 ............................................................................................ 198 TABLA 26. CORRIENTES. PRÁCTICA # 13 ....................................................................................... 199 TABLA27. PORCENTAJE DE ERROR ENTRE VALORES PRÁCTICOS Y SIMULADOS

PRÁCTICA # 13 ...................................................................................................................................... 200 TABLA 28. CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRACTICA # 14 ........................................................... 208 TABLA 29. CORRIENTES DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 14 ................. 209 TABLA 30. VOLTAJES. PRÁCTICA # 14 ............................................................................................ 210 TABLA 31. CORRIENTES. PRÁCTICA # 14 ....................................................................................... 211

xxi

ÍNDICE DE ECUACIONES

ECUACIÓN 1. TENSIÓN ELÉCTRICA ................................................................................................ 25 ECUACIÓN 2. CORRIENTE ELÉCTRICA ........................................................................................... 26 ECUACIÓN 3. POTENCIA ELÉCTRICA .............................................................................................. 26 ECUACIÓN 4. RESISTENCIA ELÉCTRICA ........................................................................................ 27 ECUACIÓN 5. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN SERIE ................................................................. 29 ECUACIÓN 6. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN PARALELO........................................................ 29 ECUACIÓN 7. CONVERSIÓN DE ESTRELLA A DELTA .................................................................. 31 ECUACIÓN 8. CONVERSIÓN DE DELTA A ESTRELLA. ................................................................. 31 ECUACIÓN 9. LEY DE OHM ................................................................................................................ 32 ECUACIÓN 10. LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF ................................................................. 33 ECUACIÓN 11. APLICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF .................................. 33 ECUACIÓN 12. ANÁLISIS DE TENSIONES POR NODO .................................................................. 35

22

INTRODUCCIÓN

Nuestro trabajo de titulación se refiere al tema Análisis del banco de pruebas para

circuitos eléctricos de la universidad Politécnica Salesiana sede Guayaquil utilizando

TICs. Para ello se repotenció los módulos del laboratorio de circuitos eléctricos.

En el nuevo módulo se podrán realizar las prácticas de las asignaturas de circuitos

eléctricos I y circuitos eléctricos II, además de poder simularlas mediante diferentes

tipos de softwares integrados en laptop y en Smartphone.

En el proyecto encontrara conceptos amplios de las materias de circuitos eléctricos,

explicación del uso de las TICs, elementos utilizados en el nuevo módulo de prácticas,

comparaciones entre ejercicios simulados y ejercicios reales en el módulo didáctico.

El estudio de los circuitos eléctricos es fundamental en el día a día de la carrera de un

estudiante de ingeniería y más aún de ingeniería eléctrica. El estudio de los circuitos

eléctricos es el primer paso para poder comprender y analizar problemas que se

presentan en el área de electricidad, por lo cual hemos citado en los siguientes capítulos

las leyes más importantes de los circuitos eléctricos, para así poder comprender de

mejor manera su comportamiento.

El diseño del módulo de circuitos eléctricos integrara el estudio de estas leyes ya que en

la carrera de ingeniería eléctrica era un gran problema no contar con este módulo a

tiempo completo.

El tema de tesis tiene como alcance llenar de una forma u otra la falta de conocimientos

en el ámbito de los circuitos eléctricos para los estudiantes de la carrera de ingeniería

eléctrica de la Universidad Politécnica Salesiana.

23

CAPITULO I

1. EL PROBLEMA

Descripción del Problema

La Universidad Politécnica Salesiana cuenta con módulos de circuitos eléctricos que

requieren una modernización ya que no cuentan con un sistema para poder verificar y

comparar datos con programas de simulación. Debido a ese inconveniente se ha optado

por la construcción de un módulo implementando equipos que satisfagan las

necesidades actuales que requiere los estudiantes y docentes. Los nuevos módulos

permitirán la conexión con varios tableros y equipos que cuenta el laboratorio de

circuitos eléctricos.

Antecedentes.

La política de la Universidad Politécnica Salesiana es de mejorar y formar

profesionales que vallan a la par del avance tecnológico y esto implica modernizar sus

laboratorios.

Por su parte la carrera de ingeniería eléctrica de la universidad politécnica salesiana

sede Guayaquil ve la necesidad de tener módulos que se ajusten a la tecnología actual

para que los estudiantes puedan resolver problemáticas en el campo laboral.

Importancia y alcance.

Con la implementación del proyecto técnico de titulación docentes y estudiantes de la

universidad politécnica salesiana sede Guayaquil se beneficiaran en lo siguiente:

Maximizar el uso correcto de las TICs. La modernización del laboratorio de circuitos

eléctricos lo cual es necesario para la formación de futuros profesionales.

El nuevo módulo contara con un autotransformador, laptop, quemador de pick, lo cual

nos permitirá realizar los circuitos en físico y al mismo tiempo poder comparar los

resultados en programas simulados. Se adjuntara un libro con varios ejercicios de

diversas dificultades para la resolución por parte de los estudiantes, esto permitirá un

mayor beneficio tanto para los estudiantes como para la carrera de ingeniería eléctrica.

24

Delimitación

El tiempo estimado para el desarrollo del proyecto es de 12 meses.

El proyecto se lo realizo en el nuevo laboratorio de circuitos eléctricos, el cual nos

facilitaron debido que se utilizó equipos de los módulos anteriores las cuales fueron

necesarias para la elaboración y diseño del nuevo proyecto de modernización.

El modulo didáctico trabajara en conjunto con una laptop y programas de simulación

para así poder entender cuáles son los beneficios de las TICs

Objetivos

1.1.1 Objetivo general

Analizar el banco de pruebas de circuitos eléctricos utilizando TICs.

1.1.2 Objetivo específico

• Dimensionar y seleccionar los equipos a utilizar para el diseño y

construcción de un módulo didáctico.

• Demostrar las leyes de los circuitos eléctricos de manera practica en el

módulo didáctico construido.

• Realizar un manual de 14 prácticas referente a las materias de circuitos

eléctricos I y II.

Marco metodológico.

Se utilizó el método analítico, deductivo y empírico para resolver ciertos ámbitos

problemáticos que tiene la carrera de Ingeniería Eléctrica.

Para validar y certificar que nuestro modulo este correctamente fabricado se realizó

diferentes tipos de prácticas donde se tomó mediciones mediante instrumentos

certificados como multímetro FLUKE y analizador de redes Schneider Electric, estos

valores prácticos se los contrasto con los valores teóricos y simulados en los softwares

Proteus Professional 8 y Every Circuit y se los tabulo en una tabla de resultados.

25

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

El análisis de los circuitos eléctricos ayuda a la comprensión de articulados científicos y

conocimiento empírico que se generan día a día en problemas de ingeniería, se lo

representa de forma matemática para comprenderlo y calcular variables, además de un

conocimiento profundo del funcionamiento del circuito para realizar un buen diseño

eléctrico. Dichos circuitos comprenden fenómenos físicos (tensión, corriente y potencia)

y componentes eléctricos como las resistencias, capacitores e inductores.

2.1 Carga Eléctrica

Acorde a la definición de la conservación de la carga, existen dos tipos: la carga positiva

correspondiente al protón y la carga negativa correspondiente al electrón y éstos no se

crean ni se destruyen cuando se operan los circuitos eléctricos. La unidad de medida es

el coulomb (C) y se simboliza con la letra “Q” para la carga constante y para la que es

invariante en el tiempo se representa con la letra “q”. Del mismo modo, la carga es

cualquier dispositivo que consume energía como la resistencia, nevera, radio, batería,

etc. [1]

2.2 Tensión

Se define como la energía o medida del trabajo que se necesita para desplazar la carga

eléctrica para moverse de un bajo a un alto potencial. La unidad de medida es el volt, se

simboliza con la letra “V” representada por un par de signos más-menos (+ -)”; también

se lo conoce como potencial, diferencia de potencial y caída de voltaje [1]. Ver

Ecuación 1.

V = I ∗ R

ECUACIÓN 1. TENSIÓN ELÉCTRICA

26

2.3 Corriente Eléctrica

La corriente es el movimiento ordenado de cargas libres normalmente de electrones que

circulan a través de un material conductor eléctrico desde un punto de referencia hacia

otro punto en un tiempo determinado. La unidad de medida es el ampere (A) y se

simboliza con la letra “I” representada por una flecha que indica la dirección. La

corriente eléctrica puede controlarse por la tensión y la resistencia en un circuito [1].

Ver Ecuación 2.

𝐼 = 𝑉

𝑅

ECUACIÓN 2. CORRIENTE ELÉCTRICA

Existen dos tipos de corriente: la que se denomina continua es aquella que permanece

constante en el tiempo mientras que denominada alterna es aquella que cambia de

sentido cada cierto tiempo.

2.4 Potencia

Es la velocidad con la que se absorbe la energía para trasladar la carga eléctrica. La

unidad de medida es el watt (W) y se simboliza con la letra “P” [1]. Ver Ecuación 3.

P = V ∗ I = I2 ∗ R =V2

R

ECUACIÓN 3. POTENCIA ELÉCTRICA

2.5 Resistencia

Oposición que presenta un material al paso de la corriente, fue descubierto por el físico

alemán George Simón Ohm y la unidad de medida es el ohm (Ω). Ver Figura 1 (

27

FIGURA 1. RESISTENCIA ELÉCTRICA

La resistencia (R) que ofrece un material es necesario conocer el coeficiente de

resistividad de dicho material (ρ), la longitud que posee (I) y el área de su sección

transversal (S). [2]. Ver Ecuación 4.

R = ρI

S

ECUACIÓN 4. RESISTENCIA ELÉCTRICA

2.6 Inductor

Componente pasivo formado por alambre enrollado que acumula energía en forma de

campo magnético y reacciona a los cambios bruscos de corriente generando un voltaje

opuesto proporcional al voltaje aplicado. La unidad de medida es el henrio (H) y este

valor depende de la longitud del inductor, número y diámetro de las espiras [3]. Ver

Figura 2.

FIGURA 2. INDUCTOR.

28

2.7 Capacitor

Elemento pasivo conformado por placas paralelas separados por un material dieléctrico

que almacena energía en forma de campo eléctrico, se lo conoce como capacitancia (C)

con la unidad de medida faradio (F) y depende únicamente de la geometría y el tipo de

material dieléctrico (material que se polariza fácilmente) ubicado entre las placas [3].

Ver Figura 3.

FIGURA 3. CAPACITOR

2.8 Circuitos en serie

Un circuito serie está conformado de dos o más resistencias que ofrecen un solo camino

a la corriente y si se retira cualquiera de ellos, el camino abierto imposibilita el paso de

la misma. Ver Figura 4.

FIGURA 4. CIRCUITO EN SERIE

La corriente es igual en cada dispositivo y la caída de tensión en cada elemento

dependerá del valor del resistor, a medida que aumenta la resistencia mayor será la

tensión [1]. Ver Ecuación 5.

29

Vdc = Vr1 + Vr2 + Vr2 = I(R1 + R2 + R3)

ECUACIÓN 5. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN SERIE

2.7 Circuitos en paralelo

Circuitos de carga múltiple con más de una trayectoria para la corriente denominada

rama. Cada rama tiene su propia carga y es independiente de todas las demás. Ver

Figura 5.

FIGURA 5. CIRCUITO EN PARALELO

En este tipo de instalaciones, el voltaje de la fuente aparece en los extremos de cada

rama del circuito en paralelo [1]. Ver Ecuación 6.

𝐼 =𝑉

𝑅1+

𝑉

𝑅2+

𝑉

𝑅3

ECUACIÓN 6. LEY DE OHM DEL CIRCUITO EN PARALELO

2.8 Circuitos serie-paralelo.

En los circuitos serie-paralelo se reúnen características de ambos circuitos. Para la

figura 4 se tiene la resistencia R2 y R3 que se encuentran en paralelo y se aplican las

fórmulas explicadas anteriormente, después de hallar el equivalente, ésta resistencia

quedará en serie con R1. Ver Figura 6.

30

FIGURA 6. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO

En la figura 5, R7 y R8 se encuentran en serie y lo aprendido anteriormente se aplica

para las dos resistencias. Después de la simplificación, el equivalente de ésta quedará en

paralelo con R9 [1]. Ver Figura 7.

