electrónica de potencia

1. Electrónica de potencia y accionamientos didácticos
Foto: Siemens AG
La electrónica de potencia es la tecnología de conmutación y
transformación de la energía eléctrica de alta potencia. Para ello,
hoy en día, se emplean semiconductores de potencia tales como
diodos, tiristores e IGBTs. El principal campo de aplicación de la
electrónica de potencia es la tecnología de accionamientos. El
sistema modular de entrenamiento lo llevará de la tecnología de
transformadores de corriente hasta los accionamientos
regulados, ofreciéndole la posibilidad de abordar con exactitud el
tema que considere relevante. El sistema de unidades de
montaje provisto de paneles experimentales, además de una
consecuente asistencia de software, abre paso a la modernización,
y se puede complementar o ampliar de acuerdo con las diferentes
necesidades tecnológicas.
Las metas de aprendizaje abarcan los siguientes temas:
Introducción
Dentro de los dispositivos electrónicos de potencia, podemos citar: los diodos y
transistores de potencia, el tiristor, así como otros derivados de éstos, tales
como los triac, diac, conmutador unilateral o SUS, transistor uniunión o UJT, el
transistor uniunión programable o PUT y el diodo Shockley.
Existen tiristores de características especiales como los fototiristores, los
tiristores de doble puerta y el tiristor bloqueable por puerta (GTO).

2. Lo más importante a considerar de estos dispositivos, es la curva característica
que nos relaciona la intensidad que los atraviesa con la caída de tensión entre
los electrodos principales.
El componente básico del circuito de potencia debe cumplir los siguientes
requisitos :
• Tener dos estados claramente definidos, uno de alta impedancia
(bloqueo) y otro de baja impedancia (conducción).
• Poder controlar el paso de un estado a otro con facilidad y pequeña
potencia.
• Ser capaces de soportar grandes intensidades y altas tensiones cuando
está en estado de bloqueo, con pequeñas caídas de tensión entre sus
electrodos, cuando está en estado de conducción. Ambas condiciones lo
capacitan para controlar grandes potencias.
• Rapidez de funcionamiento para pasar de un estado a otro.
El último requisito se traduce en que a mayor frecuencia de funcionamiento
habrá una mayor disipación de potencia. Por tanto, la potencia disipada
depende de la frecuencia.
Ahora veremos los tres bloques básicos de semiconductores de potencia y sus
aplicaciones fundamentales:
Semiconductores de alta potencia
Dispositivo Intensidad máxima
Rectificadores estándar o rápidos 50 a 4800 Amperios
Transistores de potencia 5 a 400 Amperios
Tiristores estándar o rápidos 40 a 2300 Amperios
GTO 300 a 3000 Amperios
Aplicaciones :
• Tracción eléctrica: troceadores y convertidores.

3. • Industria:
o Control de motores asíncronos.
o Inversores.
o Caldeo inductivo.
o Rectificadores.
o Etc.
Módulos de potencia
Dispositivo Intensidad máxima
Módulos de transistores 5 a 600 A. 1600 V.
SCR / módulos rectificadores 20 a 300 A. 2400 V.
Módulos GTO 100 a 200 A. 1200 V.
IGBT 50 a 300A. 1400V.
Aplicaciones :
• Soldadura al arco.
• Sistema de alimentación ininterrumpida (SAI).
• Control de motores.
• Tracción eléctrica.
Semiconductores de baja potencia
Dispositivo Intensidad máxima
SCR 0'8 a 40 A. 1200 V.
Triac 0'8 a 40 A. 800 V
Mosfet 2 a 40 A. 900 V.
Aplicaciones :
• Control de motores.
• aplicaciones domésticas.
• Cargadores de baterías.
• Control de iluminación.
• Control numérico.
• Ordenadores, etc.
Aplicaciones generales: evolución práctica

4. El diodo de potencia
Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los
diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones : son dispositivos
unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de
conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo
y cátodo.
Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción,
deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de
tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión
negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.

5. El diodo responde a la ecuación:
La curva característica será la que se puede ver en la parte superior, donde:
VRRM: tensión inversa máxima
VD: tensión de codo.
A continuación vamos a ir viendo las características más importantes del diodo,
las cuales podemos agrupar de la siguiente forma:
• Características estáticas:
o Parámetros en bloqueo (polarización inversa).
o Parámetros en conducción.
o Modelo estático.
• Características dinámicas:
o Tiempo de recuperación inverso (trr).
o Influencia del trr en la conmutación.
o Tiempo de recuperación directo.
• Potencias:
o Potencia máxima disipable.
o Potencia media disipada.
o Potencia inversa de pico repetitivo.
o Potencia inversa de pico no repetitivo.
• Características térmicas.
• Protección contra sobreintensidades.
Características estáticas

6. Parámetros en bloqueo
• Tensión inversa de pico de trabajo (VRWM): es la que puede ser
soportada por el dispositivo de forma continuada, sin peligro de entrar en
ruptura por avalancha.
• Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): es la que puede ser soportada
en picos de 1 ms, repetidos cada 10 ms de forma continuada.
• Tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM): es aquella que puede ser
soportada una sola vez durante 10ms cada 10 minutos o más.
• Tensión de ruptura (VBR): si se alcanza, aunque sea una sola vez,
durante 10 ms el diodo puede destruirse o degradar las características
del mismo.
• Tensión inversa contínua (VR): es la tensión continua que soporta el
diodo en estado de bloqueo.
Parámetros en conducción
• Intensidad media nominal (IF(AV)): es el valor medio de la máxima
intensidad de impulsos sinusuidales de 180º que el diodo puede
soportar.
• Intensidad de pico repetitivo (IFRM): es aquella que puede ser soportada
cada 20 ms , con una duración de pico a 1 ms, a una determinada
temperatura de la cápsula (normalmente 25º).
• Intensidad directa de pico no repetitiva (IFSM): es el máximo pico de
intensidad aplicable, una vez cada 10 minutos, con una duración de 10
ms.
• Intensidad directa (IF): es la corriente que circula por el diodo cuando se
encuentra en el estado de conducción.

7. Modelos estáticos del diodo
Los distintos modelos del diodo en su región directa (modelos estáticos) se
representan en la figura superior. Estos modelos facilitan los cálculos a realizar,
para lo cual debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión
que necesitemos.
Estos modelos se suelen emplear para cálculos a mano, reservando modelos
más complejos para programas de simulación como PSPICE. Dichos modelos
suelen ser proporcionados por el fabricante, e incluso pueden venir ya en las
librerías del programa.
Características dinámicas
Tiempo de recuperación inverso
El paso del estado de conducción al de bloqueo en el diodo no se efectúa
instantáneamente. Si un diodo se encuentra conduciendo una intensidad IF, la
zona central de la unión P-N está saturada de portadores mayoritarios con
tanta mayor densidad de éstos cuanto mayor sea IF. Si mediante la aplicación
de una tensión inversa forzamos la anulación de la corriente con cierta
velocidad di/dt, resultará que después del paso por cero de la corriente existe

8. cierta cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y
permiten que el diodo conduzca en sentido contrario durante un instante. La
tensión inversa entre ánodo y cátodo no se establece hasta después del tiempo
ta llamado tiempo de almacenamiento, en el que los portadores empiezan a
escasear y aparece en la unión la zona de carga espacial. La intensidad
todavía tarda un tiempo tb (llamado tiempo de caída) en pasar de un valor de
pico negativo (IRRM) a un valor despreciable mientras van desapareciedo el
exceso de portadores.
• ta (tiempo de almacenamiento): es el tiempo que transcurre desde el
paso por cero de la intensidad hasta llegar al pico negativo.
• tb (tiempo de caída): es el tiempo transcurrido desde el pico negativo de
intensidad hasta que ésta se anula, y es debido a la descarga de la
capacidad de la unión polarizada en inverso. En la práctica se suele
medir desde el valor de pico negativo de la intensidad hasta el 10 % de
éste.
• trr (tiempo de recuperación inversa): es la suma de ta y tb.
• Qrr: se define como la carga eléctrica desplazada, y representa el área
negativa de la característica de recuperación inversa del diodo.
• di/dt: es el pico negativo de la intensidad.
• Irr: es el pico negativo de la intensidad.
La relación entre tb/ta es conocida como factor de suavizado "SF".
Si observamos la gráfica podemos considerar Qrr por el área de un triángulo :
De donde :
Para el cálculo de los parámetros IRRM y Qrr podemos suponer uno de los dos
siguientes casos:
• Para ta = tb trr = 2ta
• Para ta = trr tb = 0
En el primer caso obtenemos:

9. Y en el segundo caso:
Influencia del trr en la conmutación
Si el tiempo que tarda el diodo en conmutar no es despreciable :
• Se limita la frecuencia de funcionamiento.
• Existe una disipación de potencia durante el tiempo de recuperación
inversa.
Para altas frecuencias, por tanto, debemos usar diodos de recuperación rápida.
Factores de los que depende trr :
• A mayor IRRM menor trr.
• Cuanta mayor sea la intensidad principal que atraviesa el diodo mayor
será la capacidad almacenada, y por tanto mayor será trr.
Tiempo de recuperación directo
tfr (tiempo de recuperación directo): es el tiempo que transcurre entre el instante
en que la tensión ánodo-cátodo se hace positiva y el instante en que dicha
tensión se estabiliza en el valor VF.
Este tiempo es bastante menor que el de recuperación inversa y no suele
producir pérdidas de potencia apreciables.
Disipación de potencia
Potencia máxima disipable (Pmáx)
Es un valor de potencia que el dispositivo puede disipar, pero no debemos
confundirlo con la potencia que disipa el diodo durante el funcionamiento,
llamada ésta potencia de trabajo.

10. Potencia media disipada (PAV)
Es la disipación de potencia resultante cuando el dispositivo se encuentra en
estado de conducción, si se desprecia la potencia disipada debida a la corriente
de fugas.
Se define la potencia media (PAV) que puede disipar el dispositivo, como :
Si incluimos en esta expresión el modelo estático, resulta :
y como :
es la intensidad media nominal
es la intensidad eficaz al cuadrado
Nos queda finalmente :
Generalmente el fabricante integra en las hojas de características tablas que
indican la potencia disipada por el elemento para una intensidad conocida.
Otro dato que puede dar el fabricante es curvas que relacionen la potencia
media con la intensidad media y el factor de forma (ya que el factor de forma es
la intensidad eficaz dividida entre la intensidad media).
Potencia inversa de pico repetitiva (PRRM)
Es la máxima potencia que puede disipar el dispositivo en estado de bloqueo.
Potencia inversa de pico no repeptitiva (PRSM)
Similar a la anterior, pero dada para un pulso único.
Características térmicas
Temperatura de la unión (Tjmáx)
Es el límite superior de temperatura que nunca debemos hacer sobrepasar a la
unión del dispositivo si queremos evitar su inmediata destrucción.

