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    Analogía Entre Circuitos Eléctricos Y Magnéticos

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    Alexis Salvador Zambrano
    TEMAS: -Analogía Entre Circuitos Eléctricos Y Magnéticos. -Formas De Conversión De Energía. -Centrales Con Potencia Mayor A 50 MW Que Se Encuentran Funcionando En Ecuador.

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    UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE SEDE

    LATACUNGA

    ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

    MÁQUINAS ELÉTRICAS

    TEMA: ANALOGÍA ENTRE CIRCUITO ELÉCTRICO Y MAGNÉTICO

    NOMBRE: ALEXIS SALVADOR ZAMBRANO SERRANO

    FECHA DE ENTREGA: 3 DE OCTUBRE 2019

    NIVEL: 5to NIVEL “A”

    NRC: 2771
    1. OBJETIVOS
     Conocer las leyes y principios que conforman la analogía entre circuitos eléctricos
    y magnéticos.
     Entender la teoría de conversión de energía revisando los dispositivos necesarios
    para realizarlos.
     Desarrollar un análisis de las centrales de energía en el Ecuador.

    2. DESARROLLO
    2.1. ANALOGÍA ENTRE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS.
    CIRCUITO ELÉCTRICO
    En el circuito eléctrico elemental se puede controlar la corriente para que al pasar por una
    resistencia produzca más o menos calor (Barbosa, 2012). De igual manera ocurre en el
    circuito magnético, se producirá un flujo mayor o menor y que a la vez aumenta o
    disminuye el magnetismo.

    Ilustración 1. Circuito eléctrico.

    LEY DE OHM
    La diferencia de potencial es directamente proporcional a la intensidad de corriente.

    Ec. 1. 𝑉 = 𝑅∗𝐼
    CIRCUITO MAGNÉTICO
    Es un camino cerrado de material ferromagnético sobre el que actúa una fuerza
    magnetomotriz. (E-DUCATIVA, 2014). Estos circuitos actúan a la fuerza electromotriz
    por lo cual estos circuitos pueden ser:
     Homogéneos.
     Heterogéneos.

    Ilustración 2. Circuito magnético.

    LEY DE HOPKINSON
    Se utiliza para calcular circuitos magnéticos, se puede formular en términos del flujo
    magnético y la reluctancia magnética.

    Ec. 2. 𝐹 = 𝑅𝑚 ∗ ∅

    Teniendo la expresión de la ley de Hopkinson junto con la ley de Ohm se obtiene una
    analogía entre los circuitos eléctricos y circuitos magnéticos.

    Las leyes de los circuitos magnéticos son iguales a las leyes de los circuitos eléctricos

    ELECTRICIDAD MAGNETISMO
    Fuerza Electromotriz Fuerza magnetomotriz
    (E) (Fm)
    Intensidad Flujo Magnético
    (I) (∅)
    Resistencia Eléctrica Reluctancia Magnética
    (R) (Rm)
    Ley de Ohm Ley de Hopkinson
    (E=I*R) (Fm=∅*Rm)
    Tabla 1. Analogía entre un circuito eléctrico y un circuito magnético.
    EJEMPLO DE APLICACIÓN
    La Ilustración 3. Muestra un núcleo ferromagnético cuya longitud de trayectoria media
    es de 40 cm. Hay un pequeño entrehierro de aire de 0.05 cm en la estructura del hierro.
    El aérea de la sección transversal del núcleo es de 12 cm^2, su permeabilidad relativa es
    de 4000 y por la bobina de alambre sobre el núcleo que tiene 400 vueltas, circulan 3
    amperes. Calcular la reluctancia total al paso del flujo (núcleo más entre hierro de aire).

    Ilustración 3. Circuito magnético.

    𝑙𝑚
    𝑅𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 =
    𝐴𝑚 ∗ 𝜇
    𝑙𝑚 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑
    𝐴𝑚 → 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑛ú𝑐𝑙𝑒𝑜
    𝜇 = 𝜇𝑟 ∗ 𝜇0 = 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 ∗ 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜
    40𝑥10−2
    𝑅𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 = = 66.314,56 [𝐴𝑚𝑝 𝑉/𝑊𝑏]
    12𝑥10−4 ∗ 4000 ∗ 4𝜋𝑥10−7

    𝑔
    𝑅𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 =
    𝐴𝑔 ∗ 𝜇0
    𝑔 → 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜
    𝐴𝑔 → 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 = 𝐴𝑚
    0.05𝑥10−2
    𝑅𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 = = 331.572,79 [𝐴𝑚𝑝 𝑉/𝑊𝑏]
    12𝑥10−4 ∗ 4𝜋𝑥10−7

    𝑅𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜 + 𝑅𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 = 397887,35 [𝐴𝑚𝑝 𝑉/𝑊𝑏]

    2.2 FORMAS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA.


    Para el estudio de la Energía solo tenemos dos variables de causa efecto, la tensión y la
    corriente.
    Los métodos se basan en los principios de conservación de energía, el cual establece que
    la energía no puede ser destruida; ella puede ser cambiada únicamente de una forma.
    (Gonzáles, 2017)

    (𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎)


    = (𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑀𝑒𝑐𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎)
    + (𝐴𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜)
    + (𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟)
    Ec. 3.

    La Ec. 3. es aplicable a todos los dispositivos de conversión. (Fitzgerld, 1975).


    La fórmula funciona independientemente del signo con que se trabaje.
    La conversión de energía es un proceso que tiene lugar en la biosfera.

    Ilustración 4. Ciclos Termodinámicos.


