Metodo IPLER

CIRCUITO EN CASCADA
La mayor parte de de los circuitos son susceptible de ser dividirse en dos.
En primer lugar realizan una serie de movimientos (unos entra y otros salen) activando los diferentes mecanismos que realizan los procesos del circuito.
Y el segundo lugar estos cilindros vuelven a su lugar inicial de un modo diferente o con secuencia distintas referentes a los demás cilindros del sistema.
Este método se caracteriza por la supresión de señal por medios de las válvulas de dos posiciones estables, esto permite que algunos dispositivos tengan presión de entrada y estos dispositivos reciban señales de mando, y no los que realizan señales opuestas.
DIAGRAMA FUNCIONAL.
Se denomina de esta manera al conjunto de graficas del diagrama del movimiento y de mando
Razonamiento: se observa el movimiento de cada uno de los cilindros y su estado de reposo dependiendo de los tipos de señales, se razona de manera inmediata si en una misma fase se produce una interferencia.
Ejemplos:
Si se precisa la alimentación de dos líneas, el número de válvulas a utilizar será una, si se precisara la alimentación de tres líneas el numero de válvulas es de dos.
En resumen, el número de líneas a alimentar depende del número de válvulas menos una.

METODO A SEGUIR.
Las salidas y entrada de las válvulas se identifican mediante los signos respectivos.
Cuando el embolo A sale se identifica media A+ cuando esta mismo embolo entra se identifica como A-
Los grupos se realizan de la siguiente manera A+ (primer grupo)
Y A- (segundo grupo).
Para tener en cuenta que en un mismo grupo no pueden repetirse una misma letra

Si en el último grupo nos encontramos con una o más letras que no están en el prime ro, pasarían a éste -delante de la primera letra de /a secuencia.

METODO PARA REALIZAR LAS SECUENCIAS.
1. Definir la secuencia y determinar los grupos.
2. Líneas de presión como igual numero de grupos y tantas líneas válvulas distribuidoras como grupos hay, menos uno
3. Los finales de carrera de cada grupo son alimentados por su correspondiente línea de presión
4. Dentro de cada grupo, la salida de los finales de carrera mandan a los distribuidores de la siguiente letra, según el orden establecido en la secuencia.
5. . La última letra de cada grupo manda el cambio alimentando al siguiente grupo y poniendo a escape el propio.
6. El primer movimiento de cada grupo es ordenado por la línea de presión de dicho grupo



La Idea principal del texto es:
Que el método se caracteriza por la supresión de señales por medio de válvulas de dos posiciones estables; esto permite que tenga presión de entrada los finales de carrera que deben dar señales de mando y no los que tiene que realizar señales opuestas,
Preguntas.
A. ¿Que numero de válvulas se utiliza en los circuitos de cascada?
R/ el numero de válvulas necesarias es igual a el numero de las líneas menos una.
B. ¿En el método a seguir que se debe hacer primero ?
R/ se debe definir la secuencia y determinar los grupos.

Circuitos en Cascada

Estampadora en Cascada

Circuito en Cascada de 2 grupos

Circuto en Cascada de 3 Grupos

Circuitos en cascada de 4 grupos

Proceso Electroneumatico

Diagrama de fase y estado

Proceso neumatico

Circuito de mando electrico

Diagrama Unifilar

En la grafica de diagrama unifilar de motores aparecen los diferentes elementos que conforman el circuito alimentador. Describa los elementos que lo integran y su funcionamiento.

PROTECCIÓN DEL ALIMENTADOR

La protección del alimentador se puede hacer por medio de fusibles, breckesr, interruptores automáticos (termo magnético o electromagnético) u otro tipo de interruptores pero se debe calcular según sea la corriente.

FORMAS DE DESCONEXION:

Este medio puede estar compuesto por un seccionador ya que permite controlar la alimentación al circuito.

PROTECCION DEL CIRCUITO DERIVADO:

La protección puede hacerse, en los casos más simples por medio de fusibles, o por medio de interruptores automáticos. Ésta protección tiene como objetivo proteger a los conductores del circuito derivado contra corto circuito y debe tener una capacidad tal que permita el arranque del motor sin que se desconecte el circuito.

BLOQUEO TERMICO

TERMICO: En algunos motores el térmico viene incluido al motor; esto funciona de manera que previene que el motor se sobrecargue de corriente, es decir que en caso de que allá una sobrecarga el fusible térmico se queme previniendo así daños mas graves al motor.