11. En ocasiones, en lugar de la temperatura de la unión se nos da la "operating
temperature range" (margen de temperatura de funcionamiento), que significa
que el dispositivo se ha fabricado para funcionar en un intervalo de
temperaturas comprendidas entre dos valores, uno mínimo y otro máximo.
Temperatura de almacenamiento (Tstg)
Es la temperatura a la que se encuentra el dispositivo cuando no se le aplica
ninguna potencia. El fabricante suele dar un margen de valores para esta
temperatura.
Resistencia térmica unión-contenedor (Rjc)
Es la resistencia entre la unión del semiconductor y el encapsulado del
dispositivo. En caso de no dar este dato el fabricante se puede calcular
mediante la fórmula:
Rjc = (Tjmáx - Tc) / Pmáx
siendo Tc la temperatura del contenedor y Pmáx la potencia máxima disipable.
Resistencia térmica contenedor-disipador (Rcd)
Es la resistencia existente entre el contenedor del dispositivo y el disipador
(aleta refrigeradora). Se supone que la propagación se efectúa directamente
sin pasar por otro medio (como mica aislante, etc).
Protección contra sobreintensidades
Principales causas de sobreintensidades
La causa principal de sobreintensidad es, naturalmente, la presencia de un
cortocircuito en la carga, debido a cualquier causa. De todos modos, pueden
aparecer picos de corriente en el caso de alimentación de motores, carga de
condesadores, utilización en régimen de soldadura, etc.
Estas sobrecargas se traducen en una elevación de temperatura enorme en la
unión, que es incapaz de evacuar las calorias generadas, pasando de forma
casi instantánea al estado de cortocircuito (avalancha térmica).
Organos de protección
Los dispositivos de protección que aseguran una eficacia elevada o total son
poco numerosos y por eso los más empleados actualmente siguen siendo los
fusibles, del tipo "ultrarrápidos" en la mayoría de los casos.
Los fusibles, como su nombre indica, actúan por la fusión del metal de que
están compuestos y tienen sus caracterísitcas indicadas en función de la
potencia que pueden manejar; por esto el calibre de un fusible no se da sólo
con su valor eficaz de corriente, sino incluso con su I2
t y su tensión.

12. Parámetro I2
t
La I2
t de un fusible es la caracterísitca de fusión del cartucho; el intervalo de
tiempo t se indica en segundos y la corriente I en amperios.
Debemos escoger un fusible de valor I2
t inferior al del diodo, ya que así será el
fusible el que se destruya y no el diodo.
El transistor de potencia
El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico al de
los transistores normales, teniendo como características especiales las altas
tensiones e intensidades que tienen que soportar y, por tanto, las altas
potencias a disipar.
Existen tres tipos de transistores de potencia:
• bipolar.
• unipolar o FET (Transistor de Efecto de Campo).
• IGBT.
Parámetros MOS Bipolar
Impedancia de entrada Alta (1010 ohmios) Media (104 ohmios)
Ganancia en corriente Alta (107) Media (10-100)
Resistencia ON (saturación) Media / alta Baja
Resistencia OFF (corte) Alta Alta
Voltaje aplicable Alto (1000 V) Alto (1200 V)
Máxima temperatura de operación Alta (200ºC) Media (150ºC)
Frecuencia de trabajo Alta (100-500 Khz) Baja (10-80 Khz)
Coste Alto Medio
El IGBT ofrece a los usuarios las ventajas de entrada MOS, más la capacidad
de carga en corriente de los transistores bipolares:
• Trabaja con tensión.
• Tiempos de conmutación bajos.
• Disipación mucho mayor (como los bipolares).
Nos interesa que el transistor se parezca, lo más posible, a un elemento ideal:
• Pequeñas fugas.
• Alta potencia.
• Bajos tiempos de respuesta (ton , toff), para conseguir una alta
frecuencia de funcionamiento.

13. • Alta concentración de intensidad por unidad de superficie del
semiconductor.
• Que el efecto avalancha se produzca a un valor elevado ( VCE máxima
elevada).
• Que no se produzcan puntos calientes (grandes di/dt ).
Una limitación importante de todos los dispositivos de potencia y
concretamente de los transistores bipolares, es que el paso de bloqueo a
conducción y viceversa no se hace instantáneamente, sino que siempre hay un
retardo (ton , toff). Las causas fundamentales de estos retardos son las
capacidades asociadas a las uniones colector - base y base - emisor y los
tiempos de difusión y recombinación de los portadores.
Principios básicos de funcionamiento
La diferencia entre un transistor bipolar y un transistor unipolar o FET es el
modo de actuación sobre el terminal de control. En el transistor bipolar hay que
inyectar una corriente de base para regular la corriente de colector, mientras
que en el FET el control se hace mediante la aplicación de una tensión entre
puerta y fuente. Esta diferencia vienen determinada por la estructura interna de
ambos dispositivos, que son substancialmente distintas.
Es una característica común, sin embargo, el hecho de que la potencia que
consume el terminal de control (base o puerta) es siempre más pequeña que la
potencia manejada en los otros dos terminales.
En resumen, destacamos tres cosas fundamentales:
• En un transistor bipolar IB controla la magnitud de IC.
• En un FET, la tensión VGS controla la corriente ID.
• En ambos casos, con una potencia pequeña puede controlarse otra
bastante mayor.
Tiempos de conmutación
Cuando el transistor está en saturación o en corte las pérdidas son
despreciables. Pero si tenemos en cuenta los efectos de retardo de
conmutación, al cambiar de un estado a otro se produce un pico de potencia
disipada, ya que en esos instantes el producto IC x VCE va a tener un valor
apreciable, por lo que la potencia media de pérdidas en el transistor va a ser
mayor. Estas pérdidas aumentan con la frecuencia de trabajo, debido a que al

14. aumentar ésta, también lo hace el número de
veces que se produce el paso de un estado a
otro.
Podremos distinguir entre tiempo de excitación o
encendido (ton) y tiempo de apagado (toff). A su
vez, cada uno de estos tiempos se puede dividir
en otros dos.
Tiempo de retardo (Delay Time, td): Es el tiempo
que transcurre desde el instante en que se
aplica la señal de entrada en el dispositivo
conmutador, hasta que la señal de salida
alcanza el 10% de su valor final.
Tiempo de subida (Rise time, tr): Tiempo que
emplea la señal de salida en evolucionar entre
el 10% y el 90% de su valor final.
Tiempo de almacenamiento (Storage time, ts):
Tiempo que transcurre desde que se quita la excitación de entrada y el instante
en que la señal de salida baja al 90% de su valor final.
Tiempo de caída (Fall time, tf): Tiempo que emplea la señal de salida en
evolucionar entre el 90% y el 10% de su valor final.
Por tanto, se pueden definir las siguientes relaciones :
Es de hacer notar el hecho de que el tiempo de apagado (toff) será siempre
mayor que el tiempo de encendido (ton).
Los tiempos de encendido (ton) y apagado (toff) limitan la frecuencia máxima a
la cual puede conmutar el transistor:
Otros parámetros importantes

15. Corriente media: es el valor medio de la corriente que puede circular por un
terminal (ej. ICAV, corriente media por el colector).
Corriente máxima: es la máxima corriente admisible de colector (ICM) o de
drenador (IDM). Con este valor se determina la máxima disipación de potencia
del dispositivo.
VCBO: tensión entre los terminales colector y base cuando el emisor está en
circuito abierto.
VEBO: tensión entre los terminales emisor y base con el colector en circuito
abierto.
Tensión máxima: es la máxima tensión aplicable entre dos terminales del
dispositivo (colector y emisor con la base abierta en los bipolares, drenador y
fuente en los FET).
Estado de saturación: queda determinado por una caída de tensión
prácticamente constante. VCEsat entre colector y emisor en el bipolar y
resistencia de conducción RDSon en el FET. Este valor, junto con el de corriente
máxima, determina la potencia máxima de disipación en saturación.
Relación corriente de salida - control de entrada: hFE para el transistor bipolar
(ganancia estática de corriente) y gds para el FET (transconductancia en
directa).
Modos de trabajo
Existen cuatro condiciones de polarización posibles. Dependiendo del sentido o
signo de los voltajes de polarización en cada una de las uniones del transistor
pueden ser :

16. • Región activa directa: Corresponde a una polarización directa de la
unión emisor - base y a una polarización inversa de la unión colector -
base. Esta es la región de operación normal del transistor para
amplificación.
• Región activa inversa: Corresponde a una polarización inversa de la
unión emisor - base y a una polarización directa de la unión colector -
base. Esta región es usada raramente.
• Región de corte: Corresponde a una polarización inversa de ambas
uniones. La operación en ésta región corresponde a aplicaciones de
conmutación en el modo apagado, pues el transistor actúa como un
interruptor abierto (IC 0).
• Región de saturación: Corresponde a una polarización directa de ambas
uniones. La operación en esta región corresponde a aplicaciones de
conmutación en el modo encendido, pues el transistor actúa como un
interruptor cerrado (VCE 0).
Avalancha secundaria. Curvas SOA.

17. Si se sobrepasa la máxima tensión permitida entre colector y base con el
emisor abierto (VCBO), o la tensión máxima permitida entre colector y emisor
con la base abierta (VCEO), la unión colector - base polarizada en inverso entra
en un proceso de ruptura similar al de cualquier diodo, denominado avalancha
primaria.
Sin embargo, puede darse un caso de avalancha cuando estemos trabajando
con tensiones por debajo de los límites anteriores debido a la aparición de
puntos calientes (focalización de la intensidad de base), que se produce
cuando tenemos polarizada la unión base - emisor en directo. En efecto, con
dicha polarización se crea un campo magnético transversal en la zona de base
que reduce el paso de portadores minoritarios a una pequeña zona del
dispositivo (anillo circular).La densidad de potencia que se concentra en dicha
zona es proporcional al grado de polarización de la base, a la corriente de
colector y a la VCE, y alcanzando cierto valor, se produce en los puntos
calientes un fenómeno degenerativo con el consiguiente aumento de las
pérdidas y de la temperatura. A este fenómeno, con efectos catastróficos en la
mayor parte de los casos, se le conoce con el nombre de avalancha secundaria
(o también segunda ruptura).
El efecto que produce la avalancha secundaria sobre las curvas de salida del
transistor es producir unos codos bruscos que desvían la curva de la situación
prevista (ver gráfica anterior).
El transistor puede funcionar por encima de la zona límite de la avalancha
secundaria durante cortos intervalos de tiempo sin que se destruya. Para ello el
fabricante suministra unas curvas límites en la zona activa con los tiempos
límites de trabajo, conocidas como curvas FBSOA.
Podemos ver como existe una curva para corriente continua y una serie de
curvas para corriente pulsante, cada una de las cuales es para un ciclo
concreto.
Todo lo descrito anteriormente se produce para el ton del dispositivo. Durante
el toff, con polarización inversa de la unión base - emisor se produce la
focalización de la corriente en el centro de la pastilla de Si, en un área más

18. pequeña que en polarización directa, por lo que la avalancha puede producirse
con niveles más bajos de energía. Los límites de IC y VCE durante el toff vienen
reflejado en las curvas RBSOA dadas por el fabricante.
Efecto producido por carga inductiva. Protecciones.
Las cargas inductivas someten a los transistores a las condiciones de trabajo
más desfavorables dentro de la zona activa.
En el diagrama superior se han representado los diferentes puntos idealizados
de funcionamiento del transistor en corte y saturación. Para una carga resistiva,
el transistor pasará de corte a saturación. Para una carga resistiva, el transistor
pasará de corte a saturación por la recta que va desde A hasta C, y de
saturación a corte desde C a A. Sin embargo, con una carga inductiva como en
el circuito anterior el transistor pasa a saturación recorriendo la curva ABC,
mientras que el paso a corte lo hace por el tramo CDA. Puede verse que este
último paso lo hace después de una profunda incursión en la zona activa que
podría fácilmente sobrepasar el límite de avalancha secundaria, con valor VCE
muy superior al valor de la fuente (Vcc).
Para proteger al transistor y evitar su degradación se utilizan en la práctica
varios circuitos, que se muestran a continuación :

