Ingenieria Electrica

Antología de Ingeniería Eléctrica
1. CONCEPTOS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA.


1.1.1 ELEMENTOS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
Un estudio básico de ingeniería eléctrica se divide esencialmente en tratamientos de Teoría de circuitos, Dispositivos electrónicos, Conversión de energía, Sistemas de control y Sistemas de utilización de la Energía. Este capítulo presentalas bases de este estudio mediante el desarrollo de los conceptos elementales y la definición de los términos básicos. El lector típico habrá estado en contacto con el contenido de la materia denominada Electricidad y Magnetismo. De este modo que será simplemente una aplicación coordinada que refleja el punto de vista general del resto del capitulo.


1.1. 2 ENERGIA Y TRANSFERENCIADE ENERGIA
El objetivo principal de la Ingeniería Eléctrica es la “Realización de un trabajo por medio de la entrega de energía en el lugar exacto, en la forma adecuada y con la potencia suficiente para una gran variedad de propósitos”. El contenido general de la frase anterior se puede obtener considerando las palabras trabajo, energía y potencia tal como se usan en el lenguaje común.Sin embargo, estos términos, tan básicos en ingeniería, se deben tomar dentro de su significado más preciso y cuantitativo.
Se realiza un trabajo cuando algo se mueve contra una fuerza resistente. Por ejemplo se realiza un trabajo cuando se levanta un peso venciendo la fuerza de gravedad o cuando un cuerpo se pone en movimiento contra la fuerza de inercia. Cuantitativamente, el trabajose encuentra multiplicando la fuerza aplicada por la distancia a través de la cual se mueve la fuerza. Es decir:
Trabajo = fuerza X distancia
La unidad de trabajo en el sistema de unidades que tiene como base el metro, el kilogramo y el segundo (MKS), es el julio (j). Es el trabajo realizado cuando una fuerza de un newton (0,225 lb) actúa a lo largo de una distancia de un metro.La unidad inglesa de trabajo es la libra-pie. (1 J = 1 N-m = 0,7 38 libras-pie)
Energía es la capacidad para realizar un trabajo; otra forma de pensar en trabajo es considerarlo como una transferencia de energía. La energía mecánica se mide en las mismas unidades de trabajo. Cuando un peso se levanta, el cuerpo humano o algún dispositivo elevador gastan cierta cantidad de energía. Porotra parte, el peso, adquiere energía potencial, es decir, que en virtud de haber sido elevado por encima del nivel del suelo, puede realizar un trabajo. Puede también levantar otro peso por medio de una polea o puede caer como un martinete o hincapilotes transfiriendo su energía cuando golpea el pilote en el fondo. En este caso, la energía potencial que posee el cuerpo al comienzo de la caída, seconvierte en energía cinética a medida que el peso se aproxima al suelo. Es decir, el cuerpo tiene la capacidad de realizar un trabajo en virtud de su movimiento. En el momento del impacto, la energía del hincapilotes se transfiere al pilote.
Un principio general, aplicable a todo sistema físico en el cuál la energía ni se crea ni se destruye, es el principio de la conservación de laenergía, el cual establece que la energía ni se crea ni se destruye; solamente cambia su forma. La energía se puede transformar en calor, luz o sonido; puede ser energía mecánica de posición o de movimiento; puede almacenarse en una batería o en un resorte, .pero no se crea ni se destruye. La interconversión de materia y energía del siglo veinte, es un refinamiento que no afecta la utilidad de laley para procesos no relativistas.
Para propósitos prácticos tenemos gran interés en la tasa de la realización de trabajo o, de otra manera, en la entrega de energía. Esta tasa se llama potencia. En el sistema de unidades MKS, la potencia se mide en vatios, y un vatio equivale a un julio por segundo. En el sistema inglés, la potencia se mide en caballos de fuerza, equivalentes a 550...