laboratorio electrotecnia 2

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PRACTICA NO. 2 DE LABORATORIO EN
ELECTROTECNIA (FEBRERO DE 2020)
Paola Bermudez 1663101, Hader Martinez 1554716, fabian Arenas
1662701, Irleny Noscue 1780167
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RESUMEN
En el siguiente informe se presenta el desarrollo
correspondiente al laboratorio N°2, en esta
práctica se comprobará experimentalmente los
métodos de mallas y nodos para el análisis de
diferentes circuitos, se emplea la primera y
segunda ley de corriente de Kirchhoff para tener
un conjunto de ecuaciones simultaneas que al ser
resueltas
suministran
la
información
concerniente a los voltajes y corrientes a través
de cada elemento de circuito.
INTRODUCCIÓN
En este laboratorio se aplicarán los conocimientos
obtenidos en clase como lo son la conexión de
circuitos eléctricos de forma correcta y aplicación
de análisis de nodos y mallas a dichos circuitos.
Para dicho laboratorio analizaremos los circuitos
planteados de manera que se evidencie en la
práctica el contraste entre el ‘’análisis de nodos y
mallas’’ teórico y la medición real con ayuda de un
multímetro. Adicional se explorará la aplicación de
energía eléctrica, lumínica y la utilización de
breakes en calidad de fusibles, esto con el fin de
aprender como estos elementos protegen la
conexión de sobrecargas, cortos o cualquier
alteración que sea posible en la instalación que
estemos realizando.
OBJETIVOS
 Utilizar un multímetro como amperímetro,
voltímetro y óhmetro para la medición de
corrientes, voltajes y resistencia.
 Comprobar prácticamente las teorías
aprendidas en clase (Ley de Watt y Análisis
de circuitos eléctricos (mallas y nodos).
 Utilizar los conocimientos adquiridos para
implementar una instalación eléctrica típica.
MATERIALES


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
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