19. a) Diodo Zéner en paralelo con el transistor (la tensión nominal zéner ha de ser
superior a la tensión de la fuente Vcc).
b) Diodo en antiparalelo con la carga RL.
c) Red RC polarizada en paralelo con el transistor (red snubber).
Las dos primeras limitan la tensión en el transistor durante el paso de
saturación a corte, proporcionando a través de los diodos un camino para la
circulación de la intensidad inductiva de la carga.
En la tercera protección, al cortarse el transistor la intensidad inductiva sigue
pasando por el diodo y por el condensador CS, el cual tiende a cargarse a una
tensión Vcc. Diseñando adecuadamente la red RC se consigue que la tensión
en el transistor durante la conmutación sea inferior a la de la fuente, alejándose
su funcionamiento de los límites por disipación y por avalancha secundaria.
Cuando el transistor pasa a saturación el condensador se descarga a través de
RS.
El efecto producido al incorporar la red snubber es la que se puede apreciar en
la figura adjunta, donde vemos que con esta red, el paso de saturación (punto
A) a corte (punto B) se produce de forma más directa y sin alcanzar valores de
VCE superiores a la fuente Vcc.
Para el cálculo de CS podemos suponer, despreciando las pérdidas, que la
energía almacenada en la bobina L antes del bloqueo debe haberse transferido
a CS cuando la intensidad de colector se anule. Por tanto :
de donde :
Para calcular el valor de RS hemos de tener en cuenta que el condensador ha
de estar descargado totalmente en el siguiente proceso de bloqueo, por lo que
la constante de tiempo de RS y CS ha de ser menor (por ejemplo una quinta
parte) que el tiempo que permanece en saturación el transistor :

20. Cálculo de potencias disipadas en conmutación con carga resistiva
La gráfica superior muestra las señales idealizadas de los tiempos de
conmutación (ton y toff) para el caso de una carga resistiva.
Supongamos el momento origen en el comienzo del tiempo de subida (tr) de la
corriente de colector. En estas condiciones (0 t tr) tendremos :
donde IC más vale :
También tenemos que la tensión colector - emisor viene dada como :
Sustituyendo, tendremos que :
Nosotros asumiremos que la VCE en saturación es despreciable en
comparación con Vcc.
Así, la potencia instantánea por el transistor durante este intervalo viene dada
por :

21. La energía, Wr, disipada en el transistor durante el tiempo de subida está dada
por la integral de la potencia durante el intervalo del tiempo de caída, con el
resultado:
De forma similar, la energía (Wf) disipada en el transistor durante el tiempo de
caída, viene dado como:
La potencia media resultante dependerá de la frecuencia con que se efectúe la
conmutación:
Un último paso es considerar tr despreciable frente a tf, con lo que no
cometeríamos un error apreciable si finalmente dejamos la potencia media, tras
sustituir, como:
Cálculo de potencias disipadas en conmutación con carga inductiva
Arriba podemos ver la gráfica de la iC(t), VCE(t) y p(t) para carga inductiva. La
energía perdida durante en ton viene dada por la ecuación:

22. Durante el tiempo de conducción (t5) la energía perdida es despreciable,
puesto que VCE es de un valor ínfimo durante este tramo.
Durante el toff, la energía de pérdidas en el transistor vendrá dada por la
ecuación:
La potencia media de pérdidas durante la conmutación será por tanto:
Si lo que queremos es la potencia media total disipada por el transistor en todo
el periodo debemos multiplicar la frecuencia con la sumatoria de pérdidas a lo
largo del periodo (conmutación + conducción). La energía de pérdidas en
conducción viene como:
Ataque y protección del transistor de potencia
Como hemos visto anteriormente, los tiempos de conmutación limitan el
funcionamiento del transistor, por lo que nos interesaría reducir su efecto en la
medida de lo posible.
Los tiempos de conmutación pueden ser reducidos mediante una modificación
en la señal de base, tal y como se muestra en la figura anterior.
Puede verse como el semiciclo positivo está formado por un tramo de mayor
amplitud que ayude al transistor a pasar a saturación (y por tanto reduce el ton)
y uno de amplitud suficiente para mantener saturado el transistor (de este
modo la potencia disipada no será excesiva y el tiempo de almacenamiento no
aumentará). El otro semiciclo comienza con un valor negativo que disminuye el
toff, y una vez que el transistor está en corte, se hace cero para evitar pérdidas
de potencia.
En consecuencia, si queremos que un transistor que actúa en conmutación lo
haga lo más rápidamente posible y con menores pérdidas, lo ideal sería atacar
la base del dispositivo con una señal como el de la figura anterior. Para esto se
puede emplear el circuito de la figura siguiente.

23. En estas condiciones, la intensidad de base aplicada tendrá la forma indicada a
continuación:
Durante el semiperiodo t1, la tensión de entrada (Ve) se mantiene a un valor Ve
(máx). En estas condiciones la VBE es de unos 0.7 v y el condensador C se
carga a una tensión VC de valor:
debido a que las resistencias R1 y R2 actúan como un divisor de tensión.
La cte. de tiempo con que se cargará el condensador será aproximadamente
de:
Con el condensador ya cargado a VC, la intensidad de base se estabiliza a un
valor IB que vale:
En el instante en que la tensión de entrada pasa a valer -Ve(min), tenemos el
condensador cargado a VC, y la VBE=0.7 v. Ambos valores se suman a la
tensión de entrada, lo que produce el pico negativo de intensidad IB (mín):

24. A partir de ese instante el condensador se descarga a través de R2 con una
constante de tiempo de valor R2C.
Para que todo lo anterior sea realmente efectivo, debe cumplirse que:
con esto nos aseguramos que el condensador está cargado cuando
apliquemos la señal negativa. Así, obtendremos finalmente una frecuencia
máxima de funcionamiento :
Un circuito más serio es el de Control Antisaturación:
El tiempo de saturación (tS)será proporcional a la intensidad de base, y
mediante una suave saturación lograremos reducir tS :
Inicialmente tenemos que:
En estas condiciones conduce D2, con lo que la intensidad de colector pasa a
tener un valor:
Si imponemos como condición que la tensión de codo del diodo D1 se mayor
que la del diodo D2, obtendremos que IC sea mayor que IL:

25. En lo que respecta a la protección por red snubber, ya se ha visto
anteriormente.
Tecnología Smart Power
La expresión smart power se refiere a la tecnología de integración en un
dispositivo monolítico de uno o varios componentes de potencia y de
componentes lógicos o analógicos de tratamiento de señal.
Campos de aplicación :
• Sistemas basados en microprocesador.
• Motores (CC, CA y paso a paso).
• Pantallas planas.
• Telecomunicaciones.
• Cabezales de impresora.
• Fuentes de alimentación.
• Lámparas (automóvil).
Estos circuitos integrados disipan una potencia apreciable (2 - 4 A). Algunos
pueden incluso llevar la etapa de control (circuitos integrados inteligentes).
Para integrar en una pastilla la parte de potencia y la parte de control, se han
usado dos tecnologías : la bipolar y la mixta.
La tecnología bipolar consiste en la utilización de soluciones bipolares para
cada uno de los elementos de potencia y de control. La tecnología mixta se
basa en la realización de la parte de potencia y de la parte de control mediante
procesos diferentes.
Según el tipo de uso que necesitemos escogeremos una tecnología de
fabricación, optando por CMOS cuando la parte de control del circuito smart
power ha de incluir funciones digitales. Ello se debe a un menor consumo de
potencia y al hecho de no presentar dependencias entre la ganancia y la
corriente.
Con estos circuitos obtenemos un mayor rendimiento y una mayor facilidad de
implementación, ya que los circuitos de control no hay que diseñarlos, los
tenemos hechos. Esto hace que su implantación en el mercado vaya creciendo
con el paso de los años, al proporcionar soluciones a múltiples necesidades,
con un bajo costo y sencillez.
Tipos de relés

26. Un relé es un sistema mediante el cuál se puede controlar una potencia mucho
mayor con un consumo en potencia
muy reducido.
Tipos de relés:
• Relés electromecánicos:
A) Convencionales.
B) Polarizados.
C) Reed inversores.
• Relés híbridos.
• Relés de estado sólido.
Estructura de un relé
En general, podemos distinguir en el esquema general de un relé los siguientes
bloques:
• Circuito de entrada, control o excitación.
• Circuito de acoplamiento.
• Circuito de salida, carga o maniobra, constituido por:
- circuito excitador.
- dispositivo conmutador de frecuencia.
- protecciones.
Características generales
Las características generales de cualquier relé son:
• El aislamiento entre los terminales de entrada y de salida.
• Adaptación sencilla a la fuente de control.
• Posibilidad de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como
en el de salida.
• Las dos posiciones de trabajo en los bornes de salida de un relé se
caracterizan por:
- En estado abierto, alta impedancia.
- En estado cerrado, baja impedancia.
Para los relés de estado sólido se pueden añadir :

27. • Gran número de conmutaciones y larga vida útil.
• Conexión en el paso de tensión por cero, desconexión en el paso de
intensidad por cero.
• Ausencia de ruido mecánico de conmutación.
• Escasa potencia de mando, compatible con TTL y MOS.
• insensibilidad a las sacudidas y a los golpes.
• Cerrado a las influencias exteriores por un recubrimiento plástico.
Relés electromecánicos.
Están formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar
corriente continua o bien corriente alterna. Vamos a ver los diferentes tipos de
relés electromecánicos.
Relés de tipo armadura
Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos
explica prácticamente su constitución y funcionamiento. El electroimán hace
vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si
es N.O ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado).
Relés de Núcleo Móvil
Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un
solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por
ello es útil para manejar altas corrientes).

28. Relé tipo Reed o de Lengüeta
Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los
contactos (pueden se múltiples) montados sobre delgadas láminas metálicas.
Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está
situada alrededor de dicha ampolla.
Relés Polarizados
Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo
inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una
cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra
los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo
los contactos ó cerrando otro circuito( ó varios)
Relés de estado sólido
Un relé de estado sólido SSR (Solid State Relay), es un circuito eléctrónico que
contiene en su interior un circuito disparado por nivel, acoplado a un interruptor
semiconductor, un transistor o un tiristor. Por SSR se entenderá un producto
construido y comprobado en una fábrica, no un dispositivo formado por
componentes independientes que se han montado sobre una placa de circuito
impreso.

29. Estructura del SSR:
• Circuito de Entrada o de Control:
Control por tensión continua: el circuito de entrada suele ser un LED (
Fotodiodo), solo o con una resistencia en serie, también podemos
encontrarlo con un diodo en antiparalelo para evitar la inversión de la
polaridad por accidente. Los niveles de entrada son compatibles con
TTL, CMOS, y otros valores normalizados ( 12V, 24V, etc.).
Control por tensión Alterna: El circuito de entrada suele ser como el
anterior incorporando un puente rectificador integrado y una fuente de
corriente continua para polarizar el diodo LED.
• Acoplamiento.
El acoplamiento con el circuito se realiza por medio de un optoacoplador
o por medio de un transformador que se encuentra acoplado de forma
magnética con el circuito de disparo del Triac.
• Circuito de Conmutación o de salida.
El circuito de salida contiene los dispositivos semiconductores de
potencia con su correspondiente circuito excitador. Este circuito será
diferente según queramos conmutar CC, CA.
Optoacopladores
Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un
fotoemisor, un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se
transmite la luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un
encapsulado que por lo general es del tipo DIP.
Funcionamiento del Optoacoplador
La señal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del
fotoreceptor. Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica
en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica.
La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que
puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida.

30. Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son
diodos que emiten rayos infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser
tiristores o transistores.
Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo IRED, este emite
un haz de rayos infrarrojo que transmite a través de una pequeña guia-ondas
de plástico o cristal hacia el fotorreceptor. La energía luminosa que incide sobre
el fotorreceptor hace que este genere una tensión eléctrica a su salida. Este
responde a las señales de entrada, que podrían ser pulsos de tensión.
Diferentes tipos de Optoacopladores
Fototransistor: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida
formada por un transistor BJT.
Fototriac: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada
por un triac
Fototriac de paso por cero: Optoacoplador en cuya etapa de salida se
encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero
conmuta al triac sólo en los cruce por cero de la corriente alterna.

