58 PRÁCTICA 6

PRÁCTICA

Diagramas eléctricos

Nombre del alumno:

Grupo: Fecha de realización de la práctica:
Nombre de los profesores:
Colocación:

OBJETIVOS

Al término de esta práctica, el alumno:

Comprenderá la importancia de asociar el símbolo con el componente eléctrico y
de interpretar los diagramas eléctricos para su montaje.
Identificará algunas de las características básicas de componentes eléctricos
que se emplean en los circuitos.

INTRODUCCIÓN

La formación de hábitos y destrezas en el trabajo con circuitos y diagramas eléctricos es

un proceso largo y complejo. Es erróneo suponer que este proceso se desarrolla
espontánea- mente y que termina una vez que los alumnos se familiarizan con los
símbolos (signos grá- ficos) convencionales de los elementos que aparecen en los
circuitos eléctricos. Los símbolos en los diagramas eléctricos reflejan las principales
características de los elementos que los integran. Unidos de manera definida, expresan
los principios de estructuración y funciona- miento de los circuitos eléctricos que
ocupan un amplio lugar en el estudio del curso de fí- sica. Por eso, la asimilación de
hábitos elementales para identificar y reproducir los circuitos eléctricos constituye un
elemento necesario de adiestramiento.

Diagramas eléctricos
Los diagramas eléctricos se utilizan para registrar la configuración de los componentes
eléctricos que constituyen un circuito eléctrico o un instrumento. Aun cuando los
esbozos de los componentes, alambres, interruptores, etc., pueden elaborarse de tal
forma que presenten la apariencia que tiene el circuito en la mesa de trabajo, dicha
representación normalmente no es muy satisfactoria (figura 6.1a). El tiempo que se
requiere para dibujar
 Diagramas eléctricos 59

esbozos es relativamente largo y las ilustraciones que se obtienen no son patrones gene-
rales (y esto puede traer confusión o ambigüedad en la interpretación).
Los diagramas utilizados para representar circuitos electrónicos superan estas
limita- ciones por medio de la utilización de una taquigrafía eléctrica. Es decir, con
cada tipo de diagrama se asocia un conjunto de símbolos fáciles de dibujar y unas reglas
para su uso. Utilizando estos diagramas, puede identificarse rápida y fácilmente toda la
información necesaria acerca de un circuito.
Cuando el lector de los diagramas eléctricos conoce el significado de los símbolos,
puede comprender clara y rápidamente toda la información contenida en ellos.
Los tipos de diagramas eléctricos más comúnmente utilizados son los siguientes:
1. Circuitos o diagramas esquemáticos
2. Diagramas de circuito equivalente
3. Diagramas de bloque
4. Diagrama pictográfico
En casi todos los diagramas de los circuitos se asume que los conductores (alambres)
y las conexiones no influyen en el comportamiento del circuito, excepto para
transportar la corriente eléctrica. En otras palabras, se considera que son conductores
perfectos. En la realidad, los conductores y las conexiones poseen resistencia eléctrica,
pero su valor nor- malmente es más bajo que la de los otros elementos del circuito y,
por consiguiente, puede despreciarse sin introducir un error significativo.

Diagrama esquemático de circuitos eléctricos

El diagrama esquemático presenta información sobre la operación eléctrica del
circuito o instrumento (figura 6.1b). Se excluye toda información no eléctrica, tal como
la relativa a cajas externas, soportes mecánicos, bornes, etcétera.
Los diagramas se utilizan para construir una réplica de los circuitos reales y para
ayu- dar a localizar fallas o mal funcionamiento en ellos. En circuitos complejos,
pueden utili- zarse para rastrear una señal a través de todo el circuito. Sin esta clase de
“mapa”, nor- malmente toma mucho más tiempo seguir complicadas conexiones y
combinaciones de elementos cuando se buscan las causas de una falla. El usuario de un
circuito esquemático de un instrumento puede utilizar los diagramas como un medio
para lograr una mejor comprensión del funcionamiento del instrumento.
En un diagrama esquemático, cada elemento del circuito real se representa por me-
dio de un símbolo. De ser necesario, el valor y tipo de cada componente del circuito
tam- bién se incluye en el diagrama. Por consiguiente, una de las claves para
comprender un esquema de circuito es el conocimiento del significado de cada uno de
los símbolos que lo integran.

+
Interrupt
Baterí or
a
V0
Lámpara
R
Resistencia
b)
a)

V0 RT

c)

Figura 6.1 a) Diagrama pictográfico, b) diagrama esquemático, c) diagrama equivalente.