CONDUCTORES DEL CIRCUITO:

Conductores son todos aquellos materiales o elementos que permiten que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas eléctricas en movimiento, en este caso permite el flujo por todo el circuito para que se pueda realizar un trabajo, el cual es el de encender y controlar un motor.

CONTROLADOR:

Start-stop; me permite apagar o encender el motor.

CICUITO DE MANDO:

El circuito de mando en este caso seria un contactor.

EL CONTACTOR.

DEFINICIÓN Y GENERALIDADES.

Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y desconexión eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de sobrecarga.Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas, magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc... Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energía magnética proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos seguidamente.

Característica importante de un contactor será la tensión a aplicar a la bobina de accionamiento, así como su intensidad ó potencia. Según sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama de tensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las más comúnmente utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamaño del contador.

FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR.

Cuando la bobina se energiza genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo atrae a la armadura, con un movimiento muy rápido. Con este movimiento todos los contactos del contactor, principales y auxiliares, cambian inmediatamente y de forma solidaria de estado.

Existen dos consideraciones que debemos tener en cuenta en cuanto a las características de los contactares:

· Poder de cierre: Valor de la corriente independientemente de la tensión, que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro que sus contactos se suelden.

· Poder de corte: Valor de la corriente que el contactor puede cortar, sin riesgo de daño de los contactos y de los aislantes de la cámara apaga chispas. La corriente es más débil en cuanto más grande es la tensión.

Para que los contactos vuelvan a su posición anterior es necesario desenergizar la bobina. Durante esta desenergización o desconexión de la bobina (carga inductiva) se producen sobre-tensiones de alta frecuencia, que pueden producir interferencias en los aparatos electrónicos.

Instalaciones

INSTALACIONES

SUICHE SENCILLO

Materiales: se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro para un sistema monofasico de 2 hilos, se necesitara cinta aislante y por supuesto el interruptor

Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, la corriente del sistema en donde estemos trabajando.
Herramientas: están las pinzas, destornilladores (segun sea la cabeza del tornillo), pelacables.
Para instalar debemos cortar la corriente eléctrica del circuito, después sacamos un conductor de la línea que viene directamente de la caja de breaker, una línea que debe ser negro (fase), que va directamente al suiche, luego del otro Terminal del suiche lo conectamos a un Terminal plafon y de la segunda Terminal del plafon conectamos una línea que llegue el neutro (blanco).

SUICHES DOBLES:

Materiales:
se utilizan cuatro conductores o cables 2 de color negro que será la fase y otros 2 blancos que será los neutros, se necesitara cinta aislante y por s u puesto el interruptor doble, se tendrá en cuenta los cables de de donde se preencenderán los conductores de los interruptores o sea las líneas la fase y el neutro. Esto se deberá realizar con el circuito desconectado del sistema.

Equipos:

un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuito.

Herramientas:

pinzas, destornilladores (segun el tornillo), pelacables. Instalación: Es similar a la conexión del suiche sencillo, sólo que, de una fase salen dos líneas, es decir la línea de la fase tiene que ir conectado a los dos terminales primarios del suiche, luego de los terminales secundarios del mismo salen dos líneas una para cada Terminal primario de los plafones y de los secundarios del mismo se conectan al neutro.

SUICHES MULTIPLE:

Materiales:

se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro, se necesitará cinta aislante y el interruptor.Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuito.

Instalación:

Este es similar a las dos primeras instalaciones solo que en este pueden salir varias líneas para varias bombillas

SUICHES CONMUTABLES:

Se utilizaran las mismas herramientas, equipos y materiales de Instalación Se sacara un conductor de la fase que viene de la caja de breaker este ira conectado a la Terminal del centro o 2° del toma corriente, luego se conectaran otros dos conductores de los demás terminales 1° y 3° a los otros terminales de igual nomenclatura del otro suiche y de este se saca del 2° Terminal al Terminal 1° del plafón y del segundo Terminal ira a el neutro.

NOTA:

LOS SUICHES DEBEN SER COLOCADOS A 1METRO Y 20 CM DE ALTURA Y CON 20CM DESPUES DE LA MARGEN DEL MARCO DE LA PUERTA

TOMAS CORRIENTES DOBLE:

Materiales:

se utilizan dos conductores o cables uno de color negro que será la fase y otro blanco que será el neutro, se necesitara cinta aislante y por supuesto un toma doble.Equipos: un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuito.