31. COMPUTACION
Lenguaje de programación
Los lenguajes de alto nivel logran la independencia del tipo de máquina y se
aproximan al lenguaje natural. Se puede decir que el principal problema que
presentan los lenguajes de alto nivel es la gran cantidad de ellos que existen
actualmente en uso.
Los lenguajes de alto nivel, también denominados lenguajes evolucionados, surgen
con posterioridad a los anteriores, con los siguientes objetivos, entre otros:
 Lograr independencia de la máquina, pudiendo utilizar un mismo programa en
diferentes equipos con la única condición de disponer de un programa
traductor o compilador, que lo suministra el fabricante, para obtener el
programa ejecutable en lenguaje binario de la máquina que se trate. Además,
no se necesita conocer el hardware específico de dicha máquina.
 Aproximarse al lenguaje natural, para que el programa se pueda escribir y
leer de una forma más sencilla, eliminando muchas de las posibilidades de
cometer errores que se daban en el lenguaje máquina, ya que se utilizan
palabras (en inglés) en lugar de cadenas de símbolos sin ningún significado
aparente.
 Incluir rutinas de uso frecuente como son las de entrada/salida, funciones
matemáticas, manejo de tablas, etc, que figuran en una especie de librería
del lenguaje, de tal manera que se pueden utilizar siempre que se quieran sin
necesidad de programarlas cada vez.
Se puede decir que el principal problema que presentan los lenguajes de alto nivel es
la gran cantidad de ellos que existen actualmente en uso (FORTRAN, LISP, ALGOL,
COBOL, APL, SNOBOL, PROLOG, MODULA2, ALGOL68, PASCAL, SIMULA67, ADA, C++,
LIS, EUCLID, BASIC), además de las diferentes versiones o dialectos que se han
desarrollado de algunos de ellos.
FORTRAN
Abreviatura de Fórmula Translator (traductor de fórmulas), fue definido alrededor
del año 1955 en los Estados Unidos por la compañía IBM. Es el más antiguo de los
lenguajes de alto nivel, pues antes de su aparición todos los programas se escribían
en lenguaje ensamblador o en lenguaje máquina.
Es un lenguaje especializado en aplicaciones técnicas y científicas, caracterizándose
por su potencia en los cálculos matemáticos, pero estando limitado en las
aplicaciones de gestión, manejo de archivos, tratamiento de cadenas de caracteres y
edición de informes.
A lo largo de su existencia han aparecido diferentes versiones, entre las que destaca
la realizada en 1966 por ANSI (American National Standard Institute) en la que se
definieron nuevas reglas del lenguaje y se efectuó la independencia del mismo con
respecto a la máquina, es decir, comenzó la transportabilidad del lenguaje. Esta
versión se denominó FORTRAN IV o FORTRAN 66. En 1977, apareció una nueva versión
más evolucionada que se llamó FORTRAN V o FORTRAN 77, esta versión está reflejada

32. en el documento «ANSI X3.9-1978: Programming Language FORTRAN» y define dos
niveles del lenguaje denominados FORTRAN 77 completo y FORTRAN 77 básico,
siendo el segundo un subconjunto del primero. Esta última versión incluye además
instrucciones para el manejo de cadenas de caracteres y de archivos, así como otras
para la utilización de técnicas de programación estructurada. Estas características
hacen que el lenguaje también sea válido para determinadas aplicaciones de gestión.
COBOL
Es el lenguaje más usado en las aplicaciones de gestión, creado en 1960 por un
comité denominado CODASYL, patrocinado por el Departamento de Defensa de los
Estados Unidos, a fin de disponer de un lenguaje universal para aplicaciones
comerciales como expresa su nombre (COmmon Business Oriented Language).
Entre sus características se pueden citar su parecido al lenguaje natural (inglés), es
auto- documentado y tiene gran capacidad en el manejo de archivos, así como en la
edición de informes escritos. Entre sus inconvenientes están sus rígidas reglas de
formatos de escritura, la necesidad de describir todos los elementos al máximo
detalle, la extensión excesiva en sus sentencias e incluso duplicación en algunos
casos, la inexistencia de funciones matemáticas y, por último, su no adecuación a las
técnicas de programación estructurada. a
PL/1
Fue creado a comienzos de los años 60 por IBM para ser usado en sus equipos del
sistema 360. El PL/I (Programming Language 1) se desarrolló inspirándose en los
lenguajes ALGOL, COBOL y FORTRAN, tomando las mejores características de los
anteriores y añadiendo algunas nuevas, con el objetivo de obtener un lenguaje lo
más general posible, útil para aplicaciones técnico-científicas, comerciales, de
proceso de textos, de bases de datos y de programación de sistemas.
Entre sus novedades está su gran libertad en el formato de escritura de los
programas, soportar la programación estructurada y el diseño modular. No obstante,
no ha superado a sus progenitores en sus aplicaciones específicas debido en parte a
su amplitud y por ello, al tamaño de su compilador, que hasta ahora sólo se podía
instalar en grandes equipos.
BASIC
Fue diseñado por los profesores John G. Kemeny y Thomas E. Kurtz del Dartmouth
College en 1965 con el objetivo principal de conseguir un lenguaje fácil de aprender
para los principiantes, como se indica en su nombre Benginner’s All-purpose Symbolic
Instruction Code (Código de instrucción simbólico de propósito general para
principiantes).
Entre sus principales novedades están las de ser un lenguaje interpretado y de uso
conversacional, útil para aplicaciones técnicas y de gestión. Estas características,
unidas a la popularización de las microcomputadoras y computadoras personales, ha
hecho que su utilización se haya extendido enormemente, a la vez que ha propiciado
el surgimiento de una gran diversidad de versiones que extienden y adaptan a
necesidades particulares el lenguaje original. Existen multitud de intérpretes y
compiladores del lenguaje.

33. PASCAL
Fue creado por el matemático suizo Niklaus Wirth en 1970, basándose en el lenguaje
AL-GOL, en cuyo diseño había participado en los años 60. Su nombre proviene del
filósofo y matemático francés del siglo xvii Blaise Pascal, que inventó la primera
máquina de tipo mecánico para sumar.
Aunque en principio la idea del diseñador era proporcionar un lenguaje adecuado
para la enseñanza de los conceptos y técnicas de programación, con el tiempo ha
llegado a ser un lenguaje ampliamente utilizado en todo tipo de aplicaciones,
poseyendo grandes facilidades para la programación de sistemas y diseño de gráficos.
Aporta los conceptos de tipo de datos, programación estructurada y diseño
descendente, entre otros, además de haberse convertido en predecesor de otros
lenguajes más modernos, como MODULA-2 y ADA.
C
Fue creado en 1972 por Dennis Ritchie a partir del trabajo elaborado por su colega de
los laboratorios Bell Telephone, Ken Thompson. Estos habían diseñado con
anterioridad el sistema operativo UNIX, y su intención al desarrollar el lenguaje C
fue la de conseguir un lenguaje idóneo para la programación de sistemas que fuese
independiente de la máquina con el cual escribir su sistema UNIX.
Aunque fue diseñado inicialmente para la programación de sistemas, posteriormente
su uso se ha extendido a aplicaciones técnico-científicas, de bases de datos, de
proceso de textos, etc.
La utilización óptima de este lenguaje se consigue dentro de su entorno natural, que
es el sistema operativo UNIX. Entre sus características destaca el uso de
programación estructurada para resolver tareas de bajo nivel, así como la amplia
librería de rutinas de que dispone.
ADA
Es el último intento de obtener un único lenguaje para todo tipo de aplicaciones e
incluye los últimos avances en técnicas de programación. Su diseño fue encargado
por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos a la empresa Honeywell-Bull
después de una selección rigurosa entre varias propuestas realizadas sobre una serie
de requerimientos del lenguaje y de haber evaluado negativamente veintitrés
lenguajes existentes. De éstos se seleccionaron como base para la creación del nuevo
lenguaje el PASCAL, el ALGOL y el PL/I. La estandarización del lenguaje se publicó en
1983 con el nombre de ADA en honor de la considerada primera programadora de la
historia Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace.
Entre las características del lenguaje se encuentran la compilación separada, los
tipos abstractos de datos, programación concurrente, programación estructurada,
libertad de formatos de escritura, etc., presentando como principal inconveniente su
gran extensión.

34. Es un conjunto de símbolos junto a un conjunto de reglas para combinar dichos
símbolos que se usan para expresar programas. Constan de un léxico, una sintaxis y una
semántica.
¿Qué conoces tu por léxico, sintaxis y semántica?
Léxico : Conjunto de símbolos permitidos o vocabulario
Sintaxis : Reglas que indican cómo realizar las construcciones del lenguaje
Semántica: Reglas que permiten determinar el significado de cualquier construcción
del lenguaje.
Tipos de lenguajes: Atendiendo al número de instrucciones necesarias para realizar una
tarea específica podemos clasificar los lenguajes informáticos en dos grandes bloques:
· bajo nivel
· alto nivel
Lenguaje de bajo nivel
Es el tipo de lenguaje que cualquier computadora es capaz de entender. Se dice que los
programas escritos en forma de ceros y unos están en lenguaje de máquina, porque esa
es la versión del programa que la computadora realmente lee y sigue.
Lenguajes de alto nivel
Son lenguajes de programación que se asemejan a las lenguas humanas usando palabras
y frases fáciles de entender.
· En un lenguaje de bajo nivel cada instrucción corresponde a una acción ejecutable por
el ordenador, mientras que en los lenguajes de alto nivel una instrucción suele
corresponder a varias acciones.
· Características de los lenguajes de alto nivel:
Son independientes de la arquitectura física de la computadora. Permiten usar los
mismos programas en computadoras de diferentes arquitecturas (portabilidad), y no es
necesario conocer el hardware específico de la máquina. La ejecución de un programa
en lenguaje de alto nivel, requiere de una traducción del mismo al lenguaje de la
computadora donde va a ser ejecutado. Una sentencia en un lenguaje de alto nivel da
lugar, al ser traducida, a varias instrucciones en lenguaje entendible por el computador.
Utilizan notaciones cercanas a las usadas por las personas en un determinado ámbito. Se
suelen incluir instrucciones potentes de uso frecuente que son ofrecidas por el lenguaje
de programación.
Generaciones de Lenguajes :

35. 1. lenguajes de máquina
2. lenguajes ensambladores
3. lenguajes de procedimientos
4. lenguajes orientados a problemas
5. lenguajes naturales
1. Lenguaje de máquina (Primera Generación)
Es el lenguaje que la computadora entiende, su estructura está totalmente adaptada a los
circuitos de la máquina y la programación es tediosa porque los datos se representan por
ceros y unos. Es de bajo nivel. Es un conjunto de instrucciones codificadas en binario
que son capaces de relacionarse directamente con los registros y circuitería del
microprocesador de la computadora y que resulta directamente ejecutable por éste, sin
necesidad de otros programas intermediarios. Los datos se referencian por medio de las
direcciones de memoria donde se encuentran y las instrucciones realizan operaciones
simples. Estos lenguajes están íntimamente ligados a la CPU y por eso no son
transferibles. (baja portabilidad). Para los programadores es posible escribir programas
directamente en lenguaje de máquina, pero las instrucciones son difíciles de recordar y
los programas resultan largos y laboriosos de escribir y también de corregir y depurar.
2. Lenguaje ensamblador (Segunda Generación)
Es otro lenguaje de programación de bajo nivel, pero simbólico porque las instrucciones
se construyen usando códigos de tipo mnemotécnico, lo cual facilita la escritura y
depuración de los programas pero no los acorta puesto que para cada acción se necesita
una instrucción. El programa ensamblador va traduciendo línea a línea a la vez que
comprueba la existencia de errores. Si localiza alguno da un mensaje de error. Algunas
características que lo diferencian del lenguaje de máquina son que permite el uso de
comentarios entre las líneas de instrucciones; en lugar de direcciones binarias usa
identificadores como total, x, y, etc. Y los códigos de operación se representan por
mnemotécnica siempre tienen la desventaja de repertorio reducido de instrucciones,
rígido formato para las instrucciones, baja portabilidad y fuerte dependencia del
hardware. Tiene la ventaja del uso óptimo de los recursos hardware, permitiendo la
obtención de un código muy eficiente. Ejemplo de algunos códigos mnemónicos son:
STO para guardar un dato, LOA para cargar algo en el acumulador, ADD para adicionar
un dato, INP para leer un dato, STO para guardar información, MOV para mover un
dato y ponerlo en un registro, END para terminar el programa, etc. Con la tercera
generación avanzamos a los lenguajes de alto nivel, muchos de los cuales se consideran
exportables. Esto es, pueden correr en más de un tipo de computadoras, se les puede
exportar de una máquina a otra.
3. Lenguaje de procedimientos (Tercera Generación)
Son lenguajes de alto nivel similares al habla humana pero requieren cierta capacitación
para su uso.
Ventajas :
a. Independencia de la arquitectura física de la computadora (portabilidad), esto
significa que un mismo lenguaje puede funcionar (al menos en teoría) en distintos
computadores, por lo que tanto el lenguaje como los programas escritos con él serán
transportables de un computador a otro. En la práctica, esta característica resulta
limitada por la gran diversidad de versiones y dialectos que se constituyen para cada
lenguaje.

