Desarrollo de contenido Sistemas Electromecanicos - Semana 1

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UNIVERSIDAD GERARDO BARRIOS 
 
SEDE CENTRAL SAN MIGUEL /CENTRO REGIONAL USULUTAN 
 
 
Datos Generales 
Facultad Ingeniería y Arquitectura 
Asignatura Sistemas Electromecánicos 
Docente Ing. Ulises E. Mendoza 
No. de Unidad Unidad I: Electricidad básica 
Contenido a desarrollar 1.1 Introducción a la electricidad 
 
COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA 
 
Comprender los elementos básicos de la electricidad y electrónica, así como el 
funcionamiento y aplicación de motores y transformadores para la resolución de casos 
particulares en el campo de la ingeniería industrial de acuerdo a las teorías y prácticas 
de laboratorio correspondientes a la rama de la electricidad y electrónica, trabajando 
de forma individual y en equipos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEMANA 1: DEL 18 AL 24 DE ENERO 
 
 
Aprender la teoría de los circuitos debe ser desafiante, interesante y divertido. Sin 
embargo, también es un trabajo duro, ya que el conocimiento y las habilidades que 
se pretenden encontrar solo podrán adquirir a través de la práctica. Les ofrezco 
algunas directrices. 
 
 Conforme avance en el material, trate de adquirir una noción de donde 
proviene la teoría; por ejemplo, las leyes básicas experimentales en las cuales 
se basa. Esto le ayudara a entender mejor las ideas principales sobre las cuales 
está construida la teoría. 
 Aprenda la terminología y las definiciones. Con frecuencia se introducen 
nuevos conceptos importantes. Aprenda que significan y donde se usan. 
 Estudie cada unidad con detenimiento y asegúrese de que ha entendido las 
ideas básicas y de qué manera se conectan unas con otras. Trabaje a su ritmo 
a lo largo de los ejemplos con su calculadora. Intente resolver los problemas al 
final de cada clase. No entenderá todos los conceptos de inmediato, la 
mayoría requerirán varias lecturas antes de que consiga tener un 
entendimiento adecuado. 
 Cuando esté listo, ponga a prueba sus conocimientos con Problemas de otros 
libros. 
 Cuando domine el material, siga adelante. Para aquellos conceptos con los 
que tiene dificultad, consulte o busque alguna otra fuente con conocimiento 
de la materia. 
 
1. Introducción 
 
La teoría de circuitos proporciona las herramientas y conceptos que se requieren para 
entender y analizar los circuitos eléctricos y electrónicos. Las bases de esta teoría 
fueron establecidas a lo largo de varios cientos de años atrás por varios investigadores 
pioneros. En 1780, el italiano Alessandro Volta desarrolló una celda eléctrica (batería) 
que proporcionó la primera fuente de lo que hoy se conoce como voltaje de cd. Al 
mismo tiempo se desarrolló el concepto de corriente (aun cuando no se sabría nada 
sobre la estructura atómica de la materia sino hasta mucho tiempo después). En 1826 
el alemán Georg Simon Ohm conjuntó ambas ideas y determinó de manera 
experimental la relación entre voltaje y corriente en un circuito resistivo. Ese resultado, 
conocido como la Ley de Ohm, estableció el escenario para el desarrollo de la teoría 
de circuitos moderna. 
 
Las dos teorías fundamentales en las que se apoyan todas las ramas de la ingeniería 
eléctrica son la de circuitos eléctricos y la electromagnética. Muchas ramas de la 
ingeniería eléctrica, como potencia, máquinas eléctricas, control, electrónica, 
comunicaciones e instrumentación, se basan en la teoría de circuitos eléctricos. Por lo 
tanto, el curso básico de teoría de circuitos eléctricos es el más importante para un 
estudiante de ingeniería eléctrica, y constituye siempre un excelente punto de partida 
para quien inicia su educación en ingeniería eléctrica. La teoría de circuitos también 
es valiosa para estudiantes que se especializan en otras ramas de las ciencias físicas, 
porque los circuitos son un buen modelo para el estudio de sistemas de energía en 
general, y también por la matemática aplicada, la física y la topología implicadas. 
En ingeniería eléctrica, a menudo interesa comunicar o transferir energía de un punto 
a otro. Hacerlo requiere una interconexión de dispositivos eléctricos. A tal 
interconexión se le conoce como circuito eléctrico, y a cada componente del circuito 
como elemento. 
 
Un circuito eléctrico es una interconexión de elementos eléctricos. 
 
Un circuito eléctrico simple se presenta en la figura 1. 
 
Consta de tres elementos básicos: una batería, una lámpara y alambres de conexión. 
Un circuito simple como éste puede existir por sí mismo; tiene varias aplicaciones, 
como las de linterna, reflector, etcétera. 
 
Un circuito complejo real se muestra en la figura 2, la cual representa el diagrama 
esquemático de un transmisor de radio. Aunque parece complicado, este circuito 
puede analizarse usando las técnicas que conoceremos en esta materia. 
 
 
 
 
 
 
 
La meta es aprender varias técnicas para describir el comportamiento de un circuito 
como éste. 
 
Los circuitos eléctricos se usan en numerosos sistemas eléctricos para realizar diferentes 
tareas. El principal interés es el análisis de los circuitos. Por análisis de un circuito se 
entiende un estudio del comportamiento del circuito: ¿cómo responde a una entrada 
determinada? ¿Cómo interactúan los elementos y dispositivos interconectados en el 
circuito? 
 