Herramientas:

pinzas, destornilladores (según el tornillo), pelacables.

Instalacion:

Se utilizaran 2 conductores q vendrán cada uno de las líneas de tension monofasica de 110V, las sus fases se identificaran de los siguites colores: negro la fase y blanco el neutro.Cada conductor va conentada a cada terminal de toma corriente.

TOMA CORRIENTE TRIFILAR TIPO INDUSTRIAL:

Materiales:

se utilizan tres conductores o cables uno de color negro, los otros de azul y rojo, se necesitara cinta aislante y un toma doble.

Equipos:

un multimetro que nos servirá para medir la tensión, y probar si tenemos cortos en el circuitoHerramientas: pinzas, destornilladores (según el tornillo), pelacables.

Instalación:

primero que todo debemos des-energizar el sistema. En su conexión se necesitaran tres líneas que vendrán de un contador TRIFASICO y pasaran a la caja de breaker, de cada una de las líneas de tres breaker cada uno será una fase distinta se empalman tres conductores dirigidos a los terminales del toma corriente .los conductores deberán de ser de color negro, azul y rojo para un voltaje de 240v.

CONEXION DE UN INTERRUPTOR PARA 2 INTENSIDADESDE LUZ

MATERIALES:

1. Una placa con 2 interruptores.2.

1 diodo 1N400

CONEXION:

El neutro siempre debe de ir directo al plafón de la lámpara o bombillo.La fase va al los interruptores, donde en el otro lado de los interruptores en el medio de ellos se colocaría el diodo 1N4001

Fusibles

Fusibles, otro elemento importante en un circuito eléctrico. Para iniciar diré que los fusibles son dispositivos de seguridad que protegen a los alambres contra sobrecargas de corriente, es importante que al cambiarlos se haga por uno de igual amperaje. Es conveniente que al colocar un fusible nuevo se verifique cual fue el motivo por el cual el anterior se fundió, pudo haber sido una sobrecarga o bien, un corto circuito.Todo conductor se calienta cuando por el pasa una corriente excesiva. La sobrecarga de los conductores puede ser por causa de utilizar fusibles de mayor amperaje en las derivaciones de los circuitos, esto causa perdida de energía en los conductores de esta sección, por ende, los aparatos funcionaran incorrectamente, con el agravante de causar incendios y serios daños en la canalización. Cuando en una casa se va a incorporar un nuevo aparato de alto consumo, debe de agregarse una nueva derivación de circuito capaz de soportar el consumo adicional. Se debe verificar que el circuito de entrada también es capaz de soportar esta incorporación. Por si tiene.

Magnitudes Electricas

Admitancia.

En ingeniería eléctrica, la admitancia de un circuito es la facilidad que este ofrece al paso de la corriente. Fue Oliver Heaviside quien comenzó a emplear este término en diciembre de 1887.
De acuerdo con su definición, la admitancia Y es la inversa de la impedancia, Z

Capacitancia

La capacitancía es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:

Donde
C es la capacidad, medida en faradios;
Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
V es la diferencia de potencial, medida en voltios.
Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que sólo depende de la forma del capacitor considerado.
En la práctica, la dinámica eléctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación anterior.

Carga eléctrica

Las investigaciones actuales de la física apuntan a que la carga eléctrica es una propiedad cuantizada. La unidad más elemental de carga se encontró que es la carga que tiene el electrón, es decir alrededor de 1.6 x 10-19 coulombios y es conocida como carga elemental. El valor de la carga eléctrica de un cuerpo, representada como q o Q, se mide según el número de electrones que posea en exceso o en ausencia.

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C) y se define como la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9x109 N.
Un culombio corresponde a 6,24 × 1018 electrones. El valor de la carga del electrón fue determinado entre 1910 y 1917 por Robert Andrews Millikan
Propiedades de la carga eléctrica:

A.- La carga está cuantizada: la carga de un cuerpo cargado siempre es un múltiplo entero de una carga elemental que corresponde a la carga del electrón. Es decir: Dondeq = carga eléctrican = número enteroe- = electrónLos electrones pueden desplazarse a través de ciertos cuerpos que reciben el nombre de conductores.
B.- La carga se conserva: al electrizar un cuerpo no se está creando carga, sólo se transmite carga (electrones) de un cuerpo a otro. La carga total siempre la permanece constante
2. la unidad de carga eléctrica se mide en amperios
3. La unidad con la cual se mide la carga eléctrica es el coulomb (C), en honor a Charles Coulomb. Corresponde a la siguiente carga:
1 Coulomb = 6,25x10 18 electrones

Conductancia

Se denomina Conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su seno, esto es, a la inversa de su resistencia eléctrica (R), por lo que:

Donde:
G = Conductancia en Siemens

R = Resistencia en Ohmios
La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens.Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños.