36. b. una sentencia en un lenguaje de alto nivel da lugar, al ser traducida, a varias
instrucciones en lenguaje máquina. Se llaman de procedimientos porque están diseñados
para expresar la lógica capaz de resolver problemas generales. Entre estos tenemos:
Basic
Pascal
Cobol
C
Fortran
Para que el lenguaje de procedimientos pueda funcionar debe traducirse a lenguaje de
máquina a fin de que la computadora lo entienda. Para ello se han de usar programas
traductores que realicen dicho proceso. Tienen la capacidad de soportar programación
estructurada.
4. Lenguajes orientados a problemas (4GL)
Resultan más eficaces para la resolución de un tipo de problemas a costa de una menor
eficiencia para otros. Requieren poca capacitación especial de parte del usuario Son
considerados de muy alto nivel Diseñados para resolver problemas específicos
Incluye: lenguajes de consulta y generador de aplicaciones
Lenguajes de consulta:
Permiten a no programadores usar ciertos comandos de fácil comprensión para la
búsqueda y generación de reportes a partir de una base de datos.
Generador de aplicaciones:
Quiere decir que cuando se diseña uno de estos lenguajes, se tiene en cuenta que su
finalidad es la resolución de problemas, prescindiendo de la arquitectura del
computador. Contiene varios módulos que han sido preprogramados para cumplir varias
tareas.
5. Lenguajes naturales
Lenguajes orientados a aplicaciones en inteligencia artificial, como lisp y prolog.
Dentro de este campo destacan las aplicaciones en sistemas expertos, juegos, visión
artificial (Jurasic Park) y robótica. Lisp es un lenguaje para procesamiento de listas y
manipulación de símbolos. Prolog es un lenguaje basado en la lógica, para aplicaciones
de bases de datos e Inteligencia Artificial.
Podemos decir entonces, que los lenguajes de alto nivel, tienen las ventajas de mayor
legibilidad de los programas, portabilidad, facilidad de aprendizaje y facilidad de
modificación.
PARA ANALIZAR:
1. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre los lenguajes de alto nivel y bajo nivel?
2. Investigar analogías y diferencias entre el código máquina y el lenguaje ensamblador.
3. Buscar información que permita decidir cuáles serían los lenguajes de programación
más apropiados para realizar: aplicaciones para gestión de oficinas, complejos cálculos
científicos, un sistema experto en medicina, un simulador de vuelo, manipulación de
bases de datos, control de un robot industrial.
Sugerencias de ampliación:
Clasificación de los lenguajes de alto nivel
Lenguajes de propósito general:

38. TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
CERÁMICOS
Vulgar: son aquellos que reciben un tratamiento térmico.
Técnica: cualquier material compuesto por átomos electronegativos y
electropositivos, es decir, materiales con enlaces iónicos (tb. Pueden ser
covalentes).
Estructura:
La estructura cristalina de los cerámicos es muy compleja. Según su estructura
pueden clasificarse en:
Cerámicos Cristalinos: incluyen a los silicatos tradicionales y muchos
compuestos oxídicos y no oxídicos.
Cerámicos NO Cristalinos: Son los vidrios y su ausencia de cristalinidad es
obtenida mediante técnicas especiales de procesado que le confieren grandes
propiedades ópticas y mecánicas.
Tipos de Materiales Cerámicos:
Cerámicos de Cocción: Son materiales que mediante un cierto tratamiento
térmico adquieren suficiente resistencia mecánica. El producto mas usado es
la arcilla(Si O2), es barato y se encuentra de forma natural en abundancia. El
proceso de conformado es el moldeo de la arcilla con agua para luego
recibir el tratamiento térmico. La producción de estos materiales está orientada
a la loza, ladrillería, porcelana, ... .
Vidrios: Son productos que se obtienen por fusión completa, para
conformarlos sin permitir que cristalicen.
Conformado: estos materiales se conforman mediante un tratamiento
térmico. La técnica es calentar el material por encima de la Tª fusión y luego
mantener la estructura líquida a baja Tª, en ese estado viscoso es cuando se
le da la forma deseada. La diferencia entre un vidrio y otro (aparte de las
materias primas) es la temperatura a la que se trabaje, cuanta mayor sea,
mejores propiedades obtendrá.
Propiedades: las mejores propiedades son su transparencia óptica y su
sencilla fabricación.
œ Propiedades Ópticas: el elevado coeficiente de refracción que tiene el
vidrio le asegura una nítida transparencia.

39. œ Propiedades Mecánicas: El vidrio es un material poco poraz, sus átomos
están fuertemente unidos, y es de ahí de donde obtiene su gran resistencia
mecánica, pero también su alta fragilidad, puesto que la tenacidad de un
vidrio es muy pequeña. Esta es su gran limitación.
œ Propiedades Térmicas: El vidrio es un buen material para soportar altas
temperaturas, pero el problema es que los materiales vidrios están
compuestos de otros materiales que con el calor pueden dilatar de diferente
manera al vidrio lo que puede provocar fuertes tensiones y romper el sistema.
Procedimientos para Aumentar la Tenacidad de los Vidrios:
Temple: La pieza se calienta hasta una cierta temperatura, entonces se enfría
hasta temperatura ambiente mediante un chorro de aire. Debido a este chorro
de aire frío la pieza enfría a distintas velocidades en el interior y en la
superficie. Llegará un momento en el que la superficie ya adquiera rigidez
mientras que en el interior se producen movimientos de contracción que
generan tensiones en la superficie. Como consecuencia esta pieza soporta
esfuerzos de compresión en la superficie con esfuerzos de tracción en el
interior. Cuando este vidrio rompe, lo hace en mil pedazos.
Laminado: También denominado composite, consiste en aplicar una lámina de
poliéster entre los vidrios. De esta manera si el vidrio rompe, éste se queda
pegado al polímero y el sistema permanece estable.
Dilatación Térmica:
La dilatación térmica lleva consigo un aumento de superficie, longitud y
volumen lo que trae consigo tensiones que pueden provocar la rotura. Los
materiales tienen un coeficiente de dilatación térmica ( ), que es una
propiedad que indica el grado de dilatación de un material cuando es calentado.
Existe también una ley de dilatación, que se expresa mediante una función
no lineal, pero puede considerarse como tal, puesto que el error es
despreciable. l = l0 ( 1 + t ).
Cementos:
Son materiales que sirven para sellar, unir, como conglomerantes..., son
materiales muy funcionales. Hoy en día sus prestaciones están muy avanzadas.
La idea es conseguir un material barato que mezclado con otro se endurezca.
Existen muchos tipos de cementos, el más importante es el cemento Portland.
Cemento Portland: El cemento Portland se fabrica a partir de materiales
calizos, por lo general piedra caliza, junto con arcillas.
Proceso de Fabricación: Las materias primas se trituran y reciben un
tratamiento térmico entorno a los 1600º C en un horno rotatorio, mediante este

40. tratamiento térmico se producen cambios químicos y el producto resultante se
denomina clinker. El clinker obtenido se tritura hasta conseguir un polvo muy
fino y se mezcla con yeso para retardar el proceso de fraguado.
Fraguado: El cemento cuando se mezcla con agua forma una pasta y luego se
endurece, este proceso de fraguado y posterior endurecimiento ocurre debido a
las reacciones químicas que se suceden entre sus constituyentes. La reacción
de fraguado es exotérmica.
La resistencia a la compresión suele ser hasta 10 veces más alta que la
resistencia a la tracción. Por ello, resulta habitual que se presente con
estructuras de metal para reforzar sus esfuerzos. Modificando su composición
mineralógica se puede obtener diversos cementos, según las necesidades, que
endurezcan más rápido, que sean mas resistentes... .
Materiales Aislantes
Aplicaciones de los Aislantes:
Los materiales aislantes tienen múltiples aplicaciones:
Aislar a los conductores, es necesario para transportar energía.
Para crear condensadores. En ellos se acumula y modula la energía eléctrica.
Para fabricar transductores: materiales en los que podemos encontrar una
diferencia de potencial producida por una distensión mecánica.
Condensadores:
Su utilidad es la de almacenar energía. Un condensador es cualquier sistema
con un electrodo cargado + y otro electrodo cargado - en donde se establece
un campo eléctrico.
C = Q / V Energía Almacenada = ½ C V2
Condensador Plano: Es el más básico y su capacidad sólo depende de su
superficie y distancia de separación.
C = (S / D) = constante de proporcionalidad, permitividad del dieléctrico
= es debido a la atmósfera (dieléctrico) que haya entre las dos pacas y
condiciona la capacidad del condensador.
o = permeabilidad del vacío r = / o
r = permitividad relativa

41. Polarización:
La polarización es el proceso de alineamiento de los dipolos. Un dipolo es
un sistema de cargas eléctricas iguales, contrarias y separadas Al dieléctrico
cuando se le aplica un campo eléctrico se polariza ( se separan las cargas + y -
) y estas se alinean con el campo externo aplicado.
Mecanismos que actúan en la Polarización:
• Electrónica: Los electrones son los primeros afectados dada su escasa
masa. Esto quiere decir que con un pequeño campo eléctrico se moverán
rápidamente y se separarán del protón. Este mecanismo de polarización se
presenta en todos los materiales dieléctricos.
• Iónica: Afecta a los materiales cerámicos, dada su gran cantidad de enlaces
iónicos y separa los cationes en una dirección y los aniones en otra.
• Orientación: Se encuentra en sustancias con momentos dipolares
permanentes. En el dieléctrico ya está formados los dipolos y ahora se orientan
en el sentido del campo eléctrico.
• Desplazamiento de Cargas: Dado que ningún aislante presenta resistencia
infinita (excepto el vacío), existen algunas cargas (aunque pocas) y estas
cargas se desplazan formando dipolos.
Dependencia de la Constante Dieléctrica a Alta Frecuencia:
En corriente alterna, el campo eléctrico cambia continuamente de dirección
con el tiempo. Con cada inversión de la dirección, los dipolos intentan
reorientarse; un proceso que requiere un tiempo finito. Para cada tipo de
polarización existe un tiempo mínimo de reorientación, el cual depende de la
facilidad de los dipolos para realinearse. La frecuencia de Relajación es el
recíproco de este tiempo mínimo de reorientación.
Cuando la frecuencia del campo aplicado excede la frecuencia de relajación de
los dipolos (al dipolo no le da tiempo a reorientarse) la constante Dieléctrica
disminuye. Se produce el denominado fenómeno de Perdida Dieléctrica.
Cuando un mecanismo de polarización cesa
de funcionar se produce una brusca disminución de
la constante dieléctrica.
Campo eléctrico Máximo:
Cuando aplicamos un campo eléctrico, los materiales pueden ser ionizados
(arrancados electrones), esto se manifiesta mediante la chispa eléctrica. Este