60 PRÁCTICA 6

Los símbolos normalmente se dibujan de forma tal que hagan pensar en los compo-
nentes de una manera funcional. Pero el diagrama no muestra ni contiene información
específica acerca de dónde y cómo están localizados los elementos en su presentación
real. Por ejemplo, las resistencias y condensadores de un circuito de amplificación se
muestran en un diagrama del circuito de tal forma que sea fácil visualizar su función.
Cuando se mira en el circuito real, puede hallárseles colocados en diferentes sitios, de
acuerdo con las facilidades de espacio que existan en el ensamblaje del equipo.
Cuando se lee un diagrama esquemático de un circuito eléctrico, se comienza gene-
ralmente desde su esquina superior izquierda. Esta parte normalmente contiene el
punto de entrada al dispositivo que se describe. Desde este punto de entrada, se lee el
diagra- ma de izquierda a derecha. Para cada bloque de elementos, lo mejor para su
comprensión es formarse una idea mental de cómo alteran éstos las señales o
magnitudes eléctricas. La señal alterada se utiliza después como la entrada al siguiente
bloque. Continuando con este procedimiento hasta alcanzar las terminales de salida,
puede lograrse una idea vasta de la operación eléctrica del instrumento que el diagrama
representa.

Diagramas de circuito equivalente

El diagrama de circuito equivalente (figura 6.1c) está muy relacionado con la idea del
mo- delo de un circuito. El modelo de un circuito real es un modelo matemático que se
aproxi- ma al verdadero comportamiento del circuito real. El diagrama del circuito
equivalente se obtiene reemplazando los símbolos de cada componente del diagrama
esquemático por su circuito equivalente.
Así como los modelos de los circuitos se desarrollan a partir de los cinco elementos
básicos y de los símbolos extras que designan las condiciones ideales en un circuito, los
diagramas de circuito equivalente también se construyen utilizando símbolos para estos
elementos básicos.
Las ecuaciones que gobiernan el comportamiento de un circuito pueden escribirse a
partir de su circuito equivalente, puesto que éste se encuentra constituido por
elementos básicos, los cuales obedecen a relaciones matemáticas específicas. En esta
forma, el diagra- ma de circuito equivalente se utiliza para analizar el comportamiento
de un circuito real. Si los modelos de circuito equivalente (como se describen en el
diagrama) suministran una buena aproximación a las características de los dispositivos,
las ecuaciones desarrolladas con la ayuda de los diagramas pueden predecir de manera
aproximada el comportamiento del circuito.

Diagramas de bloques
Los diagramas de bloques se utilizan para ayudar a describir la operación global de
ins- trumentos o sistemas de medición más bien complejos. Los conjuntos de
componentes o partes del sistema se representan como bloques, de tal forma que la
interpretación entre ellos puede lograrse fácilmente. La figura 6.2 es el diagrama de
bloques de un tocadiscos estereofónico y se lee de izquierda a derecha.
Podemos observar que el diagrama de bloques nos permite rastrear el camino de
una señal a través de todo el sistema; además, nos da una idea concisa y global de la
operación y funcionamiento de éste. Sin embargo, no nos proporciona información
detallada acerca de los componentes, conexiones y alambrado.

Diagrama pictográfico
El diagrama pictográfico es una representación de los componentes eléctricos en un
circuito a través de dibujos toscos. Estos diagramas tienen una función didáctica, pues
permiten identificar más fácilmente los componentes y la manera en que están conecta-
dos. Sin embargo, requieren ciertas habilidades en el dibujo que no todos tienen.
Además, sus representaciones podrían generar confusión, pues muchos componentes
no tienen
 Diagramas eléctricos 61

Parlante del
canal 1

Amplificador Amplificador
de audio de salida
frecuencia de audio del
del canal 1 canal 1

115 V, 60 Hz
Fuente de
Cartucho potencia
estereofónico

Parlante del
canal 2
Amplificador de
Amplificador
audio frecuencia de salida
del canal 2 de audio del
canal 2

Figura 6.2 Diagrama de bloques de un tocadiscos estéreo.

el mismo aspecto físico, a pesar de que su símbolo eléctrico y función sean los mismos
(figura 6.1a).

Identificación de componentes
Antes de montar un circuito, es necesario identificar el tipo y valor de los componentes
que se necesitarán. En las prácticas siguientes, se describirán en detalle algunos
componentes, de modo que la información que sigue es sólo para la identificación de los
mismos.