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto

y su unidad es el S/m (siemens por metro).
No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones por el interior de un conductor.
Corriente eléctrica a través de un material conductor
Un material conductor posee una gran cantidad de electrones libres, por lo que permite el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo en concreto.

Una característica de los electrones libres es que, incluso sin aplicarles un campo eléctrico externo, se mueven a través del material de forma aleatoria debido a la energía térmica. En el caso de que no tengan aplicado ningún campo eléctrico cumplen con la regla de que la suma de estos movimientos aleatorios dentro del material es igual a cero. Esto es, dado un plano imaginario trazado a través del material, si sumamos las cargas (electrones) que atraviesan dicho plano en un sentido y restamos las que lo atraviesan en sentido contrario, estas cantidades se anularían.
Cuando se aplica una fuente de tensión externa (como, por ejemplo, una batería) a los extremos de un material conductor, se está aplicando un campo eléctrico sobre los electrones libres. Este campo provoca el movimiento de los mismos en dirección al Terminal positivo del material (los electrones son atraídos (absorbidos) por el Terminal positivo y repelidos (inyectados) por el negativo). Por tanto, los electrones libres son los portadores de la corriente eléctrica en los materiales conductores.
Para obtener una corriente de 1 amperio, es necesario que 1 culombio de carga eléctrica por segundo esté atravesando un plano imaginario trazado en el material conductor.
La corriente I en amperios puede ser calculada con la siguiente ecuación:Donde:
Q = carga en culombios.
t = tiempo en segundos.
Densidad de corriente
La densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie. Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como:
· I es la corriente eléctrica en amperios A
· es la densidad de corriente en A.m-2
· S es la superficie de estudio en m²

Densidad de flujo eléctrico

Densidad de flujo eléctricoEn electromagnetismo el desplazamiento eléctrico es un campo vectorial = D(r,t), en función de la posición en el espacio = r y del tiempo t, o también
= D(r,ω) en función de la posición en el espacio = r y la frecuencia ω, que aparece en las ecuaciones de Maxwell. Es una generalización del campo eléctrico en presencia de un dieléctrico. A veces también se denomina como campo de desplazamiento eléctrico o densidad de flujo eléctrico.
En la mayor parte de los materiales D puede ser calculado como

Donde E es la permitividad eléctrica del material, que en un medio lineal, no isotrópico es un tensor de segundo orden

Densidad de flujo magnetico

La densidad de flujo magnético, visualmente notada como B, es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético.
La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla.Está dado por:

Donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga q que se mueve a una velocidad v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se mide B (el punto r).

O bien

Donde B es la densidad del flujo magnético generado por un conductor por el cual pasa una corriente I, a una distancia r.
Este campo B también se llama inducción magnética.
Energía activa

Factor de potencia

Se define factor de potencia, de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura 1:

El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.
Frecuencia, es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido.

Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo, 2 Hz son dos sucesos (períodos) por segundo, 3 Hz son tres sucesos (períodos) por segundo, 4 Hz son cuatro sucesos (períodos) por segundo, 5 Hz son cinco sucesos (períodos) por segundo, con esto demostramos teóricamente que casi siempre hay una relación en el número de Hertz con las ocurrencias. Esta unidad se llamó originariamente como ciclo por segundo (cps) y aún se sigue también utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm) y radianes por segundo (rad/s). Las pulsaciones del corazón o el tempo musical se mide como golpes por minuto (bpm, del inglés beats per minute).

Frecuencia angular.

Velocidad angular o frecuencia angular: se refiere a la frecuencia del movimiento circular expresada en proporción del cambio de ángulo, y se define como veces la frecuencia.
Su unidad de medida es [ radianes / segundo ], y formalmente, se define con la letra omega minúscula:w y, a veces, mayúscula: Ohmios , a través de la fórmula:

Donde la frecuencia es el número de oscilaciones o vueltas por segundo que se realizan.