42. fenómeno implica que halla que determinar el campo eléctrico máximo que
puede soportar el material. A esta característica del material se le denomina
Rigidez Dieléctrica.
Materiales Piezoeléctricos:
La piezoelectricidad es un propiedad inusual que presentan algunos materiales
cerámicos. El más conocido se en cuarzo y los más eficaces son los titanatos.
En estos materiales se establece un campo eléctrico y se induce la polarización
bajo la aplicación de una fuerza mecánica, o viceversa. Los materiales
piezoeléctricos se usan en transductores, otras aplicaciones más familiares
son: cabezal de tocadiscos, micrófonos, detectores sonar, ...
Materiales Conductores
Tipos de materiales:
Según su capacidad para transportar cargas eléctricas se dividen en:
Conductores: su valor de conductividad es muy alto. La plata es el mejor
conductor y su valor de conductividad está entorno a 6,1 107
Aislantes: su capacidad para transportar energía es prácticamente nula. Sus
valores de conductividad son se 10-10 a 10-20
Semiconductores: tienen valores intermedios de conductividad, según su
composición, pueden ser de dos tipos: Intrínsecos o Extrínsecos. Son de infinita
utilidad en la rama de la electrónica. Su conductividad es del orden de 10-6 a
104
La capacidad de transportar energía depende de la composición química y
metalúrgica del conductor.
Ley de Ohm:
Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un conductor es
directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e
inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. I = V / R
Conductividad eléctrica es la capacidad de un conductor para transportar
energía.
Resistencia eléctrica (R), está ligada a la conductividad, es la capacidad que
posee un material para oponerse al transporte de energía. Es directamente
proporcional a la longitud (l) e inversamente proporcional a la sección (S) del
conductor. R = ( l / S )

43. Resistividad eléctrica (), depende de la composición química y metalúrgica del
material.
Movilidad de los Electrones:
Cuando se aplica un campo eléctrico, se ejerce una fuerza sobre los electrones
libres; por tanto, experimenta una aceleración. Todos los electrones libres
deben acelerarse si se mantiene el campo eléctrico, lo cual produciría una
corriente que aumenta continuamente con el tiempo. Sin embargo, sabemos
que la corriente adquiere un valor constante, lo cual indica que debe existir una
“fuerza de fricción” que contrarreste la aceleración. Esta fuerza de fricción
resulta de la interacción de los electrones con los defectos de la red cristalina
(impurezas, vacantes, átomos intersticiales e incluso vibraciones térmicas).
Casa vez que se produce una dispersión el electrón pierde energía cinética y
cambia de dirección. Sin embargo, existe un movimiento neto de electrones y
este flujo es la corriente eléctrica.
El fenómeno de la dispersión se presenta como una resistencia al paso de la
corriente eléctrica.
Conductividad Relativa:
Para establecer la conductividad de un material con respecto a otro, se necesita
un patrón. Para ello surgió la I.A.C.S. “International Annealed Coprer Standar ”:
Esta prueba fue realizada a 20º C con cobre recocido y al valor de su
conductividad se le asignó un 100 % de conductividad. Al partir de esta prueba
se experimentó con otros materiales para establecer una tabla comparativa.
El cobre es el conductor por excelencia, cuánto mayor sea su pureza mayor
será su conductividad. El cobre refinado térmicamente no es apto para la
conductividad eléctrica sino que para la conductividad térmica. (tubos de
calefacción).
Resistividad Eléctrica (sólo metales):
Los defectos cristalinos actúan como centros de dispersión de los electrones en
la conducción, por lo tanto, al aumentar los defectos aumenta también la
resistividad. La concentración se estas imperfecciones depende e la
temperatura, la composición y el grado de acritud de la muestra metálica.
Experimentalmente se ha demostrado que la resistividad de un metal es la
suma de las contribuciones de las vibraciones térmicas, de las impurezas y del
grado de deformación plática. Los mecanismos de dispersión actúan de manera
independiente (unos de otros) y de forma aditiva. Esta el la ley de
Matthiessen.
Ley de Matthiessen: T = t + i + d

44. La Temperatura: hace variar la resistividad de una forma aproximadamente
lineal. Un aumento de la Tª supone un aumento de la resistividad.
Las Impurezas: La composición del material influye en su resistividad, un
aumento de impurezas supone un aumento de la resistividad
La Deformación Plástica: El aumento de las dislocaciones aumenta la
dispersión de los electrones.
Efectos de Temperatura:
Efecto Joule: con energía eléctrica se consigue calor. ( W = R I2 = V I )
Lo importante de estos materiales (usados en procesos térmicos) es que a altas
temperaturas no se fundan, no se oxiden, ...
Efecto Termoeléctrico o Efecto Seebeck: nos permite disponer de un
dispositivo para medir altas temperaturas, este dispositivo es eléctrico y
sumamente estable, se le llama termopar.
El efecto Seebeck dice que si tenemos un conductor con diferentes
temperaturas en sus extremos, pues entonces existe también una diferencia de
potencial
Efecto Termoiónico o Efecto Ericsson: cuando calentamos un objeto
metálico, se desprenden electrones que quedan alrededor del objeto
calefactado. Es el denominado tubo de rayos catódicos.
Materiales Ferromagnéticos
Parámetros Magnéticos:
H: es el campo magnético externamente aplicado. Intensidad magnético.
B: inducción magnética, representa el campo magnético dentro de un material
sometido a un campo H.
: Permeabilidad magnética, es una propiedad especifica del material, indica la
medida con que un material puede ser magnetizado, es decir, la facilidad de
inducirle un campo B mediante un campo H.
M : vector de magnetización, indica la facilidad con que un objeto puede ser
imantado.
: Susceptibilidad magnética.
Momento Magnéticos:

45. Las propiedades microscópicas magnéticas de un material son consecuencia de
las momento magnéticos asociados a los electrones.
En cada átomo, los electrones tienen momentos magnéticos que se originan de
2 maneras distintas:
Mediante el movimiento orbital del electrón, es decir, el electrón gira
alrededor del núcleo describiendo una órbita. Este movimiento alrededor de la
órbita genera un momento magnético. (espira)
Mediante el giro del electrón sobre sí mismo, generando un momento
dipolar en el eje del spin.
Por lo tanto, cada electrón puede considerarse como un diminuto imán que
tiene momentos magnéticos orbitales y de spin.
En cada átomo, los momento de un electrón pueden anularse con los
momentos de otro electrón, así, el momento magnético neto es el resultado
de la suma de los momento magnéticos de los diferentes electrones.
Clasificación se los Materiales:
Los materiales pueden tener distintos tipos de magnetismo. Todos los
materiales presentan, al menos, uno de los estados de magnetismo y su
clasificación depende de la respuesta de los dipolos magnéticos bajo la
aplicación de un campo magnético externo.
Diamagnetismo: Es una forma muy débil de magnetismo y persiste sólo
mientras el campo externo está presente. El momento magnético inducido es
muy pequeño y en la dirección opuesta a la del campo externo aplicado. Está
presente en todos los materiales, pero no puede ser observado en presencia de
otro tipo de magnetismo.
(Cu) B " B0 < 1
Paramagnetismo: Cada átomo posee un momento magnético permanente,
pero su orientación es al azar. En presencia de un campo magnético externo,
los dipolos se orientan formando un campo magnético relativamente pequeño.
Este tipo de magnetización sólo dura cuando el campo externo está aplicado.
(Ag) B " B0 > 1
Ferromagnetismo: Es una propiedad que tienen ciertos materiales metálicos,
que poseen un momento magnético permanente en ausencia de un campo
externo aplicado y manifiestan magnetizaciones permanentes muy fuertes.
Estos momentos magnéticos permanentes resultan principalmente de los
movimientos de spin.

46. (Fe) B >> B0 >> 1
Cuanto menos campo magnético externo(H) necesitemos para inducir un
campo magnético interno(B) mejor, por ello los ferromagnéticos son los más
apropiados en el campo del magnetismo. Tanto los materiales diamagnéticos
como los paramagnéticos son considerados no magnéticos.
Magnetización de Saturación:
Si aplicamos un campo H llegará un momento en el que la magnetización será
máxima y en ese momento todos los dipolos estarán alineados con el
campo externo, consiguiendo así un campo inducido(B) también máximo. Esto
es la magnetización por Saturación.
Histéresis Magnética:
El fenómeno de la histéresis magnética se produce en los materiales
ferromagnéticos pero de diferente manera en cada material.
Suponiendo que iniciamos con el material desmagnetizado, le aplicamos un
campo H hasta llegar a un Hmax. A continuación vamos reduciendo
progresivamente H, de tal manera que B adquiera una cierta remanencia(Br,
magnetismo remanente, indica el valor de la inducción sin H), es decir,
realiza un camino de bajada de su magnetización distinto al de subida, así es
como el material se va a quedar magnetizado sin la aplicación de un campo H.
Se convierte en un imán permanente.
Ahora seguimos aplicando un H pero negativo, es decir, en el otro sentido,
hasta que lleguemos a -Hmax ; mientras estamos aplicando este campo
negativo llegará un momento en el que la inducción sea nula, la fuerza
magnetomotriz(H) que se necesita para anular la inducción se llama fuerza
coercitiva(Hc).
Ahora volveremos a reducir el -Hmax hasta volver a poder aplicar un Hmax /
Bmax. Como veremos volverá a realizar otro camino de regreso.
Si volvemos a repetir el ciclo, volverán a repetirse los caminos, como si fuera
una corriente senoidal. Ciclo de Histéresis.
Este fenómeno genera pérdidas; pérdidas por calor y pérdidas por
histéresis. La magnitud de esta pérdida es el resultado del área descrita por
los 2 caminos. La pérdida por calor es debido al rozamiento de las partículas
cuando se mueven para reorientarse con el campo magnético.
No sólo hay un ciclo de histéresis, el mismo material tiene varios ciclos y
dependen del campo Hmax que le apliquemos, de tal manera que reduciendo
progresivamente el Hmax aplicado se reducirá también el área hasta conseguir
una pérdida de nula

47. Corrientes de Foucault:
Los materiales magnéticos pueden tener pérdidas de energía producidas por
unas corrientes eléctricas que se inducen en el material magnético aplicando un
campo magnético externo que varía en magnitud y dirección con el tiempo.
Estas corrientes se denominan corrientes parásitas o corrientes de
Foucault. Es deseable minimizar estas pérdidas de energía en materiales
magnéticos blandos aumentando su resistividad.
Materiales Ferromagnéticos Blandos y Duros:
Todos los materiales ferromagnéticos y ferromagnéticos se clasifican en duros o
blando en base a su característica de histéresis.
Blandos: Un material magnético blando debe tener alta permeabilidad inicial y
una baja fuerza coercitiva. Un material que posea estas propiedades puede
alcanzar la saturación con un campo aplicado relativamente
pequeño(fácilmente magnetizable o desmagnetizable) y tener pocas
pérdidas de histéresis. Se usan en dispositivos sometidos a campos magnéticos
alternantes en los cuales las pérdidas deben ser pequeñas (transformadores,
generadores, motores, circuitos conmutados).
Duros: Un material magnéticos duro tiene una remanencia, coercitividad y
densidad de flujo de saturación elevadas, así como un permeabilidad inicial baja
y altas pérdidas de histéresis; de tal manera que es necesario un campo
magnético externo aplicado muy grande para magnetizarlo o
desmagnetizarlo. Su principal utilidad está en la fabricación de imanes
permanentes(cintas magnéticas).
METALES
Tipos de materiales metálicos:
PUROS: Todos los átomos son iguales. Los metales puros se usan cuando
necesitamos alguna propiedad singular (un material tenaz y blando, alta
conductividad, alta resistividad a la corrosión...)
ALEACIONES: Es una mezcla de átomos en la cual se conservan las
propiedades del metal.
Estructura:
Los átomos de los materiales metálicos se presentan de manera ordenada,
formando redes cristalinas según formas geométricas regulares, los metales
suelen cristalizar en tres redes cristalinas típicas:
Cúbica centrada en el cuerpo

