SIMULACIÓN DE CIRCUITOS RCL, CON CORRIENTE DIRECTA O CORRIENTE ALTERNA, PARA ESTUDIANTES DE SEMESTRES

INFERIORES

DAVID SANTIAGO MÉNDEZ OLAYA CÓDIGO: 20121232020

JUAN SEBASTIÁN DÍAZ CHAPETÓN CÓDIGO: 20121232018

CESAR ALEJANDRO RODRIGUEZ CORTES CODIGO: 20121232022

ANTEPROYECTO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SEDE BOGOTÁ

FACULTAD DE INGENIERA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

LENGUAJES DE PROGRAMACIONGRUPO 02 BOGOTÁ

2013

1

TABLA DE CONTENIDO

Introducción 3

Antecedentes 3

Planteamiento del problema

Descripción y formulación del problema 5

Justificación 5

Objetivos

General 6

Específicos 6

Alcances y limitaciones 6

Metodología

Enfoque de la investigación 7

Línea de investigación 8

Marco de referencia

Marco teorico 9

Marco legal 15

Cronograma de actividades 17

Glosario 18

Bibliografía 20

2

INTRODUCCION

Existen infinidad de métodos para la resolución de problemas relacionados con los circuitos RCL, desafortunadamente los simuladores de circuitos carecen de una interfaz amena o agradable al usuario y de igual manera la mayoría de estos simuladores al momento de simular un multímetro muestran una respuesta sin sustentación alguna y en la mayoría de los casos no son muy sencillos de asimilar por los usuarios. El programa simulador de circuitos RCL con corriente alterna o corriente directa consta de una interfaz que le da al usuario la posibilidad de ingresar valores a una serie de circuitos a manera de imágenes ya predispuestas por el programa que son considerados como los esquemas mas usuales en la ingeniería evitando confusiones en el usuario y agilizando la labor, una vez el usuario termina de ingresar valores el programa muestra todos los voltajes y corrientes en cada uno de los elementos y en el caso de las bobinas y condensadores muestra las gráficas de estabilización y en el caso de ser de corriente alterna se mostrara la gráfica de estado estable del circuitos.

1) PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

ESTADO DEL ARTE:

1. 1Freerouting: Creado por Desinfsoft es un software gratuito desarrollado de forma independiente que nos permite realizar un ruteo automático para nuestros circuitos electrónicos. Está realizado en Java por lo que necesitamos la versión 6 de este para poder ejecutarlo. El trazo de las pistas puede hacerse en 3 modos diferentes: a 90º, 45º o con ángulos libres. Al ejecutar el programa nos aparece en pop-up una ventana con una serie de botones, demostración de auto ruteo, abrir ejemplos realizados o comenzar a trabajar con un diseño propio.

2. 2Crocodile-Clips Elementary: Con este simulador te resultará muy fácil entender los circuitos eléctricos. Los elementos del circuito se arrastran desde la barra de componentes hasta el área de trabajo y se van situando en la zona que se desee. Se fijan con un clic. Las conexiones se consiguen haciendo clic con el botón izquierdo del ratón sobre el terminal de cualquier elemento. Observarás que aparece un rollo de hilo. Una vez realizadas todas las conexiones, se comienza la simulación haciendo clic sobre el elemento de control (interruptor o pulsador). Dependiendo del receptor utilizado, observarás un efecto diferente, las bombillas se encenderán, el motor girará y el zumbador sonará.

1 "Freerouting." Accessed March 3, 2013. http://www.neoteo.com/foro/f9/lista-de-disenadores-y-simuladores-de-circuitos-electronicos-2876/.2 "Simulación eléctrica con Crocodile-Clips Elementary." Accessed March 3, 2013. http://auladetecnologias.blogspot.com/2009/06/simulacion-electrica-con-crocodile.html.

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3. 3Edison: Edison es un software propietario, de la empresa húngara DesignSoft, dirigido a estudiantes que se inician en electricidad y electrónica. La misma empresa produce un excelente programa, llamado Tina, de diseño y análisis de circuitos electrónicos. Édison está distribuido en español. Tiene una interfaz de usuario, un poco naíf pero efectiva, en el que se representan simultáneamente el circuito y sus componentes en perspectiva caballera, su esquema y la pantalla de los instrumentos dedicados al análisis de la señal.

4. 4RCsim: Es un simulador de circuitos muy elemental. Dispone de una librería muy limitada en la que hay componentes resistivos, fuentes de tensión y de corriente y cables para hacer las conexiones. Permite el diseño del circuito directamente en pantalla mediante selección del componente y ubicación en la hoja de dibujo. Cuenta con instrumentos de medición que muestran los valores de voltaje y corriente mientras se ejecuta la simulación.