Fuerza electromotriz

Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.
La diferencia de potencial se expresa en voltios y el aparato para medirla se llama voltímetro, además siempre que se desea ver la diferencia de potencial entre 2 puntos, se coloca entre esos 2 puntos el voltímetro y se expresa como VAB = VA – VB , donde VA y VB son las tensiones de dichos puntos con respecto a la referencia del circuito.

Iluminancia

En fotometría, la iluminancia ( ) es la cantidad de flujo luminoso que incide, atraviesa o emerge de una superficie, por unidad de área. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el lux: 1 lux = 1 Lumen/m².En términos generales, la iluminancia se define según la siguiente expresión:

Donde:
EV es la iluminancia, medida en luxes.
F es el flujo luminoso, en lúmenes.
dS es el elemento diferencial de área considerado, en metros cuadrados.

La iluminancia se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la irradiancia sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la iluminancia, representa la irradiancia espectral y V (λ) simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:

Tanto la iluminancia como el nivel de iluminación se pueden medir con un aparato llamado fotómetro. A la iluminancia que emerge de una superficie por unidad de área también se le denomina emitancia luminosa ( ).

Impedancia.

La resistencia es el valor de oposición al paso de la corriente (sea directa o alterna) que tiene el resistor o resistencia

La reactancia es el valor de la oposición al paso de la corriente alterna que tienen los condensadores (capacitores) y las bobinas (inductores).
En este caso existe la reactancia capacitiva debido a los condensadores y la reactancia inductiva debido a las bobinas.

Cuando en un mismo circuito se tienen estos elementos combinados (resistencias, condensadores y bobinas) y por ellas circula corriente alterna, la oposición de este conjunto de elementos al paso de la corriente alterna se llama: impedancia

La impedancia tiene unidades de Ohmios (Ohms). Y es la suma de una componente resistiva (debido a las resistencias) y una componente reactiva (debido a las bobinas y los condensadores).
Z = R + j X
La jota (j) que precede a la X, nos indica que ésta (la X) es un número imaginario. No es una suma directa, es una suma fasorial (suma de fasores).

INDUCTANCIA

Una BOBINA es un dispositivo electrónico que se usa para almacenar la energía en forma de campo magnético.
Símbolo:

L es el símbolo de inductancia que es la característica de una bobina que mide la influencia de cada diferencial de longitud del alambre de la bobina sobre el resto de la bobina, se mide en Henrios (H).

Por ejemplo una bobina de una sola capa de espiras y que el diámetro sea muy pequeño con respecto a su longitud su inductancia es:

N= Número de espiras
µ= Permeabilidad magnética del núcleo (del aire por una relativa del material)
µ=µa·µr
µr = Permeabilidad relativa del material del núcleo con respecto al aire, y µa es la permeabilidad magnética del aire
l= Longitud de la bobina
A= Área transversal del núcleo

Intensidad de campo eléctrico.

Intensidad del Campo Eléctrico Donde Q es la carga puntual que genera el campo eléctrico r, la distancia entre la carga que genera el campo y el punto (P) donde se quiere terminar la intensidad del campo. Si se supone que la prueba colocada en (P), se experimentara una fuerza dada por:

Se sabe que el valor del campo en P viene dado por:

Si la fuerza en la primera expresión se reemplaza por la segunda se obtiene:

Intensidad de campo magnético

En electromagnetismo, la intensidad del campo magnético, H, es la causa de la inducción magnética, y nos indica lo intenso que es el campo magnético. En una bobina, su valor depende de la fuerza magnetomotriz, producto del número de espiras por la intensidad que circula por la misma. Ahora bien, cuanto más larga sea la bobina, más se dispersan las líneas de campo, dando como resultado una intensidad de campo más débil; por lo que se puede decir que, para una fuerza magnetomotriz constante, la intensidad de campo es inversamente proporcional a la longitud media de las líneas de campo, tal como se expresa en la siguiente ecuación:



Donde:
· H: intensidad del campo en amperio-vuelta/metro (Av/m)
· N: número de espiras de la bobina
· I: intensidad de la corriente en amperios (A)
· L: longitud de la bobina en metros (m)
Intensidad luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso, propagándose en una dirección dada, que emerge, atraviesa o incide sobre una superficie por unidad de ángulo sólido. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es la candela (cd), que es una unidad fundamental del sistema. Matemáticamente, su expresión es la siguiente:

Donde:
es la intensidad luminosa, medida en candelas.
es el flujo luminoso, en lúmenes.
es el elemento diferencial de ángulo sólido, en estereorradianes.