48. Cúbica centrada en las caras
Hexagonal compacta
Aleaciones:
Hay cuatro tipos de aleaciones por su naturaleza:
Compuestos Químicos: los elementos que se alean tienen distinto potencial
eléctrico.
Compuestos Intermetálicos: los aleantes son capaces de reaccionar entre sí
formando una estructura cristalina propia inmersa en la base del metal base
Soluciones Sólidas: los átomos del metal aleantes se sitúan en la red
cristalina del metal base. Las soluciones sólidas incrementan enormemente la
resistencia mecánica del metal base, se conocen 2 tipos:
Soluciones Sólidas de Sustitución: los átomos del metal base y de los aleantes
son similares
Soluciones Sólidas Intersticiales: los átomos de los aleantes son pequeños y
se alojan en los intersticios de le la red cristalina del metal base.
Aleación Eutéctica: los átomos del metal base y del aleante son muy distintos
y no cristalizan en el mismo sistema.
Tratamientos:
Básicamente son 3 los procesos para su conformado:
I. FUSIÓN: Fundimos el metal hasta conseguir el metal líquido y después lo
echamos en un molde, esto es lo que se conoce como colada. Una
característica común a este procedimiento es que todas las fundiciones
obtenidas tienen poros. Se utilizan varios moldes:
Cera Perdida: se hace la figura en cera, luego se hace el molde sobre la figura
en cera y por último se echa el líquido metálico (obras artísticas).
Molde de Arena: está formado por arcilla, arena,... , se usa sobre todo en
alcantarillas, bloques de motor... . Este procedimiento también se llama
moldeo por gravedad.
Molde Metálico: el denominado coquilla, es un moldeo por presión y se usa
para metales con bajo punto de fusión.
II. DEFORMACIÓN: Existen muchos tipos de deformación.

49. La deformación se puede realizar en frío o en caliente y sus propiedad varían
mucho según la temperatura a la que los trabajemos.
Frío: Se considera que trabajamos en frío dependiendo de la temperatura de
fusión del metal. A esta Tª se le conoce como temperatura de
recristalización.( Tª REC = 0.4 Tª F ) 0.33 Tª F < Tª REC < Tª F.
Una estructura trabajada en frío obtiene acritud (adquiere más resistencia
mecánica), pero pierde tenacidad (necesita menos energía para romperse).
III. MECANIZADO: Es un proceso de desgaste que consiste en eliminar el
metal que sobra para obtener la pieza. No es un método demasiado efectivo
porque deja mucha viruta, la herramienta es cara, es un trabajo lento y la
productividad se muestra mermada, es mas bien un sistema de acabados.
En general, las piezas por fusión son las que menos resistencia mecánica tienen
y también las más homogéneas. Las piezas realizadas por deformación son las
que mas resistencia mecánica tienen.
Formas de Endurecer un Metal o una Aleación
Son principalmente 6 métodos:
• Tamaño del Grano Cristalino: Cuanto mas pequeño sea el tamaño del
grano la aleación será más resistente (y viceversa).
• Constitución de Disoluciones Sólidas:
• Por Deformación: Dándole acritud.
• Obtención en la aleación de precipitados submicroscópicos:
• Temple: Consiste en el enfriamiento rápido de una aleación férrea, con
suficiente carbono, sumergiéndola en un medio refrigerante (agua). El material
adquiere una gran resistencia mecánica pero se vuelve más frágil. Después del
temple hay que calentar ligeramente, esto se conoce como revenido. La
finalidad del temple no es enfriar rápidamente sino obtener martensita.
• Supered: consiste en una reordenación de los átomos.
PLÁSTICOS
Son materiales orgánicos y poliméricos.
Estructura del Polímero:
El Polietileno (PE) es el más famoso de todos ellos. El etileno es un gas a Tª y
presión ambientales pero en presencia de un catalizador y en las condiciones

50. apropiadas se transforma en polietileno. Está formado por átomos de carbono e
hidrógeno y su construcción es en zig-zag.
Estructura Molecular:
Polímeros lineales: se forman cadenas sencillas.
Polímero Ramificados: la cadena principal está conectada a otras cadenas
secundarias.
Polímeros Entrecruzados: las cadenas se unen transversalmente.
Polímeros Reticulados: están compuestos por unidades trifuncionales (3
enlaces activos) y por ello son muy resistentes.
Cristalinidad de los Polímeros:
La Cristalinidad polimérica consiste en una disposición molécular ordenada.
Las ramificaciones dificultan la cristalización. El grado de Cristalinidad del
polímero puede variar de prácticamente amorfo a totalmente cristalino. Los
polímeros cristalinos son más resistentes a la disolución y al ablandamiento
térmico.
Polímeros Termoplásticos y Termoestables:
Una forma de clasificar los polímeros es según su respuesta mecánica frente a
temperaturas elevadas.
Termoplásticos: se ablandan al calentarse y se endurecen al enfriarse. Se
fabrican con aplicación simultánea de presión y calor. Su fabricación es sencilla
y barata y su uso está muy extendido. Son relativamente blandos y dúctiles. A
este grupo pertenecen los lineales y ramificados
Termoestables: se endurecen al calentarse y no se ablandan al continuar
calentando. Su fabricación resulta cara y compleja. Son más resistentes a la
corrosión y mecánicamente pero más frágiles que los termoplásticos. A este
grupo pertenecen los entrecruzados y reticulados.
Polimerización:
Es la síntesis de polímeros, transcurre mediante dos reacciones.
Polimerización por Adición: consiste en añadir moléculas de forma aditiva
formando una cadena (sin más, uno de tras de otro).
Polimerización por Condensación: se forman los polímeros mediante
reacciones químicas.

51. Polímeros Elastómeros:
Son polímeros susceptibles de experimentar deformaciones elásticas grandes y
reversibles. Su estructura molécular es entrecruzada y el proceso de
entrecruzamiento se denomina vulcanización.
Pinturas y Barnices:
Las pinturas están compuestas, básicamente, por:
Vehículo: aporta la resistencia mecánica, de naturaleza polimérica.
Pigmento: son partículas inorgánicas responsables del color, la opacidad y de
proteger frente agentes externos.
Disolvente: homogeniza la mezcla y aporta fluidez.
Agentes Secantes: facilitan las reacciones químicas durante el proceso de
secado.
Propiedades de los Polímeros:
La resistencia mecánica de los materiales poliméricos es relativamente baja
y también son muy susceptibles a los cambios de temperatura. Su tenacidad
es elevada pero no se aprovecha eficazmente dada su falta de resistencia.
Respecto a las propiedades químicas: los polímeros son muy débiles (radiación,
corrosión, ...). Se degradan con cierta facilidad.
Respecto a las propiedades eléctricas: la mayoría de los polímeros son
aislantes, aunque su capacidad como aislantes vuelve a estar condicionada
por su resistencia mecánica, térmica y química.
Aplicaciones:
Sus utilidades están muy extendidas: industria textil, recubrimientos, adhesivos,
películas, canalizaciones, ... .
+

52. En la soldadura, se utilizan ciertos signos en los planos sé ingeniería para indicar al soldador ciertas reglas que deben
seguir, aunque no tenga conocimientos de ingeniería. Estos signos gráficos se llaman símbolos de soldadura. Una vez
que se entiende el lenguaje de estos símbolos, es muy fácil leerlos.
Símbolos de soldadura
Los símbolos de soldadura se utilizan en la industria para representar detalles de diseño que ocuparían demasiado
espacio en el dibujo si estuvieran escritos con todas sus letras. Por ejemplo, el ingeniero o el diseñador desea hacer
llegar la siguiente información al taller de soldadura:
El punto en donde se debe hacer la soldadura.
Que la soldadura va ser de filete en ambos lados de la unión.
Un lado será una soldadura de filete de 12 mm; el otro una soldadura de 6mm.
Ambas soldaduras se harán un electrodo E6014.
La soldadura de filete de 12mm se esmerilará con máquina que desaparezca
Para dar toda esta información, el ingeniero o diseñador sólo pone el símbolo en el lugar correspondiente en el plano
para trasmitir la información al taller de soldadura
Los símbolos de soldadura son tan esenciales en el trabajo del soldador como correr un cordón o llenar una unión. La
American Welding Society (AWS) ha establecido un grupo de símbolos estándar utilizados en la industria para indicar e
ilustrar toda la información para soldar en los dibujos y planos de ingeniería.
Partes del símbolo de soldadura
1) La línea de referencia siempre será la misma en todos los símbolos. Sin embargo, si el símbolo de soldadura está
debajo (sig figura) de la línea de referencia, la soldadura se hará en el lado de la unión hacia el cual apuntara la flecha.
Si el símbolo de la soldadura está encimada de la línea de referencia, la soldadura se hará en el lado de la unión,
opuesto al lado en que apunta la flecha
2) La flecha puede apuntar en diferentes direcciones y, a veces, puede ser quebrada (Sig. figura)

53. 3) Hay muchos símbolos de soldadura, cada uno correspondiente a una soldadura en particular.
4) Se agregan acotaciones (dimensionales) adicionales a la derecha del símbolo si la unión se va a soldar por puntos en
caso de la soldadura de filete. La primera acotación adicional en la (Sig. fig.) indica la longitud de la soldadura; la
segunda dimensional indica la distancia entre centros de la soldadura.
5) La cola quizá no contenga información especial y a veces, se pueda omitir.
6) Hay una gran variedad de símbolos complementarios, cada uno un signo deferente.
Combinación de símbolos y resultados
Algunos símbolos son muy complicados o parecen serlo a primera vista; pero si se estudian punto por punto, no son
difíciles de entender. El primer punto que se observa en la figura (sig figura) es la parte del símbolo que indica doble
chaflán (bisel) o doble V. Los chaflanes dobles, o doble V, se preparan en una sola de las piezas de metal, de modo que
el trabajo se hará como se muestra a continuación:
A continuación está el símbolo de soldadura de filete en ambos lados de la línea de referencia. Pero antes de poder
aplicar una soldadura de filete, debe haber una superficie vertical. Por tanto, se rellena el chaflán con soldadura como
se ve en la sigiente figura.
Después de rellenar los chaflanes, se aplica la soldadura.. Esta combinación es poco común y rara vez se usa. Sólo se
aplica en donde se requiere resistencia y penetrancia del 100%. Sin embargo, se ha utilizado como ejemplo para
mostrar los pasos en la lectura de símbolos.
Hay gran número de combinaciones que se pueden utilizar, pero los símbolos básicos de soldadura y los símbolos
completamente mostrados en la sig. figura. acabaron la mayor parte de ellas.