    La conversión de cualquier energía en otra se puede realizar utilizando los respectivos
    instrumentos.
    La energía mecánica es muy versátil y se puede transformar totalmente en calor por medio
    de la fricción, en energía eléctrica a través de generadores.
    FRICCIÓN Y CALOR
    Produce energía mecánica en calor.
    Las fricciones entre cuerpos, ya sean debidas al rozamiento entre superficies o a la
    oposición de los fluidos al movimiento de objetos en su interior.
    La energía mecánica de un cuerpo siempre se puede convertir en calor. (Peña, 2012)

    Ilustración 5. Energía Térmica.

    SISTEMA FOTOTERMICO
    Consiste en transformar la radiación del sol en energía termina almacenada en un fluido
    de trabajo. El colector solar plano es el aparato más representativo.

    Ilustración 6. Sistema Fototermico..


    2.3 CENTRALES CON POTENCIA MAYOR A 50 MW QUE SE ENCUENTRAN
    FUNCIONANDO EN EL PAÍS.

    Nombre de la central Potencia Total Región Tipo

    Paute Molino 1100 MW Provincia de Azuay Hidroeléctrica

    Entre las provincias de


    Coca Codo Sinclair 1500 W Hidroeléctrica
    Napo y Sucumbíos
    Entre las provincias de
    Manduriacu 65 MW Hidroeléctrica
    Pichincha e Imbabura

    Mazar 170 MW Provincia de Azuay Hidroeléctrica

    Agoyán 160 MW Provincia de Tungurahua Hidroeléctrica

    Pucará 73 MW Provincia de Tungurahua Hidroeléctrica

    Entre las provincias de


    Minas-San Francisco 270 MW Hidroeléctrica
    Azuay y El Oro

    Dr. Enrique García 102 MW Provincia del Guayas Térmica

    Machala 259 MW Provincia de El Oro Térmica Turbogas

    Santa Rosa 71,1 MW Provincia de Pichincha Térmica Turbogas

    Electroquil 200 MW Provincia del Guayas Térmica

    Victoria II 115 MW Provincia del Guayas Térmica

    Barcaza Keppel Energy 150 MW Provincia del Guayas Térmica

    Térmica
    Gonzalo Zevallos 146 MW Provincia del Guayas
    Turbovapor

    Santa Elena II 90,1 MW Provincia de Santa Elena Térmica

    Térmica
    Trinitaria 133 MW Provincia del Guayas
    Turbovapor
    Marcel Laniado de
    213 MW Provincia del Guayas Hidroeléctrica
    Wind

    Sopladora 1075 MW Provincia de Azuay Hidroeléctrica

    Jaramijó 140 MW Provincia de Manabí Térmica


    TermoEsmeraldas I 132,5 MW Provincia de Esmeraldas Térmica

    TermoEsmeraldas II 100,2 MW Provincia de Esmeraldas Térmica

    TermoMachala I 138,5 MW Provincia de El Oro Térmica Turbogas

    TermoMachala II 136,8 MW Provincia de El Oro Térmica Turbogas

    Guangopolo2 52,2 MW Provincia de Pichincha Térmica

    Quevedo II 95,2 MW Provincia de Los Ríos Térmica

    Álvaro Tinajero 94,8 MW Provincia del Guayas Térmica Turbogas

    Ánibal Santos 113,27 MW Provincia del Guayas Térmica Turbogas

    Las centrales de energía que exaltan en Ecuador son las centrales hidroeléctricas con una
    suma de 4626 MW de potencia total mientras que las centrales térmicas tienen 2269.67
    MW. Las centrales eólicas no se pronuncian ya que ninguna, por el momento, sobrepasa
    el valor de los 50 MW.
    Los planes de expansión para el futuro las centrales hidráulicas seguirán siendo las que
    predominan. Cuatro centrales hidráulicas formaran un complejo Hidroeléctrico.
    (Corporacion Electrica del Ecuador, 2018).

    CONCLUSIONES
     La resolución de circuitos magnéticos lineales es idéntica a la forma de resolución
    de circuitos eléctricos lineales
     La relación que existe entre la Ley de Ohm y la Ley de Hopkinson es fundamental
    para entender y realizar aplicaciones de circuitos magnéticos.
     Las centrales de energía que predominan, en la actualidad, en el Ecuador y
    posiblemente en el futuro son las centrales hidroeléctricas.

    RECOMENDACIONES
     Entender la analogía entre los circuitos eléctricos y magnéticos para futuras
    aplicaciones y ejercicios.
     Profundizar en el tema de centrales de energía ya que puede ser útil para futuras
    profesiones.

    BIBLIOGRAFÍA
    Barbosa, B. (2012). Academico CECYT 7. Obtenido de Academico CECYT 7:
    http://www.academico.cecyt7.ipn.mx/FisicaIV/unidad1/circuito.htm
    Corporacion Electrica del Ecuador. (2018). Celec. Obtenido de
    https://www.celec.gob.ec/hidropaute/ley-de-transparencia/11-espanol/perfil-
    corporativo/127-paute-integral.html
    E-DUCATIVA. (2014). E-DUCATIVA. Obtenido de
    http://www.academico.cecyt7.ipn.mx/FisicaIV/unidad1/circuito.htm
    Fitzgerld, A. E. (1975). Teoria y Analisis de las Máquinas Eléctricas. New York:
    McGraw-Hill Book Company.
    Gonzáles, J. (2017). Procesos de Conversión Electromecánica de la Energía. Panamá:
    Universidad Tecnológica de Panama.
    Peña, J. L. (2012). Equivalencia entre calor y energía. Obtenido de
    http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena7/4
    q7_contenidos_4b.htm

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