Resumen de Temas importantes en el Curso de Maquinas

 

Semana 1:  Transformadores

Resumen del tema orientado el sábado 8 de Marzo :

https://theautomatablog.blogspot.com/2025/11/resumen-de-transformadores-por-carlos.html

Semana 2 : Motores DC

Resumen del video de motores DC 

Un motor de corriente directa (DC) funciona convirtiendo energía eléctrica en movimiento gracias a la interacción entre electricidad y magnetismo. Cuando la corriente pasa por una bobina dentro del motor, se genera un campo magnético que interactúa con el campo de unos imanes fijos, produciendo una fuerza que hace girar el eje. Para que el giro no se detenga, el motor tiene un componente llamado conmutador que cambia el sentido de la corriente en cada vuelta, logrando así un movimiento continuo. Este principio es el que permite que muchos dispositivos, como ventiladores, juguetes y herramientas eléctricas, funcionen.

Semana 3 : Motores AC

Un motor de corriente alterna (AC) funciona transformando la energía eléctrica en movimiento mediante un campo magnético giratorio. Cuando la corriente alterna pasa por las bobinas del estator (la parte fija del motor), crea un campo magnético que cambia constantemente de dirección. Este cambio genera un efecto de “giro” en el campo magnético, que hace que el rotor (la parte móvil) comience a girar siguiendo ese campo. A diferencia del motor DC, no necesita un conmutador, lo que lo hace más sencillo y resistente. Este tipo de motor se usa mucho en electrodomésticos como ventiladores, lavadoras y aires acondicionados.

Semana 4 : Otros tipos de motores (Sábado 28 de marzo 2026) pendiente

Cómo funcionan los osciladores Electrónicos

Como funciona un oscilador electrónico ? 

Un oscilador electrónico es, en esencia, un sistema que convierte energía continua (DC) en una señal periódica sin necesidad de una entrada externa variable. Su principio fundamental se basa en la realimentación positiva: una parte de la señal de salida se devuelve a la entrada con la fase y amplitud adecuadas para sostener la oscilación. Cuando se cumplen las condiciones del criterio de Barkhausen (ganancia de lazo igual a uno y desfase total de 0° o múltiplos de 360°), el circuito deja de comportarse como un simple amplificador y comienza a generar una señal estable por sí mismo. Así, lo que inicialmente podría ser solo ruido térmico interno termina amplificándose selectivamente hasta formar una onda periódica definida.

Existen múltiples configuraciones para implementar este fenómeno, dependiendo del tipo de red de realimentación que determine la frecuencia. En los osciladores RC, como el clásico Oscilador de puente de Wien, la frecuencia depende de resistencias y condensadores, siendo comunes en rangos de audio. En cambio, los osciladores LC emplean un circuito tanque formado por una bobina y un condensador para producir oscilaciones de mayor frecuencia, típicas en radiofrecuencia. También están los osciladores de cristal, donde un resonador piezoeléctrico como el Cristal de cuarzo proporciona una frecuencia extremadamente estable gracias a sus propiedades mecánicas y eléctricas acopladas.

Desde una mirada más estructural, un oscilador puede entenderse como un sistema dinámico que intercambia energía de forma cíclica entre dos elementos de almacenamiento (campo eléctrico en capacitores y campo magnético en inductores, o energía mecánica en el caso del cuarzo). La estabilidad de amplitud suele controlarse mediante mecanismos no lineales que limitan el crecimiento excesivo de la señal, evitando la saturación del amplificador. En aplicaciones prácticas, los osciladores son el corazón de relojes digitales, microcontroladores, sistemas de comunicación y convertidores de potencia, pues definen el “ritmo” sobre el cual se sincronizan procesos electrónicos complejos.

Oscilador usando un 74LS14 (realimentación)

Oscilador usando compuertas (numero impar)

oscilador usando CMOS

Oscilador Usando TTL

Oscilador usando comparador de ventana y un Flip-Flop

Explicacion 

Un oscilador puede construirse fácilmente con tres compuertas inversoras (por ejemplo de un circuito como el 74HC04) conectadas en cascada formando un lazo cerrado, de modo que la salida de la tercera vuelva a la entrada de la primera. Al haber un número impar de inversiones, el sistema no puede estabilizarse en un nivel lógico fijo, porque cualquier estado lógico que aparezca en la entrada terminará invertido cuando recorra las tres compuertas y regresará como su opuesto. Debido a los tiempos de retardo de propagación propios de cada inversor, el cambio no ocurre instantáneamente, sino que se va desplazando como una transición a través de la cadena; cuando esa transición completa el lazo, provoca un nuevo cambio, generando así una oscilación continua conocida como oscilador en anillo. La frecuencia aproximada depende del retardo total del lazo y puede estimarse como $f \approx 1 / (2·N·t_d)$, donde N es el número de inversores y $t_d$ es el retardo promedio de cada compuerta.