FIGURA 7. CIRCUITO EN SERIE-PARALELO

2.9 Conversión Delta – Estrella, Estrella -Delta.

Cuando los elementos no se encuentran en serie o paralelo existe la dificultad para la

simplificación del circuito, es por ello que existe la técnica de conversión que surge de

la teoría de redes (red en estrella y red en delta) [1]. Ver Figura 8.

31

FIGURA 8. RED DIBUJADA EN DELTA (IZQUIERDA), RED DIBUJADA EN ESTRELLA (DERECHA)

Para la conversión de un circuito en red estrella a red delta se utiliza una ecuación que

relaciona ambos elementos. Ver Ecuación 7.

RA =(R1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1)

R2

RB =(R1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1)

R3

RC =(R1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1)

R1

ECUACIÓN 7. CONVERSIÓN DE ESTRELLA A DELTA

Para la conversión de un circuito en red delta a red estrella se utiliza una ecuación que

relaciona ambos elementos. Ver Ecuación 8.

𝑅1 =𝑅𝐴 ∗ 𝑅𝐵

𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶

𝑅2 =𝑅𝐵 ∗ 𝑅𝐶


𝑅3 =𝑅𝐶 ∗ 𝑅𝐴


ECUACIÓN 8. CONVERSIÓN DE DELTA A ESTRELLA.

32

2.10 Leyes de Circuitos.

Para determinar los conceptos de las variables de un circuito dado necesitamos conocer

leyes fundamentales que gobiernan los circuitos electricos , es por ello que aparte de la

ley de Ohm se requiere el estudio de la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) y la ley de

tensiones de Kirchhoff (LVK) que son arreglos de la ley de carga (cargas de signo

opuesto se repelen y signos iguales se atraen) y la ley de la conservación de energía (la

energía no se crea ni se destruye, solo se transforma). [8]

2.10.1 Ley de Ohm.

Se estipula que el voltaje de un material conductor es proporcional a la corriente que

circula por él y la resistencia (constante de proporcionalidad) que presenta el material

[1] [8]. Ver Ecuación 9.

𝐼 =𝑉

𝑅

ECUACIÓN 9. LEY DE OHM

2.10.2 Ley de corrientes de Kirchhoff.

La ley de corriente de Kirchhoff indica que la sumatoria de todas las corrientes que

ingresan por un nodo es igual a la sumatoria de las corrientes que salen por dicho nodo.

[8] Ver Figura 9.

FIGURA 9. CORRIENTES EN UN NODO

33

Tomando en cuenta la grafica anterior, la sumatoria de las corrientes que ingresan y

salen al nodo deben ser igual a cero, esto confirma que la energía no se acumula en el

nodo [1]. Ver Ecuación 10.

𝐼𝐴 + 𝐼𝐵 + (−𝐼𝐶) + (−𝐼𝐷) = 0

ECUACIÓN 10. LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF

2.10.3 Ley de voltaje de Kirchhoff.

La ley de voltaje de Kirchhoff demuestra que la suma de voltajes de todos los elementos

que conforman el circuito es igual al voltaje que emite la fuente. Ver Figura 10.

FIGURA 10. CIRCUITO PARA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF

Tomando en cuenta la gráfica anterior, la suma de los voltajes en una trayectoria cerrada

es igual a cero [1]. Ver Ecuación 11.

−𝑉𝑠 + 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 = 0

ECUACIÓN 11. APLICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF

34

2.11 Análisis de corriente por malla.

Se basa en la ley de tensiones de Kirchhoff y se aplica a circuitos de forma plana

(ninguna rama pasa sobre o por debajo de otra rama) en el que se define M mallas y M

ecuaciones independientes. El procedimiento consiste en determinar si el circuito es

plano, contar el número de mallas del circuito, identificar las corrientes de malla, definir

la ecuación LVK de la malla, organizar las ecuaciones agrupando los términos y

resolver el sistema de ecuaciones. Ver Figura 11.

FIGURA 11. CIRCUITO DE FORMA PLANA

2.12 Análisis de tensiones por nodos.

Se utiliza en circuitos donde hay 2 o más nodos y por ende el número de incógnitas y

ecuaciones aumenta significativamente, es decir si un circuito tiene 10 nodos (N) se

formarán nueve ecuaciones (N-1) y nueve tensiones desconocidas (N-1). Las ecuaciones

son simples y provienen de la ley de corrientes de Kirchhoff. El método consiste en

escoger un nodo de referencia, de preferencia el nodo que contenga el mayor número de

ramas posibles; se identifica el nodo a tierra para facilitar la obtención de las incógnitas

[1].

Generalmente, los autores de libros de análisis de circuitos arreglan las ecuaciones de tal

manera que las corrientes queden en un lado y las resistencias del otro lado. Ver

Ecuación 12.

35

∑ 𝑖 𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎𝑛 𝑎𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

= ∑ 𝑖 𝑎𝑏𝑎𝑛𝑑𝑜𝑛𝑎𝑛 𝑒𝑙 𝑛𝑜𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠

ECUACIÓN 12. ANÁLISIS DE TENSIONES POR NODO

2.13 TICS.

Denominadas como tecnologías de la información y comunicación, son sistemas que

recogen, tratan y procesan todo tipo de información, facilitando la comunicación entre

los interlocutores. Las nuevas TIC introducen nuevas fuentes de conocimiento e

incrementan las capacidades de innovación para los países en vías de desarrollo.

Los individuos y comunidades interactúan con las computadoras y los procedimientos

para finiquitar negocios, intercambiar conocimientos y divisas entre los continentes;

esto representa una sociedad de la información que busca mitigar la pobreza y manejar

con eficiencia los recursos del Estado. [5], [6].

36

CAPÍTULO III

3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO DE CIRCUITOS

ELÉCTRICOS

3.1. Diseño y construcción del módulo.

La construcción del módulo se realizó con planchas de acero de 3 mm, las cuales se

sometieron a etapas de corte, soldadura, doblada y troquelado, ajustándose a un plano

diseñado en AutoCAD con medidas previamente aprobadas.

FIGURA 12. CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO

37

3.2. Vista Frontal del módulo

FIGURA 13. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS PLANOS EN SOFTWARE AUTOCAD

FIGURA 14. VISTA FRONTAL DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

38

3.3.Vista Superior del módulo

FIGURA 15. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

FIGURA 16. VISTA SUPERIOR DEL MODULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS

39

3.4. DESCRIPCIÓN DE CADA EQUIPO Y ELEMENTO QUE CONFORMA EL

MÓDULO DE CIRCUITOS ELECTRICOS.

Disyuntor trifásico de 3P-10 A- 1

FIGURA 17. DISYUNTOR TRIFASICO 3P-10 A-1

Autotransformador trifásico de 3KVA – 1 (0-230VAC)

FIGURA 18. VARIAC TRIFASICO DE 3KVA – 1(0-230VAC) [7]

40

Alimentación trifásica (0 – 220 VAC)

FIGURA 19. ALIMENTACION TRIFASICA (0 – 220 VAC)

Fuente DC (0 – 32 VDC)

FIGURA 20. FUENTE DC (0 – 32 VDC)

41

Analizador de redes eléctricas POWER LOGIC PM700

FIGURA 21. ANALIZADOR DE REDES ELECTRICAS POWER LOGIC PM700

Módulo de carga inductiva. De L1 A L3 (0.2 A), De L4 A L6 (0.4 A), De L7 A L9

(0.6 A)

FIGURA 22. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA

42

Módulo de carga resistiva. De R1 A R3 (300Ω), De R4 A R6 (700Ω), De L7 A L9

(1500Ω)

FIGURA 23. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA

Módulo de carga capacitiva. De C1 A C3 (2 uF), De C4 A C6 (4 uF), De C7 A C9

(7.5 uF)

FIGURA 24. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA

43

Fuente de voltaje (5 VDC)

FIGURA 25. FUENTE DE VOLTAJE 5VDC

Fuente de voltaje (12 VDC)

FIGURA 26. FUENTE DE VOLTAJE 12 VDC

44

CAPITULO IV

4. MANUAL DE PRÁCTICAS PARA EL MÓDULO DE CIRCUITOS

ELÉCTRICOS

Las catorce prácticas presentadas en este capítulo permiten utilizar el módulo didáctico

desarrollado con diversos temas: circuitos serie y paralelo, ley de Ohm, ley de

Kirchhoff, circuitos en corriente continua y alterna, potencia eléctrica y métodos de

resolución utilizando mallas y/o nodos. Cada una de las prácticas está relacionadas con

la malla curricular a seguir en la materia de Circuitos Eléctricos 1 y 2 para la carrera de

Ingeniería Eléctrica impartida en la Universidad Politécnica Salesiana Sede Guayaquil.

PRÁCTICA N°1.- Manual de usuario, normas de seguridad y protocolos de

mantenimiento del tablero del banco de pruebas para circuitos eléctricos.

PRÁCTICA N°2.- Resistencia en circuitos serie-paralelo.

PRÁCTICA N°3.- Ley de Ohm en corriente continua.

PRÁCTICA N°4.- Leyes de Kirchhoff en corriente continua.

PRÁCTICA N°5.- Transformación de circuitos estrella-delta con resistencias.

PRÁCTICA N°6.- Análisis de circuitos en corriente continua mediante el método de

corrientes de malla.

PRÁCTICA N°7.- Análisis de circuitos en corriente continua mediante el método de

tensiones de nodo.

PRÁCTICA N°8.- Máxima transferencia de potencia en circuitos de corriente continua.

PRÁCTICA N°9.- Circuito resistivo, inductivo y capacitivo en corriente alterna.

PRÁCTICA N°10.- Circuito mixto en corriente alterna.

PRÁCTICA N°11.- Transformación de circuitos estrella-delta con impedancias.

PRÁCTICA N°12.- Potencia eléctrica y factor de potencia en corriente alterna.

45

PRÁCTICA N°13.- Análisis de circuitos en corriente alterna mediante el método de

corriente de mallas.

PRÁCTICA N°14.- Análisis de circuitos en corriente alterna mediante el método de

tensiones de nodos.

46

REVISIÓN 1/1

MANUAL DE PRÁCTICAS DE

LABORATORIO

LABORATORIO CIRCUITOS ELÉCTRICOS

CARRERA INGENIERÍA ELÉCTRICA

SEDE GUAYAQUIL

4.1. DESARROLLO DE PRÁCTICAS

4.2. Práctica # 1

4.2.1. DATOS INFORMATIVOS

a. MATERIA: Circuitos Eléctricos I

b. PRÁCTICA N° 1

c. NÚMERO DE ESTUDIANTES: 20

d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID H. CÁRDENAS V. Msc.

e. TIEMPO ESTIMADO:2 Horas

4.2.2. DATOS DE LA PRÁCTICA

a. TEMA:

MANUAL DE USUARIO, DEL MÓDULO DIDÁCTICO QUE

ANALIZA EL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS

ELÉCTRICOS UTILIZANDO TECNOLOGÍAS TICS

b. OBJETIVO GENERAL:

Conocer el funcionamiento general del módulo didáctico que aplica

tecnologías TICS, aplicar correctamente las normas de seguridad y

protocolos de mantenimiento preventivo para el buen uso de los equipos.

47

c. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Entender el funcionamiento generalizado del módulo didáctico

desarrollado con las tecnologías TICS.

2. Conocer cada uno de los componentes que participan en el módulo

didáctico que analiza el banco de pruebas para circuitos eléctricos.

3. Tratar las normas de seguridad para el encendido y buen uso de los

equipos además de la protección del personal que manipule el módulo

didáctico.

4. Estar al tanto de los protocolos de mantenimiento preventivo para cada

elemento del módulo didáctico desarrollado.

d. MARCO TEÓRICO

1. Aprendizaje y funcionamiento de los módulos de cargas resistivos,

inductivos y capacitivos.

2. Aprendizaje y desempeño general de los analizadores de red.

3. Desempeño de los disyuntores trifásicos de 3 polos, selectores

monofásicos y trifásicos, luces piloto.

4. Funcionamiento general de los autotransformador trifásicos.

e. PROCEDIMIENTO

1. Repasar el manual de usuario y seguridad del módulo didáctico

desarrollado con tecnologías TICS.

2. Probar el desempeño de cada dispositivo del módulo didáctico usar

aplicando los protocolos de mantenimiento preventivo delineados.

3. Estipular el valor porcentual de operatividad total del módulo didáctico.

48

f. RECURSOS

1. Módulo didáctico utilizando las tecnologías TICS.

2. Aparatos de medición.

3. Formato para registro de valores experimentales del protocolo de

mantenimiento preventivo de cada dispositivo.

g. REGISTRO DE RESULTADOS

1. Protocolo de mantenimiento preventivo para fuente de voltaje DC.

2. Protocolo de mantenimiento preventivo para cargas resistivas.

3. Protocolo de mantenimiento preventivo para cargas inductivas.

4. Protocolo de mantenimiento preventivo para cargas capacitivas.

5. Protocolo de mantenimiento preventivo para autotransformador

trifásico.

6. Protocolo de mantenimiento preventivo para analizador de red.

7. Protocolo de mantenimiento preventivo para transformador y rectificador.

h. CUESTIONARIO

1. ¿Qué tipo de mantenimiento se debe realizar al módulo didáctico?

2. ¿Qué normas de seguridad debo seguir antes de la puesta en marcha del

módulo didáctico?

3. Mencione dos actividades de mantenimiento preventivo aplicado al

módulo didáctico.

4. ¿Por qué es tan importante la colocación de los fusibles del amperaje en

el módulo didáctico?

49

i. ANEXOS

Configuración de sistemas de alimentación del Analizador Schneider

PM700

j. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA

1. SCHNEIDER ELECTRIC. (s.f.). www.schneider-electric.com.

j. CRONOGRAMA/CALENDARIO

De acuerdo a la planificación de cada docente.

50

4.3.MANUAL DE USUARIO DEL BANCO DE PRUEBAS PARA CIRCUITOS

ELÉCTRICOS

Es de suma importancia que se sigan todas las normas de seguridad al poner en marcha

y al desconectar el tablero ya que de esto depende el correcto funcionamiento de los

equipos y la operatividad máxima del módulo didáctico.

4.4.NOTIFICACIONES DE SEGURIDAD

-Revisar detenidamente las especificaciones técnicas de todos los equipos e

instrumentos instalados en el módulo didáctico para no causar daños debido a excesos

en los niveles permitidos de operación.

-Utilizar materiales adecuados y herramientas debidamente aisladas para ejecutar cada

una de las prácticas.

-Cerciorarse de que disyuntores, selectores, luces pilotos y equipos en general se

encuentren apagados o en posición off antes del encendido; asimismo no se debe tocar

cables ni equipos por la parte trasera del módulo. Si visualiza una anomalía comunicar

inmediatamente al docente.

-Por cada prueba a ejecutar, se deben colocar los fusibles de amperaje en la porta

fusibles para evitar que se quemen equipos y/o módulos de cargas resistivas, inductivas

y capacitivas.

-Para realizar cambios en la práctica (desconectar o mover cables, realizar nuevas

conexiones, etc.) es necesario poner los selectores en posición off y desenergizar el

módulo didáctico para proceder con los cambios deseados. Bajo ningún concepto se

permiten maniobras mientras el tablero esté energizado ya que esto provoca mal

funcionamiento, descalibración y futuros daños en los equipos y elementos pasivos.

-Tomando en cuenta el punto anterior, se deben cambiar los fusibles quemados cuando

el módulo didáctico esté desenergizado.

51

-Utilizar cables de conexión adecuados y en buen estado para el tablero, ya que los

empalmes o roturas de los mismos ocasionan riesgo eléctrico al personal causado por la

corriente eléctrica que fluye por el conductor.

52

4.5.SECCIONES Y ELEMENTOS DEL BANCO DE PRUEBAS

El módulo didáctico posee 14 sectores ubicadas de forma simétrica con distintos

equipos y dispositivos como se observa en la Figura detallados a continuación:

Sector 1: Alimentación trifásica; R, S, T y el neutro N.

Sector 2: Autotransformador trifásico; Autotransformador. (Autotransformador 3Փ) de

0-220VAC, 3KVA. [7]

Sector 3: Fuente 0-32VDC; posee un transformador monofásico de 250 VA,

(120/24VAC) un rectificador de 25 Amp tipo puente, un medidor de corriente y voltaje

en mA; un disyuntor y una luz piloto.

Sector 4: Analizador de red 3F – 1

Sector 5: Módulo de Carga Inductiva 120AC; Contiene 3 inductores de 0.2Amp, 3

inductores de 0.4Amp y 3 inductores de 0.6Amp, todos los inductores contienen porta

fusible y fusible de 0.5Amp.

Sector 6: Módulo de Carga Resistiva 50W; contiene 3 resistencias de 300 Ω, 3

resistencias de 750Ω, 3 resistencias de 1500 Ω cada una, todas las resistencias

contienen porta fusible y fusible de 0.5Amp.

Sector: 7: Módulo de Carga Capacitiva 370 VAC; contiene 3 capacitores de 2uf, 3

capacitores de 4uf, 3 capacitores de 7.5uf, todas los capacitores contienen porta fusible

y fusible de 0.5Amp.

Sector: 8: Fuente 12V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta

fusible y fusible de 0.5Amp, Luz piloto.

Sector: 9: Fuente -12V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta


Sector: 10: Fuente 5V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta


53

Sector: 11: Fuente -5V fija, un medidor de corriente y voltaje en mA o mV, porta


Sector: 12: Protoboard de tres regletas con sus respectivas borneras de conexión.

Sector: 13: Placa arduino mega con cables de conexión.

Sector: 14: Programador quemador de PIC.

4.6.MANUAL DE RUTINA Y OPERACIÓN DEL MÓDULO DIDÁCTICO CON

TECNOLOGÍAS TICS PARA CIRCUITOS ELÉCTRICOS

El módulo didáctico que utiliza tecnologías TICS fue perfilado para maniobrar acorde a

lo siguiente:

Sector 1: Barra de alimentación trifásica

Es la fuente para dotar de energía los circuitos eléctricos que cumplan las siguientes

características:

VLL = 0-220V

VL-N = 0-127V

IL (MAX) = 8A.

FIGURA 27. BARRA DE ALIMENTACIÓN

54

Sector 2: Autotransformador trifásico

FIGURA 28. AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO [7]

Sector 3: Fuente 0-32 VDC

La tensión de operación es 0-24VDC. El medidor DC interiormente está acoplado con

la salida de la fuente DC, éste dará los valores de voltaje (DC) y corriente (DC) durante

la prueba.

FIGURA 29. FUENTE DC

55

Sector 4: Analizador de red 3F

Dispositivo que realiza el cotejo de los parámetros del sistema, la calibración del TC es

1000/1 (los valores de corriente y potencia se dividen para 1000) que entrega la mayor

cantidad de decimales para exactitud en la medición.

FIGURA 30. ANALIZADOR DE RED 3F

Sector 5: Módulo de Carga Inductiva

Cada conjunto posee 3 inductores y cada uno cuenta con protección.

L1, L2, L3: Imáx= 0.2 Amp.

L4, L5, L6: Imáx= 0.4 Amp.

L7, L8, L9: Imáx= 0.6 Amp.

FIGURA 31. MÓDULO DE CARGA INDUCTIVA

56

Sector 6: Módulo de Carga Resistiva

Cada conjunto posee seis resistores de 300Ω, 750Ω y 1500Ω sumando 9 resistores con

protección para cada uno.

FIGURA 32. MÓDULO DE CARGA RESISTIVA

Sector 7: Módulo de Carga Capacitiva

Cada conjunto tiene seis capacitores que se derivan en cuatro grupos; tres de 2 µf, tres

de 4 µf, tres de 7.5 µf a 370VAC.

FIGURA 33. MÓDULO DE CARGA CAPACITIVA

57

CONCLUSIONES

Se ha elaborado el manual de procedimientos y normas de seguridad con la finalidad de

regularizar el uso de los dispositivos del módulo didáctico además de advertir sobre

posibles daños de los equipos por el uso indebido de los mismos.

Las normas y reglas sólo son aplicables para el módulo didáctico que funcionará junto

con el banco de pruebas de circuitos eléctricos.

El mantenimiento preventivo da a conocer la bitácora y características técnicas de cada

uno de los equipos y las secciones que conforman el módulo, además de cómo

reaccionar frente a una irregularidad mientras se lo utiliza.

58

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.3. Práctica # 2



b. PRÁCTICA N° 2





a. TEMA: RESISTENCIA EN CIRCUITOS SERIE – PARALELO


Hallar la resistencia equivalente (RT) teórica y experimental de un

circuito serie-paralelo.


1. Diseñar una red serie – paralelo con el módulo de cargas resistivas.

2. Medir las resistencias parciales y la resistencia equivalente del

circuito trazado.

59

3. Resolver el circuito aplicando los conceptos de los elementos en serie y

paralelo.

d. MARCO TEÓRICO

1. Resistencia eléctrica.

2. Circuito en conexión serie.

3. Circuito en conexión paralelo.

4. Circuito serie-paralelo.

e. PROCEDIMIENTO

1. Realizar el circuito planteado con el módulo de carga resistiva

conectando los elementos en serie – paralelo.

2. Medir de forma experimental el circuito serie-paralelo.

3. Registrar los datos obtenidos del equipo de medición en la tabla Nº1

4. Revisar los resultados alcanzados y exponer las conclusiones en un

reporte.

f. ANÁLISIS Y PRUEBAS

1. Prueba Nº1: Circuito Serie - Paralelo.

2. Análisis y Conclusiones.

g. RECURSOS

1. Módulo didáctico.

60

2. Diagrama eléctrico.

4. Aparatos de medición y cables de conexión.

5. Simulación en software PORTEUS 8 professional.

6. Simulación en software EveryCircuit aplicación de celular.

7. Formato para asentar los resultados.

h. REGISTRO DE RESULTADOS

1. Prueba Nº1: Serie - Paralelo.

Tabla Nº1

i. CUESTIONARIO

1. Explique las pautas requeridas para hallar la resistencia equivalente

de un circuito serie – paralelo.

2. Manifieste porque es fundamental desconectar la alimentación del

circuito antes de medir la resistencia con un óhmetro.

3. ¿Qué medidas se requieren para encontrar la corriente en cada

resistencia de un circuito serie – paralelo?

4. ¿Qué características cumple un circuito eléctrico para decir que sus

elementos están en serie?

j. ANEXOS

1. Diagrama eléctrico y de conexiones.

2. Formato de tabla para asentar los resultados.

61

3. Formato para registro de valores experimentales, teóricos y simulados

del circuito trazado.

k. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA


l. CRONOGRAMA/CALENDARIO


62

PRUEBA N°1: PRUEBA EN SERIE Y PARALELO DE LOS MÓDULOS RESISTIVOS

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 34. DIAGRAMA ELÉCTRICO EN SERIE Y PARALELO DE LOS MÓDULOS RESISTIVOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #2

63

SIMULACIÓN EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL

FIGURA 35. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL

64

SIMULACIÓN EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT

FIGURA 36. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBC Y RDF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit

65


FIGURA 37. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL

66


FIGURA 38. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit

67


FIGURA 39. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL.

68


FIGURA 40. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit

69


FIGURA 41. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL.

70


FIGURA 42. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RBD. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit

71


FIGURA 43. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL

72


FIGURA 44. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit

73


FIGURA 45. SIMULACION Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- PROTEUS 8 PROFESSIONAL

74


FIGURA 46. SIMULACIÓN Y LECTURA DE ÓHMETRO ENTRE RAG. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 2- EveryCircuit

75

RESULTADOS DE SIMULACIONES DE CIRCUITOS SERIE PARALELO EN

LOS MÓDULOS RESISTIVOS

TABLA Nº1: CIRCUITO DE RESISTORES SERIE – PARALELO

SIMULACIONES

RESISTENCIA VALOR

REFERIDO [Ω]

VALOR

PROTEUS 8 [Ω]

VALOR EVERY

CIRCUIT [Ω]

R1 1500 1500 1500

R2 300 300 300

R3 750 750 750

R4 1500 1500 1500

R5 750 750 750

R6 750 750 750

R7 1500 1500 1500

R8 300 300 300

RBC 214.28 214.29 214

RDF 750 750 747

RAC 1714.28 1741.43 1710

RAD 3214.28 3214.3 3210

RBD 1714.28 1741.43 1710

RAF 3964.28 3964.3 3960

RAG 4264.28 4264.3 4260

TABLA 1. RESISTENCIA SERIE- PARALELO. PRÁCTICA # 2

76

CONCLUSIONES

En los circuitos serie, la corriente que circula es la misma y el voltaje es distinto en cada

elemento dependiendo de la resistencia; es decir que el voltaje es más bajo a medida que

la resistencia va en aumento. El valor de la resistencia equivalente es mayor que los

otros resistores.

En los circuitos en paralelo, el voltaje es el mismo para cada elemento mientras que la

corriente depende del valor de la resistencia. El valor de la resistencia equivalente es

menor que los otros resistores.

77

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.4. Práctica #3



b. PRÁCTICA N° 3





a. TEMA: LEY DE OHM EN CORRIENTE CONTINUA


Medir los voltajes y las corrientes teóricas y experimentales de un

circuito resistivo para comprobar la Ley de Ohm en corriente continua.


1. Observar y experimentar la relación entre corriente, voltaje y

resistencia en un circuito.

78

2. Aprender las ecuaciones y conceptos correspondientes a la Ley de

Ohm.

3. Aplicar las unidades de medida y diferenciar el concepto de voltaje

y de corriente.

d. MARCO TEÓRICO

1. Ley de Ohm.

2. Resistencia eléctrica.

3. Corriente eléctrica.

4. Tensión eléctrica.

e. PROCEDIMIENTO

1. Energice la barra de alimentación con el disyuntor principal y

acople la fuente de alimentación de corriente continua (DC).

Amplifique pausadamente la tensión hasta 8V. Registre en la tabla

Nº1 bajo la columna “8V”, el valor que marca el miliamperímetro.

2. Incremente la tensión hasta que el voltímetro indique 14V. Registre

en la tabla Nº1 bajo la columna “14V”, el valor que marca el

miliamperímetro.

3. Incremente la tensión hasta que el voltímetro indique 18V. Registre

en la tabla Nº1 bajo la columna “18V”, el valor que marca el

miliamperímetro.

4. Incremente la tensión hasta 23V. Registre en la tabla Nº1 bajo la

columna “23V”, el valor que marca el miliamperímetro. Desconecte el

disyuntor.

5. Deduzca el valor de V/R para cada valor de tensión y resistencia.

Registre los resultados en la columna “V/R” de la tabla.

6. Calcule el valor de V/I para cada valor de tensión y corriente.

Registre los resultados en la columna “V/I” de la tabla.

79

7. Simule en el software PROTEUS 8 professional y EveryCircuit y

registre los resultados en una tabla.


1. Prueba Nº1: Relación de voltaje – corriente con valor constante de 300Ω.


g. RECURSOS


2. Diagrama eléctrico y de conexión

3. Cables de conexión

5. Software Proteus 8 profesional, Every Circuit.

6. Multímetro.

7. Formato para colocar los resultados.


1. Prueba Nº1: Relación de voltaje – corriente con valor constante de

300Ω.

Tabla Nº1

i. CUESTIONARIO

1. Al observar la tabla Nº1 ¿qué concluye sobre la relación entre la

corriente (I), voltaje (V), y resistencia (R) de un circuito? Explique.

2. Escriba con fórmulas matemáticas las respuestas examinadas en la

pregunta 1.

80

3. Defina con sus propias palabras el concepto de la ley de Ohm.

4. Grafique la relación corriente-tensión de los datos experimentales

obtenidos en la tabla N°1. Tome en cuenta que la tensión está en el

eje x y la corriente está en el eje y.

j. ANEXOS



3. Formato para registro de valores experimentales, teóricos y

simulados del circuito trazado.





81

PRUEBA N°1: PRUEBA DE RELACIÓN DE VOLTAJE – CORRIENTE CON

VALOR CONSTANTE DE 300Ω

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 47. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA RELACIÓN DE VOLTAJE – CORRIENTE. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA #3

82


FIGURA 48. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

83


FIGURA 49. SIMULACIÓN, LECTURA DE VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO PARA FUENTE DE 8V. PRUEBA #1 – PRÁCTICA #3 – EveryCircuit

84



85



86



87



88



89



90

RESULTADOS DE SIMULACIONES DE LA PRUEBA DE LA LEY DE OHM

TABLA 2. SIMULACIÓN DE LA RELACIÓN VOLTAJE - CORRIENTE. PRÁCTICA # 3

TABLA Nº1: LEY DE OHM SIMULACIONES EN PROTEUS 8 PROFESSIONAL &

EVERY CIRCUIT

VOLTAJE

TEÓRICO

[v]

RESISTENCIA

TEÓRICA [Ω]

I= V/R

[mA]

VOLTAJE

SIMULADO

[v]

CORRIENTE

SIMULADA

[mA]

R= V/I

[Ω]

8 300 16 8 26.7 299.62

14 300 28 14 46.7 299.78

18 300 36 18 60 300

23 300 46 23 76.7 299.86

91

CONCLUSIONES

Poniendo el autotransformador del módulo didáctico a distintos niveles de voltaje DC,

se obtuvo diferentes valores de corriente (simulados) concluyendo que la tensión de los

extremos del conductor es directamente proporcional a la corriente que pasa por él, de

esta manera se comprueba la Ley de Ohm en circuitos resistivos.

92

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.5. Práctica # 4



b. PRÁCTICA N° 4





a. TEMA: LEYES DE KIRCHHOFF EN CORRIENTE CONTINUA


Evidenciar de forma experimental la Ley de tensiones de Kirchhoff y la

Ley de corrientes de Kirchhoff, como instrumento de análisis en

circuitos eléctricos.


1. Demostrar la ley de voltajes de Kirchhoff en un circuito serie.

2. Demostrar la ley de corrientes de Kirchhoff en un circuito paralelo.

93

3. Plantear y construir los circuitos (elementos resistivos) en los

simuladores PROTEUS 8 Professional y EveryCircuit.

4. Tomar los datos de simulaciones de voltaje, corriente y resistencias

de los circuitos para verificar el cumplimiento de LCK y LVK.

d. MARCO TEÓRICO

1. Resistores en serie.

2. Resistores en paralelo.

3. Ley de Ohm.

4. Leyes de Kirchhoff.

e. PROCEDIMIENTO

1. Mida con el óhmetro las resistencias y plasme su valor en la tabla

Nº1-A.

2. Con la tensión de la fuente (VFA) a 15V visualizando la figura 57,

calcule las caídas de tensión V1, V2, V3, V4, V5. Escriba los datos

en la tabla Nº1-B, así como VFA y la suma de las tensiones

calculadas.

3. Construya el circuito de la figura 57, energice la barra de

alimentación y regule la fuente al VFA=15V.

4. Tome los voltajes V1, V2, V3, V4, V5, sume las tensiones

anteriores, escriba las mediciones y los resultados en la tabla Nº1-B.

5. Energice la barra de alimentación. Tome las Corrientes ITA, I2, I3,

ITB, ITC, I5, I6, I7, ITD e ITE. Calcule la suma de I2 e I3

(ITA=ITB) y la suma de I5, I6, e I7 (ITC=ITD); escriba las

mediciones y los resultados en la tabla Nº1-C.


1. Prueba Nº1: Verificación de la ley de voltajes y corrientes de Kirchhoff.

94


g. RECURSOS


2. Diagrama eléctrico

4. Simuladores PROTEUS 8 Professional y EveryCircuit.


6. Formato para registro de valores experimentales y resultados.


1. Prueba Nº1: Verificación de la ley de voltajes y corrientes de

Kirchhoff.

Tabla Nº1.A

Tabla Nº1-B

Tabla Nº1-C

i. CUESTIONARIO

1. Exprese la relación entre las caídas de voltaje en resistores

conectados en serie y el voltaje aplicado al circuito. Y escriba como

fórmula matemática.

2. En base a la tabla Nº1, ¿los valores experimentales respaldan sus

respuestas a la pregunta 1? Explique si tiene una discrepancia.

(Utilice únicamente valores reales de la tabla).

95

3. Explique la relación entre las corrientes que entran y salen de un

nodo en un circuito.

4. Escriba como fórmula matemática la relación que explicó en la

pregunta anterior.

c. ANEXOS

1. Diagrama eléctrico

2. Tabla de prácticas para registro de resultados.

3. Formato para registro de datos experimentales y teóricos.

d. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA


e. CRONOGRAMA/CALENDARIO


96

PRUEBA N°1: SIMULACIÓN Y VERIFICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHHOFF

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 56. DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRUEBA # 4

+

_VFA0 a 15V

A

A

A

AA

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

A BC D

ITB ITC ITD ITE

I2

I3

I5

I6

I7

+_

+_

+_

+_

V1 V2 V3 V4 V5

A

+_

R1A

A

A

ITA

A

97


FIGURA 57. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 4 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

98

SIMULACION EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT

FIGURA 58. SIMULACIÓN DE LA VERIFICACION DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHOFF. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 4 – EveryCircuit

99

RESULTADOS DE PRUEBA DE LA LEY DE VOLTAJES Y CORRIENTES DE KIRCHHOFF

TABLA 1-A: VALORES DE LOS MÓDULOS DE RESISTORES DE LA PRÁCTICA DE LA LEY DE

KIRCHHOFF

VALOR

NOMINAL

R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] R4 [Ω] R5 [Ω] R6 [Ω] R7 [Ω] R8 [Ω]

300 750 1500 1500 300 300 750 1500

VALOR

MEDIDO 309 750 1509 1505 300.6 301.6 751 1512

TABLA 3. MEDICIONES DE RESISTORES DE LOS MÓDULOS. PRÁCTICA # 4

100

TABLA 1-B: VERIFICACIÓN DE LA LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF

VALOR

CALCULADO

VT [V] V1 [V] V2 [V] V3 [V] V4 [V] V5 [V]

15 1.1463 1.9105 5.73 0.4776 5.98

VALOR

SIMULADO 15 1.15 1.90 5.73 0.478 5.73

TABLA 4. VALORES CALCULADOS Y SIMULADOS DE LA LEY DE VOLTAJES DE KIRCHHOFF. PRACTICA # 4

101

TABLA 1-C: VERIFICACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF

CORRIENTE ITA I2 I3 ITB ITC I5 I6 I7 ITD ITE I2+I3 I5+I6+I7

CORRIENTE

CALCULADA

[mA]

3.821 2.546 1.273 3.819 3.8219 1.593 1.593 0.637 3.821 3.821 3.819 3.823

CORRIENTE

SIMULADA

[mA]

3.82 2.55 1.27 3.82 3.82 1.59 1.59 0.637 3.82 3.82 3.79 3.817

TABLA 5. VERIFICACIÓN DE VALORES CALCULADOS Y SIMULADOS DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF. PRÁCTICA # 4

102

CONCLUSIONES

Los experimentos realizados concluyen que la suma de voltajes de un circuito cerrado

es cero de acuerdo con la ley de voltajes de Kirchhoff y la suma de corrientes de un

nodo es cero según la ley de corrientes de Kirchhoff.

103

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.6. Práctica # 5

4.6.1 DATOS INFORMATIVOS


b. PRÁCTICA N° 5





a. TEMA: CONVERSIÓN CIRCUITOS ESTRELLA – DELTA CON

RESISTENCIAS


Transformar un circuito compuesto por resistencias conectados en

estrella (Y) a otro circuito con configuración delta o triángulo (∆).


1. Identificar las resistencias conectadas en estrella.

2. Dibujar el nuevo circuito después de la transformación a triángulo.

104

3. Medir las resistencias tanto en la conexión estrella como en la

conexión triángulo.

4. Comparar las fórmulas de transformación de resistores estrella a

triángulo o triángulo a estrella.

d. MARCO TEÓRICO

1. Resistencias equivalentes.

2. Transformación estrella a triángulo.

3. Transformación delta a triángulo.

e. PROCEDIMIENTO

1. Construya en el módulo didáctico el circuito expuesto en la figura

59.

2. Mida los resistores con el óhmetro y complete la tabla Nº1.

3. Evalúe la resistencia equivalente en los puntos A y B, coloque el

valor en la tabla Nº1.

4. Coloque los valores teóricos de los resistores.

5. Halle teóricamente la resistencia equivalente en los puntos A y B

empleando los procedimientos de transformación de resistencias.


1. Prueba Nº1: Transformación Y-∆


105

g. RECURSOS




4. Simuladores PROTEUS 8 Professional y EveryCircuit.

5. Formato para registro de valores experimentales y teóricos.



Tabla Nº1

i. CUESTIONARIO

1. Indique las características de conexión de resistores en Y.

2. Indique las características de conexión de resistores en ∆.

3. ¿Por qué se realiza transformación de una red a otra en un circuito?

4. Escriba la fórmula para la transformación estrella-delta de un

circuito que tenga tres resistores.

j. ANEXOS


2. Diagrama de conexiones.

3. Formato de la práctica para registro de resultados.

106






107

PRUEBA N°1: CONVERSIÓN ESTRELLA A DELTA

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 59. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 5

108


FIGURA 60. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 5 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

109


FIGURA 61. SIMULACIÓN DE CONVERSION ESTRELLA A DELTA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 5 - EveryCircuit

110

RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN DE LA CONVERSIÓN ESTRELLA -

DELTA

TABLA Nº1:CONVERSIÓN ESTRELLA DELTA;

SIMULACIONES EN PROTEUS 8 PROFESSIONAL &

EVERY CIRCUIT

RESISTENCIAS

VALOR

TEÓRICO

[Ω]

VALOR

SIMULADO

[Ω]

PORCENTAJE

ERROR [%]

R1 1500 1500 0

R2 1500 1500 0

R3 750 750 0

R4 300 300 0

R5 300 300 0

R6 1500 1500 0

RAB 523.6 525 0.38

TABLA 6. CONVERSIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 6

111

CONCLUSIONES

La transformación estrella – triángulo (Y-∆) facilita la reducción de aquellos circuitos

que no tienen sus elementos conectados en serie o paralelo, de esta manera permite

obtener circuitos equivalentes en los que no se altera las variables eléctricas, pero si

reducen enormemente el circuito para hallar la resistencia equivalente.

112

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.7. Práctica # 6



b. PRÁCTICA N° 6





a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA

MEDIANTE EL MÉTODO DE TENSIONES DE NODOS


Analizar el circuito con la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK)

implementando ecuaciones algebraicas según el número de nodos

(incógnitas) denominadas “Voltajes de nodos”


113

1. Construir el circuito DC en el módulo didáctico, medir los

parámetros de corrientes y voltajes.

2. Resolver el circuito de forma teórica, con las incógnitas de corriente y

voltaje utilizando el método de tensiones de nodo.

3. Comparar los resultados obtenidos con las respectivas simulaciones

en PROTEUS 8 Profesional y EveryCircuit

d. MARCO TEÓRICO

1. Ley de corrientes de Kirchhoff.

2. Circuitos serie y paralelo de resistencias.

3. Métodos para resolución de sistemas de ecuaciones.

e. PROCEDIMIENTO

1. Armar el circuito de la figura 63 en el módulo didáctico. Tomar en

cuenta que la fuente de alimentación esté desconectada.

2. Medir las resistencias con el aparato de medición y escribir los

valores en la tabla Nº1.

3. Para la prueba, regule la fuente de alimentación con un voltaje de

10V manteniéndola constante.

4. Evalúe las tensiones de cada una de las resistencias (de R1 a R6)

con el voltímetro y escriba los datos en la tabla Nº1.

5. Registrar en la tabla N°1, la corriente de cada una de las resistencias

aplicando la ley de Ohm ya que conoce el valor del resistor y la

tensión.

6. Para los datos teóricos, tome el valor nominal de las resistencias y

los nodos de la figura 63, calcule las tensiones de los nodos A, B, C,

D y coloque el resultado en la tabla Nº1. Adjunte los cálculos

realizados.

114

7. Calcular las tensiones de las resistencias con los voltajes de los

nodos A, B, C, D, definidos en el punto anterior.

8. Revisar y comparar las respuestas teóricas, experimentales y

simuladas para exponer las conclusiones.

9. Crear un reporte de la prueba realizada.


1. Prueba Nº1: Circuito de Nodos en DC.


g. RECURSOS

1. Módulo didáctico utilizando tecnologías TICS.



4. Aparatos para medición.



1. Prueba Nº1: Circuito de Nodos en DC.

Tabla Nº1

i. CUESTIONARIO

1. Mencione lo beneficios del método de voltajes de nodos.

115

2. ¿Qué acontecería en el análisis si se cambiara el nodo de referencia

por el nodo B?

3. ¿Qué método utilizó para la resolución de los sistemas de

ecuaciones? Indique porqué

4. ¿Qué ley se cumple en el nodo que analiza el método de voltajes de

nodo? Escriba el nombre de la ley y la definición de la misma.

j. ANEXOS



3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del

circuito.





116

PRUEBA N°1: CIRCUITO DE NODOS

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 62. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6

R5

R4

R3R1 B

R2

+

_0 a 23VDC

A C D

117

SIMULACION EN SOFTWARE PROTEUS 8 PROFESSIONAL

FIGURA 63. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

118

SIMULACION EN SOFTWARE EVERY CIRCUIT

FIGURA 64. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 – EveryCircuit

119

RESULTADOS DEL CIRCUITO DE NODOS EN CORRIENTE CONTINUA

TABLA Nº1: VERIFICACIÓN DE LOS DATOS EXPERIMENTALES, SIMULADOS

Y TEÓRICOS DE VOLTAJES DE NODOS

RESISTENCIA DE LOS

MÓDULOS [Ω] CAÍDA DE

VOLTAJE

(SIMULADA)

[V]

CORRIENTE

SIMULADA

[mA]

VOLTAJE

CALCULADO

DEL MÉTODO

DE NODOS

[V] RESISTOR NOMINAL MEDIDA

R1 1500 1509 6.95 23.2 VR1=VA-

VB 6.95

R2 1500 1501 5.05 16.8 VR2=VB 5.05

R3 1500 1512 1.89 6.32 VR3=VB-

VC 1.89

R4 750 750 3.16 4.21 VR4=VC 3.16

R5 750 751 .1.58 2.11 VR5=VC-

VB 1.58

TABLA 7. SIMULACIÓN - CIRCUITO DE NODOS. PRACTICA # 6

120

CONCLUSIONES

Es necesario conocer métodos para la resolución de los sistemas de ecuaciones ya que el

circuito presenta N nodos que equivalen a (N-1) ecuaciones algebraicas, a su vez es

necesario colocar una referencia de tierra ya que facilita al momento de armar las

ecuaciones porque la tensión es una diferencia de potencial entre dos puntos.

121

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.8. Práctica # 7



b. PRÁCTICA N° 7





a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA

MEDIANTE EL MÉTODO DE CORRIENTES DE MALLA


Analizar el circuito con la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK)

implementando ecuaciones algebraicas según el número de mallas

(incógnitas) denominadas “Corrientes de malla”


122

1. Construir el circuito DC en el módulo didáctico, medir los



voltaje utilizando el método de corrientes de malla.

3. Comparar los resultados obtenidos con las respuestas teóricas.

d. MARCO TEÓRICO

1. Ley de voltajes de Kirchhoff.

2. Circuitos serie y paralelo de resistencias.

3. Métodos para resolución de sistemas de ecuaciones.

e. PROCEDIMIENTO

1. Armar el circuito de la figura 64 en el módulo didáctico. Tomar en

cuenta que la fuente de alimentación esté desconectada.

2. Medir las resistencias con el aparato de medición y escribir los

valores en la tabla Nº1.

3. Para la prueba, regule la fuente de alimentación con un voltaje de

10V manteniéndola constante.

4. Evalúe las tensiones de cada una de las resistencias (de R1 a R6)

con el voltímetro y escriba los datos en la tabla Nº1.

5. Registrar en la tabla N°1, la corriente de cada una de las resistencias

aplicando la ley de Ohm ya que conoce el valor del resistor y la

tensión.

6. Para los datos teóricos, tome el valor nominal de las resistencias y

las mallas de la figura 64, calcule las corrientes de malla I1, I2 e I3

y coloque el resultado en la tabla Nº1. Adjunte los cálculos

realizados.

7. Calcular las corrientes de las resistencias con las corrientes de malla

I1, I2 e I3 definidos en el punto anterior.

123

8. Revisar y comparar las respuestas teóricas y experimentales para

exponer las conclusiones.

9. Crear un reporte de la prueba realizada.


1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en DC.


g. RECURSOS







1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en DC.

Tabla Nº1

i. CUESTIONARIO

1. Mencione lo beneficios del método de corrientes de malla.

124

2. Respecto a la figura 64, escriba las ecuaciones algebraicas

suponiendo que la corriente de la malla 2 tiene el sentido contrario

de las manecillas del reloj.

3. Deduzca las corrientes desde R1 a R6 con las ecuaciones resueltas

en el punto anterior.

4. Explique cómo influye el cambio de polaridad de la fuente de

voltaje en el sentido de la corriente que va de R1 a R6.

j. ANEXOS




circuito.





125

PRUEBA N°1: CIRCUITO DE MALLA DC

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 65. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN DC. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 7

126

DIAGRAMA DE CONEXIÓN PROTEUS PROFESSIONAL 8

FIGURA 66. SIMULACION DE CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE CONTÍNUA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 7 – PROTEUS PROFESSIONAL 8

127

DIAGRAMA DE CONEXIÓN EVERY CIRCUIT

FIGURA 67. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE MALLAS. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 6 - EceryCircuit

128

RESULTADOS DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE CONTINUA

TABLA Nº1: VERIFICACIÓN DE LOS DATOS EXPERIMENTALES Y

TEÓRICOS DE CORRIENTES DE MALLA

RESISTENCIA DE LOS

MÓDULOS [Ω]

CAÍDA

DE

VOLTAJE

(MEDIDA)

[V]

CORRIENTE

MEDIDA

[mA]

CORRIENTE

CALCULADA

DEL MÉTODO

DE MALLA

[mA] RESISTOR NOMINAL MEDIDA

R1 300 309 6.95 6.19 I1 6.24

R2 300 300.6 5.05 3.87 I1-I2 3.9

R3 300 301.6 1.89 2.33 I2 2.34

R4 750 750 3.16 3.16 I2-I3 1.56

R5 750 751 1.58 0.78 I3 0.78

R6 750 750 1.58 0.77 I2 0.78

TABLA 8. SIMULACION DE CIRCUITO MALLA DC. PRÁCTICA # 7

129

CONCLUSIONES

Se recuerda que este método es ideal para la resolución de circuitos planos y las

corrientes de mallas solo son valores que se observan en teoría y lo que se visualiza en

la vida real son las corrientes que pasan por cada resistencia.

Es necesario conocer métodos para la resolución de los sistemas de ecuaciones ya que el

circuito presenta N mallas que equivalen a (N-1) ecuaciones algebraicas.

130

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.9. Práctica # 8



b. PRÁCTICA N° 8





a. TEMA: MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA EN CIRCUITOS

DE CORRIENTE CONTINUA


Comprobar la máxima transferencia de potencia en cualquier punto del

circuito en corriente continua.


1. Establecer un circuito equivalente que en cualquier punto represente

el mismo comportamiento usando el teorema de Thevenin.

131

2. Demostrar el teorema con las pruebas a realizar en el módulo

didáctico.

3. Comparar las respuestas teóricas con las experimentales.

d. MARCO TEÓRICO

1. Teorema de Thevenin.

2. Ley de Ohm.

3. Análisis de circuitos por corrientes de malla.


e. PROCEDIMIENTO

1. Arme el circuito de la figura 65 con la fuente de alimentación

desconectada.

2. Regular el voltaje de la fuente a 15V.

3. Para evaluar el voltaje Thevenin (Vth) ubicado entre los puntos B y

C, desconecte la resistencia de carga (RL). Escriba el valor en la

tabla Nº1 celda Vth (practico).

4. Para evaluar la resistencia Thevenin (Rth) se apaga la fuente y

desconecta RL; se unen los puntos A y D con un cable conductor

para luego medir la resistencia en los puntos B y C. Escriba el dato

en la tabla Nº1 celda Rth (practico).

5. Efectúe los procedimientos para los valores teóricos y plásmelo en

la tabla Nº1 celdas Rth y Vth teóricos.

6. Ponga una RL de 500Ω, 750Ω, 1000Ω, 1500Ω y tome la corriente

para cada resistencia. Ubique los datos en la tabla Nº2.

7. De los valores teóricos y experimentales, encuentre la potencia de la

resistencia RL, usando el equivalente Thevenin.

8. De todas las potencias, observe cual es el mayor valor y contraste

con la resistencia Thevenin.

132

9. Genere un reporte con toda la información de la práctica y los

cálculos realizados.


1. Prueba Nº1: Teorema de Thevenin.


g. RECURSOS

1. Tablero del banco de pruebas para circuitos eléctricos.

2. Diagrama eléctrico y de conexión.





1. Prueba Nº1: Teorema de Thevenin.

Tabla Nº1

Tabla Nº2

i. CUESTIONARIO

1. Mencione los beneficios del teorema de Thevenin.

133

2. ¿Cómo determinar una RL (resistencia de carga) que entregue la

máxima potencia?

3. Contraste el teorema de Thevenin con una fuente real de

alimentación (voltaje), exprese sus resoluciones.

4. ¿Qué potencia se aprecia cuando solo participan resistencias en un

circuito?

j. ANEXOS

1. Diagrama eléctrico y de conexión.



circuito.





134

PRUEBA N°1: TEOREMA DE THEVENIN

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 68. DIAGRAMA ELÉCTRICO TEOREMA DE THEVENIN. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 8

135

DIAGRAMA DE CONEXIÓN PROTEUS PROFESSIONAL 8

FIGURA 69. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. PROTEUS 8 PROFESSIONAL PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9

136


FIGURA 70. SIMULACION DE CIRCUITO DE TEOREMA DE THEVENIN. EveryCircuit PRUEBA # 1 – PRACTICA # 9

137

CONCLUSIONES

El teorema de Thevenin permite la resolución de circuitos en forma reducida cuando se

quiere información en un punto específico, además se obtiene la resistencia de carga

(RL) que entregue la mayor cantidad de potencia en un punto. Como Rth y Vth son

valores equivalentes se usa cualquier método de solución de circuitos, acorde a su

conveniencia. En este caso al usar tecnologías tics, simulando en diferentes softwares

seria redundante ya que podemos obtener directamente valores que necesitemos sin

cortocircuitar el sistema.

138

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.10. Práctica # 9


a. MATERIA: Circuitos Eléctricos II

b. PRÁCTICA N° 9





a. TEMA: CIRCUITO RESISTIVO, INDUCTIVO, CAPACITIVO

EN CORRIENTE ALTERNA


Ver la conducta de los elementos resistivos, inductivos y capacitivos

frente a la corriente alterna sinusoidal.

139


1. Medir la resistencia, capacitancia y los parámetros de tensión y

corriente.

2. Dibujar en el plano cartesiano el fasor de voltaje y de corriente para

cada elemento.

3. Grafique como onda senoidal los parámetros de voltaje y corriente.

d. MARCO TEÓRICO

1. Números complejos.

2. Impedancia eléctrica.

3. Fasores de voltaje y corriente.

e. PROCEDIMIENTO

1. Elabore en el módulo didáctico el circuito de la figura 67 con la

información propuesta.

2. Coloque los valores de las mediciones en la tabla N1-A de la parte

teórica y práctica.

3. Repita los enunciados 1 y 2 con los gráficos de los incisos (b) y (c)

completando las tablas pertinentes.

4. Con el manejo de los números complejos, dibuje los fasores de

voltaje y corriente en cada circuito.

5. En el oscilograma expuesto, dibuje el voltaje y corriente en función

del tiempo.

6. Repita los enunciados 4 y 5 para el gráfico inductivo y capacitivo.

7. Elaborar el reporte con las respuestas y escribir las conclusiones.

140


1. Prueba Nº1: Circuito resistivo en corriente alterna.

2. Prueba Nº2: Circuito inductivo en corriente alterna.

3. Prueba Nº3: Circuito capacitivo en corriente alterna.


g. RECURSOS







1. Prueba Nº1: Circuito resistivo, inductivo, capacitivo en A.C.

Tabla Nº1-A

Tabla Nº2-B

Tabla Nº2-C

i. CUESTIONARIO

1. Explique la relación entre la tensión y la corriente en una

resistencia.

2. Explique la relación entre la tensión y la corriente en un inductor.

141

3. Explique la relación entre la tensión y la corriente en un capacitor.

4. ¿Por qué se relaciona la corriente alterna con una onda de forma

sinusoidal?

j. ANEXOS




circuito.





142

CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 71. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9

R=750ohm+_VF=120V

A

IR V2V1

143


FIGURA 72. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9 –PROTEUS 8 PROFESSIONAL

144


FIGURA 73. SIMULACIÓN DE CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 9 –EveryCircuit

145

RESULTADOS DE LA PRUEBA DEL CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA

TABLA Nº1-A: CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA

PARÁMETROS R [Ω] VF [V] V1 [V] V2 [V] I [mA]

TEÓRICOS 750 120 120 120 160

SIMULACIÓN PROTEUS 8

PROFESSIONAL 750 120 120 120 160

SIMULACIÓN EVERY

CIRCUIT 750 120 120 120 160

TABLA 9. VALORES SIMULADOS CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9

146

PRUEBA N°2: CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA.

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 74. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9

147


FIGURA 75. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

148


FIGURA 76. SIMULACIÓN DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 2 – PRÁCTICA # 9 – EveryCircuit

149

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE LAS SIMULACIONES DE CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA

TABLA 10. VALORES SIMULADOS CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9

TABLA Nº1-B: CIRCUITO INDUCTIVO EN CORRIENTE ALTERNA

PARÁMETROS Ri[Ω] L

[mH] VF [V] V1 [V] V2 [V] I [A]

TEÓRICOS 61.1 3.2 120 120 120 1.96

SIMULACION

PROTEUS 8

PROFESSIONAL

61.1 3.2 120 120 120 1.96

SIMULACION EVERY

CIRCUIT 61.1 3.2 120 120 120 1.96

150

PRUEBA N°3: CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA.

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 77. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 3 –PRÁCTICA # 9

C=7.5uf+_

A

V2V1 VF=120V IC

151


FIGURA 78. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 3 – PRÁCTICA # 9 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

152


FIGURA 79. SIMULACIÓN DE CIRCUITO DE NODOS. PRUEBA # 3 – PRÁCTICA # 9 – EveryCircuit

153

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE LAS SIMULACIONES DE CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA

TABLA Nº1-A: CIRCUITO RESISTIVO EN CORRIENTE ALTERNA

PARÁMETROS C [uF] VF [V] V1 [V] V2 [V] A [mA]

TEÓRICOS 7.5 120 120 120 340


PROFESSIONAL 7.5 120 120 120 340

SIMULACIÓN EVERY

CIRCUIT 7.5 20 120 120 340

TABLA 11. VALORES SIMULADOS DE CIRCUITO CAPACITIVO EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 9

154

CONCLUSIONES

El comportamiento del elemento pasivo denominado resistencia es el mismo en

corriente continua que en corriente alterna.

El comportamiento del inductor es un resistor adicional en el circuito que se denomina

reactancia inductiva (XL).

El comportamiento del capacitor es un resistor que se opone al paso de corriente y se

denomina reactancia capacitiva (XC)

155

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL

4.11. Práctica # 10



b. PRÁCTICA N° 10


d. NOMBRE DOCENTE: Ing. DAVID CÁRDENAS V. Msc.



a. TEMA: CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE

ALTERNA


Solucionar redes de circuitos que cargas resistivas, inductivas y

capacitivas arregladas en serie y paralelo empleando la ley de Ohm y los

métodos para hallar impedancias equivalentes.

156


1. Acoplar adecuadamente los elementos pasivos en conexión serie y

paralelo. La fuente de alimentación debe estar apagada.

2. Tomar los valores de las resistencias, inductancias y capacitancias,

asimismo los valores de voltajes y corrientes del circuito.

3. Comparar los datos teóricos obtenidos y los datos experimentales

de la práctica ejecutada.

d. MARCO TEÓRICO


2. Fasores.

3. Ley de Ohm.

4. Leyes de Kirchhoff.

e. PROCEDIMIENTO

1. Arme en el módulo didáctico el circuito visible en la figura 82, con

los valores indicados.

2. Tome los datos teóricos y prácticos de los elementos que conforman

el circuito y registre la información en la tabla Nº1-A. (La

inductancia no se puede medir con el multímetro de medición, para

ello se utiliza el teorema de Pitágoras).

3. Registre los valores dados por los voltímetros y amperímetros (la

ubicación se observa en la figura 82), en las celdas de datos

4. prácticos de la tabla Nº1-A, también calcule los valores teóricos y

regístrelos en la mencionada tabla.

5. Para la tabla Nº1-C, halle la impedancia de forma teórica, escriba

los valores de voltaje y corriente total en fasores y en función del

tiempo.

6. Realice el reporte con todas las respuestas obtenidas y dé sus

conclusiones.

157


1. Prueba Nº1: Circuito mixto de impedancias en corriente alterna.


g. RECURSOS







1. Prueba Nº1: Circuito mixto de impedancias en corriente alterna.

Tabla Nº1

Tabla Nº2

Tabla Nº3

158

i. CUESTIONARIO

1. Explique porque difieren los valores simulados con los prácticos.

2. ¿Cómo se comporta el inductor en el sistema?

3. ¿Cuál es la diferencia entre los desfasamientos en el inductor y

capacitor en los circuitos AC?

j. ANEXOS




circuito.




De acuerdo a la planificación de cada docente

159

PRUEBA N°1: CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA.

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 80. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10

+_VF

120V

C2

V1

R2

A1 A3

V3

V4

V6

V7

A5

V2

A2 A4

V8V5

L1

C1

R1 R3

V9

V10

L3

C3

L2

160

SIMULACIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL

FIGURA 81. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

161


FIGURA 82. SIMULACIÓN CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 10 – EveryCircuit

162

RESULTADOS DEL CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA

TABLA 12. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 10

TABLA Nº1: CIRCUITO MIXTO DE IMPEDANCIAS EN CORRIENTE ALTERNA

PARÁMETROS R1

[Ω]

R2

[Ω]

R3

[Ω]

L1 (0,4 A) L2 (0,6 A) L3 (0,4 A) C1

[uf]

C2

[uf]

C3

[uf]

F

[Hz] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]

TEÓRICOS 300 750 300 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4 7.5 2 60

PRÁCTICOS 309 750 300.6 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4.01 7.61 2.2 60

SIMULACIÓN

PROTEUS 8

PROFESSIONAL

300 750 300 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4 7.5 2 60

SIMULACIÓN

EVERY CIRCUIT 300 750 300 29.4 1 8.1 1 22.1 1 4 7.5 2 60

163

TABLA Nº2: VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES

PARÁMETROS V1[v] V2[v] V3[v] V4[v] V5[v] V6[v] V7[v] V8[v] V9[v] V10[v] A1[A] A2[A] A3[A] A4[A] A5[A]

PRÁCTICOS 118 74.3 72.5 125 56 68 30.3 21.4 29.2 96.4 0.24 0.188 0.51 0.09 0.07

SIMULACIÓN

PROTEUS 8

PROFESSIONAL

118 72.5 75 128 57.7 67.3 30.9 22.6 28.8 98.3 0.25. 0.19 0.15 0.09 0.07

SIMULACIÓN

EVERY CIRCUIT 118 75.3 73 127 58.8 69.1 32.5 23 29 101 0.25 0.19 0.15 0.09 0.076

TABLA 13. VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRÁCTICA # 10

164

TABLA 14. PORCENTAJE DE ERROR – PRÁCTICA 10

PORCENTAJE DE ERROR %

DATOS

VALORES

PRÁCTICOS

VALORES

SIMULADOS

%

ERROR

V1 118 118 0

V2 74.3 74.4 0.13

V3 72.5 75 3.33

V4 125 128 2.34

V5 56 57.7 2.94

V6 68 67.3 1.02

V7 30.3 30.9 1.94

V8 21.4 22.6 5.3

V9 29,2 28.8 1.36

V10 96.4 98.3 1.97

A1 0.24 0.25 4

A2 0.188 0.19 1.05

A3 0.151 0.15 0.66

A4 0.09 0.09 0

A5 0.07 0.07 0

165

CONCLUSIONES

La reducción del circuito se da por el uso de los métodos de reducción aprendidos

previamente (reducción circuitos serie-paralelo y Ley de Ohm).

Los valores de corrientes obtenidos en la práctica se los realizo con la ayuda del

analizador de redes del banco de pruebas para circuitos eléctricos ya que dichos valores

están en escala de mili amperios.

Los valores de voltajes y corrientes obtenidos en las simulaciones difieren de los valores

prácticos en un bajo porcentaje de error por el motivo de que el comportamiento de los

inductores en el circuito desestabiliza el sistema.

166

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL


4.12.1 DATOS INFORMATIVOS


b. PRÁCTICA N° 11





a. TEMA: TRANSFORMACIÓN DE CIRCUITOS ESTRELLA – DELTA

CON IMPEDANCIAS


Obtener la impedancia equivalente de un circuito que contiene cargas

resistivas, inductivas y capacitivas utilizando el método de la

transformación de conexión estrella (Y) a conexión triangulo o delta

(∆).

167


1. Ubicar las impedancias que se encuentran en conexión estrella y en

conexión delta o triangulo. Aplicar las fórmulas para la respectiva

transformación.

2. Encontrar la impedancia equivalente.

3. Hallar todas las tensiones y corrientes de los elementos.

d. MARCO TEÓRICO

1. Impedancias equivalentes.

2. Transformación estrella a triángulo.

3. Transformación triángulo a estrella.

e. PROCEDIMIENTO

1. Monte en el módulo didáctico el circuito de la figura 85.

2. En la tabla N°1, registre los valores de las cargas resistivas,

inductivas y capacitivas obtenidos mediante los aparatos de

medición.

3. En la tabla N°2, registre el valor de la impedancia equivalente

ubicada en los puntos A y B.

4. Para las tablas anteriores, considere llenar las celdas con los valores

teóricos de cada elemento.

5. Halle la impedancia equivalente (forma teórica) empleando la

transformación estrella-triángulo o triángulo-estrella.



168


g. RECURSOS








Tabla Nº1

i. CUESTIONARIO

1. Mencione las propiedades que tienen las impedancias en conexión

estrella.

2. Mencione las propiedades que tienen las impedancias en conexión

triángulo.

3. ¿Por qué razón se utiliza este método de transformación para

reducir circuitos y encontrar el equivalente? Justifique su respuesta.

4. ¿Se dificulta el uso de este método en corriente alterna? ¿Por qué?

169

j. ANEXOS




circuito.





170

PRUEBA N°1: TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON IMPEDANCIAS EN A.C.

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 83. DIAGRAMA ELÉCTRICO TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11

R2

C2

R4

L3

R1 R3

C1L2

+_

IT

A

VT

VL1

VF=120V

171

DIAGRAMA DE CONEXIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL

FIGURA 84. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA CON IMPEDANCIAS PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 – PROTEUS 8 PROFESSIONAL

172


FIGURA 85. SIMULACION DE LA TRANSFORMACIÓN ESTRELLA A DELTA PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 11 – EVERYCIRCUIT

173

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE TRANSFORMACIÓN ESTRELLA - DELTA

TABLA Nº1: COMPONENTES ELÉCTRICOS PARA LA TRANSFORMACIÓN Y-∆ CON IMPEDANCIAS

PARÁMETROS R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] R4 [Ω] L1 (0.4A) L2(0.2A) L3(0.6A)

C1 [uf] C2 [uf] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]

TEÓRICOS 300 750 1500 1500 29.4 1 61.1 1 8.1 1 7.5 4

PRÁCTICOS 309 750 1509 1505 29.4 1 61.1 1 8.1 1 7.52 4.08

TABLA 15. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS TRANSFORMACIÓN ESTRELLA - DELTA. PRÁCTICA # 11

174

TABLA Nº2: MEDICIONES Y VALORES SIMULADOS

PARÁMETROS V [V] A [mA]

PRÁCTICOS 118.7 386

SIMULACIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL 118 367

SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT 118 399

TABLA 16. MEDICIONES Y VALORES SIMULADOS. PRÁCTICA # 11


DATOS VALORES

PRÁCTICOS

VALORES SIMULADOS

PROTEUS PROFESSIONAL 8 % ERROR

V [V] 118.7 V 118V 0.58

A [mA] 386 367 4.92

TABLA 17. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN PROTEUS. PRÁCTICA # 11

175


DATOS VALORES

PRÁCTICOS

VALORES SIMULADOS

EVERY CIRCUIT % ERROR

V [V] 118.7 V 118V 0.58

A [mA] 386 399 3.25

TABLA 18. PORCENTAJE DE ERROR VALORES PRÁCTICOS Y VALORES SIMULADOS EN EVERY CIRCUIT

PRÁCTICA # 11

176

CONCLUSIONES

El método de transformación estrella- triangulo o viceversa ayuda a obtener el

equivalente de un circuito llevando los elementos pasivos a circuitos sencillos de serie y

paralelo. El uso de este método en corriente alterna es el mismo ya que los capacitores e

inductores se comportan como reactancias y equivalen a circuitos de resistencias como

se estudia en corriente continua.

177

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL




b. PRÁCTICA N° 12





a. TEMA: POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN

CORRIENTE ALTERNA


Evidenciar de forma experimental la potencia eléctrica y el factor de

potencia en un circuito sometido a corriente alterna.

178


1. Usar el equipo analizador de red para hallar la potencia de los

elementos y el factor de potencia de la red monofásica.

2. Hallar los voltajes y corrientes de los elementos para aplicar la

fórmula de potencia eléctrica.

3. Optimizar el factor de potencia de una red inductiva.

d. MARCO TEÓRICO


2. Ley de Ohm.

3. Potencia Activa.

4. Potencia Reactiva.

5. Potencia Aparente.

6. Factor de Potencia.

e. PROCEDIMIENTO

1. Monte en el módulo didáctico el circuito de la figura 39 con los

datos de resistencias, inductancias y capacitancias indicadas.

2. En la tabla N°1, registre los datos prácticos de la tensión y la

corriente tomados del multímetro, asimismo los valores teóricos

obtenidos de los cálculos realizados.

3. En la tabla N°2, registre las respuestas de los cálculos y adjunte

todos los procedimientos en una hoja además del gráfico del

triángulo de potencias con el balance de potencias respectivo.

179

4. Para llenar la tabla N°3, acople el analizador de red como se

visualiza en el diagrama de conexión para red monofásica, registre

las potencias y el factor de potencia de la red.

5. Contraste los valores totales de potencias de la tabla Nº2 y Nº3.

6. Enchufe un capacitor en paralelo a la fuente de alimentación

(capacitores en serie o paralelo que ayuden a obtener el valor

requerido) para que el factor de potencia sea 0.95 en atraso.

Demostrar con fórmulas el cálculo realizado y use el triángulo de

potencias.

7. Para llenar la tabla N°4, calcule las potencias de la red (valores

teóricos) y registre los valores entregados por el analizador de red.

8. Realice el reporte con todas las respuestas obtenidas y dé sus

conclusiones.


1. Prueba Nº1: Potencia eléctrica y factor de potencia en corriente alterna.


g. RECURSOS







180

1. Prueba Nº1: Potencia eléctrica y Factor de potencia en corriente

alterna.

Tabla Nº1.

Tabla Nº2

Tabla Nº3

Tabla Nº4

i. CUESTIONARIO

1. ¿Por qué se concluye que una red es predominantemente inductiva?

2. ¿Por qué se concluye que una red es predominantemente

capacitiva?

3. Las distribuidoras de energía eléctrica piden que el factor de

potencia no sea menor de 0.95 en atraso. ¿A qué se debe?

Fundamente bien su respuesta.

4. Mencione los beneficios de tener un factor de potencia cercano a 1.

j. ANEXOS




circuito.



181



182

PRUEBA N°1: POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 86. DIAGRAMA ELÉCTRICO POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12

183

SIMULACIÓN PROTEUS 8 PROFESSIONAL

FIGURA 87. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12

184

SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT

FIGURA 88. SIMULACIÓN DE POTENCIA ELECTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 12 - EveryCircuit

185

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA EN A.C.

TABLA Nº1: VALORES DE VOLTAJES Y CORRIENTES

PARÁMETROS V1[v] V2[v] V3[v] V4[v] V5[v] V6[v] A1[A] A2[A] A3[A] A4[A] A5[A]

PRÁCTICOS 76.8 82.6 119.4 109.4 28.56 119.6 0.55 0.247 0.16 0.071 0.168

SIMULACION PROTEUS 8 PROFESSIONAL 72.5 91.3 118 114 28.9 118 0.67 0.24 0.16 0.07 0.31

SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT 72.5 91.5 118v 114 28.7 118 0.66 0.24 0.15 0.07 0.30

TABLA 19. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS DATOS DE VOLTAJES Y CORRIENTES. PRACTICA # 12

186

TABLA Nº2: POTENCIAS TEÓRICAS PARCIALES Y TOTALES SIMULADAS

PARÁMETROS PR1

[W]

PR2

[W]

PR3

[W]

QL1 QL2

Ptotal[W] Qtotal[VAR] Stotal[VA] Fp

[Hz] PRi

[W]

QL

[VAR]

PRi

[W]

QL

[VAR]


PROFESSIONAL 45.63 19.2 9.52 1.23 9.83 1.65 44.19 310.8 0 310.8 1

SIMULACIÓN EVERY

CIRCUIT 45.63 19.2 9.52 1.23 9.83 1.65 44.19 310.8 0 310.8 1

TABLA 20. DATOS DE POTENCIAS PARCIALES SIMULADAS. PRACTICA # 12

187

TABLA Nº3: POTENCIAS TOTALES DE LA RED

PARÁMETROS Ptotal[W] Qtotal[VAR] Stotal[VA] Fp Red IT

PRÁCTICOS 65.28 39.69 76.40 0.854 0.55

TABLA 21. POTENCIAS TOTALES DE LA RED. PRACTICA # 12


DATOS VALORES PRÁCTICOS VALORES SIMULADOS % ERROR

P(W) 65.28 66 1.09

Q(VAR) 39.69 0

S(VA) 76.4 78.2 2.3

FP 0.854 1 14.6

TABLA 22. PORCENTAJE DE ERROR DE POTENCIAS TOTALES ENTRE VALORES PRÁCTICOS Y SIMULADOS

PRÁCTICA # 12

188

CONCLUSIONES

Al momento de medir potencias (activa, reactiva, aparente) y factor de potencia es

necesario un equipo que proporcione y compare el desfase de la tensión y de la

corriente, que muestre el ángulo de los mismos con la finalidad que haga los cálculos

para visualizarlo en una pantalla. El analizador de red cumple con lo descrito

anteriormente cuando se mide al mismo tiempo la tensión y la corriente.

189

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL




b. PRÁCTICA N° 13





a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE ALTERNA

MEDIANTE EL MÉTODO DE CORRIENTES DE MALLA


Analizar el circuito en corriente alterna con la ley de voltajes de

Kirchhoff (LVK) implementando ecuaciones algebraicas según el

número de mallas (incógnitas) denominadas “Corrientes de malla”

190

REVISIÓN 1/1


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL


1. Construir el circuito AC en el módulo didáctico, medir los parámetros

de corrientes y voltajes.


voltaje utilizando el método de corrientes de malla.

3. Comparar los resultados obtenidos con las respuestas teóricas.

d. MARCO TEÓRICO

1. Ley de Ohm.


3. Métodos para resolución de ecuaciones con números complejos.

4. Ley de voltajes de Kirchhoff.

191

e. PROCEDIMIENTO

1. Arme el circuito de la figura 90.

2. En la tabla N°1, complete los valores teóricos que se muestran en la

figura 90 y mida los valores prácticos.