Resistencias eléctricas
El tipo más común de resistencias es el de las resistencias de carbón. Es fácilmente
identi- ficable como un cilindro marrón con terminales de conexión axiales. El cuerpo de
la resis- tencia lleva tres o cuatro bandas de color que indican el valor de resistencia en
ohms y su tolerancia.
Otro parámetro importante de una resistencia es su potencia, que permite
establecer la tensión o intensidad que admite sin ser destruida. Las resistencias de
carbón general- mente se fabrican de ¼ (0.25) W, ½ (0.50) W, 1 W y 2 W, que se
identifican por las dimen- siones del cuerpo cilíndrico. En la figura 6.3 pueden
observarse dichas medidas.

11"
9" 16
1" 3" 16
4 8

1
(0.25) 1
(0.50) W 1W 2W
W
4
2

Figura 6.3 Dimensiones a tamaño de resistencias de

carbón, de acuerdo con la potencia disipada.

Para potencias mayores de 2 W, las resistencias suelen ser de tipo cerámico. En estos
casos, el valor óhmico y la potencia nominal suelen aparecer impresos sobre el cuerpo.

Potenciómetros
Con frecuencia, es útil disponer de una resistencia cuyo valor óhmico pueda ajustarse
de forma continua. Esta función la realiza el potenciómetro, que consiste en una
resistencia variable de carbón o bobina de alambre con un contacto graduable por
medio de un eje. A medida que el contacto varía de posición a lo largo del cuerpo de la
resistencia, cambia el valor de la misma entre los extremos y el citado contacto. En la
figura 6.4 se muestra un potenciómetro típico con el símbolo que lo representa en los
circuitos.
62 PRÁCTICA 6

Figura 6.4 Potenciómetro y circuito simbólico correspondiente.

Para identificar un potenciómetro, necesitamos conocer la resistencia máxima

(valor entre sus bornes que se encuentran en los extremos) y la potencia que disipa.
Esta informa- ción suele aparecer estampada en la caja metálica. A veces, la resistencia
se indica mediante un código de tres dígitos.
Al emplear un potenciómetro y desplazar su cursor, hay que tener la precaución de
no exceder la máxima potencia capaz de disipar.

Condensadores o capacitores
Los condensadores tienen una gran variedad de formas. Los electrolíticos y los de die-
léctrico de papel suelen ser cilíndricos con terminales de conexión axiales. En general,
llevan impreso en su cuerpo el valor de su capacidad en microfarads (mF) y la tensión (V)
de operación.
Los condensadores de dieléctrico de mica son cilíndricos, paralelepipédicos o de
for- ma irregular y, en general, llevan impreso el valor de su capacidad en picofarads
(pF).
Los de tipo cilíndrico y paralelepipédico a veces llevan indicada la capacidad, la
tole- rancia y el coeficiente de temperatura. La tensión (voltaje) de operación y la
polaridad son críticas en los condensadores electrolíticos, y deben ser estrictamente
observadas (fi- gura 6.5).
CERÁMICA PAPEL MICA
2
0IM 2
0IM

2
2.2
PLACA μF DISCO
2.6 V
47
2.5 V
RADIAL
AXIAL
ELECTROLÍTICO
10 μF SUBMINIATURA

NEG
Figura 6.5 Tipos de capacitores.

Bobinas (inductores)
Las bobinas constituyen el componente menos utilizado en la mayoría de los circuitos
eléctricos. El coeficiente de autoinducción que las caracteriza suele aparecer impreso
en la caja, que puede tener formas muy diversas.
La única confusión que puede producirse es que las bobinas de pequeño coeficiente
(del orden del microhenry, mH) de forma cilíndrica son análogas a resistencias o
conden- sadores cerámicos.
 Diagramas eléctricos 63

Diodos semiconductores
Los diodos semiconductores existen en gran variedad de formas. Los más pequeños
sue- len ser cilíndricos con terminales axiales y se parecen bastante a las resistencias de
¼ W, incluso en la identificación del código de color. No obstante, difieren en el color
del cuer- po, marrón en las resistencias y negro en los diodos.
En otros casos, van montados en vidrio, de modo que se identifican fácilmente por
transparencia. Otros vienen encapsulados en plásticos de color y en distintas cajas me-
tálicas.
Cátodo Ánodo

C A C 1N A
25I

4o. dígito (si lo hay)

3er. dígito b)
2o. dígito
1er. dígito C A C A
1 1N
a) N 90
9
3 d)
c)

Figura 6.6 Diodos semiconductores.

Transistores
Como los diodos, los transistores existen en una gran variedad de formas. Los de baja
potencia, inferior a 1 W, generalmente van montados en recipientes metálicos o
encapsu- lados en plástico. Los de mayor potencia están en cuerpos con más superficie
de contacto, o en pernos para facilitar el montaje con aletas disipadoras. En la figura
6.7 se observan algunas de las formas de presentación y conexiones típicas de los
transistores.

Alzado

Emisor Base
E
Planta
B
Emisor
Consultar especificaciones C es el cuerpo
Colector
para conexión de terminales

TO-5 Epoxy TO-92 TO-3

TO-18 Epoxy

Figura 6.7 Transistores.

Material
Instructivo de la actividad experimental
Un circuito electrónico

Desarrollo experimental
Las actividades planeadas en esta práctica no pretenden sustituir los trabajos prácticos,
sino ser un antecedente de éstos que facilite el montaje de circuitos en las siguientes
prácticas.
64 PRÁCTICA 6

En este sentido, se presentan “esquemas de montaje”, es decir, diagramas pictográ-

ficos donde aparecen los componentes y cables de conexión colocados y fijados de ma-
nera definida para dibujar el diagrama esquemático. De la misma manera, se presentan
diagramas esquemáticos para obtener los esquemas de montaje equivalentes a dichos
circuitos a través del trazado de líneas que simbolicen los cables de conexión y los
símbo- los de los componentes correspondientes.

Actividad I
A partir de los diagramas esquemáticos de las figuras 6.8a y 6.9a, dibuja mediante
líneas el cableado de los elementos o componentes presentados en el circuito eléctrico,
de for- ma que las líneas que presentan los conductores de conexión no se crucen y se
observe la polaridad de conexión de los aparatos eléctricos de medición (figura 6.8b y
6.9b).

a)

V
b
) A 0,
0, 8
6
0,4

0,
2

100 Ω

V 3
2 0
0

1
0

Figura 6.8 a) Diagrama esquemático del circuito, b) esquema de montaje del

diagrama esquemático del circuito.
 Diagramas eléctricos 65

a)

A
b)
1
0 2

2Ω

2Ω

24
0 6
V

Figura 6.9 a) Diagrama esquemático del circuito, b) esquema de montaje.

Actividad II
A partir de los esquemas de montaje de las figuras 6.10a y 6.11a, dibuja en los espacios
correspondientes los diagramas esquemáticos.

a)

1
0 2 5 6

3 4

0 - 30 Ω
4
26
7 08
V
9

Figura 6.10 a) Esquema de montaje, b) diagrama esquemático equivalente.

66 PRÁCTICA 6

b)

Diagrama esquemático:

a)
3 4

5 6
100 W120 V

0,8 1
V 10
15 A
0 0,6
0 0,4
5
0,2
0 7 8
0
0

Figura 6.11 a) Esquema de montaje, b) diagrama equivalente o esquemático.

b)

Diagrama esquemático:
 Diagramas eléctricos 67

Actividad III
En esta actividad, en el espacio de la figura 6.12, dibuja el diagrama esquemático del
circuito proporcionado por el profesor. Compara tu diagrama con los de tus compañeros.
¿Qué observaste?

Diagrama esquemático:

Figura 6.12 Diagrama esquemático del circuito proporcionado por el profesor.

Conclusiones

Escribe a continuación tus conclusiones con respecto a las actividades realizadas.

68 PRÁCTICA 6

Actividades complementarias

Contesta las siguientes preguntas de manera breve.

1. ¿Por qué se emplean los diagramas esquemáticos?

2. ¿Qué es un diagrama de bloques?

3. ¿Qué es un diagrama equivalente?

Previa investigación, describe algunas características básicas de los siguientes

componentes eléctricos.

1. Resistores

2. Capacitores

3. Diodos
 Diagramas eléctricos 69

Transistores

Transformadores

Pilas

BIBLIOGRAFÍA

Enríquez Harper, Fundamentos de electricidad, dispositivos y circuitos en corriente

conti- nua, México: Limusa Noriega, 1994.
Wedlock, B. y J. Roberge, Componentes electrónicos y mediciones, España: Prentice Hall,
1973.
Wolf, Stanley, Guía para mediciones electrónicas. Prácticas de laboratorio, Colombia:
Prentice Hall, 1980.