Enlaces Importantes

1- Entendiendo la histéresis https://www.ti.com/lit/ab/scea046b/scea046b.pdf

2- Oscilador smitch trigger https://www.youtube.com/watch?v=Fcg75DpGbec

3- Como diseñar osciladores Smitch Trigger : https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/how-to-design-schmitt-trigger-oscillators/

3- Explicacion del oscilador 555 https://theautomatablog.blogspot.com/2023/06/como-funciona-realmente-el-ci555.html

Resumen de transformadores por Carlos Garcia para el Curso de Maquinas

 

Transformadores: una puerta de entrada a las máquinas eléctricas

Los transformadores son dispositivos esenciales en cualquier sistema eléctrico, desde la distribución de energía en ciudades hasta cargadores de celulares. Su principio de operación se basa en la inducción electromagnética: cuando una corriente alterna pasa por una bobina (llamada primario), crea un campo magnético variable que se transfiere a otra bobina (llamada secundario). Ese campo magnético induce un voltaje en el secundario. La relación entre voltaje y número de espiras es directa:

$$\frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2}$$

De esta forma, si el secundario tiene más espiras, el voltaje aumenta (transformador elevador), y si tiene menos, el voltaje disminuye (transformador reductor). Esta idea sencilla es la base de toda la transmisión eléctrica moderna.

Los transformadores se clasifican según su uso (de potencia, de distribución, de medición), según su construcción (núcleo tipo columna o tipo acorazado) y según su forma de conexión. Su construcción siempre incluye dos bobinas de cobre aislado y un núcleo de hierro o acero al silicio que guía el flujo magnético. La ecuación fundamental de voltaje inducido en un transformador es:

$$E = 4.44\, f \, N \, \Phi_{\text{max}}$$

donde E es el voltaje inducido, f la frecuencia, N las espiras y Φ el flujo máximo. Esta ecuación permite diseñar transformadores ajustando espiras, frecuencia y tamaño del núcleo.

Para entender cómo se comportan en funcionamiento real, se usa un diagrama de fasores, que muestra la relación en ángulo y magnitud entre voltajes y corrientes. Como los transformadores trabajan en corriente alterna, estos fasores permiten visualizar desfases y pérdidas. A partir de este análisis se obtiene el circuito equivalente, que modela las pérdidas internas. Existen dos tipos principales de pérdidas: pérdidas en el cobre (por calentamiento), que se calculan como $I^2 R$; y pérdidas en el núcleo, que dependen de la histéresis y corrientes parásitas del material. La eficiencia del transformador se define como

$$\eta = \frac{P_{\text{salida}}}{P_{\text{entrada}}} \times 100\%$$

y en transformadores reales suele estar por encima del 95%.

Otro concepto importante es la regulación de voltaje, que indica cuánto cambia el voltaje de salida entre vacío y carga:

$$\text{Regulación} = \frac{V_{\text{vacío}} - V_{\text{carga}}}{V_{\text{carga}}} \times 100\%$$

Una buena regulación significa que el voltaje se mantiene estable aunque la carga cambie. Además, la respuesta en frecuencia explica por qué los transformadores se diseñan para 50 o 60 Hz: fuera de esas frecuencias el núcleo se satura o las pérdidas aumentan demasiado. En laboratorio se realiza el test de polaridad, que permite saber si las bobinas están enrolladas en el mismo sentido para poder conectarlas sin generar cortos.

Existen transformadores especiales como los autotransformadores, donde una misma bobina actúa como primario y secundario, lo que permite dispositivos más pequeños y económicos pero con menor aislamiento. También están los transformadores trifásicos, muy usados en la industria y en redes eléctricas. Estos pueden construirse como tres transformadores monofásicos o como un solo núcleo trifásico. Las conexiones típicas (Δ-Δ, Δ-Y, Y-Y) permiten adaptar tensiones y corrientes según necesidades. Un uso clave es el acople de impedancias, donde un transformador ajusta la impedancia de una carga para que coincida con la fuente, mejorando la transferencia de energía. Finalmente, el aislamiento es vital: el transformador separa eléctricamente dos circuitos, protegiendo equipos y personas.

Los transformadores, aunque parecen simples cajas metálicas, representan una de las invenciones más importantes en la historia de la ingeniería. Su capacidad para elevar y reducir voltajes de manera segura, eficiente y sin partes móviles los convierte en la columna vertebral de todas las máquinas eléctricas y sistemas de energía. Comprenderlos abre la puerta al estudio de motores, generadores, sistemas de potencia e incluso electrónica avanzada. Con fórmulas relativamente sencillas, principios claros y ejemplos prácticos, cualquier estudiante puede entender su papel fundamental dentro del mundo eléctrico.