Longitud de onda

La longitud de una onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de ondas.

La letra griega "λ" (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde a una frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta corresponde una frecuencia alta.
La longitud de ondas de las ondas de sonido, en el rango que los seres humanos pueden escuchar, oscilan entre menos de 2 cm (una pulgada), hasta aproximadamente 17 metros (56 pies). Las ondas de radiación electromagnética que forman la luz visible tienen longitudes de onda entre 400 nanómetros (luz morada) y 700 nanómetros (luz roja).

En el sistema internacional, la unidad de medida de la longitud de onda es el metro, al igual que cualquier otra distancia. Dado los órdenes de magnitud de este parámetro, por comodidad se suele recurrir a submúltiplos como el milímetro (mm), el micrómetro (μm) y el nanómetro (nm).

Relación con la frecuencia.

La longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f, siendo ésta la frecuencia del movimiento armónico simple de cada una de las partículas del medio. No se debe confundir con la frecuencia angular ω:

λ = C / ƒ

Donde λ es la longitud de onda, c es la velocidad de la onda, y f es la frecuencia. Para la luz y otras ondas electromagnéticas que viajan en el vacío, c = 299.792.458 m/s (186,282 millas/s), la velocidad de la luz. Para las ondas de sonido que se desplazan por el aire, c es aproximadamente 343 m/s (767 millas/hora).

Por ejemplo, la luz roja, con una frecuencia aproximada de 440 THz, tiene ondas de unos 682 nm de largo:

Al tratar ondas electromagnéticas, la velocidad de transmisión de éstas en el vacío es la velocidad de la luz (299, 792,458 metros sobre segundo).

Medios diferentes al vacíoLas únicas ondas capaces de transmitirse a través del vacío son las ondas electromagnéticas. Cuando éstas penetran en un medio material, como puede ser el aire o un sólido, su longitud de onda se ve reducida de forma proporcional al índice de refracción n de dicho material, mientras que su frecuencia permanece invariante. La longitud de onda en dicho medio (λ') viene dada por:

Donde:
· λ0 es la longitud de onda en el vacío, y
· n es el índice de refracción del material.
La longitud de onda de las radiaciones electromagnéticas, sea cual sea el medio en que se transmitan, se expresa por lo general en función de la longitud de onda de éstas en el vacío, aunque no siempre esté indicado explícitamente.

Permeabilidad magnética relativa.

Se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través suyo los campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la intensidad de campo magnético existente y la inducción magnética que aparece en el interior de dicho material.La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por el símbolo μ:

Donde: B es la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético) en el material, y H es intensidad de campo magnético.

Permitividades absoluta y relativa

La permitividad de un material es usualmente dada como relación a la del vacío, denominándose permitividad relativa, (también llamada constante dieléctrica en algunos casos). La permitividad absoluta se calcula multiplicando la permitividad relativa por la del vacío:

Donde Xe es la susceptibilidad eléctrica del material. En la siguiente tabla se muestran las permitividades absolutas de algunos dieléctricos:

Potencia activa

Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para realizar un proceso de transformación de la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos. Cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.
Se designa con la letra P y se mide en vatios (W). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:

Resultado que indica que la potencia activa es debido a los elementos resistivos.

Potencia reactiva

Esta potencia no tiene tampoco el carácter realmente de ser consumida y sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil. Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltamperios reactivos (VAR) y se designa con la letra Q.
A partir de su expresión,

Lo que reafirma en que esta potencia es debida únicamente a los elementos reactivos.

Reactancia

Se denomina Reactancia a la parte imaginaria de la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna. En su acepción más general, el término reactancia significa sin pérdidas, y su asociación al mundo de los circuitos eléctricos, data de los trabajos de Foster, a principios del siglo XX.
En el análisis de circuitos R-L-C, la reactancia, representada como (X) es la parte imaginaria del número complejo que define el valor de la impedancia, mientras que la resistencia (R) es la parte real de dicho valor.
Dependiendo del valor de la reactancia se puede decir que el circuito presenta reactancia capacitiva, cuando X<0;>0; o es puramente resistivo, cuando X=0. Vectorialmente, la reactancia inductiva y la capacitiva son opuestas.
La reactancia capacitiva se representa por Xc y su valor viene dado por la fórmula:

En la que:
Xc= Reactancia capacitiva en ohmios
C=Capacitancia en faradios
f=Frecuencia en hercios
La reactancia inductiva se representa por XL y su valor viene dado por:

En la que:
XL= Reactancia inductiva en ohmios
L=Inductancia en henriosf=Frecuencia en hercios

Resistencia

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Óhmetro.

Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Resistividad

Es la inversa de la conductividad:

Se mide en m.

En conductores cilíndricos, relaciona la resistencia con su sección y su longitud:

En los conductores, aumenta con la temperatura, pudiéndose considerar que para pequeños intervalos de temperatura una dependencia lineal:  = 20 (1 +  (t - 20 ºC)), donde  es el coeficiente de temperatura.

Potencial eléctrico

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica (ley de Coulomb) para mover una carga positiva "q" desde el infinito (donde el potencial es cero) hasta ese punto. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria "q" desde el infinito hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:

Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:

Herramientas de medición.

Para medir carga se utiliza
Electrómetro

Se denomina electrómetro a un electroscopio dotado de una escala. Los electrómetros, al igual que los electroscopios, han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos de precisión.

Uno de los modelos de electrómetro consiste en una caja metálica en la cual se introduce, debidamente aislada por un tapón aislante, una varilla que soporta una lámina de oro muy fina o una aguja de aluminio, apoyada en este caso de tal manera que pueda girar libremente sobre una escala graduada.
Al establecer una diferencia de potencial entre la caja y la varilla con la lámina de oro (o la aguja de aluminio), esta es atraída por la pared del recipiente. La intensidad de la desviación puede servir para medir la diferencia de potencial entre ambas.

Para medir corriente eléctrica se utiliza
Amperímetro

Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico.
Los amperímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios.
El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante.

Utilización

Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto nos lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.

En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin destruirse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por este una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt.Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que al utilizar esta proporcionalidad, el galvanómetro se puede así emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

Figura.- Conexión de un amperímetro en un circuito

En la Figura se puede observar la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I).Asimismo, se muestra la conexión del resistor shunt (RS).
El valor de RS se calcula en función del poder multiplicador (n) que queremos obtener y de la resistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula siguiente:

Así si queremos que un amperímetro con resistencia interna de 5 ohmios, que, sin shunt, puede medir un máximo de 1 A pueda medir hasta 10 A, el shunt debe tener un poder multiplicador de 10, por tanto RS deberá ser:

Para medir la corriente se utiliza

Galvanómetro

Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad.
Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente.
En el caso de los magnéticos pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.
En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.
En el galvanómetro de cuadro móvil el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo.
En el diagrama de la derecha está representado un galvanómetro de cuadro móvil en el que, en rojo, se aprecia la bobina o cuadro móvil y en verde el resorte que hace que la aguja indicadora vuelva a la posición de reposo una vez que cesa el paso de corriente.
En el caso de los galvanómetros térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al calentarse, por el Efecto Joule, al paso de la corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora. Lógicamente el mayor o menor alargamiento es proporcional a la intensidad de la corriente.

Para medir la resistencia eléctrica se utiliza. un ohmetro

Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica.
El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.

La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.

Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:
Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.

Para medir la tensión eléctrica se utiliza.

Voltímetro

Dos voltímetros digitales

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abiertos en los polos.

Clasificación
Podemos clasificar los voltímetros por su funcionamiento mecánico, siendo en todos los casos el mismo instrumento

Voltímetros electromecánicos
Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las corrientes continua y alterna de la señal, pudiendo medirlas independientemente.

Voltímetros electrónicos

Añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20 megaohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es por que miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:

Voltímetros vectoriales.

Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase.

Voltímetros digitales.

Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

Utilización

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.

Para medir la potencia eléctrica se utiliza.

Wattmetro

El vatimétro es un instrumento utilizado en la medición de potencia activa. Un tipo de vatímetro muy difundido es el de tipo electrodinámico, que se basa en la interacción entre corrientes que circulan por bobinas dispuestas convenientemente. Es posible la medición de potencia de señales de cualquier tipo (forma de onda), dado que la deflexión o respuesta del instrumento es proporcional a la potencia activa desarrollada.

En su forma más simple, consta de 2 bobinas de corriente de baja resistencia conectadas en serie entre ellas y con la carga, y una bobina de tensión de alto nivel de resistencia, que admite 2 formas de conexionado. Las bc están fijas, mientras que la bv es móvil, y su desplazamiento es solidario con el elemento indicador (una aguja, p.e.).