Un circuito eléctrico es un sistema interconectado de componentes como resistores, 
capacitores, inductores, fuentes de voltaje, etc. El comportamiento eléctrico de estos 
componentes se describe por medio de algunas leyes básicas experimentales. Dichas 
leyes y los principios, conceptos, relaciones matemáticas y métodos de análisis que se 
han desarrollado a partir de ellos, son conocidos como la teoría del circuito. 
La mayor parte de la teoría del circuito tiene que ver con la resolución de problemas 
y con el análisis numérico. Cuando se analiza un problema o se diseña un circuito, por 
ejemplo, se necesita calcular valores para voltaje, corriente y potencia. Además del 
valor numérico, la respuesta debe incluir la unidad. El sistema de unidades que se 
utiliza para este propósito es el sistema SI (Sistema Internacional), un sistema unificado 
de medición métrica que abarca no sólo las unidades de longitud, masa y tiempo, los 
conocidos MKS (metros, kilogramos y segundos), sino también unidades de 
cantidades eléctricas y magnéticas. 
 
Este estudio inicia con la definición de algunos conceptos básicos. Estos conceptos 
son carga, corriente, tensión, elementos de circuito, potencia y energía. Pero antes 
de definirlos, primero se debe establecer el sistema de unidades que se usará a lo 
largo de toda la materia. 
 
 
Sistemas de unidades 
 
Los ingenieros trabajan con cantidades mensurables. Esta medición, sin embargo, 
debe ser comunicada en un lenguaje estándar que prácticamente todos los 
profesionales puedan entender, sin importar el país donde se realice la medición. Tal 
lenguaje internacional de medición es el Sistema Internacional de Unidades (SI), 
adoptado por la Conferencia General de Pesos y Medidas en 1960. En este sistema 
hay siete unidades principales de las que pueden derivarse las unidades de todas las 
demás cantidades físicas. 
 
En la tabla 1 aparecen esas seis unidades y una unidad derivada que son relevantes 
para esta materia. Las unidades del SI se usarán a todo lo largo de todo este ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una gran ventaja de las unidades del SI es que utilizan prefijos basados en las 
potencias de 10 para relacionar unidades mayores y menores con la unidad básica. 
En la tabla 2 aparecen los prefijos del SI y sus símbolos. 
 
 
 
 
Por ejemplo, las siguientes son expresiones de la misma distancia en metros (m): 
 
 
 
 
 
 
 
 
ACTIVIDAD DE LA SEMANA: 
Indicación: Con el propósito de promover la investigación bibliográfica de los temas 
vistos, investigue sobre el siguiente tema: 
 
Factores de conversión entre el Sistema internacional y el Sistema Ingles. 
 Unidades deLongitud, Masa y Volumen. 
 Unidades de fuerza. 
De la tabla 1, ¿Cuál es la unidad derivada que se muestra en dicha tabla? 
 
Guía de Ejercicios: 
1. Escriba lo siguiente como números (decimales) completos con unidades 
estándar: a) 286.6 mm, b) 85 mV, c) 760 mg, d) 60.0 ps, e) 22.5 fm, f) 2.50 
gigavolts. 
2. Exprese lo siguiente con el uso de prefijos de la tabla 2 a) 1x106 volts, b) 2x10-6 
metros, c) 6x103 días, d) 18x102 dólares y e) 8x10-9 piezas. 
3. Determine su propia altura en metros y su masa en kg. 
4. El Sol, en promedio, está a 93 millones de millas de la Tierra. ¿Cuántos metros es 
esto? Expresarlo a) con el uso de potencias de 10 y b) con el uso de prefijos 
métricos. 
5. ¿Cuál es el factor de conversión entre a) ft2 y yd2, b) m2 y ft2? 
6. Un avión viaja a 950 km/h. ¿Cuánto le toma viajar 1.00 km? 
7. Un átomo común tiene un diámetro aproximado de 1.0x10-10 m. a) ¿Cuánto es 
esto en pulgadas? b) ¿Aproximadamente cuántos átomos hay a lo largo de 
una línea de 1.0 cm? 
8. Determine el factor de conversión entre a) km/h y mi/h, b) m/s y ft/s y c) km/h y 
m/s. 
9. ¿Cuánto más larga (en porcentaje) es una carrera de una milla que una carrera 
de 1500 m (“la milla métrica”)? 
10. Un año luz es la distancia que la luz recorre en un año (con una rapidez = 
2.998x108 m/s). a) ¿Cuántos metros hay en 1.0 años luz? b) Una unidad 
astronómica (UA) es la distancia promedio desde el Sol a la Tierra, 1.50x108 km. 
¿Cuántas UA hay en 1.00 años luz? c) ¿Cuál es la rapidez de la luz en UA/h? 
11. El diámetro de la Luna es de 3480 km. a) ¿Cuál es el área superficial? b) 
¿Cuántas veces es más grande el área superficial de la Tierra? 
 
 
 
 
 
RECURSOS COMPLEMENTARIOS 
Recurso Título Cita referencial 
Libro guía 
CHARLES K. Alexander; 
Fundamentos de Circuitos 
Electrónicos; 5ª edición; 
México; McGraw-Hill, 2010 
Capítulo 1 
 
 
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN DE LA SEMANA 
Nombre de la Actividad Presentación de trabajo investigativo 
Tipo de Actividad Evaluativa 
Tipo de Participación Individual 
Competencia especifica 
de la asignatura 
Entender y saber utilizar los diferentes factores de 
conversión. 
Instrucciones para la 
actividad 
Solucionar la guía de ejercicios planteada. 
Fecha de Entrega Final de la semana 1. 
Instrumento de 
evaluación 
 
Ponderación