3. Para la tabla N°2, tome los valores de los elementos pasivos y

resuelva las ecuaciones de corrientes de malla (forma fasorial) en

una hoja adicional.

4. Para llenar la tabla Nº3 (voltajes) y tabla Nº4 (corrientes) referente

a los datos teóricos, encuentre las tensiones y las corrientes de cada

elemento con la información dada en la tabla N°2.

5. Para llenar la tabla Nº3 (voltajes) y tabla Nº4 (corrientes) referente

a los datos prácticos, mida con el multímetro las tensiones y las

corrientes de cada elemento.



1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en A.C.


g. RECURSOS






192


1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Mallas en A.C.

Tabla Nº1

Tabla Nº2

Tabla Nº3

Tabla Nº4

i. CUESTIONARIO

1. Mencione los beneficios del método de las corrientes de malla.

2. ¿Qué acontece si se invierte la fuente de voltaje en fuente de

corriente?

3. ¿Qué método utiliza para la resolución del sistema de ecuaciones de

corrientes de malla?

4. ¿A qué se refiere cuando se llama “circuito plano”?

j. ANEXOS



3. Formato para registro de valores experimentales y teóricos del circuito.

193





194

PRUEBA N°1: CIRCUITO DE MALLA A.C.

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 89. DIAGRAMA ELÉCTRICO CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 13

195

DIAGRAMA DE SIMULACION EVERY CIRCUIT

FIGURA 90. SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 13 - EveryCircuit

196

RESULTADOS DEL CIRCUITO DE MALLA EN CORRIENTE ALTERNA

TABLA Nº1: DATOS DE LOS COMPONENTES PARA EL CIRCUITO DE MALLA

PARÁMETROS R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] L1 L2 L3 C1

[uf]

C2

[uf] C3 [uf] F [Hz]

Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]

TEÓRICOS 300 1500 750 8.1 1 8.2 1 8.3 1 7.5 7.5 7.5 60

PRÁCTICOS 309 1509 750 8.1 1 4.9 1 8.3 1 7.6 7.61 7.6 60

TABLA 23. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS CIRCUITO MALLA EN AC. PRÁCTICA # 13

197

TABLA Nº2: CORRIENTES DE MALLA

263.7 259 125.6 120.3

TABLA 24. CORRIENTES DE MALLA EN AC. PRACTICA # 13

I2 [mA] I1 [mA] I3 [mA] I4 [mA]

198

TABLA Nº3: VOLTAJES

PARÁMETROS VF [V] VR1 [V] VR2 [V] VR3 [V] VL1 [V] VL2 [V] VL3 [V] VC1 [V] VC2 [V] VC3 [V]

PRÁCTICOS 118 68.4 26.3 84.7 90.8 21.1 62.7 38.6 76 58.9

SIMULACION EVERY CIRCUIT 118 70.8 26.8 86.2 91.2 20.7 62 38 75.8 59.4

TABLA 25. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS VOLTAJES. PRACTICA # 13

199

TABLA Nº4: CORRIENTES

PARÁMETROS A1 [mA] A2 [mA] A3 [mA] A4 [mA] A5 [mA] A6 [mA] A7 [mA] A8 [mA]

PRÁCTICOS 263.7 11.8 259 120.3 125.6 99.9 160.1 157.1

SIMULACION

EVERY CIRCUIT 265 11.2 253 121 126 104 153 158

TABLA 26. CORRIENTES. PRÁCTICA # 13

200

TABLA 27. PORCENTAJE DE ERROR ENTRE VALORES PRÁCTICOS Y SIMULADOS PRÁCTICA # 13


DATOS VALORES PRÁCTICOS VALORES SIMULADOS % ERROR

VF [V] 118 118 0

V1 [V] 68.4 70.8 3.3

V2 [V] 26.3 26.8 1.86

V3 [V] 84.7 86.2 1.74

V4 [V] 90.8 91.2 0.43

V5 [V] 21.1 20.7 1.89

V6 [V] 62.7 62 1.11

V7 [V] 38.6 38 1.55

V8[V] 76 75.8 0.26

V9[V] 58.9 59.4 0.84

A1[mA] 263.7 265 0.49

A2[mA] 11.8 11.2 5.08

A3[mA] 259 253 2.31

A4[mA] 120.3 121 0.57

A5[mA] 125.6 126 0.31

A6[mA] 99,9 104 3.94

A7[mA] 160.1 153 4.4

A8[mA] 157.1 158 0.569

201

CONCLUSIONES

El método de corriente de mallas se puede aplicar solo a circuitos planos en los cuales

no se crucen cables por encima de las mallas y de los elementos. Se hace énfasis que las

corrientes de mallas son valores que no se miden ya que solo son datos teóricos para

encontrar las tensiones y corrientes reales de los elementos que conforman el circuito.

202


LABORATORIO



SEDE GUAYAQUIL




b. PRÁCTICA N° 14





a. TEMA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN CORRIENTE ALTERNA

MEDIANTE EL MÉTODO DE TENSIONES DE NODOS


Analizar el circuito en corriente alterna con la ley de corrientes de Kirchhoff

(LCK) implementando ecuaciones algebraicas según el número de nodos

(incógnitas) denominadas “Voltajes de nodos”


1. Construir el circuito AC en el módulo didáctico, medir los


203

2. Resolver el circuito de forma teórica, con las incógnitas de corriente

y voltaje utilizando el método de tensiones de nodo.

d. MARCO TEÓRICO

1. Ley de Ohm.



4. Métodos para resolución de ecuaciones con números complejos.

e. PROCEDIMIENTO

1. Armar el circuito de la figura 92.

2. Complete la tabla N°1 con los valores de la gráfica y los valores

medidos.

3. Para llenar la tabla Nº2, adjunte en una hoja las ecuaciones y

calcule los voltajes de nodos en forma fasorial.

4. Encuentre las tensiones y corrientes teóricos de cada uno de los

elementos para completar la tabla Nº3 (voltajes) y tabla Nº4

(corrientes).

5. Tome lectura de las tensiones y corrientes con el multímetro para

llenar la tabla Nº3 y Nº4 en la parte práctica.



1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Nodos.


g. RECURSOS

204







1. Prueba Nº1: Análisis de circuito de Nodos.

Tabla Nº1

Tabla Nº2

Tabla Nº3

Tabla Nº4

i. CUESTIONARIO

1. Mencione los beneficios de utilizar el método de tensiones de

nodos.

2. ¿Qué acontece si se cambia el nodo de referencia por el nodo B?

3. ¿Las reactancias complican el uso de este método?

4. ¿Se utiliza coordenadas (polares, cilíndricas, cartesianas) para

representar las ecuaciones?

205

j. ANEXOS




circuito.





206

PRUEBA N°1: CIRCUITO DE NODOS

DIAGRAMA ELÉCTRICO

FIGURA 91. DIAGRAMA ELECTRICO CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRUEBA # 1 – PRACTICA # 14

207

SIMULACIÓN EVERY CIRCUIT

FIGURA 92 SIMULACIÓN DEL CIRCUITO DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRUEBA # 1 – PRÁCTICA # 14. EveryCircuit

208

RESULTADOS DEL CIRCUITO DE NODOS

TABLA Nº1: DATOS DE LOS COMPONENTES PARA EL CIRCUITO DE NODOS

PARÁMETROS R1 [Ω] R2 [Ω] R3 [Ω] L1 L2 L3 C1

[uf]

C2

[uf] C3 [uf] F [Hz]

Ir [Ω] L [mH] Ir [Ω] L [H] Ir [Ω] L [H]

TEÓRICOS 300 1500 750 8.1 1 8.2 1 8.3 1 7.5 7.5 7.5 60

PRÁCTICOS 309 1509 750 8.1 1 4.9 1 8.3 1 7.6 7.61 7.6 60

TABLA 28. CIRCUITO DE NODOS EN AC. PRACTICA # 14

209

TABLA Nº2: VOLTAJES DE NODOS

68.4 59.6 75.6 22

TABLA 29. CORRIENTES DE NODOS EN CORRIENTE ALTERNA. PRÁCTICA # 14

VB [V] VA [V] VC [V] VD [V]

210

TABLA Nº3: VOLTAJES

PARÁMETROS VF [V] VR1 [V] VR2 [V] VR3 [V] VL1 [V] VL2 [V] VL3 [V] VC1 [V] VC2 [V] VC3 [V]

PRÁCTICOS 118 68.4 26.3 75.6 72 22 62.7 59.6 85 69.1

SIMULACION EVERY CIRCUIT 118 70.8 26.8 86.2 91.2 20.7 62 38 75.8 59.4

TABLA 30. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS VOLTAJES. PRÁCTICA # 14

211

TABLA Nº4: CORRIENTES

PARÁMETROS A1 [mA] A2 [mA] A3 [mA] A4 [mA] A5 [mA] A6 [mA] A7 [mA] A8 [mA]

PRÁCTICOS 218 17.24 202 44.5 105.30 95.20 160.1 169.4

SIMULACION

EVERY CIRCUIT 265 11.2 253 121 126 104 153 158

TABLA 31. VALORES PRACTICOS Y SIMULADOS CORRIENTES. PRÁCTICA # 14

213

CONCLUSIONES

Una vez que se conozca el módulo completamente y cada uno de sus elementos,

tenemos que conocer a fondo las leyes de circuitos eléctricos que se han usado en las

practicas propuestas ya que son fundamentales para poder realizar las mismas

correctamente, es necesario tener conocimiento, destreza y buen manejo de los

softwares que se han usado en la realización de las practicas propuestas. También se

debe dominar el manejo de toda la instrumentación proveída tanto en físico como

virtualmente.

214

CAPITULO V

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES FINALES

5.1. CONCLUSIONES

Al momento de dimensionar los equipos para la respectiva construcción del módulo

didáctico verificar y certificar que los datos de placa de los equipos a usar sean

correctos, ya que se podría dar el caso de que por tiempo de vida útil haya equipos que

muestren valores alterados, adicional calcular el correcto calibre de cable tanto como

para circuitos de fuerza y control.

Al analizar el banco de pruebas de circuitos eléctricos se concluye que es fundamental

el estudio de los mismos mediante una ayuda didáctica como se lo realizo en este caso,

ya que al poder comprobar y validar datos tanto teóricos como prácticos se pueden

obtener mejores conclusiones.

Al realizar las practicas propuestas en el manual del capítulo 4, se validó y comparo los

datos obtenidos usando las tablas de porcentaje de error así se pudo concluir la

efectividad de nuestro modulo didáctico.

5.2. RECOMENDACIONES

Para la utilización del módulo con alguna prueba a realizarse se debe seguir las normas

de seguridad y la revisión de los dispositivos para su óptimo uso y aprovechar de

manera eficiente la información que se genere.

Se recomienda para el desarrollo de cualquier práctica supervisión y asesoría de algún

tutor encargado o técnico docente

Cabe recalcar que el modulo brinda las prestaciones para realizar prácticas de materias

de niveles más avanzados los cuales se espera ser aprovechada.

215

BIBLIOGRAFÍA

[1] W. Hayt, J. Kemmerly and S. Durbin, Análisis de Circuitos en Ingeniería, 8th ed.

México: Pablo Roig Vásquez, 2019, pp. 9-103

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[4] R. González and G. Sbriz Zeitun, Fundamentos de Ingeniería Eléctrica: Manual

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América Latina y el Caribe", Santiago de Chile, 2003.

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[7] http://www.electrom.cl/variac-monofasico-y-trifasicos, recuperado el 21 de

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[8] R. J. Fowler, Electricidad: principios y aplicaciones, REVERTÉ.S.A.,1994

[9] R. Ramírez Luz, Sistemas de radiocomunicaciones, 1st Edición, Paraninfo SA.

[10] M. R. Yánez, las nuevas tecnologías TIC y la institucionalidad social. hacia una

gestión basada en el conocimient, Naciones Unidas, Mayo del 2005.

[11] Vadillo, D.M. (2012). Montaje y reparación de sistemas eléctricos y electrónicos

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[12] Irwin, J.D. (2003). Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería (6ed). México :

Limusa.

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http://www.trifasicos.com/wp/conceptos/

universidad politÉcnica salesiana · 2019. 6. 4. · agradezco a javiera mi querida hija que fue y...

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