Boom!!

En este video verás lo que ocurre cuando un capacitor explota en un protoboard. Aunque puede parecer solo un experimento curioso, en realidad representa un riesgo serio si no se toman las medidas de protección adecuadas.

👉 Un capacitor puede explotar por varias razones:

• Conexión con polaridad invertida (en capacitores electrolíticos).

• Aplicar un voltaje mayor al que soporta (sobrepasar su tensión nominal).

• Exceso de temperatura o fallos en el montaje.

⚠️ El peligro está en que, al estallar, un capacitor puede lanzar fragmentos y electrolito a gran velocidad, causando lesiones en los ojos o en la piel. Por eso, siempre es recomendable usar gafas de seguridad, trabajar en lugares ventilados y verificar las especificaciones del componente antes de conectarlo.

Este video busca ser instructivo y preventivo, mostrando lo que puede ocurrir en un montaje real y recordando la importancia de la seguridad al trabajar con componentes electrónicos.

🔧 Recomendaciones básicas de seguridad:

• Revisa la polaridad del capacitor.

• Nunca excedas el voltaje máximo indicado.

• Usa protección visual (gafas).

• Trabaja en un entorno seguro y controlado.

📌 Aprende de este ejemplo y evita accidentes en tus propios proyectos electrónicos.

Carga de un condensador en Autodesk

 

Circuitos Eléctricos U de Caldas

Apuntes de clase del curso de CIRCUITOS DIGITALES dictado en  la carrera Ingeniería mecatrónica de la Universidad de Caldas en el segundo semestre del 2025.

CONTENIDO

1. Principios y características eléctricas: carga eléctrica, diferencia de potencial, intensidad de corriente, potencia eléctrica, resistividad.

2. Leyes eléctricas: ley de OHM, ley de Watt, leyes de Kirchoff, leyes de Thevenin Norton 

3. Circuitos con resistencias: circuito serie, paralelo y mixto, divisores de tensión y corriente

4. Instrumentos de medición: características, conexión y lectura 

5. La Corriente Alterna: generación de la C.A. características de la onda sinusoidal, representación fasorial, potencia y factor de potencia, sistemas bifásicos y trifàsicos 

6. Manejo del Osciloscopio: medición de voltajes, frecuencias y desfases 

7. Manejo de Generador de Funciones y Fuentes de Alimentación 

8. El Condensador y la reactancia capacitiva: características, comportamiento con C.C y C.A, medición directa e indirecta de la capacidad, clasificación. 

9. La Inductancia y la reactancia inductiva: características, comportamiento con C.C y C.A, medición directa e indirecta de la inductancia, clasificación. 

10. Circuitos RC en corriente continua: Medición de la carga y descarga exponencial con osciloscopio 

11. Circuitos RL en corriente continua: Medición de la carga y

descarga exponencial con osciloscopio 

12. Circuitos RC y RL en corriente alterna: manejo vectorial de voltajes, corrientes e impedancias, manejo fasorial de voltajes, corrientes e impedancias

13. Circuitos RLC en corriente alterna: Resonancia, El factor Q ó factor de mérito, Aplicaciones

14. Otros componentes Eléctricos: Funcionamiento, operación, características, normas técnicas y simbología

Diodos, una explicación completa

 Un diodo es un componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido, como si fuera una “puerta” que se abre solo en una dirección. Está hecho de materiales semiconductores como el silicio, y tiene dos terminales: el ánodo (positivo) y el cátodo (negativo). Cuando el ánodo se conecta al polo positivo de una fuente de corriente continua (DC) y el cátodo al negativo, el diodo conduce electricidad, y se dice que está polarizado directamente. Pero si se conecta al revés, bloquea el paso de corriente y se dice que está polarizado inversamente.

En los circuitos de corriente continua (DC), los diodos se usan para proteger componentes sensibles, convertir corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) mediante rectificadores, o evitar que la corriente fluya en la dirección equivocada. Por ejemplo, en una fuente de poder, un diodo asegura que la corriente solo fluya hacia el dispositivo que se quiere alimentar, y no regrese dañando el circuito. Gracias a su función de control de flujo eléctrico, los diodos son fundamentales en casi todos los dispositivos electrónicos.

Vamos a ver algunos videos que he preparado sobre el funcionamiento de los Diodos:

Video Uno: funcionamiento básico del diodo (Con una resistencia)

Video 2: Diodo Rectificador de Media Onda

Video 3: Rectificado de onda completa con 4 diodos

Video 4: Diodos ZENER

Video 5: Circuitos varios con Diodos

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