Un (1) multímetro digital
Cuatro (4) caimanes
Un (1) protoboard
Dos fuentes de voltaje
Resistencias de 1K, 5.6K y 10K
Un breaker de 15A (entre 5A y 20A también
podría servir)
Dos plafones para bombillo a 120 VAC
Dos tomacorrientes para 120 VAC
Dos interruptores para 120 VAC
Cable dúplex (5 m)
Cinta aislante
MARCO TEÓRICO:
NODO: En un circuito se denomina nodo al punto
donde concurren 3 o más conductores, y hay más de
dos direcciones de corriente.
La segunda regla de Kirchhoff, llama regla de los
nodos se deduce de la conservación de la carga.
Esta regla es necesaria para circuitos de múltiples
mallas que contienen puntos en los que la corriente
puede dividirse. En estado estacionario no hay
posterior acumulación de carga eléctrica en ningún
punto del circuito de tal modo que la cantidad de
carga que entra en un punto debe ser igual a la que
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sale de dicho punto. La conservación de la carga
implica la regla de los nudos.
LEY 1DE KIRCHHOFF: La suma algebraica de
las variaciones de potencial a lo largo de cualquier
bucle o malla del circuito debe ser igual a cero
LEY 2 DE KIRCHHOFF: En un punto o nudo de
ramificación de un circuito en donde puede
dividirse la corriente, la suma de las corrientes que
entran en el nudo debe ser igual a la suma de las
corrientes que salen del mismo.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
.
MALLA: En un circuito se denomina malla a todo
camino o trayectoria cerrada La regla de las mallas,
se deduce a partir del simple hecho de que en el
estado estacionario la diferencia de potencial entre
dos puntos cualesquiera es constante. Según nos
desplazamos a lo largo de la malla del circuito, el
potencial puede aumentar o disminuir en función de
que nos encontramos con una resistencia, pero una
vez recorrida la malla y se ha llegado al punto desde
el que se comenzó, la variación neta de potencial
debe cero.
Esta regla es una consecuencia directa del principio
de la conservación de la energía.
PUNTO 1
En este circuito montamos un protoboard, en el cual
se determinó el voltaje con el uso del multímetro y
las polaridades en cada una de las resistencias.
DESARROLLO TEORICO (POR NODOS)
 V1=15V
 V4= 12V
 EN V2.
V2-V1
1K
+
V2-V3
1K
+
V2
10K
=0
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MULTIPLICO POR 10K
10(V2-V1)+10(V2-V3)+V2=0
10V2-10V1+10V2-10V3+V2=0
-10V1+21V2-10V3=0
 EN MALLA 1
-10(15V)+21V2-10V3=0
-15V+1KI1+10 K(I1-I2)=0
21V2-10V3=150V
-15V+ KI1+10K I1-10K I2=0
 EN V3.
V3-V2
1K
+ V3-V4
1K
+ V3
10K
=0
MULTIPLICO POR 10K
DIVIDO POR 1K
-0,015A + 1I1+10 I1-10 I2=0
I1+10 I1-10 I2=0,015A
10(V3-V2)+10(V3-V4)+V3=0
11I1-10 I2=0,015 A
10V3-10V2+10V3-10V4+V3=0
-10V2+21V3-10V4=0
 EN MALLA 2
-10V2+21V3-10(12V)=0
10K(I2- I1)+1KI2+10(I2- I3)=0
-10V2+21V3=120V
10K I2-10K I1+1K I2+10K I2-10K I3=0
DATOS OBTENIDOS DEL DESARROLLO
TEORICO Y PRÁCTICO (POR NODOS)
DIVIDO POR 1K
10 I2-10 I1+1 I2+10 I2-10 I3=0
V2(VOLTIOS) V3(VOLTIOS)
VALOR
TEORICO 12,76 V
VALOR
PRACTICO 12,70 V
ERROR % 0.47%
-10 I1+21 I2-10 I3=0
11,79 V
11.71 V
0,67%
 EN MALLA 3
10K(I3- I2)+1KI3+12V=0
A partir de la segunda ley de Kirchhoff se realizó el
estudio en cada uno de los nodos, determinando
cada los voltajes. Teniendo como resultado valores
de voltaje muy similares al valor teórico y gracias al
cálculo del valor absoluto podemos comprobar que
este valor no es muy grande, lo cual nos rectifica la
aproximación de los valores.
10K I3-10K I2+1K I3+12V=0
DIVIDO POR 1K
10 I3-10 I2+1 I3= - 0,012 A
-10 I2+11 I3= - 0,012 A
DESARROLLO TEORICO (POR MALLAS)
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DATOS OBTENIDOS DEL DESARROLLO
TEORICO Y PRÁCTICO (POR MALLAS)
En la segunda parte se pudo comprobar la primera
ley de kirchhoff (ley de las mallas), y tambien se
puede observar que los valores se aproximan,
excepto en la malla3 que el valor teorico es
negativo, esto es debido a que tomamos la corriente
en la direccion incorrecta. Nos pudimos dar cuenta
que la direccion de la corriente es incorrecta cuando
calculamos las polaridades en el laboratorio,se pudo
observar que la polaridad de esta malla esta alrevez
en comparacion de las otras 2 mallas.
PUNTO 2:
Aquí se monta en el protoboard un circuito como en
el que aparece en la Figura #3. Usando el
multímetro midiendo los voltajes (y sus polaridades
en cada una de las resistencias).
En la malla 2)
En la malla 3)
Una vez obtenidas las ecuaciones, pasamos a
resolverlas por el sistema de ecuaciones 3*3 (tres
ecuaciones y tres incógnitas), en este caso, la
calculadora nos simplifica este paso, por lo que
tenemos los valores de las corrientes:
I1 = -0.001 A = -1 mA
I2 = -279/ 41500 A ≈ -6.722 mA
I3 = -10037/ 1162000 A ≈ -8.637 mA
Ahora con los valores de las corrientes halladas, se
procede a calcular el valor del voltaje en cada una
de las resistencias (Teórico):
Voltajes medidos con el multímetro en el
laboratorio (Práctico):
VR1 = -5.93 V
VR2 = -4.1 V
VR3 = -10.04 V
VR4 = 9.11 V
VR1 = (-6.722 mA – (-1 mA)) * 1kΩ ≈ -5.722V
VR2 = (-8.637 mA – (-1 mA)) * 0.56kΩ ≈ -4.276 V
VR3 = -1 mA * 10kΩ ≈ -10 V
VR4 = (-6.722 mA – (-8.637 mA)) * 5.6kΩ ≈
10.724
I1(A)
Análisis de mallas:
En la malla 1)
VALOR
TEORICO 0,00224
VALOR
PRACTICO 0,00227
I2(A)
I3(A)
0,00097
-0,00021
0,00102
0,00015
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Análisis de nodos:
V1 = 5 V
V2 = 15 V
Guiándonos de la figura del laboratorio y contando
con los elementos necesarios procedimos a hacer el
respectivo montaje, reflejado en la figura 3.
En V3)
PUNTO 3
Con los conocimientos adquiridos dentro del curso
sobre circuitos, implementamos uno con el
propósito de conocer y distinguir su funcionamiento
para comparar experimentalmente con la técnica y
ejercicios vistos en clase. Para el siguiente montaje
se necesitaron de los siguientes elementos:
 Enchufe
 Breaker
 2 Tomacorrientes
 2 Interruptores
 Cable
 2 plafones con sus respectivas bombillas
Como se puede observar en la figura 3, el montaje
quedo 100% funcional ya que la corriente llega
hasta los bombillos quienes eran controlados por los
2 interruptores para el paso de esta misma. También
se pudo notar y calcular con la ayuda del
multímetro el voltaje en los 2 toma corrientes, en
los cuales el resultado dio 121.5V para ambos ya
que estaban montados en paralelo. Contábamos al
igual con un breaker con una capacidad de 15A para
que nuestro sistema dado el caso no se fuera a dañar
por un paso de corriente excesiva.
Dentro del procedimiento para armar el sistema
contamos con unos inconvenientes, el primero es
que a la hora de conectar los cables con la toma
corrientes estos nos quedaban flojos debido a que
los insertábamos por donde no debíamos, ya para su
solución nos tocó desarmar de nuevo los toma y
mirar muy bien por donde debíamos ingresar los
cables y apretar muy bien los tornillos. En segundo
caso, ya para cuando teníamos armado el sistema, a
este no le pasaba corriente para su funcionamiento y
así con la ayuda del profesor nos dimos cuenta que
el enchufe que habíamos utilizado estaba en mal
estado, por ende, para su solución conseguimos otro
enchufe en buen estado.
CONCLUSIONES
6
●
No
siempre
los
datos
esperados
teóricamente, son los obtenidos experimentalmente,
pero si se acercan con un margen de error pequeño.
●
Este laboratorio nos permitió llevar a la
práctica los conceptos aprendidos en clase, ver su
importancia y utilidad en la implementación
adecuada de una instalación eléctrica, por más
sencilla que esta parezca.