5. 5Livewire: Livewire es un Laboratorio Virtual con el cual podremos hacer simulaciones de circuitos electrónicos virtuales empleando animación y sonido. Nos da la ventaja de visualizar lo qué ocurre con el funcionamiento del circuito cuando se realiza alguna modificación y así poder modificar y mejorar el diseño electrónico del mismo. Si queremos montar un circuito y no estamos seguro de si va a funcionar, primero lo dibujamos en Livewire y analizamos cómo se desempeña, sin tener que montar el circuito y tener que comprar los componentes.

6. 6Oregano: Orégano es un simulador de circuitos eléctricos y electrónicos que nos permitirá crear esquemas tanto con resistencias, condensadores, bobinas y elementos más avanzados como diodo, diodozener, tiristor, diac, triac, potenciómetro, transistores (P-MOS, N-MOS...), bombilla, led, amplificador operacional, puesta a tierra, fusible, pulsadores y otros componentes electrónicos.

7. 7Klogic: Ofrece los bloques de lógica combinacional y secuencial más usados: puertas AND, OR, NOT(inversor), NOR, XOR, NAND, biestable D, biestable RS, biestable JK, Flipflop, salidas triestado, memorias RAM, switch, conectores en Bus, osciladores, LED, visores de 7 segmentos.

3 "Edison." Accessed March 3, 2013. http://www.neoteo.com/foro/f9/lista-de-disenadores-y-simuladores-de-circuitos-electronicos-2876/.4 "RCsim." Accessed March 3, 2013. http://www.neoteo.com/foro/f9/lista-de-disenadores-y-simuladores-de-circuitos-electronicos-2876/.5 "LIVEWIRE." Accessed March 3, 2013. http://www.neoteo.com/foro/f9/lista-de-disenadores-y-simuladores-de-circuitos-electronicos-2876/.6“oregano” Accessed March 3, 2013. http://www.neoteo.com/foro/f9/lista-de-disenadores-y-simuladores-de-circuitos-electronicos-2876/.

7 “KALOGIC”Accessed March 3, 2013. http://www.neoteo.com/foro/f9/lista-de-disenadores-y-simuladores-de-circuitos-electronicos-2876/.

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1.2) Descripción y formulación del problema.

En el estudio de fenómenos electrónicos, los estudiantes se ven obligados al análisis matemático de los circuitos, según sea el caso, deben acudir a ciertas leyes, comprobar que se cumplan, realizar algunas pruebas y dar una solución oportuna a la problemática que estén definiendo a partir del análisis del circuito. Este trabajo si se realiza a papel y lápiz, prolonga el tiempo de respuesta creando otra barrera en la solución del problema llamada tiempo y por la cual muchas veces las cosas no son reparadas a tiempo y existen mayores daños y quizá un aumento del capital que haya que invertir en el proyecto.

Utilizando la herramienta matlab y sus ventajas frente a la creación de algoritmos ¿cómo lograr reducir el tiempo en las operaciones para la solución de circuitos y brindar una herramienta útil a los usuarios para una resolución matemáticas más veloz y sin la probabilidad de error en los procedimientos?

1.3) Justificación

La creciente tendencia de los estudiantes recién graduados de la educación básica por programas de ingeniería y las grandes falencias que presentan los programas de educación básica en países tercermundista son la principal razón por la cual se plantea un programa capaz de solucionar circuitos RCL.

Los conceptos básicos de electrónica para una persona que no está familiarizada con esta rama de la ingeniería se tornan complejos y al momento de realizar el análisis de un circuito es posible que surjan dudas que posteriormente se convertirán en errores al momento de solucionar problemas. Este proyecto nace de la necesidad que se presenta en estudiantes para corroborar respuestas o para ejecutar un mejor análisis de un circuito que en la mayoría de los casos no se encuentra muy explícito en un libro de ingeniería.

De igual menara está encaminada a profesionales que deben realizar un análisis rápido y efectivo que de la manera tradicional, es decir con calculadora y a mano, se torna un proceso muy engorroso y parsimonioso. Por lo tanto este programa también puede ser implementado por lo docentes que deben obtener una respuesta inmediata para hacer una evaluación de un proceso realizado por un estudiante y no se dispone del tiempo para realizar el análisis completo.

Desde una perspectiva financiera su mayor costo estaría orientado a la adquisición del software matlab, pero por su agilidad y facilidad de uso, mejoraría el rendimiento de una persona y aumentaría la productividad y ganancias de la misma.

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1.4) Objetivos

1.4.1) Objetivo general

Realizar un programa en el cual el usuario ingrese los valores de las resistencias, fuentes, y dispositivos de almacenamiento (condensadores e inductores) y que este devuelva o imprima en pantalla el voltaje y la corriente que pasa sobre que cada uno de los elementos, de igual forma en el caso de los inductores y capacitores imprimirá las ecuaciones de respuesta natural o forzada, o las graficas en estado estable de un circuito RLC con corriente alterna, todo este programa con el objetivo de acelerar el proceso de análisis de circuitos de los estudiantes o ingenieros.

1.4.2) Objetivos específicos

a) determinar la necesidad de crear un programa que agilice los procesos matemáticos en el análisis de circuitos, considerando lo perjudicial que puede ser para personas que no hacen el esfuerzo por comprender el tema.

b) realizar una encuesta entre un grupo no mayor a 30 personas para escoger los tipos de circuitos RCL en paralelo y en serie más usuales en ingeniería electrónica

c) realizar una encuesta entre un grupo no mayor a 30 personas para seleccionar la interfaz del programa más amena al usuario

d) crear un menú interactivo en el cual se encuentren imágenes de los circuitos con sus elementos específicos y cuyos valores sean editables.

1.5) Alcances y limitaciones

El proyecto esta limitado por el desconocimiento de muchas herramientas que ofrece matlab, por tal motivo el programa no esta dirigido a grandes necesidades o a necesidades en general partiendo desde el hecho que ya existen un numero bastante grande de software encaminados a la simulación de circuitos, es decir es útil en la medida que el usuario únicamente necesita hallar un voltaje, una corriente o una ecuación sobre las resistencias, condensadores o bobinas, es por este motivo que el público ha de ser muy limitado puesto que las únicas personas que necesitan este tipos de

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aplicaciones son aquellas que se encuentran cursando un curso básico de electrónica o de análisis de circuitos DC o AC.

2) METODOLOGÍA

Al ser una simulación de un circuito no se puede ser preciso para definir la localización del proyecto por tal motivo se puede considerar que al ser un programa realizado en MATLAB la localización ha de ser todo computador con el software de mathworks MATLAB, es decir que puede ser empleado en todo el mundo. El lugar de su desarrollo será en Colombia en la universidad de San Buenaventura sede Bogotá.

Los materiales a utilizar serán:

Software de MathaWorks MATLAB.

Software para ciencias e ingenierías, MATLAB 2010 escrito por Alhiet Orbegoso Guerrero, Cristian Muños Villalobos y Alfonso Villalta Ramírez. Editorial Macro E.I.R.L

MATLAB y sus aplicaciones en las ciencias y la ingeniería, escrito por Cesar Perez Lopez, editorial Pearson Educación.

Circuitos Eléctricos escrito por Richard C. Dorf y James A. Svoboda, editorial ALFAOMEGA.

Software de National Instruments MULTISIM

Software de Adobe PHOTOSHOP EXTENDED

Dentro de la metodología de investigación que se va a ejecutar en el proyecto, se pueden definir dos etapas fundamentales para su realización. La primera que consta de la investigación sobre las diferentes herramientas que ofrece matlab para el análisis de circuitos (esto hace referencia a las prestaciones de simulink, las cuales son expuestas por Cesar Pérez8 en el capítulo 12 de en su libro MATLAB y sus aplicaciones en las ciencias y la ingeniería ), de igual manera en esta etapa se contempla las diferentes indagaciones sobre los

8

PEREZ LOPEZ, CESAR. Matlab y sus aplicaciones en las ciencias y la ingenieria. españa: pearson educacion, S.A., 2002. www.pearsoneducacion.com (accessed March 3, 2013).

7

análisis de circuitos, tanto AC como DC que contengan elementos almacenadores de energía, y desde luego se deben realizar averiguaciones sobre los diferentes comandos que necesita matlab para la inserción de imágenes e interacción con la misma .

La segunda parte del proyecto se encuentra encaminada hacia la estructuración de los algoritmos y la programación de los mismos. Para esta etapa se considera una metodología teórico-práctica pues es necesario adquirir conocimientos de programación en matlab para, desde luego, ser empleados con la mayor brevedad posible. Esta etapa del proyecto será guiada por diferentes maestros de la facultad de la ingeniera de la universidad de san buenaventura sede Bogotá, debido a que los conocimientos actuales no logran ser los suficientes para el buen desarrollo del proyecto.

En definitiva, se puede concluir que el enfoque investigativo de este proyecto esta encauzado hacia una metodología explorativa y correlaciónal, esto como ya se mencionó con anterioridad, se encuentra sustentado por la necesidad de tener claro los conceptos de circuitos RLC y será evidenciado por las habilidades de programación en el software de MathWorks MATLAB.

3) LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

La universidad de San Buenaventura sede Bogotá cuenta con un grupo de investigación llamado SOLSYTEC el cual fue creado en el año 2004 y avalado en el 2008, actualmente este grupo es liderado por el ingeniero Carlos Andrés García, este grupo de investigación esta enfocado hacia la ingeniería, la ciencia y la tecnología. Este grupo de investigación cuenta con una línea investigativa cuyo núcleo de problemas es el control, para nuestro proyecto aunque claramente no tiene una aplicación tan útil en el campo de la industria que es lo que busca SOLSYTEC9, hace parte del área de conocimiento en el cual esta basado el lineamiento investigativo. Por medio de la simulación de circuitos RCL es posible solucionar inquietudes y agilizar procesos en cuanto al análisis de circuitos y posteriormente avanzar en los procesos relacionados con los sistemas de control no convencionales. De la misma manera realizando un análisis de las diferentes señales que son generadas por los circuitos RLC con corriente alterna se da un punto de partida para entrar en el área investigativa del análisis y procesamiento de señales.

4. MARCO DE REFERENCIA

9 Universidad de San Buenaventura, sede Bogota. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, "grupo de investigacion SOLSYTEC." Last modified Jueves, 09 Agosto 2012 04:34 . Accessed March 3, 2013. http://www.usbbog.edu.co/gi/solsytec/index.php/es/sectores-de-aplicacion.

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4.1. MARCO TEORICO

4.1.1. ELEMENTOS FUNDAMENTALES EN EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS.

Una característica importante que debe saber todo ingeniero en electrónica es el análisis de circuitos en CC (corriente continua), y en AC (corriente alterna), aparte de esto se debe tener una correcta información sobre los componentes electrónicos como lo son las Resistencias, Conductores, y Bobinas.

La relación que existe en estos componentes es la de crear circuitos de distintas clases, por ejemplo un circuito RC el cual incluye resistencias y condensadores, o los circuitos RL, los cuales son circuitos con resistencias y bobinas. De igual manera están los circuitos RLC los cuales incluyen a estos 3 tipos de componentes, los cuales pueden tener varias conexiones denominadas en Serie o en Paralelo.

4.1.2. CORRIENTES EN UN CIRCUITO.

Principalmente existen dos tipos de corriente, la corriente continua CC, y la corriente alterna AC. Lo que diferencia una de la otra es su onda, por ejemplo la onda de un circuito con corriente continua es una recta y no presenta muchas variaciones de ahí su nombre, por otro lado la corriente alterna presenta como más común una onda senoidal la cual inicia en cero, estas ondas empiezan su trayecto ascendiendo hasta un punto P+, y luego de haber alcanzado el pico de la onda empieza a descender hasta cero, completando la mitad de su ciclo, luego empieza a descender hasta un punto P-, y hasta llegar al punto pico en negativo, empieza a ascender hasta cero, y ahí se completa el primer ciclo de la corriente alterna, luego se mantiene haciendo la misma onda el tiempo que se tenga propuesto, con los mismos ciclos, y con la misma frecuencia que tenga la corriente. La frecuencia está definida como la cantidad de ciclos por segundo de la corriente alterna. (ver figura 1)

Figura 1. Oscilación Senoidal10

10 Corriente alterna. http://corrientealterna.wikispaces.com/%C2%BFQu%C3%A9+es+la+corriente+alterna%3F

9

Fuente. Corrientealterna.wikispaces.com

4.1.3. ANALISIS DE CIRCUITOS.

4.1.3.1. CIRCUITOS RC EN SERIE.

Un circuito RC, es decir un circuito con Resistencias y Condensadores. Para determinar la señal de salida en el circuito se aplica la Ley de Kirchhoff teniendo como resultado la siguiente ecuación.

V T=1C∫ Idt+ IR

En la figura 2, se puede ver como el condensador se opone a la variación del voltaje mientras se carga y se descarga.

Figura 2. Circuito RC en serie11

Fuente. Utp.edu.co/dspace.pdf

4.1.3.2. CIRCUITOS RC EN PARALELO

En este tipo de circuitos de analiza la salida de la corriente en cada una de sus ramas, pues el voltaje en paralelo resulta ser el mismo para cada componente.

Figura 3. Circuito RC en paralelo12

Fuente. . Utp.edu.co/dspace.pdf

11 Circuito RC serie http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2102/1/6213192P349e.pdf12 Circuito RC paralelo http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2102/1/6213192P349e.pdf

10

Según la ley de Kirchhoff para corrientes se tiene la siguiente ecuación.

iR+iC=iT

Se reemplaza la corriente en cada componente.

iT=VR

+C dVdt

4.1.3.3. CIRCUITOS RL EN SERIE.

Un circuito RL está dado por Resistencias y Bobinas, para poder determinar la respuesta de uno de estos circuitos se emplea la siguiente ecuación.

V i=IR+L didt

La resistencia conectada a la Bobina crea un circuito útil en corriente alterna cuando esta conectada a un generador de tensión.

Figura 4. Circuito RL en serie.13

Fuente. Utp.edu.co/dspace.pdf

4.1.3.4. CIRCUITOS RL EN PARALELO

En estos circuitos la incógnita siempre resulta siendo la corriente, de esta manera se aplica la ley de nodos y se tiene la siguiente ecuación para la solución de un circuito parecido al de la figura 5.

it=VR

+ 1L∫V dt

13 Circuito RL serie http://dcb.fi-c.unam.mx/users/franciscompr/docs/Tema%205/5.9%20Circuito%20RL%20en%20serie.pdf

11

Figura 5. Circuito RL en paralelo.14

Fuente. Utp.edu.co/dspace.pdf

4.1.3.5. CIRCUITOS RLC EN SERIE.

Para un circuito RLC en serie que es sometido a una tensión E, se aplica la ley de las mallas.

E=V C+V L+V R

E=V C+Ldidt

+R t i

Luego se usa la relación característica del condensador.

iC=i=CdvCdt

Se obtiene la ecuación diferencial de segundo orden.

E=V C+LCd2V Cdt2

+RtCdvCdt

Para números complejos la frecuencia angular de resonancia en intensidad de este circuito es ω0.

ωo=1

√LC

Con la frecuencia angular se puede determinar que ecuación es la más indicada para la solución de segundo orden. (Ver tabla 1)

Condición Respuesta itωo2<α 2 Sobre amortiguada A1 e

s1 t+A2 es2 t

ωo2>α 2 Sub amortiguado B1 e

−∝ t cosωdt+B2 e−αt senωdt

ωo2=α2 Críticamente

amortiguadoD1 e

−αt+D2 e−αt

Tabla 1. Ecuaciones generales

Fuente. Circuitos Eléctricos, Richard Dorf

Sobre Amortiguado.

14 Circuito RL paralelo http://dcb.fi-c.unam.mx/users/franciscompr/docs/Tema%205/5.9%20Circuito%20RL%20en%20serie.pdf

12

Si α > ω quiere decir que el voltaje o la corriente se aproximan a un valor final sin oscilación. Cada vez que α aumente, la respuesta va a tardar más en llegar al valor final.

Sub Amortiguado.

Si α < ω entonces se dice que el voltaje o la corriente oscilan alrededor de un valor final antes de llegar al estado transitorio.

Críticamente Amortiguado.

Si α = ω cuando esto sucede es el suceso límite entre los 2 mencionados anteriormente

Figura 6. Circuito RCL15

Fuente. Utp.edu.co/dspace.pdf

4.1.3.6. CIRCUITOS RLC EN PARALELO.

Este análisis se hace parecido al de los circuitos RLC en serie. Pero primero se usan las siguientes ecuaciones para dar una solución inicial a la función del circuito en paralelo.

Primero se hallan α y ω para lo cual tenemos las siguientes ecuaciones.

α= 12RC

ω= 1

√LCAl obtener α y ω se procede a analizar las 2 soluciones propuestas para estos circuitos.

S1=−α+√α 2−ωo2

S2=−α−√α2−ωo2

15 Circuito RLC http://fisica.udea.edu.co/~lab-gicm/Curso%20de%20Electronica/2009_Circuito%20RCL.pdf

13

La diferencia entre los circuitos RCL en serie y en paralelo está dada en que en serie se tiene una relación de voltajes de entrada y salida, y en paralelo es una relación entre corrientes.

Figura 7. Circuito RLC en paralelo.16

Fuente. Utp.edu.co/dspace.pdf

4.1.4. PROCESAMIENTO DE IMÁGENES EN MATLAB

Para que Matlab lea imágenes, y las pueda mostrar en un programa indefinido se usa el siguiente comando.

Imagen=imread(‘nombre.extensión’)

Donde la imagen es la variable que contiene la imagen, seguido por la asignación, y el comando imread, con el cual el programa identifica que se necesita una imagen, luego entre paréntesis se coloca el nombre de la imagen seguido de un punto y la extensión de la imagen, al referirse a la extensión, se hace énfasis al formato de la imagen, a continuación se muestra una tabla con diferentes formatos de las imágenes.

FORMATO EXTENSIÓNTIFF .tiffJPEG .jpgGIF .gifBMP .bmpPNG .pngXWD .xwd

Tabla 2. Formatos para las imágenes en Matlab.17

Fuente. MathWorks.com

Para obtener el tamaño de la imagen se usa el comando size.

>>[i,m,a]=size(im_RGB)

i =

600

16Circuito RLC paralelo http://fisica.udea.edu.co/~lab-gicm/Curso%20de%20Electronica/2009_Circuito%20RCL.pdf17 Matlab. http://www.mathworks.com/academia/student_center/tutorials/launchpad.html

14

m =

800

p =

3

Im_RGB : 600x800

3 planos (R,G, y B)

Para el procesamiento de imágenes en Matlab se emplean varios comandos los cuales se utilizan de diferentes maneras, el aporte esencial que tiene Matlab es que mediante comandos se puede aplicar diferentes estilos a la imagen, como por ejemplo se le puede cambiar de tono, de igual manera se puede obtener solo las márgenes de las figuras en la imagen, también es posible arreglar el pixel de cada imagen, y demás funciones.

4.2. MARCO LEGAL Y NORMATIVO.

En el siguiente marco legal se hace énfasis en varios aspectos, que son muy relacionados con la ética de un ingeniero, los cuales son contemplados y tramitados por el consejo profesional de ingenieros COPNIA.

A continuación varios artículos que son de vital importancia en el código de ética de los ingenieros.

4.2.1. El Código de Ética Profesional

Adoptado por medio de la Ley 842 de 200318, es el marco de comportamiento profesional del Ingeniero en general, de sus profesionales afines y de sus profesionales auxiliares, y su violación será sancionada mediante el procedimiento establecido en la mencionada Ley.

ARTÍCULO 1o. CONCEPTO DE INGENIERÍA. Se entiende por ingeniería toda aplicación de las ciencias físicas, químicas y matemáticas; de la técnica industrial y en general, del ingenio humano, a la utilización e invención sobre la materia.ARTÍCULO 2o. EJERCICIO DE LA INGENIERÍA. Para los efectos de la presente ley, se entiende como ejercicio de la ingeniería, el desempeño de actividades tales como.a) Los estudios, la planeación, el diseño, el cálculo, la programación, la asesoría, la consultoría, la interventoría, la construcción, el mantenimiento y la administración de construcciones de edificios y viviendas de toda índole, de puentes, presas, muelles, canales, puertos, carreteras, vías urbanas y rurales, aeropuertos, ferrocarriles, teleféricos, acueductos, alcantarillados, riesgos, drenajes y pavimentos; oleoductos, gasoductos, poliductos y en general líneas

18 LEY 842 DE 2003. http://www.copnia.gov.co/source/mas_informacion_acerca_de_ley_842_de_2003-49_109/

15

de conducción y transporte de hidrocarburos; líneas de transmisión eléctrica y en general todas aquellas ob ras de infraestructura para el servicio de la comunidad;b) Los estudios, proyectos, diseños y procesos industriales, textiles, electromecánicos, termoeléctricos, energéticos, mecánicos, eléctricos, electrónicos, de computación, de sistemas, tele informáticos, agroindustriales, agronómicos, agrícolas, agrológicos, de alimentos, agro meteorológicos, ambientales, geofísicos, forestales, químicos, metalúrgicos, mineros, de petróleos, geológicos, geodésicos, geográficos, topográficos e hidrológicos;c) La planeación del transporte aéreo, terrestre y náutico y en general, todo asunto relacionado con la ejecución o desarrollo de las tareas o actividades de las profesiones especificadas en los subgrupos 02 y 03 de la Clasificación Nacional de Ocupaciones o normas que la sustituyan o complementen, en cuanto a la ingeniería, sus profesiones afines y auxiliares se refiere. También se entiende por ejercicio de la profesión para los efectos de esta ley, el presentarse o anunciarse como ingeniero o acceder a un cargo de nivel profesional utilizando dicho título.

ARTÍCULO 6o. REQUISITOS PARA EJERCER LA PROFESIÓNPara poder ejercer legalmente la Ingeniería, sus profesiones afines o sus profesiones auxiliares en el territorio nacional, en las ramas o especialidades regidas por la presente ley, se requiere estar matriculado o inscrito en el Registro Profesional respectivo, que seguirá llevando el COPNIA, lo cual se acreditará con la presentación de la tarjeta o documento adoptado por este para tal fin.PARÁGRAFO. En los casos en que los contratantes del sector público o privado, o cualquier usuario de los servicios de ingeniería, pretendan establecer si un profesional se encuentra legalmente habilitado o no, para ejercer la profesión, podrán sin perjuicio de los requisitos establecidos en el presente artículo, requerir al COPNIA la expedición del respectivo certificado de vigencia.

ARTÍCULO 7o. REQUISITOS PARA OBTENER LA MATRÍCULA Y LA TARJETA DE MATRÍCULA PROFESIONAL. Sólo podrán ser matriculados en el Registro Profesional de Ingenieros y obtener tarjeta de matrícula profesional, para poder ejercer la profesión en el territorio nacional, quienes:a) Hayan adquirido el título académico de Ingeniero en cualquiera de sus ramas, otorgado por Instituciones de Educación Superior oficialmente reconocidas, de acuerdo con las normas legales vigentes.b) Hayan adquirido el título académico de Ingeniero en cualquiera de sus ramas, otorgado por Instituciones de Educación Superior que funcionen en países con los cuales Colombia haya celebrado tratados o convenios sobre reciprocidad de títulos, situación que debe ser avalada por el ICFES o por el organismo que se determine para tal efecto.c) Hayan adquirido el título académico de Ingeniero en cualquiera de sus ramas, otorgado por Instituciones de Educación Superior que funcionen en países con los cuales Colombia no haya celebrado tratados o convenios sobre reciprocidad de títulos; siempre y cuando hayan obtenido la homologación o convalidación del título académico ante las autoridades competentes, conforme con las normas vigentes sobre la materia.

16

PARÁGRAFO 1o. Los títulos académicos de postgrado de los profesionales matriculados no serán susceptibles de inscripción en el registro profesional de ingeniería, por lo tanto, cuando se necesite acreditar tal calidad, bastará con la presentación del título de postgrado respectivo, debidamente otorgado por universidad o institución autorizada por el Estado para tal efecto. Si el título de postgrado fue otorgado en el exterior, solo se aceptará debidamente consularizado o apostillado de acuerdo con las normas que rigen la materia.PARÁGRAFO 2o. La información que los profesionales aporten como requisitos de su inscripción en el registro profesional respectivo, solamente podrá ser afiliada por el COPNIA para efectos del control y vigilancia del ejercicio profesional correspondiente, excepto cuando sea requerida por las demás autoridades de fiscalización y control para lo de su competencia o cuando medie orden judicial.

ARTÍCULO 13. EJERCICIO ILEGAL DE LA PROFESIÓN.

Ejerce ilegalmente la profesión de la Ingeniera, de sus profesiones afines o de sus profesiones auxiliares y por lo tanto incurrirá en las sanciones que decrete la autoridad penal, administrativa o de policía correspondiente, la persona que sin cumplir los requisitos previstos en esta ley o en normas concordantes, practique cualquier acto comprendido en el ejercicio de estas profesiones. En igual infracción incurrirá la persona que, mediante avisos, propaganda, anuncios profesionales, instalación de oficinas, fijación de placas murales o en cualquier otra forma, actúe, se anuncie o se presente como Ingeniero o como Profesional Afín o como Profesional Auxiliar de la Ingeniería, sin el cumplimiento de los requisitos establecidos en la presente ley.PARÁGRAFO. También incurre en ejercicio ilegal de la profesión, el profesional de la ingeniería, de alguna de sus profesiones afines o profesiones auxiliares, que estando debidamente inscrito en el registro profesional de ingeniería, ejerza la profesión estando suspendida su matrícula profesional, certificado de inscripción profesional o certificado de matrícula, respectivamente.

Procedimiento

Como eje principal para llevar a cabo el proyecto se realizo la encuesta sobre que circuitos son los mas comunes en el area del análisis de circuitos RC RL RCl, con el resultado de la encuesta adquirimos los circuitos que se implementaron dentro del programa. A continuación la encuesta realizada y los resultados de esta.

_______________________________________________________________

17

Nombre _______________________________ Programa al que pertenece ________________

Cursos de circuitos que ha visto_______________________________________

Circuitos RC

Serie

R1

1.0kΩ

R2

1.0kΩ

C1

1µF

V112 V

C1

1µF

V112 V

R31.0kΩ

R41.0kΩ

V112 V

R31.0kΩ

C21µF

R4

1.0kΩ

R1

1.0kΩ

Paralelo

V112 V

R31.0kΩ

C21µF

R41.0kΩ

R11.0kΩ

V112 V

R3

1.0kΩC21µF

R1

1.0kΩ

C31µF

R21.0kΩ

S1A

Key = A

V112 V

R3

1.0kΩC21µF

R1

1.0kΩ

C11µF

Circuitos RL

Serie

V112 V

R1

1.0kΩL11mH

V112 V

R1

1.0kΩL11mH

R21.0kΩ

R31.0kΩ V1

12 V

R1

1.0kΩR21.0kΩ

R31.0kΩ

L11mH

L21mH

Paralelo

V112 V

R21.0kΩ

L21mH

R1

1.0kΩ

V112 V

R21.0kΩ

R31.0kΩ

L11mH

L21mH V1

12 V

R21.0kΩ

L21mH

Circuitos RLC

Serie

V112 V

R21.0kΩ

L2

1mH

R1

1.0kΩ

C1

1µFV112 V

L2

1mH

R1

1.0kΩ

C1

1µF

R21.0kΩ

S1Key = A

V112 V

L2

1mH

R1

1.0kΩ

C1

1µF

Paralelo

18

1

1

1

1

1

2 3

2 3

2

2

2

3

3

3

V112 V

L21mH

R11.0kΩ

C11µF

V112 V

R11.0kΩ

C1

1µFS1Key = A

L1

1mH R21.0kΩ

V112 V

L21mH

R11.0kΩ

C1

1µF

S1

Key = A L11mH

Los resultados se tabularon en Excel, y con la función de estadística MEDIANA se obtuvieron los resultados

Encuesta Rc serie Rc paralelo Rl serie Rl paralelo RLC serieRLC paralelo

1 1 2 3 1 2 22 2 2 3 2 2 23 2 2 3 1 2 24 2 2 3 2 2 25 3 2 3 1 3 26 3 3 1 1 3 27 1 3 1 1 3 28 2 3 1 1 2 39 2 3 1 2 3 3

10 3 2 2 2 3 311 3 2 2 2 3 212 3 2 1 2 3 213 3 2 1 3 3 214 3 1 1 3 1 215 3 2 1 3 1 216 2 1 1 1 2 217 3 1 1 1 2 318 2 2 1 1 2 219 3 2 1 1 2 220 3 3 2 1 2 221 3 3 2 2 2 322 1 3 2 1 3 3

Resultado 3 2 1 1 2 2

Posteriormente se realizaron los análisis pertinentes de cada uno de los circuitos.

Circuito RC

Serie:

19

1 2

3

V 0=( (R3 )(R1+R2 )+(R3 ) )∗(V 1)

V inicial=( R3R1+R2 )∗(V 1)

rt=(R2∗R3)(R2+R3)

ct=(rt∗C 1)

fun=(Vinicial )+ (V 0−Vinicial )−tct

res=V 0−Vinicial

Paralelo:

V 0=V 2

Vinicial=( R3R1+R3 )∗(V 1)

rt=R2+(R1∗R3R1+R3 )ct=R2∗C1

fun=Vinicial+ (V 0−Vinicial )−tct

res=V 0−Vinicial

El cual esta dado por 7 interfaces, en la primer interfaz denominada principal se muestran 6 imágenes en las cuales están representandos los circuitos

5) Cronograma

6) Glosario

19 Circuito: es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, fuentes interruptores y semiconductores)

19 Electronic schematics - d converters: dc to ac power supplies and inverter circuits. (n.d.). Retrieved from http://www.hobbyprojects.com/D/DC_to_AC_Converters.html

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que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna.

20Corriente alterna: se llama corriente alterna a la corriente que cambia constantemente de polaridad, es decir , es la corriente que alcanza un valor pico en su polaridad positiva, después desciende a cero, y por ultimo alcanza el valor pico en su polaridad negativa.

21Corriente directa: la corriente directa siempre fluye en la misma dirección en un circuito eléctrico. Los electrones fluyen continuamente en el circuito del terminal negativo de la batería al terminal positivo.

22Resistencia eléctrica: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones.

23Condensador: es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.

24Inductor: almacena energía en forma de campo magnético.

25Método de mallas: Mediante el método de las mallas es posible resolver circuitos con varias mallas y fuentes. Consiste en plantear las corrientes de cada malla como su intensidad por su resistencia y sumar o restar las intensidades por las resistencias relacionadas con mallas adyacentes.

26Método de nodos: Este método consiste en aplicar las condiciones de equilibrio en todos los nodos de la cercha, no necesariamente de forma secuencial, para ir aplicando nodo ánodo el equilibrio de fuerza en cada uno de ellos e ir obteniendo el valor de las fuerzas incógnitas. La selección del nodo que se va a considerar depende del número de fuerzas desconocidas que posea, se seleccionan de primero aquellos que tengan menos incógnitas y se dejan para finalizar con los que posean más fuerzas desconocidas.

20 La corriente alterna.. (n.d.). Retrieved from http://www.nichese.com/alterna.html21 Russell., R. (17, febrero 2009). Corriente directa (cd) y corriente alterna (ca). Retrieved from http://www.windows2universe.org/physical_science/physics/electricity/ac_and_dc_current.html&lang=sp22 García Álvarez, J. A. E. (n.d.). QuÉ es la resistencia elÉctrica. Retrieved from http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_resistencia/ke_resistencia_1.htm23 Condensador eléctrico. (n.d.). Retrieved from http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_eléctrico24 Definición de bobina o inductor. (n.d.). Retrieved from http://www.unicrom.com/Tut_bobina.asp25 Método de las mallas. (n.d.). Retrieved from http://www.fisicapractica.com/metodo-mallas.php26

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