54. APLICACIONES DE LOS SÍMBOLOS DE SOLDADURA
En las figuras anteriores se muestran los símbolos muy básicos para soldar y sus aplicaciones. Pero se debe recordar
que son simples ilustraciones y que probablemente incluirá mucha más información si fuera parte de un plano real.
PUNTOS QUE DEBEMOS RECORDAR
Los símbolos de soldadura en los dibujos y planos de ingeniería representan detalles de diseño.
Los símbolos de soldadura se utilizan en lugar de repetir instrucciones normales.
La línea de referencia no cambia.
La flecha puede apuntar en diferentes direcciones.
En ocasiones, se puede omitir la cola del simbolito
Hay muchos símbolos, dimensiones (acotaciones) y símbolos complementarios.
Los símbolos no son complicados si se estudian punto por punto.
Los símbolos de soldadura.
Las normas A.W.S también incluyen una serie de símbolos para información técnica que no siempre es
necesaria, pero que en algunos casos si la es, estos símbolos suplementarios se entregan en la siguiente
tabla.
Denominación Símbolo Significado
PERIFERICA Soldar completamente alrededor de la junta

55. OBRA Soldar en montaje o terreno.
PLANA Soldar a ras de la pieza, si recurrir a medios mecánicos.
CONVEXA El cordón debe quedar reforzado.
CONCAVA El cordón debe ser acanalado
CINCELADO El acabado debe ser a cincel.
ESMERILADO El acabado debe ser a esmeril.
MAQUINADO El acabado debe ser a maquina.
NOTA: Los símbolos de acabado, indican el método y no el grado de terminación.
El símbolo de soldadura
Para utilizar los símbolos anteriormente nombrados se dibuja un símbolo de soldadura que este
compuesto de una línea de referencia, una flecha y una cola, en la que se entrega la información técnica
necesaria para realizar la unión.
1* =
-Distancia mínima de la superficie a la raíz del cordón.
-Diámetro en sold, por puntos y tapón (d).
-Ancho en sold, puntos en continua y canal (c)
-Lado y altura en sold, de filete (z a a).
Con el objeto de simplificar en la mayor medida posible los dibujos, se recomienda que las instrucciones
sobre la preparación de los bordes a soldar y/o los procedimientos de soldadura, sean materia de
especificaciones particulares anexas, en lugar de que se presenten sobre los dibujos de los elementos
soldados.
En caso de no disponer de estas instrucciones, las dimensiones relativas a la preparación de bordes y/o
los procedimientos de soldadura, deben colocarse cerca del símbolo.

56. Simbolos elementales
Las diversas categorías de soldadura, se caracterizan por un símbolo, que en general, es similar a la
forma de soldadura a ejecutar.
El símbolo no sugiere el proceso de soldadura a ejecutar. Los símbolos elementales se muestran en la
siguiente tabla.
N° Designación Símbolo
1
Soldadura de tope con bordes lavantados (bordes completamente
fundidos) *
2 Soldadura de tope a escuadra
3 Soldadura de tope en V
4 Soldadura de tope con bisel simple
5 Soldadura de tope en Y
* = La soldadura de tope con bordes levantados (simbolo 1) no completament penetradas, se deben
simbolizar con las soldaduras de tope a escuadra (simbolo 2), indicando la dimensión principal "s".
N° Designación Simbolo

57. 6
Soldadura
de tope en
Y con bisel
simple.
7
Soldadura
de tope en
U
8
Soldadura
de tope en J
9
Cordón de
revés

58. 10
Soldadura
de filete
11
Soldadura
de tapón
Soldadura
en canal
12
Soldadura
por puntos
13
Soldadura
continua
por puntos
Combinación de los símbolos elementales
Si es necesario, pueden utilizarse combinaciones de los símbolos elementales.
Símbolos suplementarios
Los símbolos elementales pueden ser completados con un símbolo que caracterice la forma de la
superficie externa de la soldadura.
Los símbolos suplementarios recomendados, se indican en la tabla n°1.
La ausencia de un símbolo suplementario, significa que no se necesita precisar la forma de la superficie
de la soldadura.
NOTA: Aunque no se prohíbe asociar varios símbolos, es mejor representar la soldadura en un dibujo por
separado, cuando la simbología se hace demasiado dificultosa.
Símbolos suplementarios
FORMA DE LA SUPERFICIE SIMBOLO
a) plana
b) convexa
c) cóncava

59. Ejemplos de aplicación de los simbolos suplementarios
DESIGNACIÓN ILUSTRACIÓN SIMBOLO
Soldadura de
tope en V
plana
Soldadura de
tope en doble
V convexa
Soldadura de
filete cóncava
Soldadura de
tope en V
plana con
cordón de
revés plano

60. Ley De Lenz
Imagen animada

61. Imagen animada
Si en lugar de un imán permanente el flujo magnético es creado por una corriente alterna sinusoidal, la
variación de flujo producida por esta corriente es sinusoidal. Entonces teniendo en cuenta esto y
comparándolo con el caso anterior tendremos:

62. En todos los casos el valor de la f. e. m. inducida vale:

63. Bornes homólogos
El esquema de encima es equivalente al de debajo, pues solo se ha desplazado la bobina 2 hacia el lado izquierdo. Al circular
una corriente alterna i por la bobina AB se crea una fem autoinducida debida a las variaciones de i cuyo sentido, de acuerdo a la
Ley de Lenz, es oponerse con sus efectos a la causa que la produce (e1 = - v1)
Se dice que el terminal A, de la bobina 1, tiene igual polaridad que el terminal A', de la bobina 2, si la tensión entre A-B está en
fase con la tensión entre A'-B'.

65. El Transformador ideal

66. Analogía
Aquí, calcula la potencia S necesaria de un transformador
El Transformador real

67. El Transformador real. Diagrama vectorial

68. El Transformador real. Circuito equivalente

69. Impedancia nominal

70. El Diagrama de Kapp

72. Caída de tensión

73. Ensayo en cortocircuitro

74. Tensión de cortocircuito

75. Cortocircuito accidental

76. Ensayo en vacio

77. Balance de potencias

78. Rendimiento

79. En la figura siguiente vemos la curva del rendimiento de un transformador con diferentes cargas y cos fi.
En la tabla siguiente vemos valores típicos de diferentes transformadores
Índice de Carga: Caída de Tensión y Rendimiento

82. Lo visto para el transformador monofásico es aplicable a cada fase del trifásico
Transformación mediante tres transformadores monofásicos
Un sistema trifásico se puede transformar empleando 3
transformadores monofásicos. Los circuitos magnéticos son
completamente independientes, sin que se produzca
reacción o interferencia alguna entre los flujos respectivos.
Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador
trifásico compuesto de un único núcleo magnético en el que
se han dispuesto tres columnas sobre las que sitúan los
arrollamientos primario y secundario de cada una de las
fases, constituyendo esto un transformador trifásico como
vemos a continuación.
Transformador trifásico
Si la transformación se hace mediante un transformador trifásico, con un núcleo común, podemos ver que la columna central (fig. A)
está recorrida por un flujo Φ que, en cada instante, es la suma de tres flujos sinusoidales, iguales y desfasados 120º. El flujo Φ será
pues siempre nulo. En consecuencia, se puede suprimir la columna central (fig. B). Como esta disposición (fig. b) hace difícil su
construcción, los transformadores se construyen con las tres columnas en un mismo plano (fig. C). Esta disposición crea cierta
asimetría en los flujos y por lo tanto en las corrientes en vació. En carga la desigualdad de la corriente es insignificante, y además se
hace más pequeña aumentando la sección de las culatas con relación al núcleo central.

83. En un transformador trifásico cada columna está formada por un transformador monofásico, entonces toda la teoría explicada en la
sección de los transformadores monofásicos es válida para los trifásicos, teniendo en cuenta que las magnitudes que allí aparecen
hace referencia ahora a los valores por fase.

84. Conexiones
Para relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias, no basta en los sistemas trifásicos con la relación de
transformación, sino que se debe indicar los desfases relativos entre las tensiones de una misma fase entre el lado de Alta Tensión y
el de Baja Tensión. Una manera de establecer estos desfases consiste en construir los diagramas fasoriales de tensiones y
corrientes, conociendo: la conexión en baja y alta tensión (estrella, triángulo o zig-zag), las polaridades de los enrollados en un mismo
circuito magnético o fase, y las designaciones de los bornes.

85. Los tres arrollamientos, tanto del primario como del secundario, se pueden conectar de diversas formas, siendo las siguientes
algunas de las más frecuentes:
Formas de Conexión
Conexiones en Estrella (Y) Conexiones en Triángulo (D)
Conexiones en Zig-zag (Z)

86. La tensión Van tiene un valor de:

87. Índice Horario
os los arrollamientos montados sobre una misma columna abrazan en cada instante el mismo flujo común Φ y con el fin
precisar el sentido de las f.e.m. suponemos que el sentido de arrollamiento de las bobinas primarias y secundarias es el
smo. Si designamos con la misma letra los terminales homólogos en cuanto a polaridad instantánea de dos cualesquiera
de estos arrollamientos montados sobre la misma columna, los vectores representativos de las f.e.m. respectivos se
presentaran como se indica a continuación.
ependiendo del tipo de conexión, las tensiones simples del primario y del secundario pueden no estar en fase, cosa que
mpre ocurre en los transformadores monofásicos. Para indicar el desfase existente entre las tensiones simples, se suele
ilizar el llamado índice horario (ángulo formado por la aguja grande y la pequeña de un reloj cuando marca una hora
acta), expresado en múltiplos de 30º (ángulo entre dos horas consecutivas, 360º/12=30º ). El conocimiento del desfase
ndice horario) es muy importante cuando se han de conectar transformadores en paralelo, dado que entonces, todos los
nsformadores deben tener el mismo índice horario, para evitar que puedan producirse corrientes de circulación entre los
transformadores cuando se realice la conexión.
continuación veremos algunas de las formas más frecuentes de conexión (el desfase se obtiene multiplicando el numero
que acompaña la denominación por 30, ejemplo: en Yy6 el desfase es 6*30=180º):

88. Conexión Relación de transformación
VFP = Tensión fase primario; VFS = tensión fase secundario; VLP = Tensión línea primario; VLS = tensión línea secundario
VFP / VFS = m
VLP / VLS = (√3 * VFP) / (√3 * VFS) = m
VFP / VFS = m
VLP / VLS = (√3 * VFP) / (√3 * VFS) = m

89. VFP / VFS = m
VLP = VFP
VLS = VFS
VLP / VLS = VFP / VFS = m
VFP / VFS = m
VLP / VLS = (√3 * VFP) / VFS
VLP / VLS = (√3 * m)
VFP / VFS = m
VLP / VLS = VFP / (√3 * VFS)
VLP / VLS = m /√3
El gráfico siguiente demuestra la justificación del índice horario para esta conexión DY11

90. VFP / VFS = m
VLP / VLS = √3 VFP / (√3 √3 VFS/2)
VLP / VLS = 2 m /√3
Tabla de índices horarios

92. Aquí, calcula la potencia S necesaria de un transformador
Rendimiento
En la figura siguiente vemos la curva del rendimiento de un transformador con diferentes cargas y cos fi:
En la tabla siguiente vemos valores típicos de diferentes transformadores

93. Datos de Diferentes Transformadores

94. REDES DE DISTRIBUCIÓN
Las redes de distribución están formadas por conductores que, procedentes de centros
de transformación (C.T.), tienen la finalidad de ir alimentando las distintas acometidas
que van encontrando a su paso.
Se denomina acometida a la parte de instalación comprendida entre la red de
distribución y la caja general de protección C.G.P. De la caja general de protección se
deriva la línea o líneas repartidoras, que van a parar al cuarto o cuartos de contadores,
desde donde parten las derivaciones individuales a cada una de las viviendas o locales,
en cuya entrada se halla el interruptor de control de potencia máxima, I.C.P.M.
Todo este conjunto, cuya finalidad no es otra que la de suministrar la potencia
eléctrica contratada por cada uno de los abonados, debe reunir ciertos requisitos en lo
que a caída de tensión se refiere, ya que ésta deberá estar comprendida dentro de los
límites establecidos del ± 7%; es decir, que si la tensión nominal contratada es de
220V., los límites de variación máximos admitidos serán:
220 + 7% = 235,4 V y 220 - 7% = 204.6 V
Para poder cumplir esta exigencia, las caídas de tensión máxima admitidas en los
distintos tramos de la línea se hallan especificadas en el Reglamento Electrotécnico de
Baja Tensión, para su obligado cumplimiento. Así, tendremos que: