Temario Técnico Electrónica - Fase 3 2021 by emilianisomascos

Página 1 de 308

Página 2 de 308

Autoridades Instituto Emiliani Somascos Comunidad Somasca Obras Somascas en Guatemala

Lic. Raúl Hernández Chacón Director Técnico-Administrativo Instituto Emiliani Somascos

Lic. Henrry Caal Sub-director Instituto Emiliani Somascos

Lic. Juan Carlos Morales Coordinador Ácademico

Prof. David Subuyuj Coordinador Técnico

Armando Garcia Coordinación de Pastoral

Página 3 de 308

Perito en Electrónica y Dispositivos Digitales

Carlos Amilcar Lara Asesor de Práctica Supervisada

Carlos Samuel Salcedo Asesor de Práctica Supervisada

Juan Pablo Polanco Asesor de Práctica Supervisada

Josué Francisco Bor Asesor de Práctica Supervisada

Wilson Manuel Santos Asesor de Práctica Supervisada

Página 4 de 308

Promoción 2021 Sexto Electrónica A

NOMBRES                        

Luis Alexander Cristian Obed Pedro Pablo Luis Antonio Jonathan Gerardo Santos Elíseo Jordy Eduardo José Ariel Wesley Francisco Juan Carlos Pablo Sebastián José Carlos Joshua Javier Alberto Alexander Pedro José Javier Emanuel Erick Daniel Yosselyn Esther Jorge Geovanny Bryan Enmanuel Edison Omar Gerzon Estuardo Jose Emanuel Cristopher Alejandro

APELLIDOS Alvarez Culajay Argueta Palala Arrecis Ortiz Audón Pérez Azurdia Castañeda Baten Ixpec Carrillo Orozco Coc Apén Cocón Muj Cruz López De La Rosa Castillo De Paz Barreno Duarte Jerez Enríquez Sandoval Estrada Sazo Franco Chiroy García Cruz Gómez Pelicó Gutiérrez Santa Cruz Hernández Gonzalez Hernández Suray Imul Cristobal Jiménez Jacobo Jocol Hernández

Página 5 de 308

Promoción 2021 Sexto Electrónica B

NOMBRES                         

Angie Vanessa Jancarlo Saúl Nelson Eduardo Emanuel Alejandro Billy Fabricio Roger Eliezer Diego Andre Lester David Diego Brandon Antonio Kary Mabelly Francisco Diego Javier Samuel Jhoshua Marlon Alberto Oscar Alonso Manuel Alexandro José Zonia Alexsayda Kevin René Victor Gabriel Katherine Adriana Kevin Estuardo Joseph Moisès Edilse Alejandra Oliver Laudini Kevin Misael Deyvid Alexander

APELLIDOS

González Arreaga Juárez Reyes López Pirir López Velásquez Mendoza Tejada Merlos Pacheco Moran Jimenez Mota Nuñez Ordoñez Ibarra Orellana Hernández Pérez Jocón Pineda Pérez Pirir García Pocón Toc Ramírez López Raxcacó Gómez Recinos Pérez Reyes Sarazúa Reynoso Ambrocio Saban Casuy Salazar Alvarado Solis Salinas Soto Azurdia Us Chanchavac Velasquez Bajxas

Página 6 de 308

Centenario Somasco en América El centenario Somasco en américa es la celebración de los 100 años de la presencia Somasca en este continente. La llegada de los padres fue por tierra panameña, en la cual se celebró la primera misa, en honor al haber llegado a esta tierra bendita centroamericana. La humilde Congregación de los religiosos Somascos tiene su origen en la Compañía de los Servidores de los Pobres, suscitada en la Iglesia de Dios por San Jerónimo Emiliani, bajo la acción del Espíritu Santo. Convertido a Dios y renovado profundamente por intercesión de María, en su ardiente deseo de seguir el camino del crucificado y de imitar a Cristo, su Maestro, se hizo pobre y se entregó, en cuerpo y alma, al servicio de los pobres. Movido por la caridad divina, contagió a otros hombres, las cuales, por amor del Evangelio, se ofrecieron, junto con él, a Cristo. Mediante el ejercicio de toda clase de obras de misericordia, nuestro ordentisimo Padre propuso, para si y sus compañeros, un estilo de vida que, mediante el servicio a los pobres, expresa si propia entrega a Cristo. Por eso, en los primeros tiempos, el pueblo los llamó: “Padres de las obras y de los pobres”. De esta forma ya pasaron 100 años desde la llegada de los religiosos a la región, los cuales están presentes en varios países de Centroamérica, México, y países del caribe.

Página 7 de 308

Introducción La electrónica es una rama de la física aplicada que comprende la ingeniería, la física, la tecnología y las aplicaciones que tratan con la emisión, el flujo y el control de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente en el vacío y la materia. En el área de electrónica uno puede desenvolverse en el área que más le interese ya que sus competencias le permiten participar desde el invento o creación de un producto hasta el monitoreo de su funcionamiento. Este trata con los circuitos eléctricos que involucran los componentes eléctricos activos como tubos de vacío, transistores, diodos, circuitos integrados, optoelectrónica, sensores, entre otros, asociados con componentes eléctricos pasivos y tecnologías de interconexión. La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel que se pueda utilizar ondas de radio, la extracción de información, como la recuperación de la señal de sonido demodulación; ondas senoidales; el control, como en el caso de introducir una señal de sonido a ondas de modulación, y operaciones lógicas, como los procesos electrónicos que tienen lugar en las computadoras y en Arduino. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica en todo el mundo.

Página 8 de 308

Justificación La principal razón de este trabajo es mantener y llevar un orden conforme a los temas vistos durante la carrera técnica, así mismo tener la información impartida por los instructores del área de Perito Electrónica y Dispositivos Digitales. Proyectando la importancia de cada uno de los temimos ya que estos ofrecen mayor manejo dentro del ámbito electrónico tanto como practico y teórico. Obteniendo una realimentación de cada uno de los niveles técnicos, realizándolo por medio de un método investigativo y con la ayuda de los apuntes de cada estudiante.

Este método de estudio sirve para analizar punto por punto el contenido impartido, ayudando al estudiante para que pueda obtener un apoyo en conjunto con la motivación de saber aún más y no quedarse con lo mismo, ya que este método induce a buscar la relación entre la investigación, la práctica y el estado metodológico transmitido para que no sea tan monótono y pueda tener más relevancia en la vida laboral de cada estudiante, además de esto ayuda a los educadores a tener un mejor control dictaminando el apoyo de cada estudiante para que así se tenga un punto justo ya que cada educando aporto una parte de sus conocimientos para realizar este procedimiento.

Esto permite que cada estudiante tenga un mejor domino del contenido así mismo permita tener una mejor comprensión de temas que se han quedado algo olvidados teniendo en cuenta que debería tener todos los temas estudiados, los educandos gracias a estas prácticas obtienen otro punto de vista y un refuerzo. Justificado a la gran ayuda que brindan los educadores, brinda nuevas aptitudes y brindan versiones más aplicadas a cada punto de la carrera técnica, estas razones son las cuales se quieren dar a entender para tomarlo con gran estima por cada estúdiate.

Página 9 de 308

Objetivos 1. Introducir al alumno en el recorrido educativo en términos fundamentales, específicos, prácticos así mismo llevar un orden con cada tema para el estudio de cada concepto electrónico obteniendo

aprendizaje

puntual

carrera.

2. Desarrollar en el educando una forma crítica de investigación para el proceso de estudio el cual beneficia ambas partes tanto como al instructor ya que le ayuda a complementar el estudio dado con la autonomía de los estudiantes al investigar cada tema. 3. Obtener un mejor manejo de los conceptos inculcados del área, teniendo en claro cada término electrónico desde su inicio hasta su punto auge como es el caso de la historia de cada personaje importante

dentro

del

área

electrónica.

4. Contextualizar de una manera elocuente cada tema y subtema para llegar a un mejor COM prendimiento de los mismos, para que cada alumno entienda lo que se lleva estudiado hasta el momento. 5. Presentar un trabajo teniendo todos los puntos anteriormente establecidos para tener la aprobación de los altos mandos de la institución. 6. Focalizar el contexto de cada tema teniendo un pensamiento crítico, parafraseando cada cuestión dada por los dirigentes del área técnica. 7. Emplear bien los temas para que al momento de salir de la institución no pasar malos momentos en el área laboral por no contar con una buena manipulación de los términos electrónicos.

Página 10 de 308

Temas Temas y Subtemas Sexto Grado Electrónica Digital

Capítulo I: Señales variantes en el tiempo 1.1 Conceptos sobre corriente alterna 1.2 Concepto sobre corriente monofásica y trifásica 1.3 Fundamentos sobre dispositivos en AC 1.4 El resistor, Inductor y Condensador en AC 1.5 Concepto sobre impedancia eléctrica 1.6 Circuitos Trifásicos 1.6.1 Concepto sobre corriente trifásica 1.6.2 Concepto sobre circuitos Trifásicos 1.7 Conversión de circuitos trifásicos delta-estrella, estrella-delta 1.8 Solución de circuitos trifásicos 1.9 Dispositivos de 4 capas 1.10 Diodos de Potencia 1.11 Rectificadores controlados de silicio (SCR’s) 1.12 El Triac 1.13 Transistores de Potencia 1.14 Transistores especiales 1.15 El Diac. 1.16 Análisis de AC 1.17 El transistor unijuntura (UJT). 1.18 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos. 1.19 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos

Capítulo II: Controladores lógicos programables y circuitos polifásicos. 2.1. CADE SIMU 2.2. Arquitectura básica de un PLC 2.3. Entradas y salidas 2.4. Uso de lógica combinacional 2.5. Uso de timer 2.6. Uso de contadores 2.7. Sistemas comparadores 2.8. Sistemas trifásicos 2.9. Arranque básico de motores

Capítulo III: Análisis de sistemas industriales y lenguajes de programación en procesos industriales. 3.1. Comunicación PLC a PLC 3.2. Comunicación PLC a PC 3.3. Redundancia en PLC 3.4. Python 3.5. Introducción a las aplicaciones Python

Página 11 de 308

3.6. Open CV 3.7. PostgreSQL

Capítulo IV: Protocolos de comunicación industrial y sus características 4.1. Medios de transmisión: 4.2. Tipos de transmisión. (Dúplex, full dúplex, etc.). 4.3. Fundamentos de transmisión por cable coaxial. 4.4. Fundamentos de transmisión por fibra óptica. 4.5. Fundamentos de transmisión por radio frecuencia. 4.6. Fundamentos de transmisión por cable UTP. 4.7. Redes de Comunicación Industrial 4.8. Fundamentos de una red de comunicación. 4.9. Topologías de redes. 4.10. Redes LAN y WAN. 4.11. El modelo OSI y TCP/IP. 4.12. Jerarquía en las redes de Automatización. 4.13. Redes AS-I, PROFIBUS, MODBUS y ETHERNET. 4.14. Codificación. 4.15. Fundamentos de muestreo, cuantización y codificación. 4.16. Tipos de codificación

Página 12 de 308

Temas y Subtemas Sexto Grado Taller Electrónica Digital y Reparación de Computadoras

Capítulo I: Señales trifásicas y circuitos de potencia 1.1 Experimentación demostrativa 1.2 Conceptos sobre corriente alterna 1.3 Concepto sobre corriente monofásica y trifásica 1.4 Fundamentos sobre dispositivos en AC 1.5 El resistor, Inductor y Condensador en AC 1.6 Concepto sobre impedancia eléctrica 1.7 Circuitos Trifásicos 1.7.1 Concepto sobre corriente trifásica 1.7.2 Concepto sobre circuitos Trifásicos 1.8 Conversión de circuitos trifásicos delta-estrella, estrella-delta 1.9 Solución de circuitos trifásicos 1.10 Dispositivos de 4 capas 1.11 Diodos de Potencia 1.12 Rectificadores controlados de silicio (SCR’s) 1.13 El Triac 1.14 Transistores de Potencia 1.15 Transistores especiales 1.16 El Diac. 1.17 Análisis de AC 1.18 El transistor unijuntura (UJT). 1.19 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos. 1.20 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos

Capítulo II: PLCs y automatización 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Experimentación demostrativa CADE SIMU Entradas y salidas Uso de lógica combinacional Uso de timer Uso de contadores Sistemas comparadores Sistemas trifásicos Arranque básico de motores

Capítulo III: Aplicación de sistemas industriales y lenguajes de programación en procesos industriales. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8.

Experimentación demostrativa Comunicación PLC a PLC Comunicación PLC a PC Redundancia en PLC Python Introducción a las aplicaciones Python Open CV PostgreSQL

Página 13 de 308

Capitulo IV: Aplicación de los protocolos de comunicación industrial. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 4.10. 4.11. 4.12. 4.13. 4.14. 4.15. 4.16. 4.17.

Experimentación demostrativa Medios de transmisión: Tipos de transmisión. (Dúplex, full dúplex, etc.). Fundamentos de transmisión por cable coaxial. Fundamentos de transmisión por fibra óptica. Fundamentos de transmisión por radio frecuencia. Fundamentos de transmisión por cable UTP. Redes de Comunicación Industrial Fundamentos de una red de comunicación. Topologías de redes. Redes LAN y WAN. El modelo OSI y TCP/IP. Jerarquía en las redes de Automatización. Redes AS-I, PROFIBUS, MODBUS y ETHERNET. Codificación. Fundamentos de muestreo, cuantización y codificación. Tipos de codificación

Página 14 de 308

Electrónica Digital

Sexto Grado

Página 15 de 308

Capítulo I 1. Señales Variantes en el Tiempo Por: Angie González

Un sistema es invariante en el tiempo si se cumple que: x (tT) → y (tT), esto quiere decir que si hay un retardo T, será igual si el mismo se aplica a la señal antes de pasar por el sistema o si se aplica luego de pasada por el sistema.

Imagen: Ejemplo de Sistema Invariante en el Tiempo Fuente: https://www.jobilize.com/ocw/mirror/col11361_1.4_complete/m41096/Imagen_30.png



Si no se cumple esta propiedad, se dice que el sistema es Variante en el Tiempo: X(t)

  

y(t)=t*x(t)

Si la señal se retarda primero y luego se pasa por el sistema se obtiene: t*x(t–T) Si la señal se pasa por el sistema primero y luego se retarda, se obtiene: (t–T)*x(t–T) El resultado para ambos casos es diferente, de donde se concluye que el sistema es Variante en el tiempo.

Imagen: Ejemplo de Sistemas Invariantes en el Tiempo Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/ZGfdCubeKlPFm5B61xLMf_NPPTqfaXBoB-s7bMxfALdP5IY4pTEODS92nyje2FsgpyGRrfHviCz0PxVlHJYJlE3PuNmfvMEIqYe80PoT4yiUWJzovwvWbFR5iR1g

1.1 Sobre Corriente Alterna Por: Angie González

La corriente alterna es el tipo de corriente eléctrica que se caracteriza porque la magnitud y la dirección presentan una variación de tipo cíclico. Por lo tanto, la manera en la cual este tipo de corriente oscila es en forma

Página 16 de 308

senoidal, es decir, una curva que va subiendo y bajando continuamente. Gracias a esta forma de oscilación la corriente alterna logra transmitir la energía de manera más eficiente. El primer alternador para producir corriente alterna fue un generador dinamoeléctrico basado en los principios de Michael Faraday, construido por el fabricante francés de instrumentos Hippolyte Pixii en 1832.

Imagen: Ejemplo de Dinamo de Hyppolite Pixii Fuente: https://pbs.twimg.com/media/DTL2xdBXUAE2mi-.jpg

Los primeros ensayos que dieron paso a la corriente alterna se remontan a finales del siglo XIX, cuando Nikola Tesla ideó y logró concretar el proyecto del primer motor de corriente alterna. Tras él, otros investigadores e inventores alcanzarían más novedades en el tópico, William Stanley logró transferir este tipo de corriente a dos circuitos aislados, siendo el primer y más directo antecedente del transformador. El inventor estadounidense George Westinghouse sería el primero en comercializar esta corriente.

Imagen: Ejemplo de Nikola Tesla Fuente: https://lavozdgo.com/wp-content/uploads/2020/07/NIKOLA-TESLA.jpg

La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. La sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, mediante un transformador se puede elevar la tensión hasta altos valores, disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, la tensión puede ser de nuevo reducida para su uso industrial, doméstico o comercial de forma cómoda y segura.

Imagen: Ejemplo de Corriente Alterna Fuente: https://www.definicionabc.com/wp-content/uploads/Corriente-alterna450x360.jpg

Página 17 de 308

La oscilación es el fenómeno en el que se produce un cambio en el movimiento de algo y se realiza en forma de vaivén. En el ciclo del movimiento oscilatorio se tienen las siguientes variables físicas: la amplitud o distancia máxima en la que se mueve un cuerpo, el periodo de tiempo en el que un cuerpo actúa y la frecuencia o cantidad de ciclos en una unidad de tiempo. Este movimiento tiene dos opciones diferenciadas. Los principios teóricos de la oscilación fueron descritos por Galileo a principios del siglo XVll, quien ya entendió su dimensión práctica.

Imagen: Ejemplo de Período de Oscilación Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Wave_period.gif

La corriente alterna es la más utilizada a nivel mundial. Se genera de diversos modos, en centrales eléctricas, hidroeléctricas, eólicas, nucleares, entre otros; y mediante el uso de alternadores, como los de los automóviles, que aprovechan la corriente directa proveniente de baterías y otros acumuladores, para generar corriente alterna mediante inducción magnética, cambios continuos de polaridad en el campo eléctrico del material conductor. La principal diferencia entre la corriente alterna y la continua, tiene que ver con las propiedades del flujo eléctrico: la corriente continua el flujo es estable, unidireccional e invariable (se representa sobre un eje x/y como una línea recta); mientras que la corriente alterna oscila en su magnitud y polaridad de manera cíclica (se representa como ondas sinusoidales en un eje x/y). La corriente alterna es mucho más sencilla de transformar que la continua, ya que para elevar la tensión de la corriente continúa se requiere de una serie de dínamos conectadas en serie, mientras que con la alterna puede hacerse mediante un transformador. Actualmente en el mundo, la energía eléctrica alterna se distribuye en dos frecuencias, 50 Hz (Europa, Asia, África) y 60 Hz (América, parte de Japón) y diferentes voltajes. En Guatemala el voltaje común es 120 V. La frecuencia es 60 Hz.

Imagen: Ejemplo de Ciclo, Período y frecuencia de Corriente Alterna Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/xs2FptWpE-RFWlf9pyvp0ESrsrO1xrq4r0fWDrlYIL-e6KFq8zdCuX0vqvPs_oIh2MuBcEVPfFUMClh5rv0g3aETPdYAlsN8nP77_fwFt_I7IC2

Página 18 de 308

1.2

Corriente Monofásica y Trifásica

La corriente monofásica, es aquella que solo viaja en un único sentido y a través de un solo conductor. El sistema monofásico es el utilizado más comúnmente para la distribución de la iluminación, pequeños motores eléctricos y la calefacción. Se trata de un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una sola corriente alterna o fase. Esta corriente, a diferencia de la trifásica, tiene un voltaje mucho más inferior. Ello se debe a que la corriente trifásica cuenta con 3 fases y 3 corrientes alternas, lo que da lugar a un incremento del mismo. -

Características de la corriente monofásica

Voltaje con variaciones idénticas: Debido a que el circuito monofásico de corriente alterna está formado por una única fase, la variación del voltaje varía siempre de la misma forma. No ocurre lo mismo en el caso de la corriente trifásica, donde existen 3 fases diferentes por donde circula la corriente con un desfase de 120º. Valores del voltaje: Los valores del voltaje suelen oscilar entre los 110 y 230V. Variaciones en cada país: Mientras que el voltaje permitido en España es de 230V, este puede variar en otros países. -

Usos de la corriente monofásica Iluminación: Para el sistema de iluminación de las viviendas.

Calefacción: Para la calefacción de las viviendas y para los electrodomésticos o aparatos que se tienen en el hogar. Pequeños motores: Debido a que un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico no produce un campo magnético giratorio suele ser necesario que se utilicen circuitos adicionales para lograr su arranque.

Imagen: Ejemplo Instalación Monofásica Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/0Q-Lcho0FKpDJmJNTCKV6q4nDbvnlGbrJ1KD4KXCP1cs_IdKsSKRdQioQYCDzGz7rLKJYKh4TbDiIDhwVm7fYgZVPX4U9ShD0vdShfJXCOelnXVC_vyZnBgPAyNEahhHE

Diferencia entre corriente monofásica y trifásica

Diferencia de voltajes: Mientras que la corriente monofásica suele tener un voltaje de 110 a 230V, la corriente trifásica supera el valor con diferencia, alcanzando unos 380V. Diferente sistema o circuito: El cableado de ambos sistemas de corriente alterna varía entre sí. En el caso de la corriente monofásica nos

Página 19 de 308

encontramos con una instalación de 3 cables, mientras que en la corriente trifásica el cableado consta del siguiente circuito compuesto por 5 cables. Potencia: La potencia que necesita la corriente trifásica para que los electrodomésticos que funcionan a ella puedan funcionar debe ser superior a los 14,45 kW, mientras que en el caso de los las instalaciones de corriente eléctrica monofásica, esta resulta mucho más inferior. Uso: Por lo general, el uso de la corriente trifásica suele estar asociado a grandes almacenes o fábricas. El uso de la corriente alterna monofásica está pensado para los hogares.

Imagen: Ejemplo de Trifásico y Monofásico Fuente: https://ganaenergia.com/blog/wp-content/uploads/2017/07/fileDH601fVMAS.png

La corriente alterna que llega a los hogares es monofásica. En corriente monofásica existe una única señal de corriente, que se transmite por el cable de fase (R, color marrón) y retorna por el cable de neutro que cierra el circuito (N, color azul). El cable de tierra es siempre verde y amarillo. El sistema monofásico usa una tensión de 230V entre fase y neutro. El neutro en realidad es un cable de potencial cero, no tiene voltaje. El cable a tierra es un conductor el cual esta destinado a conducir la descarga a tierra de algún artefacto en mal estado o mal manejo de estos por parte del usuario.

Imagen: Ejemplo de Sistema Monofásico Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b2/Sin.svg/200px-Sin.svg.png

La corriente alterna trifásica es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud, que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° eléctricos, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Es la que se produce en los alternadores de los automóviles y con un puente de diodos la rectifican y modifican la onda transformándola en

Página 20 de 308

monofásica, el sistema de distribucción de corriente monofásica, solo viaja en un sentido y por un solo conductor. El uso es generalmente doméstico ya que su tension es de 230V. Un sistema monofásico se divide en 3 conductos: 1- Cable negro o marrón que es la fase. 2- Cable azul, que es el neutro. Es el encargado de que cierre el circuito y es por donde retorna la corriente. 3- Cable Verde/amarillo, es el conocido como toma tierra, el encargado de derivar la electricidad en caso de una fuga. El objetivo es proteger a las personas del riesgo eléctrico. Sistema trifásico se divide en 5 cables: 1- Cable negro para la fase 1. 2- Cable marron para la fase 2. 3- Cable gris para la fase 3. 4- Cable azul para el neutro. 5-Cable bicolor verde/amarillo.

Imagen: Ejemplo de Sistema Trifásico Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/3_phase_A C_waveform.svg/302px-3_phase_AC_waveform.svg.png

En este caso es más importante tener una buena derivación a tierra, ya que si los polos del generador están desequilibrados, la diferencia del potencial entre las fases que haya un adecuado retorno del neutro. Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica. La trifásica se usa masivamente en industrias, donde las máquinas funcionan con motores trifásicos. Existen dos tipos principales de conexión; en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las fases.

Imagen: Ejemplo de Conexiones Trifásicas Fuente: http://admin.electrotec.pe/elements/images/image-article33b34f40d708b4c3244d0e1080fa58bb.PNG

Página 21 de 308

La conexión en estrella se designa por la letra Y. Se consigue uniendo los terminales negativos de las tres bobinas en un punto común, que denominamos neutro y que normalmente se conecta a tierra. Los terminales positivos se conectan a las fases.

Imagen: Ejemplo de Conexión en estrella Fuente: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/html/estrella_2.j pg

En la conexión en estrella, cada generador se comporta como si fuera monofásico y produjera una tensión de fase o tensión simple. Estas tensiones serían U1, U2 y U3. La tensión compuesta es la que aparecerá entre dos fases. Estas serán U12, U13 y U23, de manera que: U12=U1-U2

Imagen: Ejemplo de Tensión en la Conexión Estrella Fuente: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/html/tensiones_reducid a.jpeg

En la conexión en estrella: Cada una de las tensiones de línea, se encuentra adelantada 30º respecto a la tensión de fase que tiene el mismo origen.

Imagen: Ejemplo de Diagrama Vectorial Conexión Estrella Fuente: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/html/vectores_reducid a.jpeg

Los devanados de las fases están en serie con los conductores de línea, por lo que las intensidades de fase y de línea serán iguales:

Página 22 de 308

La conexión en Triángulo, se realiza uniendo el final de una bobina con el principio de la siguiente, hasta cerrar la conexión formando un triángulo. Es una conexión sin neutro. Las fases salen de los vértices del triángulo. También se denomina conexión delta (Δ).

Imagen: Ejemplo de Conexión en Triángulo Fuente: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/html/triangulo_2.jpeg

En este tipo de conexión, las tensiones de fase y de línea son iguales, porque los conductores de línea salen de los vértices del triángulo y la tensión entre ellos es producida por la bobina correspondiente.

Imagen: Ejemplo de Tensión en la conexioón de triángulo Fuente: http://admin.electrotec.pe/elements/images/image-article33b34f40d708b4c3244d0e1080fa58bb.PNG

La conexión en triángulo es: Esta conexión sólo utiliza tres conductores, puesto que no existe neutro. Si las tensiones forman un sistema equilibrado, las intensidades de línea son, con respecto a las de fase:

Cada intensidad de línea se encuentra retrasada 30º respecto de la intensidad de fase.

Imagen: Ejemplo de Diagrama vectorial de Conexión en Triángulo Fuente: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/html/tensiones_triangul o_reducida.jpeg

Página 23 de 308

1.3

Fundamentos Sobre Dispositivos en AC

Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético para que el otro lo transforme en electricidad. Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen, dando lugar a dos grandes grupos: los alternadores y las dinamos. Los alternadores generan electricidad en corriente alterna y las dinamos generan electricidad en corriente continua.

Imagen: Ejemplo de Generador AC Fuente: https://i0.wp.com/2.bp.blogspot.com/1Kz3BL2ZkHs/TtVLaWMF53I/AAAAAAAAAA8/h36oOPPgV_E/s1600/motor-de-corrientecontinua-3.jpg

Las máquinas eléctricas rotativas están compuestas de partes giratorias, son reversibles y pueden trabajar de dos maneras diferentes: como motor eléctrico, convirtiendo la energía eléctrica en mecánica, o como generador eléctrico, convirtiendo la energía mecánica en eléctrica.

Imagen: Ejemplo de maquina eléctrica rotativa Fuente:https://iesmjuancalero.educarex.es/archivos_insti/recurdptos/tecnolog/ele ctrotenia/imagenes/maquina_cc.gif

Las máquinas eléctricas estáticas no disponen de partes móviles, al igual que ocurre con los transformadores.

Imagen: Ejemplo de maquina electrica Fuente: https://www.prodel.es/wp-content/uploads/2020/04/motor-300x240.jpg

Los interruptores son dispositivos para abrir o cerrar el paso de corriente eléctrica en un circuito.

Página 24 de 308

Imagen: Ejemplo de interruptores Fuente: https://jdelectricos.com.co/wp-content/uploads/2021/02/interruptoreselectricos.jpg

Los desconectadores o aisladores son usados para cierre sin carga y operación de apertura. Su función es aislar dispositivos descendentes para que puedan ser trabajados.

Imagen: Ejemplo de desconectadores Fuente: https://static.acotron.com/image/cache/data/INTERRUPTORES/KEM340UL_Y_FS-R780x975.jpg

Los seccionadores de tres posiciones combinan las funciones de desconectando y toma de tierra en un dispositivo. Los seccionadores de tres posiciones son típicos para GIS - Aparamenta con aislamiento de gas.

Imagen: Ejemplo de seleccionadroes de tres posiciones Fuente: https://storetech.pe/wp-content/uploads/2020/10/Conmutadores_de_tresposiciones.png

Los interruptores de interrupción de carga son la combinación de un interruptor y un seccionador, o un interruptor con distancia de aislamiento.

Imagen: Ejemplo de interruptor de interrupción de carga Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/qOkr8eQeK6WpEFVjb9Oi9_rNm2O3QnAhZRFOMATiVMkw5mMzv5yddqTEl5cFhex7YuS0g0qoG9f0p5DzkaEc4CkhqIzd2pfovOFZEvW8LaQI8yf307wwrVEU0LpAQeZ7jxIlG5nF7

Página 25 de 308

Los contactores cargan dispositivos de ruptura con una Capacidad limitada de corte o ruptura de cortocircuitos. Se utilizan para altas tasas de conmutación.

Imagen: Ejemplo de contactor Fuente: https://revistadigital.inesem.es/gestionintegrada/files/2013/03/contactor.jpg

El interruptor de puesta a tierra es un seleccionador para poner en tierra y cortocircuitar medios de producción y partes de instalaciones desconocidas.

Imagen: Ejemplo de Interruptor con puesta a tierra Fuente: https://images-na.ssl-imagesamazon.com/images/I/61IAcLuHR5L._AC_SY879_.jpg

Los fusibles se utilizan para una sola interrupción de una corriente de cortocircuito.

Imagen: Ejemplo de Fusibles Fuente: https://www.digikey.com//media/Images/Blogs/2018/August/Testing%20and%20Identifying%20Fuse%20Problems/testi ng-and-identifying-fuse-problems.jpg?ts=89256c59-377e-4d1b-998c-fb70bb747c82&la=esUS

Los descargadores de sobretensiones conectados contra altas tensiones inadmisibles.

protegen

los

equipos

Imagen: Ejemplo de descargador de sobretensiones Fuente: https://www.comensa.co/wp-content/uploads/2017/06/DESCARGADORDE-SOBRETENSI%C3%93N.jpg

Página 26 de 308

Una máquina síncrona es una máquina eléctrica rotativa de corriente alterna cuya velocidad de rotación del eje y la frecuencia eléctrica están sincronizadas y son mutuamente dependientes. La máquina puede operar como motor o generador.

Imagen: Ejemplo de maquina síncrona Fuente: http://4.bp.blogspot.com/0y6sdZSDACY/VYhvBRFQv_I/AAAAAAAAAEc/UWyiWO4_H2k/s320/LOGO1.png

El motor asíncrono es un motor eléctrico de corriente alterna, en el cual su rotor gira a una velocidad diferente a la del campo magnético del estator.

Imagen: Ejemplo de motor asíncrono Fuente: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fsolarplak.es%2Fenergia%2Fque-esyparaquesirveunmotorasincrono%2F&psig=AOvVaw1xb3SYFvsK8hkp6l_OUl28&ust=16231233 93249000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCPijlIjMhPECFQAAAAAdAAAAAB AD

Egrafía

https://www.definicionabc.com/economia/oscilacion.php https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/corriente-alterna https://concepto.de/corriente-alterna/ https://ec.europa.eu/health/scientific_committees/opinions_layman/es/ca mpos-electromagneticos/glosario/abc/corriente-alterna.htm https://autosolar.es/blog/aspectos-tecnicos/que-es-la-corrientemonofasica https://solarplak.es/energia/que-es-la-corriente-monofasica/ http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3020/ html/132_conexin_en_estrella.html

Página 27 de 308

https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-generadorelectrico https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-generadorelectrico https://crushtymks.com/es/energy-and-power/680-the-basics-of-switchingdevices-in-medium-voltage-switchgear-part-1.html https://www.electricaplicada.com/fundamentos-motores-electricos-ac/ https://www.mindomo.com/es/mindmap/fundamentos-desemiconductores-y-analisis-en-ac-c1dd46cdc83641dfa793302926c1556f

1.4

El Resistor, Inductor Y Condensador En AC

Por: Jancarlo Saúl Juárez Reyes

El Resistor En AC: Según electronics-tutorials.ws Las resistencias son dispositivos "pasivos", es decir, no producen ni consumen energía eléctrica, sino que la convierten en calor. En los circuitos de CC, la relación lineal de voltaje a corriente se llama resistencia. Sin embargo, en los circuitos de CA, esta relación de voltaje a corriente depende de la frecuencia y la diferencia de fase o el ángulo de fase (φ) del suministro. Así que cuando se utiliza resistencias en circuitos de corriente alterna el término de impedancia, símbolo Z es el usado generalmente y se puede decir que la resistencia DC = impedancia de CA, R = Z. Es importante tener en cuenta que cuando se usa en circuitos de CA, una resistencia siempre tendrá el mismo valor resistivo sin importar cuál sea la frecuencia de suministro de CC a frecuencias muy altas, a diferencia de los condensadores y los inductores. Para las resistencias en los circuitos de CA, la dirección de la corriente que fluye a través de ellas no tiene ningún efecto sobre el comportamiento de la resistencia, por lo que aumentará y disminuirá a medida que el voltaje aumenta y disminuye. La corriente y el voltaje alcanzan el máximo, caen por cero y alcanzan el mínimo exactamente al mismo tiempo. Es decir, suben y bajan simultáneamente y se dice que están "en fase" como se muestra a continuación. Las resistencias también se pueden utilizar en suministros de corriente alterna donde los voltajes, las corrientes y la potencia consumida se dan en valores rms.

Página 28 de 308

1.1.1

Representación de símbolos de suministros de CC y CA

Fuente: https://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_8.html

Inductor En Ac: Según electronics-tutorials.ws Los inductores y los estranguladores son básicamente bobinas o bucles de alambre que se enrollan alrededor de un formador de tubo hueco (con núcleo de aire) o se enrollan alrededor de algún material ferromagnético (con núcleo de hierro) para aumentar su valor inductivo llamado inductancia. Sin embargo, en un circuito de corriente alterna que contiene una inductancia de CA, el flujo de corriente a través de un inductor se comporta de manera muy diferente al de un voltaje de CC en estado estable. Ahora, en un circuito de CA, la oposición a la corriente que fluye a través de los devanados de las bobinas no solo depende de la inductancia de la bobina, sino también de la frecuencia de la forma de onda de voltaje aplicada, ya que varía de sus valores positivos a negativos. La oposición real a la corriente que fluye a través de una bobina en un circuito de CA está determinada por la resistencia de CA de la bobina con esta resistencia de CA representada por un número complejo. Pero para distinguir un valor de resistencia de CC de un valor de resistencia de CA, que también se conoce como impedancia, se utiliza el término reactancia. Al igual que la resistencia, la reactancia se mide en Ohm, pero se le da el símbolo "X" para distinguirla de un valor puramente resistivo "R" y como el componente en cuestión es un inductor, la reactancia de un inductor se llama reactancia inductiva, (X L) y se mide en ohmios. Su valor se puede encontrar en la fórmula.

1.1.2

Inductancia de CA con suministro sinusoidal

Fuente: https://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/ac-inductance.html

Condensador En AC: Según unicrom.com A diferencia en del comportamiento de un capacitor con la corriente continua (donde no hay paso de corriente), el paso de la corriente alterna por el capacitor si ocurre.

Página 29 de 308

Otra característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa. Este desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales.

2 Condensador en AC Fuente: https://unicrom.com/condensador-en-ac-capacitor-y-la-corriente-alterna/

1.5 Concepto Sobre Impedancia Eléctrica Por: Jancarlo Saúl Juárez Reyes

Impedancia Eléctrica: Según wikipedia.org La impedancia (Z) es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que solo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia, lo que puede ser interpretado como la impedancia con ángulo de fase cero. 

Por definición, la impedancia es la relación (cociente) entre el fasor tensión y el fasor intensidad de corriente: Z=V/I

Donde es la impedancia, es el fasor tensión e corresponde al fasor intensidad. El concepto de impedancia tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso las magnitudes se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces inadecuadamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. 

El concepto de impedancia permite generalizar la ley de Ohm en el estudio de circuitos en corriente alterna (CA), dando lugar a la llamada ley de Ohm de corriente alterna que indica: I=V/Z

Página 30 de 308

El término fue acuñado por Oliver Heaviside en 1886. En general, la solución para las corrientes y las tensiones de un circuito formado por resistencias, condensadores e inductancias y sin ningún componente de comportamiento no lineal, son soluciones de ecuaciones diferenciales. Pero, cuando todos los generadores de tensión y de corriente tienen la misma frecuencia constante y sus amplitudes son constantes, las soluciones en estado estacionario (cuando todos los fenómenos transitorios han desaparecido) son sinusoidales y todas las tensiones y corrientes tienen la misma frecuencia que los generadores y amplitud constante. La fase, sin embargo, se verá afectada por la parte imaginaria (reactancia) de la impedancia.

Impedancia Línea Bifiliar Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia

E-Grafía El Resistor, Inductor Y Condensador En AC https://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_8.html https://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/ac-inductance.html https://unicrom.com/condensador-en-ac-capacitor-y-la-corrientealterna/

Concepto Sobre Impedancia Eléctrica https://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia

Página 31 de 308

1.6 Circuitos Trifasicos Por: Nelson Eduardo López Pirir Un circuito trifásico es un sistema constituido por una fuente trifásica de alimentación, una carga (ocargas) trifásica y las líneas de transmisión. Los esquemas de conexión de las fuentes de alimentación y de las cargas son independientes unos de otros. En un mismo circuito puede haber fuentes de alimentación y cargas con distintos esquemas de conexión. Son sistemas de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud, que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° eléctricos, y están dadas en un orden determinado. A diferencia de un sistema monofásico, los sistemas trifásicos se producen con un generador que consta de tres fuentes con la misma amplitud y frecuencia, pero desfasadas 120° entre sí. Los sistemas trifásicos son muy importantes, y de uso muy extendido a nivel planetario, por las siguientes razones principales:



Casi toda la potencia eléctrica se genera y distribuye en forma trifásica, a una

frecuencia de utilización de 60 Hz (ω=377 rad/s) en América, o de 50 Hz (ω=314 rad/s) en Europa. Cuando se requieren entradas monofásicas o bifásicas, se toman del sistema trifásico en vez de generarlas de manera independiente. Aun cuando se requieren más fases, ellas se obtienen manipulando el sistema trifásico.



La potencia instantánea en un sistema trifásico puede ser constante (no se vuelve

negativa y positiva como la misma corriente que tiene forma sinusoidal). Esto permite

Página 32 de 308

una transmisión uniforme de potencia y menos vibración de las máquinas trifásicas.



Considerando la cantidad de potencia transmitida, el sistema trifásico, es más

económico (eficiente) que el sistema monofásico. Esto se manifiesta en la cantidad de alambre (conductor) requerido para conducir la corriente por uno u otro sistema.



Los equipos y motores trifásicos poseen características preferidas de operación y

arranque, en comparación con los equipos monofásicos. Encima, la mayoría de los

grandes motores son trifásicos porque son esencialmente de autoarranque y no requieren de circuitos adicionales para esto.

Generador trifasico Fuente: https://dademuchconnection.files.wordpress.com/2020/04/null-14.png

1.6.1 Concepto sobre corriente trifásica Es aquella que tiene 3 fases y 3 corrientes alternas (RST) su voltaje es de 380 voltios. Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores que presentan tres bobinas o grupos de bobinas, que están enrollados sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí.

Página 33 de 308

Un generador eléctrico trifásico está conformado por tres corrientes alternas monofásicas conectadas en triángulo o en estrella. Una de las grandes ventajas de los generadores trifásicos es que obtienen un rendimiento más elevado de los receptores, especialmente en motores

Fuente: https://cutt.ly/PnneeHE

Este sistema de producción y transporte de energía, en forma trifásica, desde el generador a los receptores esta universalmente adoptado, debido a que presenta economía en el material de los conductores, para la misma potencia eléctrica transmitida, y además permite el funcionamiento de motores eléctricos muy simples duraderos y económicos, de campo rotatorio, como los motores asíncronos de rotor en cortocircuito (motores de "jaula de ardilla"), que son los empleados en la mayoría de las aplicaciones de baja y mediana potencia. Los receptores monofásicos, se conectan entre dos conductores del sistema de 3 o 4 conductores, y los motores y receptores trifásicos, a las 3 fases simultáneamente. En el caso de un edificio de viviendas, por ejemplo, se reparten las cargas de cada planta

Página 34 de 308

entre las distintas fases, de forma que las 3 fases queden aproximadamente con la misma carga (sistema equilibrado) Los transformadores para la corriente trifásica son análogos a los monobásicos, salvo que tienen 3 devanados primarios y 3 secundarios.

Fuente: https://cutt.ly/wnneEs9

La disparidad entre los dos tipos de corriente viene dada por su tensión. El funcionamiento del tipo trifásico se da por tres corrientes alternas que se encuentran en funcionamiento simultáneamente.

Este tipo de corriente está formado por una instalación de tres fases, que se encuentran trabajando de forma paralela, en contraposición a lo que ocurre en el tipo monofásico, es trasladada la corriente a través de un sistema que consta de tres

conductores, o cuatro en el caso de la disposición de un neutro por parte de las tres fases. Los artefactos que hacen uso de este tipo de electricidad, son diferenciados principalmente de los de uso monofásico por las especificaciones dentro de sus motores.

Página 35 de 308

La forma de usar estos aparatos con otro tipo de energía sería con métodos para convertir corriente monofásica en trifásica. La forma más sencilla de diferenciar un aparato de uso trifásico es cuando, dentro de sus especificaciones, expresa una potencia de 380 voltios. Este tipo de aparatos suelen tener su mayor uso en el sector industrial. La forma más común de encontrar esta clase de instalación:  EJEMPLO: Edificions grandes como los lugares comerciales. También es común que sea esta la conexión en propiedades, como casas antiguas.

Fuente: https://www.zupimages.net/up/19/10/fdm4.jpg

Las instalaciones de este tipo, son compuestas por tres fases distintas y dependen de tres corrientes alternas distintas. La instalación o su potencia es dividida entre tres. La manera de comprobar si la conexión que se usa es de este tipo, tiene que identificarse si el ICP está compuesto de un interruptor triple. La tensión normal de este tipo de corriente trifásica oscila entre los 400 y 380 voltios.

1.6.2

Concepto sobre circuitos trifásicos 

CONEXIÓN ESTRELLA:

Un sistema Y-Y balanceado también conocido como Conexión Estrella-Estrella balanceada, es un sistema trifásico con fuente balanceada conectada

Página 36 de 308

en Y y carga balanceada conectada en Y. En la conexión en estrella se conectan juntos en un punto común uno de los extremos (X, Y y Z) de las bobinas, por lo que solo quedan tres cables de salida del generador (R, S, y T), llamados fases.  EJEMPLO:

Fuente: https://dademuchconnection.files.wordpress.com/2020/08/null-65.png

constituye conductores.

una

red

trifásica

estrella-estrella

(Y-Y)

cuatro

Los tres conductores externos se denominan conductores de fase, mientras que el conductor de retorno se llama conductor neutro. Por convención internacional l os conductores A, B y C de fase son llamados R, S y T respectivamente. El neutro se designa con la letra N. Las tensiones medidas entre cada conductor de fase y el neutro se denominan tensiones de fase URN, USN y UTN. Cada una de estas tensiones tiene el mismo módulo UF, pero están desfasadas entre sí 120°. Es decir, dependiendo de aquella fase que asignemos como referencia, las demás tensiones estarán desfasadas de la referencia en 120°. 

CONEXIÓN TRIANGULO:

Si se conectan entre sí las fases del generador o de la carga, conectando el principio

Página 37 de 308

de cada fase con el final de la siguiente, se obtiene la configuración triángulo.

En la conexión en triángulo la tensión de fase UF es igual a la tensión de línea UL ya que medimos entre los mismos puntos, en cambio la IF se reparte entre dos cargas siendo IF=IL/√3

 ¿Cómo se forma la conexión Triangulo? Este tipo de conexión se realiza uniendo el final de una bobina con el principio de la siguiente, hasta cerrar la conexión formando un triángulo. Es una conexión sin neutro. Las fases salen de los vértices del triángulo.

Fuente:

https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/tensiones-bobinas-motor.jpg

EGRAFIA Circuitos Trifasicos: https://dademuch.com/2020/04/07/circuitos-trifasicos-analisis-decircuitos-electricos/ https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico

Corriente Trifasica: https://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema% 204.htm

Circuito Trifasico:

Página 38 de 308

https://automatismoindustrial.com/curso-carnet-instalador-bajatension/a-instalaciones-de-enlace/a-2-corriente-alterna/0-1-19conexiones-estrella-triangulo-de-cargas-trifasicas-equilibradas/

1.7 Conversión de circuitos trifásicos Delta-Estrella, Estrella-Delta Por: Emanuel Alejandro López Velásquez

Primeramente, debemos de conocer como se componen ambos circuitos. El circuito delta o triángulo es un circuito de 3 terminales en la cual las ramas están conectadas entre si formando un triángulo o delta.

Ejemplo de circuito delta o triángulo Fuente: https://ingtelecto.com/wp-content/uploads/2017/11/Estrella-Delta.png

El circuito estrella es un circuito de 3 terminales las cuales están conectadas entre sí en forma de “Y”.

Ejemplo de circuito delta o triángulo Fuente: https://ingtelecto.com/wp-content/uploads/2017/11/Estrella-Delta.png

Según es.khanacademy.org la transformación delta-estrella es una técnica adicional para transformar ciertas combinaciones de resistores que no se pueden manejar por medio de las ecuaciones en serie o en paralelo. También se conoce como transformación Pi - T. Algunas redes de resistores no se pueden simplificar mediante las combinaciones comunes en serie y paralelas. A menudo, esta situación puede manejarse al probar con la conversión Delta-Estrella.

Página 39 de 308

Los nombres de delta y estrella vienen de la forma de los esquemas, parecidos a la letra griega y a la figura. La transformación te permite reemplazar tres resistores en una configuración de delta por tres resistores en una configuración en estrella, y viceversa. Es importante darse cuenta del número diferente de nodos en las dos configuraciones. Delta tiene tres nodos, mientras que estrella tiene cuatro nodos (uno adicional en el centro). Se pueden volver a trazar las configuraciones para que los resistores queden en una distribución cuadrada. A esta se le conoce como configuración π-T.

Ejemplo de circuito en configuración π-T Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/a88345766c62854d2c426c1c8f034f3ca7767e01.svg

Para que la transformación sea equivalente, la resistencia entre ambos pares de terminales debe ser la misma antes y después. Es posible escribir tres ecuaciones simultáneas para hacer evidente esta restricción.

Ejemplo de conversión Delta-Estrella Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/05cc24f20113bc6937dec9b8e85ee09e032d2a66.svg

Considera las terminales x y y (y por el momento supón que la terminal z no está conectada a nada, así que la corriente en R3 es 0). En la configuración delta, la resistencia entre x y y es Rc en paralelo con Ra + Rb. Del lado de la conexión estrella, la resistencia entre x y y es la combinación en serie de R1+ R2 (de nuevo, supón que la terminal z no está conectada a nada, así que R1 y R2 llevan la misma corriente y se pueden considerar en serie). Igualamos estas entre sí para obtener la primera de tres ecuaciones simultáneas.

𝑅1 + 𝑅2 =

𝑅𝑐(𝑅𝑎 + 𝑅𝑏) 𝑅𝑐 + (𝑅𝑎 + 𝑅𝑏)

Podemos escribir dos expresiones parecidas para los otros dos pares de terminales. Después de resolver las ecuaciones simultáneas, obtenemos las ecuaciones para transformar cualquier red en otra. Las ecuaciones para la conversión Delta-Estrella son las siguientes.

Página 40 de 308

𝑅1 =

𝑅𝑏 ∗ Rc 𝑅𝑎 + Rb + 𝑅𝑐

𝑅2 =

𝑅𝑎 ∗ Rc 𝑅𝑎 + Rb + 𝑅𝑐

𝑅3 =

𝑅𝑎 ∗ Rb 𝑅𝑎 + Rb + 𝑅𝑐

Las ecuaciones para una conversión Estrella-Delta son las siguientes:

𝑅a =

(𝑅1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1) 𝑅1

𝑅b =

(𝑅1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1) 𝑅2

𝑅c =

(𝑅1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1) 𝑅3

A continuación, se presentará un ejemplo. Tenemos un circuito delta con resistores de 3Ω. Obtén el equivalente a estrella.

Ejemplo de conversión Delta-Estrella Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/c6789351f8a5107cacd2c0010b937032f073ac73.svg

A continuación, se presentará un ejemplo de conversión EstrellaDelta. Tenemos un circuito estrella con resistores de 5Ω. Obtén el equivalente a delta.

Página 41 de 308

𝑅a =

(5 ∗ 5) + (5 ∗ 5) + (5 ∗ 5) (𝑅1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1) = 𝑅1 5 = 15𝛺

𝑅b =

(5 ∗ 5) + (5 ∗ 5) + (5 ∗ 5) (𝑅1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1) = 𝑅2 5 = 15𝛺

Rc =

(5 ∗ 5) + (5 ∗ 5) + (5 ∗ 5) (𝑅1 ∗ R2) + (R2 ∗ R3) + (R3 ∗ R1) = 𝑅3 5 = 15𝛺

15Ω 5Ω

5Ω

15Ω

5Ω

15Ω

Ejemplo de conversión Estrella-Delta Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/05cc24f20113bc6937dec9b8e85ee09e032d2a66.svg

1.8 Solución de circuitos trifásicos

A continuación, se presentará un ejemplo sobre como resolver un circuito trifásico.

Ejemplo solución de circuitos trifásicos Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=6Kf1XRL-gqA

Como podremos observar es un circuito Estrella el cual esta conformado por 3 fases. Podemos observar que el sistema trifásico con neutro se encuentra balanceado por lo cual la suma de Va, Vb, Vc debe de dar cero. Todas las fuentes están desfasadas una de la otra a 120°.

𝑉𝑎𝑛 = 𝑉𝑓∠0° 𝑉𝑏𝑛 = 𝑉𝑓∠120° 𝑉𝑐𝑛 = 𝑉𝑓∠240° Una vez realizado esto tenemos dos tipos de voltaje.

𝑉𝑎𝑛, 𝑉𝑏𝑛, 𝑉𝑐𝑛 = 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑠𝑒

Página 42 de 308

𝑉𝑎𝑏, 𝑉𝑏𝑐, 𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑙í𝑛𝑒𝑎 El voltaje de fase mide una línea con el neutro, mientras el voltaje de línea mide entre 2 líneas. Para hallar el voltaje en una línea debemos usar la siguiente ecuación.

𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑎𝑛 − 𝑉𝑐𝑛 Luego sustituimos los valores.

𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑓∠0° − 𝑉𝑓∠240° 𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑓(cos 0° + 𝑗 𝑠𝑒𝑛0°) − 𝑉𝑓(𝑐𝑜𝑠240° + 𝑗 𝑠𝑒𝑛240°) 1 √3 ) 𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑓(1) − 𝑉𝑓 (− − 𝑗 2 2 𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑓 (1 +

1 3 √3 √3 ) = 𝑉𝑓 ( + 𝑗 ) +𝑗 2 2 2 2

𝑉𝑎𝑐 = 𝑉𝑓 ∗ √3∠30°

E-Grafía Conversión de circuitos trifásicos Delta-Estrella, Estrella-Delta https://glosarios.servidor-alicante.com/electricidad/circuito-delta https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuitanalysis-top

Solución de circuitos trifásicos https://www.youtube.com/watch?v=6Kf1XRL-gqA

1.9

Dispositivos de 4 capas

Por: Billy Mendoza Una familia de dispositivos conocidos como tiristores se construye con cuatro capas semiconductoras (pnpn), que se utilizan para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electronicos de bajo consumo de potencia. Los tiristores en cambio sólo conmutan entre dos estados: corte y conducción. Estos dispositivos actúan como circuitos abiertos capaces de soportar cierto voltaje normal hasta que son disparados. Cuando son disparados, se

Página 43 de 308

encienden y se convierten en trayectorias de baja resistencia para la corriente y permanecen asi, incluso después de que deparase el disparo. Un tiristor es un dispositivo semiconductor que utiliza realimentación interna para producir un nuevo tipo de conmutación. Al igual que los FET de potencia, el SCR y el triac pueden conmutar grandes corrientes. Por ello, la principal aplicación de estos dispositivos es el control de grandes corrientes de carga para motores, calentadores, sistemas de iluminación y otras cargas semejantes. En sí, el tiristor es un conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez, el tiristor es un componente idóneo en electrónica de potencia.

Imagen: Ejemplo de Diodo de 4 Capas Fuente: https://unicrom.com/diodo-de-4-capas-diodo-schockley/

1.10 Diodos de Potencia Por: Billy Mendoza Uno de los dispositivos mas importante de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las siguietes 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.

Imagen: Ejemplo de curva característica de diodo de potencia Fuente: https://www.uv.es/~marinjl/electro/diodo.html

Características

Página 44 de 308

Las características más importantes del diodo podemos agrupar de la siguiente forma: 

Características estáticas o Parámetros en bloqueo  Tensión inversa de trabajo (VRWM): Tensión inversa máxima que puede ser soportada por el diodo de forma continuada sin peligro de avalancha.  Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): Tensión inversa máxima que puede ser soportada en picos de 1ms repetidos cada 10 ms por tiempo indefinido.  Tensión inversa de pico único (VRSM): Tensión inversa máxima que puede ser soportada por una sola vez cada 10 min o más, con duración de pico de 10ms.  Tensión de ruptura (VR): Si es alcanzada, aunque sea por una vez, el diodo puede destruirse o al menos degradar sus características eléctricas. o Parámetros en estado de conducción  Intensidad media nominal (IFAV): Es el valor medio de la máxima intensidad de impulsos senoidales de 180º que el diodo puede soportar con la cápsula mantenida a determinada temperatura (110 ºC normalmente).  Intensidad de pico repetitivo (IFRM): Máxima intensidad que puede ser soportada cada 20 ms por tiempo indefinido, con duración de pico de 1ms a determinada temperatura de la cápsula.  Intensidad de pico único (IFSM): Es el máximo pico de intensidad aplicable por una vez cada 10 minutos o más, con duración de pico de 10ms. o Modelo estático Existen distintos modelos del diodo en su región directa que facilitan los cálculos a realizar, para lo cual debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión que necesitemos. Dichos modelos suelen ser proporcionados por el fabricante, e incluso pueden venir ya en las librerías del programa.

Imagen: Ejemplo de modelos estáticos Fuente: https://www.uv.es/~marinjl/electro/diodo.html



Características dinámicas o Tiempo de recuperación inverso: 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

Página 45 de 308

caída) en pasar de un valor de pico negativo (IRRM) a un valor despreciable mientras van desapareciendo el exceso de portadores. o 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. 

Potencia o 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 esta potencia de trabajo. o 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. o Potencia inversa de pico repetitiva (PRRM): Es la máxima potencia que puede disipar el dispositivo en estado de bloqueo. o Potencia inversa de pico no repeptitiva (PRSM): Similar a la anterior, pero dada para un pulso único.



Características térmicas o 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. o 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.

Tipos de diodos de potencia  Diodos rectificadores para baja frecuencia o Características IFAV: 1A – 6000 A VRRM: 400 – 3600 V VFmax: 1,2V (a IFAVmax) trr: 10 µs o Aplicaciones Rectificadores de Red. Baja frecuencia (50Hz).

Página 46 de 308



Diodos rápidos (fast) y ultrarrápidos (ultrafast) o Características IFAV: 30A – 200 A VRRM: 400 – 1500 V VFmax: 1,2V (a IFAVmax) trr: 0,1 - 10 µs o Aplicaciones Conmutación a alta frecuencia (>20kHz). Inversores. UPS. Accionamiento de motores CA. Diodos Schotkky o Características IFAV: 1A – 120 A VRRM: 15 – 150 V VFmax: 0,7V (a IFAVmax) trr: 5 ns o Aplicaciones Fuentes conmutadas. Convertidores. Diodos de libre circulación. Cargadores de baterías. Diodos para aplicaciones especiales (alta tensión) o Características IFAV: 0,45 – 2A VR: 7,5kV – 18kV VRRM: 20V – 100V trr: 150 ns o Aplicaciones Aplicaciones de alta tensión. Diodos para aplicaciones especiales (alta corriente) o Características IFAV: 50A – 7000 A VRRM: 400 – 2500 V VF: 2V trr: 10 µs o Aplicaciones Aplicaciones de alta corriente.

Imagen: Ejemplo de Diodo de Potencia Fuente: https://www.ecured.cu/Diodos_de_potencia

Página 47 de 308

1.11 Rectificadores controlados de silicio (SCR’s) Por: Billy Mendoza El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición PNPN. Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

Imagen: Ejemplo de SCR Fuente: https://www.ecured.cu/Rectificador_Controlado_de_Silicio

Funcionamiento Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito. El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo si se está trabajando en corriente alterna. En este último caso, según se atrase o adelante el pulso de disparo, se controla el punto (o la fase) en el que la corriente pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento (en la práctica, cuando la onda senoidal cruza por cero). Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.

Página 48 de 308

Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, especialmente control de motores, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

Aplicaciones: Las aplicaciones de los tiristores se extienden desde la rectificación de corrientes alternas en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna. Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones entre las cuales están:          

Controles de relevador. Circuitos de retardo de tiempo. Fuentes de alimentación reguladas. Interruptores estáticos. Controles de motores. Recortadores. Inversores. Ciclo conversores. Cargadores de baterías. Circuitos de protección.

Imagen: Ejemplo curva característica de SCR Fuente: https://siticed.com.mx/2020/04/13/rectificador-controlado-de-silicio-scr/

Dispositivo 4 capas https://es.scribd.com/doc/61823602/Dispositivo-de-Cuatro-Capas https://unicrom.com/diodo-de-4-capas-diodo-schockley/ https://www.redalyc.org/pdf/849/84955649002.pdf Diodo de potencia https://www.ecured.cu/Diodos_de_potencia https://www.uv.es/~marinjl/electro/diodo.html SCR https://www.ecured.cu/Rectificador_Controlado_de_Silicio

https://siticed.com.mx/2020/04/13/rectificador-controlado-de-silicio-scr/ https://vdocuments.site/dispositivos-de-4-capas.html

Página 49 de 308

1.12 EL TRIAC Por: Roger Eliezer Merlos Pacheco

Según ingmecafenix.com El triac es un componente electrónico que se utiliza para el control de la corriente, básicamente puede hacer la función de interruptor de un transistor, pero este componente lo hace en corriente alterna a diferencia del transistor que lo hace en corriente directa. El funcionamiento de este componente es bastante sencillo de comprender, ya que cuenta con tres terminales, dos ánodos y una puerta o mejor conocida en ingles como gate. En los ánodos se coloca la corriente alterna junto con el elemento que se quiere controlar, ya sea un motor, una lampara, un horno, etc. Puede ser cualquier cosa que funcione con corriente alterna, por último, una vez que colocamos una corriente dentro de la terminal gate este se activa para actuar como un interruptor cerrado, para desactivarlo basta con quitar la corriente de todo el circuito.

Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2018/10/Triac.jpg

Partes del TRIAC: Según ingmecafenix.com cuenta con 3 terminales, las cuales son 2 ánodos y una Gate. El símbolo del triac son dos diodos conectados como un puente rectificador uno a la inversa del otro, solo que estos diodos son especiales ya que están configurados por 2 materiales P y 4 materiales N.

Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2018/10/Partes-triac.jpg

Aplicacion del TRIAC: Según ingmecafenix.com Su funcionamiento es fácil de

Página 50 de 308

entender y sus aplicaciones radican para encender o desactivar cualquier dispositivo que funcione con corriente alterna, como, por ejemplo: control de iluminación, atenuador de luces, control de motores, etc.

Fuente: https://i.ytimg.com/vi/wVCdTaxVAXU/maxresdefault.jpg

1.13 TRANSISTORES DE POTENCIA Por: Roger Eliezer Merlos Pacheco

Según www.uv.es 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.

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. Alta concentración de intensidad por unidad de superficie del semiconductor.

Página 51 de 308



Que el efecto avalancha se produzca a un valor elevado (VCE máxima elevada).



Que no se produzcan puntos calientes (grandes di/dt).

Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/O8ZsLUZdZjqrvI1T5nsuI9juO6x1cfZR1L4qXnj-

q9LLweWPfb5PEJWmdFZfKYTrzSBivAeLPn59ihRPYT70BVzGvDx7Tefc30NX6uwrmNH9VV2kNQXURJXzFVaw

1.14 TRANSISTORES ESPECIALES Por: Roger Eliezer Merlos Pacheco

Según. electronicafacil. Net Transistor de Inducción Estática (SIT) Es el Dispositivo mas importante bajo desarrollo es el transistor de inducción estatica (SIT) mostrado esquemáticamente en la figura 1. El SIT es un dispositivo portador mayoritario (unipolar) en el que el flujo de electrones de la fuente a el drenaje es controlado por un potencial de barrera en el semiconductor de dos dimensiones con forma de silla de montar entre las compuertas metálicas. La fabricación del SIT requiere un grabado anistrópico de pared recta de zanjas de 2 –3 µm de profundidad usando un grabado reactivo de ion (RIE, por sus siglas en ingles) seguida por una deposición de Metalizacion de Shottky en la zanja del fondo sin cubrir la zanja lateral.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia

Página 52 de 308

Según. electronicafacil. Net Transistor bipolar de compuerta aislada (IGBT) La estructura es muy similar a la de un MOSFET difundido verticalmente que ofrece una difusión doble de una región del tipo-p y de una del tipo-p. Una capa de inversión se puede formar bajo la compuerta aplicando el voltaje correcto al contacto de la compuerta como con un MOSFET. La diferencia principal es el uso de una capa del substrato de p+ para el drenaje. El efecto es cambiar esto en un elemento bipolar pues esta región del tipo-p inyecta los agujeros en la región de la deriva del tipo-n. El encendido del dispositivo es alcanzado aumentando el voltaje VG de la compuerta de modo que sea mayor que el voltaje Vth del umbral. Esto da lugar a una capa de inversión que forma bajo compuerta que proporciona a un canal que conecta la fuente a la región de la deriva del dispositivo.

Fuente: https://st-elf.electronicafacil.net/tutoriales/212/clip_image005.gif

Según. electronicafacil. Net Transistores de Efecto de Campo de unión Metal Oxido Semiconductor (MOSFET's) El MOSFET es un dispositivo de 4 terminales y la corriente que circula internamente es controlada por un campo eléctrico. Los terminales son Fuente (Source), Compuerta (Gate), Drenaje (Drain) y el Sustrato (Sustrate) cuando está polarizada la compuerta (V=0), se cierran las uniones p-n ubicadas entre el drenaje y la fuente y por esto no hay flujo de corriente entre la fuente y el drenado. Cuando se le aplica a la compuerta un voltaje positivo con respecto a la fuente (la entrada y el sustrato son comunes), las cargas negativas en el canal son inducidas y comienza a circular corriente por el canal. De ahí en adelante la corriente es controlada por el campo eléctrico, este tipo de dispositivo es llamado transistor de efecto de campo de unión o JFET. El MOSFET ha reemplazado a los BJT en muchas aplicaciones electrónicas porque sus estructuras son mas sencillas y su costo es menor. Entre estos también se encuentran los MOSFET de canal n (nMOS), MOSFET de canal p (PMOS), MOSFET complementarios (CMOS), memorias de compuertas lógicas y dispositivos de carga acoplada (CCDs).

Página 53 de 308

Fuente: https://st-elf.electronicafacil.net/tutoriales/212/clip_image005.gif

E-Grafía EL TRIAC https://www.ingmecafenix.com/electronica/triac/ https://es.wikipedia.org/wiki/Triac

TRANSISTORES DE POTENCIA https://www.uv.es/~marinjl/electro/transistores.html

TRANSISTORES ESPECIALES https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Tiristores-Especiales.html

1.15 El Diac Por: Diego Moran

Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, siempre que se llegue a su tensión de cebado o de disparo (30v aproximadamente, dependiendo del modelo).

https://sensoricx.com/wp-content/uploads/2020/12/2.png https://sensoricx.com/wp-content/uploads/2020/12/ecuacion_1.png

Página 54 de 308

Hasta que la tensión aplicada entre sus extremos supera la tensión de disparo VBO; la intensidad que circula por el componente es muy pequeña. Al superar dicha tensión la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo, como consecuencia, la tensión anterior. La aplicación más conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga.

1.15.1 funciones del Diac El nombre DIAC proviene de las palabras DIode AC switch. El DIAC es un componente electrónico que se utiliza ampliamente para ayudar a la activación uniforme de un TRIAC cuando se utiliza en los interruptores de CA y, como resultado, se encuentran a menudo en los reguladores de luz, como los utilizados en la iluminación doméstica. Estos componentes electrónicos también se utilizan ampliamente en los circuitos de arranque de las lámparas fluorescentes. Aunque el término no se ve a menudo, los DIACs también pueden ser llamados diodos de disparo simétrico - un término resultante de la simetría de su curva característica. Los DIAC se presentan en diversos formatos. Como componentes discretos pueden estar contenidos en pequeños paquetes con plomo, pueden obtenerse en paquetes de montaje superficial, en paquetes grandes que se atornillan a un chasis, o en una variedad de otros paquetes. Como a menudo se utilizan como una combinación DIAC TRIAC, suelen estar integrados en la misma matriz que un TRIAC.

https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2021/02/Screenshot_31.png

1.16 Análisis AC Como primer punto debemos saber es que es corriente alterna o AC es toda aquella corriente que se mantiene en constante cambio entre corriente negativa y corriente positiva y tiene un gran nivel de voltaje entre

Página 55 de 308

los 120 y los 240 volteos y esta corriente no se puede usar para toda clase de aparatos si estos no poseen un trasformador. En física, se considera onda, a la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio. Esta propiedad del medio, o magnitud, suele variar en función del tiempo. Existen muchos tipos de ondas (olas, ondas de radio, sísmicas, etc.) y se pueden clasificar de diferentes maneras (según el medio de propagación, según la dirección de la perturbación, según su periodicidad, etc.). Una onda periódica es aquella en la que la perturbación que las origina se produce en ciclos repetitivos, tal es el caso de las ondas senoidales. Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier. Un ciclo de esta señal está conformado; por un semi-ciclo positivo comprendido de 0° a 180° (0 a π radianes) y un negativo comprendido de 180° a 360°

https://st-elf.electronicafacil.net/tutoriales/141/Estrucdiac1.gif

Puesto que la magnitud oscila en función del tiempo f (t) , y puesto que al cabo de un intervalo de tiempo T los valores de la magnitud se repetirán, tendremos siendo T el tiempo que transcurre entre repetición y repetición y que recibe el nombre de periodo y se mide en segundos (Seg).

https://st-elf.electronicafacil.net/tutoriales/141/diac1.gif

Frecuencia f (Hz). Es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo, se mide en (Hz) y es el inverso del periodo.

https://sensoricx.com/wp-content/uploads/2020/12/1-768x314.png

Página 56 de 308

FUENTES DE INFORMACION https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://ele ctromundo.pro/que-es-undiac/&ved=2ahUKEwiGsuquioTxAhWoVN8KHUWaDJEQFjAXegQINBAC &usg=AOvVaw25zK3RiQk0y5yYe-oa8vek&cshid=1623019392327 https://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-diac.html https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/corrientealterna



 

1.17 El Diac Por: Lester Mota El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor doble de dos conexiones. Es un diodo bidireccional autodisparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo alternativa, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor triple de voltios característico para ese dispositivo. El comportamiento es variable para ambas direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón. Los DIAC son una denominación de tiristor, y se usan normalmente para autocompletar el ritmo variado del disparo de un triac, otra clase de tiristor. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales al menos, ánodo 1 y ánodo 2. Actúa como una llave semicircular interruptora bidireccional la cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales variables alcanza el voltaje de quema o accionado, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la potencia del proceso de fabricación.

El símbolo DIAC utilizado para representar este componente electrónico en los diagramas de circuitos puede recordarse como una combinación de lo que pueden parecer dos diodos en paralelo entre sí pero conectados en direcciones opuestas

Página 57 de 308

Imagen: simbologia Fuente: https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2021/02/Screenshot_1-1.png

Debido a que los DIACs son dispositivos bidireccionales, los terminales no pueden ser etiquetados como ánodo y cátodo como lo son para un diodo. En su lugar, pueden etiquetarse como A1 y A2 o MT1 y MT2, donde MT significa Terminal principal

Funcionamiento del los Diac Los circuitos DIAC utilizan el hecho de que un DIAC sólo conduce la corriente cuando se ha superado una determinada tensión de ruptura. La tensión de ruptura real dependerá de la especificación del tipo de componente concreto. Cuando se produce la tensión de ruptura del DIAC, la resistencia del componente disminuye bruscamente y esto conduce a una fuerte disminución de la caída de tensión a través del DIAC, y un correspondiente aumento de la corriente. El DIAC permanecerá en su estado de conducción hasta que el flujo de corriente a través de él caiga por debajo de un valor particular conocido como corriente de mantenimiento. Cuando la corriente cae por debajo de la corriente de mantenimiento, el DIAC vuelve a su estado de alta resistencia, o no conductor.

Imagen: funcionamiento Fuente: https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2021/02/Screenshot_2-1.png

Página 58 de 308

La mayoría de los DIAC tienen una tensión de ruptura de unos 30 voltios, aunque las especificaciones exactas dependerán del tipo de dispositivo. Curiosamente, su comportamiento es algo similar al de una lámpara de neón, aunque ofrecen una tensión de conexión mucho más precisa y, por tanto, proporcionan un grado mucho mayor de ecualización de la conmutación.

Estructura del Diac El DIAC puede fabricarse como una estructura de dos o cinco capas. En la estructura de tres capas, la conmutación se produce cuando la unión con polarización inversa experimenta una ruptura inversa. La versión de tres capas del dispositivo es la más común y puede tener una tensión de ruptura de unos 30 V. El funcionamiento es casi simétrico debido a la simetría del dispositivo. También existe una estructura DIAC de cinco capas. No actúa de la misma manera, aunque produce una curva I-V muy similar a la versión de tres capas. Puede considerarse como dos diodos de ruptura conectados espalda con espalda.

Imagen: Estructura Fuente: https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2021/02/Screenshot_2-1.png

Para la mayoría de las aplicaciones se utiliza la versión de tres capas del DIAC. Proporciona una mejora suficiente en las características de conmutación. Para algunas aplicaciones se puede utilizar el dispositivo de cinco capas.

Aplicaciones del Diac Uno de los principales usos de los DIACs dentro de los circuitos TRIAC. Los TRIAC no se disparan de forma simétrica como resultado de las ligeras diferencias entre las dos mitades del dispositivo.

Página 59 de 308

El disparo no simétrico y las formas de onda resultantes dan lugar a la generación de armónicos no deseados: cuanto menos simétrica sea la forma de onda, mayor será el nivel de generación de armónicos. Dado que el DIAC impide que fluya cualquier corriente de puerta hasta que la tensión de disparo haya alcanzado una determinada tensión en cualquier dirección, esto hace que el punto de disparo del TRIAC sea más uniforme en ambas direcciones. En vista de su utilidad, los DIACs pueden incorporarse a menudo en el terminal de puerta de un TRIAC. Los DIAC son un componente electrónico muy utilizado. La principal aplicación de los DIAC es su uso junto con los TRIAC para igualar sus características de conmutación. Al igualar las características de conmutación de estos TRIAC, se puede reducir el nivel de armónicos generados al conmutar señales de CA

Tipos de Diac 

DIAC de tres capas: Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus funciones.



DIAC de cuatro capas. Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.

Imagen: Aplicacion Fuente: https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2021/02/Screenshot_4.png

Página 60 de 308

1.16 Analisis de AC

El estudio de un circuito de corriente alterna es una rama del árbol de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos

por

materiales resistores, condensadores e inductores conectados a una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales. Además también se usa las transformadas de Laplace y Fourier para poder calcular sus equivalencias. En estos circuitos, las ondas electrómagnéticas suelen aparecer caracterizadas como fasores según su módulo y fase, permitiendo un análisis más sencillo. Además, se deberán tener en cuenta las siguientes condiciones: 

Todas las fuentes deben ser sinusoidales.



Debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado completamente.



Todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen tal que puedan considerarse como lineales. Los circuitos con diodos están excluidos y los resultados con inductores con núcleo ferromagnético serán solo aproximaciones

Un circuito RLC es un circuito en el que solo hay resistencias, condensadores y bobinas: estos tres elementos tienen, por ecuaciones características una relación lineal (Sistema lineal) entre tensión e intensidad. Se dice que no hay elementos activos.

De forma que para conocer el funcionamiento de un circuito se aplican las leyes de Kirchhoff, resolviendo un sistema de ecuaciones diferenciales, para determinar la tensión e intensidad en cada una de las ramas. Como este proceso se hace extremadamente laborioso cuando el circuito tiene más de dos bobinas o condensadores (se estaría frente a

Página 61 de 308

ecuaciones diferenciales de más de segundo orden), lo que se hace en la práctica es escribir las ecuaciones del circuito y después simplificarlas a través de la transformada de Laplace, en la que derivadas e integrales son sumas y restas con números complejos, se le suele llamar dominio complejo, resolver un sistema de ecuaciones lineales complejo y luego aplicarle la transformada inversa de Laplace, y finalmente, devolverlo al dominio del tiempo. A muchos, esto quizá les suene a nuevo, porque en realidad, lo que se hace siempre es aplicar directamente la transformada de Laplace sin saber que se está usando, mediante reglas nemotécnicas; después resolver el sistema de ecuaciones y por último interpretar los resultados de tensión o intensidad complejos obteniendo automáticamente la respuesta en el tiempo, es decir, aplicando mentalmente la antitransformada de Laplace sin saber que se está haciendo.

Impedancia compleja Da la relación entre tensión a ambos lados de un elemento y la intensidad que circula por él en el campo complejo:

Es útil cuando se resuelve un circuito aplicando la ley de mallas de Kirchoff. La impedancia puede representarse como la suma de una parte real y una parte imaginaria:

R es la parte resistiva o real de la impedancia y X es la parte reactiva o reactancia de la impedancia.

Admitancia compleja Nos da la relación entre la intensidad que circula por un elemento y la tensión a la que está sometido en el campo complejo:

Es útil cuando se resuelve un circuito aplicando la ley de nudos de Kirchoff (LTK), la admitancia es el inverso de la impedancia:

Página 62 de 308

conductancia

parte

real

admitancia

la susceptancia YS la parte imaginaria de la admitancia. Y ahora a continuación se explica cómo mentalmente, y sin saberlo, se aplica la antitransformada de Laplace, identificando directamente los resultados de los números complejos con su significado en el tiempo: Sentido físico de la parte imaginaria j (donde se utiliza esta letra en vez de i para evitar confusiones con la intensidad) de las impedancias calculando, sin utilizar estas, la corriente que circula por un circuito formado por una resistencia, una inductancia y un condensador en serie.El circuito está

alimentado

suficientemente

con para

una que

tensión todos

los

sinusoidal

fenómenos

esperado

transitorios

hayan

desaparecido. Se tiene un régimen permanente. Como el sistema es lineal, la corriente del régimen permanente será también sinusoidal y tendrá la misma frecuencia que la de la fuente original. Lo único que no se sabe sobre la corriente es su amplitud y el desfase que puedetener con respecto a la tensión de alimentación. Así, si la tensión de alimentación es corriente será de la forma

donde es el desfase que no

conocemos. La ecuación a resolver será:

donde ,

son las tensiones entre las extremidades de la

resistencia, la inductancia y el condensador

La definición de inductancia nos dice que:

La definición de condensador nos dice que integrando, se puede comprobar que:

Así, la ecuación que hay que resolver es:

Despejando e

Página 63 de 308

Hay que encontrar los valores que permitan que esta ecuación sea satisfecha para todos los valores De T Para encontrarlos, imagínese que se alimenta otro circuito idéntico con otra fuente de tensión sinusoidal cuya única diferencia es que comienza con un cuarto de periodo de retraso. Es decir, que la tensión será

De la misma manera, la solución también tendrá el mismo retraso y la corriente será:

La ecuación de este segundo

circuito retardado será:

Hay signos que han cambiado porque el coseno retardado se transforma en seno, pero el seno retardado se transforma en coseno Ahora se van a sumar las dos ecuaciones después de haber multiplicado la segunda por j La idea es de poder transformar las expresiones de la forma utilizando las fórmulas de Euler. El resultado es:

Como es diferente de cero, se puede dividir toda la ecuación por ese factor:

se deduce:

A la izquierda se tienen las dos cosas que se quieren calcular: la amplitud de la corriente y su desfase. La amplitud será igual al módulo del número complejo de la derecha y el desfase será igual al argumento del número complejo de la derecha. Y el término de la derecha es el resultado del cálculo habitual utilizando el formalismo de impedancias en el cual de tratan las impedancias de las resistencias, condensadores e inductancias de la

Página 64 de 308

misma manera que las resistencias con la ley de Ohm. Vale la pena de repetir que cuando se escribe

se admite que la persona que lee esa fórmula sabe interpretarla y no va a creer que la corriente pueda ser compleja o imaginaria. La misma suposición existe cuando se encuentran expresiones como "alimentamos con una tensión

" o "la corriente es compleja".

Como las señales son sinusoidales, los factores entre los valores eficaces, máximos, pico a pico o medios son fijos. Así que, en el formalismo de impedancias, si los valores de entrada son pico, los resultados también vendrán en pico. Igual para eficaz u otros. Pero no hay que mezclarlos.

Generalizacion de la ley de Ohm La tensión entre las extremidades de una impedancia es igual al producto de la corriente por la impedancia:

Tanto la impedancia como la corriente y la tensión son, en general, complejas.

Impedancia en serie y paralelo Las impedancias se tratan como las resistencias con la ley de Ohm. La impedancia es igual a su suma:

La impedancia de varias impedancias en paralelo es igual al inverso de la suma de los inversos:

Interpretacion de resultados El resultado de un cálculo de una tensión o de una corriente es, generalmente, un número complejo. Ese número complejo se interpreta de manera siguiente:

Página 65 de 308 

El módulo indica el valor de la tensión o de la corriente calculada. Si los valores utilizados para los generadores eran los valores pico, el resultado también será un valor pico. Si los valores eran valores eficaces, el resultado también será un valor eficaz.



El argumento de ese número complejo da el desfase con respecto al generador utilizado como referencia de fase. Si el argumento es positivo la tensión o la corriente calculadas estarán en avance de fase.

Ejemplos En

diagrama

sinusoidal

derecha

tiene

generador

de 10 volts de amplitud y de una frecuencia de 10

kHz. En serie hay una inductancia de 10 mH y una resistencia de 1,2 kohm Se calcula la corriente Ique circula en el circuito:

Es necesaria la aplicación del cálculo con números complejos si se utiliza esta notación. El módulo de la corriente es:

Como el valor de la tensión del generador que se tomó fue un valor pico (amplitud), el valor del corriente obtenido también es un valor pico. La corriente eficaz es:

La corriente está en retardo de fase con respecto a la fase del generador. Eso es lógico, ya que el circuito es inductivo. Solo la resistencia disipa potencia:

Página 66 de 308

La fracción 1/2 aparece porque el valor de la corriente es el valor pico. La tensión entre los extremos de la resistencia es La tensión eficaz que se leería con un voltímetro sería el módulo de esta tensión divido por La tensión extremada de la inductancia es:

La tensión eficaz leída con voltímetro sería, igualmente: 3.28vef Se constata que la suma de las dos tensiones "complejas" da (teniendo en cuenta los redondeos) la tensión del generador. En cambio, la suma de las dos tensiones leídas con un voltímetro es más grande que la del generador Ese resultado es típico de las medidas hechas con un voltímetro en circuitos en los cuales las tensiones no están en fase. Un voltímetro mide módulos en valor eficaz, que no se pueden sumar directamente ya que se está tratando con fasores con sus distintas orientaciones.

Fuentes de información https://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_circuitos_de_corriente_alterna https://electromundo.pro/que-es-un-diac/ https://es.wikipedia.org/wiki/Diac#:~:text=El%20DIAC%20(Diodo%20para%20Corriente,sem iconductor%20doble%20de%20dos%20conexiones

1.17 transistor unijuntura (UJT) Por: Lester Mota El transistor UJT (transistor de unijuntura – Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores. Es un dispositivo de disparo. Los DIAC son una denominación de tiristor, y se usan normalmente para autocompletar el ritmo variado del disparo de un triac, otra clase de tiristor.

Página 67 de 308

Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN que es utilizado para hacer osciladores. Muy importante: No es un FET Físicamente el transistor UJT consiste de una barra de material tipo N con conexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor de aluminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. Ver los siguientes gráficos.

Imagen: simbologia Fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/UJT-simbolo.gif

Como se dijo antes este es un dispositivo de disparo. El disparo ocurre entre el Emisor y la Base1 y el voltaje al que ocurre este disparo está dado por la fórmula: Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + n x VB2B1

Donde:  

n = intrinsic standoff radio (dato del fabricante) VB2B1 = Voltaje entre las dos bases

La fórmula es aproximada porque el valor establecido en 0.7 puede variar de 0.4 a 0.7 dependiendo del dispositivo y la temperatura.

Ejemplos Ejemplo 1.– Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.63 y 24 voltios entre B2 y B1. ¿Cuál es el voltaje de disparo aproximado? 

Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.63 x 24) = 15.8 Voltios

Ejemplo 2.– Un UJT 2N4870 tiene un n = 0.68 y 12 voltios entre B2 y B1. ¿Cuál es el voltaje de disparo aproximado?  Voltaje de disparo = Vp = 0.7 + (0.68 x 12) = 8.86 Voltios.

Estructura del UJT

Página 68 de 308

Consiste en un bloque de material semiconductor tipo n ligeramente dopado, en cuyos extremos se sueldan los dos contactos de las bases. En un punto intermedio entre B1 y B2 se difunde una región tipo p, conformando la juntura p-n. El tercer terminal llamado emisor (E) se conecta al semiconductor tipo p. La región tipo p está fuertemente dopada, lo que le otorga una baja resistividad. En tanto, la región tipo n se encuentra ligeramente dopada, lo cual resulta en una alta resistividad de esta región. La unión suele estar más cerca de B2 que de B1, por lo que el dispositivo no posee una estructura simétrica. Esto permite proporcionar características eléctricas óptimas para la mayoría de las aplicaciones. El símbolo del diagrama esquemático para un transistor unijuntura representa el cable emisor con una flecha, que muestra la dirección en que la unión emisor-base permite la conducción de corriente. Un UJT complementario utiliza una base de tipo p y un emisor de tipo n, por lo que el símbolo indicará la dirección opuesta en la flecha del emisor.

Imagen: Estructura Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:UJT_Diodenersatzschaltbild.svg

Caracteristicas Fijándose en la curva característica del UJT se puede notar que cuando el voltaje Veb1 sobrepasa un valor Vp de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa. Este es un proceso con realimentación positiva, por lo que esta región no es estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación

Imagen: Aplicacion Fuente: https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2021/02/Screenshot_4.png

Página 69 de 308

1.18 Fundamentos básicos de contactores y diagramas

eléctricos. Un contador digital es constituido exactamente en igual forma que un divisor de frecuencia. En efecto, el circuito divisor-por-diez es en el fondo un contador, porque cuenta hasta diez pulsos y da una salida; se repone y queda listo para repetir el procedimiento de nuevo. Si se colocan varios flip-flops tipo JK en cascada, que inicien en el binario CERO, un BURST de pulsos en serie, colocados en la entrada, dejará los flip-flops en estados tales que ellos indiquen en forma binaria la cantidad de pulsos que arribaron al terminal de entrada. Todas las fuentes deben ser sinusoidales. Notemos de nuevo que cada etapa debe cambiar de estado solamente cuando la anterior pasa de lógica 1 a lógica 0. Cuando en electrónica se menciona la expresión BURST, que traducida significa «ráfaga», «reventar», «porción», se quiere dar a entender que esos pulsos se presentan como un tren definido, «como una cierta cantidad de vagones unidos entre sí», iguales y mensurables en su cantidad. (En el estudio de televisión en color se encuentra con mucha frecuencia esta palabra BURST, y se refiere a los 8 o más pulsos encargados de sincronizar los circuitos de crominancia, los cuales vienen a manera de «ráfaga de metralleta» incluidos dentro de la onda portadora de TV). Este contador decodificador está diseñado para un display de 7 segmentos con cátodo común. Se alimenta con 5 voltios. Puedes agregar otras entradas, las cuales se alimentan con los pines 4 y 5 del 74192 y van a los pines 12 y 13 de la siguiente etapa, siempre del IC 74192. Como generador de pulsos se incluye el que utiliza el LM555, para variar los pulsos deberás cambiar el C1, según los valores que se indican en la tabla y ajustando el potenciómentro de 1MΩ. El led visualiza la secuencia de los puntos. Los contadores digitales son un medio muy práctico para determinar FRECUENCIA, si la entrada del contador es abierta a una señal de frecuencia desconocida, durante un tiempo exactamente controlado (recordemos que «frecuencia» es la cantidad de ciclos que transcurren durante un segundo de tiempo). Los medios-ciclos half-cycles positivos de la frecuencia desconocida son contados, y su cantidad en el período de conteo permite establecer la frecuencia. Si el lado complementario del JK flip-flop es usado para manejar al que sigue, entonces el contador es conocido como un BACKWARD COUNTER contador hacia atrás; esto es, el arranca en 1111 y cuenta sucesivamente hacia abajo, 1110, 1101, 1100, etc. Este tipo de contador es muy práctico cuando se quiere determinar la DIFERENCIA entre una frecuencia desconocida y una frecuencia asignada. El contador puede ser pre-cargado con la frecuencia de entrada. El resíduo positivo o negativo, a la izquierda del contador es la diferencia. La figura 22 muestra un contador de 4 bits, implementado con cuatro flip-flops tipo T (Toggles), a partir de integrados JK, recordemos que en este caso no se tiene en

Página 70 de 308

cuenta las entradas J y K, por lo que se deben dejar «al aire», en lógica 1 (muchos integrados digitales están internamente hechos para que sus entradas queden automáticamente en nivel alto cuando son dejados «al aire» sus terminales).

Imagen: Aplicacion Fuente: http://www.electronica2000.com/wp-content/uploads/2019/12/figuras12.png

Contador binario codificado a decimal (BCD), implementado con 4 Flip-Flops tipo T, Se ha colocado intencionalmente el orden A, B, C, D, en las entradas de la tabla de verdad, para que recordemos con facilidad que un circuito cualquiera codificado a decimal -B, C, debe de tener necesariamente 4 terminales de entrada o salida. Además, el BCD implica que solamente se utilicen 10 de las 16 combinaciones posibles con los 4 bitsen los 4 terminales. Hay muchas clases distintas de flip-flops contadores en circuito integrado IC. El módulo de un contador especifica la máxima cuenta que el alcanza antes de reciclar. Los contadores módulo 10 son muy populares porque ellos reciclan después de caer el décimo pulso de entrada, y por lo tanto proveen una manera fácil de contar en decimal. Ellos son a menudo llamados CONTADORES DE DECADAS BCD (Binario Codificado a Decimal), y siempre tienen solamente cuatro terminales de salida (representan desde el 0000 hasta el 1001). Los contadores que están diseñados para aprovechar al máximo los cuatro bits del word nibble (medio byte) de salida, se llaman contadores HEXADECIMALES (representan desde el 0000 hasta el 1111). Los contadores pueden tener una variedad de controles de entrada. Un contador típico, por ejemplo, se puede programar para que cuente hacia arriba o hacia abajo (Up/Down). Puede también tener entradas de control para regresar la cuenta a 0’s, iniciar la cuenta en cualquier valor deseado, o para indicar los momentos en los cuales el contador debe trabajar. Estos últimos terminales son los habilitadores, o entradas ENABLE. Debido a que

Página 71 de 308

los contadores almacenan la cuenta acumulada hasta que llegue el próximo pulso clock, ellos pueden ser considerados STORAGE REGISTERS. 

Los circuitos integrados TTL contadores más comunes son: 7490A Décadas, divisor por 12 y contador binario BCD hasta 10 (de 0 á 9) 7492A Décadas, divisor por 12 y contador binario hasta 12 ( de 0 á 11) 7493A Décadas, divisor por 12 y contador binario hasta 16 ( de 0 á 15) 74160A Contador sincrónico de 4 bits, completamente programable 74190 Contador sincrónico Up/Down, BCD, programable ( de 0 á 9) 74191 Contador binario de 4 bits, sincrónico, Up/Down 74192 Contador sincrónico Up/Down BCD, programable (de 0 á 9) 74193 Contador sincrónico de 4 bits binarios, programable, Up/Down

Hay operación sincrónica cuando se tienen todos los flip-flops clocked simultáneamente (manejados), de tal forma que sus salidas cambien al mismo tiempo cuando lo requiera el proceso lógico director

Convertidores analógico/digital Muchos procesos de inspección y funciones de control requieren que un voltaje o una corriente análogas sean convertidas a forma digital (pulsos), de tal forma que puedan ser manejadas o interconectadas a circuitos digitales. Tal es el caso de los nuevos multímetros digitales para el taller, los cuales requieren de un convertidor analógico/digital para «traducir» en dígitos lo que su punta de prueba está viendo, como diferentes niveles de voltaje o corriente (para medir resistores, se hace pasar por tal elemento una mínima corriente de voltaje conocido, y de acuerdo con su caida se deduce por analogía el valor de la resistencia eléctrica (ley de ohm ). Dicha corriente es suministrada por el circuito del multímetro, razón por la cual algunos modelos disponen de pilas internas. Todos los parámetros físicos conocidos tienen naturaleza analógica, por lo que fenómenos tales como presión, temperatura, velocidad, intensidad de luz, aceleración, etc., pueden ser convertidos a un equivalente digital que permita su tratamiento como simples datos binarios. Comercialmente se consiguen distintas clases de convertidores A/D (Analogic-to-digital) en circuito integrado, algunos con salida lista para conectar un display, pero en el fondo todos desempeñan el mismo trabajo: servir como «recolectores de datos (DATA ACQUISITION) para otros circuitos de tratamiento de datos.

Convertidores digital/analógico El circuito integrado 4049 usado en la entrada de este circuito, es un sextuple inversor buffer indicado para operar como driver para cargas TTL. Este integrado tiene un Fan-out de 2 entradas TTL, y la entrada puede

Página 72 de 308

operar con voltajes de hasta 15V. Para hacer la conversión D/A se utiliza un conjunto de resistores en la salida de los 6 inversores formando un sistema escalonado que opera como sigue: Suponemos que inicilamente todas las salidas están en el nivel 0, lo que corresponde a todas entradas en el nivel 1, el divisor de voltaje no es alimentado y el voltaje de salida es nulo. Si llevamos el pin 14 al nivel bajo, que corresponde al bit menos significativo (LSB) del conversor, la salida Correspondiente al pin 15 pasará a tener un voltaje positivo de 5V, el que entonces aparecerá aplicado en el divisor formado por los 2 resistores de 470K ((R6 y R9). Como estos resistores son iguales, el voltaje será de 2.5V en el pin del bufffer 3140. Este IC está conectado como seguidor de voltaje, de tal forma que en su salida seguimos teniendo 2.5V, pero con baja impedancia, para uso externo. Si en lugar de la salida 15, fuera fuera activada la 6, con la aplicación de un nivel bajo de voltaje en el pin 7, el divisor utilizado estará formado por el resistor de 47K y 470K (R3 y R9), con lo que se obtiene un voltaje de 4.54V. Este es el voltaje que será aplicado al CA3140 y obtenido en la salida, el el caso de actrivar 2 entradas al mismo tiempo, el resultado será la obtención de un divisor con 2 resistores en paralelo y R9. Con la combinación acute; de más salidas podemos obtener otros valores de voltaje, un total de 64 abarcando de esta manera, una banda que va de aproximadamente 2.5V a4.9V Para aplicaciones más críticas los resistores deben de ser de precisión, en caso contrario serán de 1/4 de vatio con 5 por ciento de tolerancia. Para los IC, utilizar bases (zócalos). Para probar el circuito se conecta y en la salida colocamos un multímetro en la escala adecuada de voltaje directo. Luego le aplicamos niveles l&oautE;gicos en las entradas correspondientes a los voltajes deseados. Debemos observar que rn la pruebas las entradas sean llevadas a los nivels alto y bajo, sin dejarlas libres, para que la captación de zumbidos no lleve la salida a niveles erráticos que puedan afectar el voltaje final.

Diagramas electrónicos Un diagrama electrónico, también conocido como un esquema eléctrico o esquemático es una representación pictórica de un circuito eléctrico. Muestra los diferentes componentes del circuito de manera simple y con pictogramas uniformes de acuerdo a normas, y las conexiones de alimentación y de señal entre los distintos dispositivos. El arreglo de los componentes e interconexiones en el esquema generalmente no corresponde a sus ubicaciones físicas en el dispositivo terminado. A diferencia de un esquema de diagrama de bloques o disposición, un esquema de circuito muestra la conexión real mediante cables entre los dispositivos. (Aunque el esquema no tiene que corresponder necesariamente a lo que el circuito real aparenta) -- El tipo de dibujo que sí representa al circuito real se llama negativo (o positivo) de la tablilla de circuito impreso En un esquemático, los componentes se identifican mediante un descriptor o referencia que se imprime en la lista de partes. Por ejemplo, C1 es el

Página 73 de 308

primer condensador, L1 es el primer inductor, Q1 es el primer transistor, y R1 es el primer resistor o resistencia. A menudo el valor del componente se pone en el esquemático al lado del símbolo de la parte, pero más detalles adicionales (ocultos) se pudieran enviar e imprimir en la lista de partes. Las leyendas (como referencia y valor) no deben ser cruzadas o invadidas por cables o alambres ya que esto hace que no se entiendan.

Imagen: Aplicacion Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circuit_elements_es.svg

Los estándares o normas en los esquemáticos varían de un país a otro y han cambiado con el tiempo. El símbolo para un resistor (o resistencia) mostrado aquí data de los días en los que se hacían de un alambre largo envuelto en tal manera que no produjera inductancia parásita (arrollado sí la produciría). Estos resistores de hilo de alambre ahora se utilizan sólo en aplicaciones de alta potencia, y los resistores más pequeños se moldean usando carbón compuesto (una mezcla de carbón y masilla) o fabricados como un cilindro aislante (o pastilla) revestido con una película de metal. Para ilustrarlos, los esquemas europeos de circuitos han reemplazado el símbolo en zigzag por un rectángulo sencillo, a veces con el valor en ohmios escrito dentro. Un símbolo menos común es simplemente una serie de picos a un lado de la línea que representa al conductor, en lugar de hacia atrás y adelante como se muestra aquí. Otros símbolos, como el de la lámpara, también han tenido muchas variaciones con el transcurso de los años. Es incorrecto que los cables o alambres crucen (o invadan) por encima del cuerpo de los símbolos.

1.18.1

Cables y conexiones

Las uniones entre cables solían ser cruces sencillos de líneas; un alambre aislado y "cruzando sobre otro" sin hacer conexión en el pasado se hacía haciendo un semicírculo pequeño sobre la otra línea. Con la llegada del diseño computarizado, una conexión de dos alambres que se unen fue mostrada por un cruce con un punto o la "burbuja" y un paso sin conexión de alambres aislados se representó por un cruce sencillo sin un punto. Sin embargo, había un peligro de confundir estas dos representaciones si el punto es dibujado demasiado pequeño u omitido. La práctica moderna deberá evitar utilizar el símbolo "paso con punto", y para dibujar los alambres que conectan debe usar dos puntos en vez de uno (use de preferencia 5b) y para un paso sin conexión de alambres aislados se sigue representando por un cruce sencillo sin un punto.

Página 74 de 308

Imagen: Aplicacion Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9c/Schematic-junctions.png

Funetes de información https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_electr%C3%B3nico http://www.electronica2000.com/contadores-digitales/ https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_uniuni%C3%B3n

1.18 Fundamentos básicos de contactores y diagramas eléctricos Por Diego Ordoñez El conjunto didáctico de fundamentos de circuitos con contactores deberá utilizarse únicamente cumpliendo las siguientes condiciones: • Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional • Utilización en perfecto estado técnico Los componentes del conjunto didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema. El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual.

Página 75 de 308

Fuente: https://electromundo.pro/partes-de-un-contactor-y-su-funcion/

El conjunto didáctico «Fundamentos de circuitos con contactores» aborda el tema de la utilización de contactores para controlar el funcionamiento de máquinas eléctricas. El equipo contiene todos los componentes necesarios para alcanzar los objetivos didácticos definidos, y puede ampliarse indistintamente mediante componentes de otros equipos didácticos. Para que los circuitos funcionen, se necesita adicionalmente el puesto de trabajo de laboratorio (opcionalmente con bastidor A4) y una conexión a corriente alterna de 400 V.

Fuente: https://electricistas.cl/conexion-de-un-contactor-aplicaciones-y-suscaracteristicas/

Básicamente están constituidos por: -Contactos principales: Destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia. -Contactos auxiliares: Destinados a abrir y cerrar el circuito de mando, están acoplados mecánicamente a los contactos principales. -Bobina: Produce una fuerza de atracción al ser atravesado por una corriente eléctrica. Su alimentación puede ser de 12, 24, 110 o 220 V. -Armadura: Es la parte móvil que se encarga de desplazar los contactos principales y auxiliares por la excitación de la bobina. -Núcleo: Parte fija por la que se cierra el flujo magnético producido por la bobina.

Página 76 de 308

-Resorte: Parte mecánica que devuelve a los contactos a su posición de reposo cuando haya desaparecido la excitación de la bobina. Existen 2 tipos de contactores de potencia y auxiliares. Los contactores de potencia tienen generalmente 3 contactos principales y por lo menos un contacto auxiliar y su aplicación es en control de cargas y de potencia Los contactores auxiliares tienen solamente contactos auxiliares y se utilizan principalmente para las tareas de control y regulación en los circuitos de mando, señalización y enclavamiento. Los contactos principales se identifican mediante números de una sola cifra mientras que los contactos auxiliares se identifican mediante números de 2 cifras (la primer cifra es de posición y la segunda de función) Dicho esto se puede identificar fácilmente los 2 tipos de contactores

Página 77 de 308

Capítulo II 2. Controladores Lógicos Programables Por Diego Ordoñez El PLC (Control Lógico Programable) apareció con el propósito de eliminar el enorme costo que significaba el reemplazo de un sistema de control basado en relés (relays) a finales de los años 60. La empresa Bedford Associates (Bedford, MA) propuso un sistema al que llamó Modular Digital Controller o MODICON a una empresa fabricante de autos en los Estados Unidos. El MODICON 084 fue el primer PLC producido comercialmente. Con este Sistema cuando la producción necesitaba variarse, entonces se variaba el sistema y ya. En el sistema basado en relés, estos tenían un tiempo de vida limitado y se necesitaba un sistema de mantenimiento muy estricto. El alambrado de muchos relés en un sistema muy grande era muy complicado, si había una falla, la detección del error era muy tediosa y lenta. Este nuevo controlador (el PLC) tenía que ser fácilmente programable, su vida útil tenía que ser larga y ser resistente a ambientes difíciles. Esto se logró con técnicas de programación conocidas y reemplazando los relés por elementos de estado sólido. A mediados de los años 70, la AMD 2901 y 2903 eran muy populares entre los PLC MODICON. Por esos tiempos los microprocesadores no eran tan rápidos y sólo podían compararse a PLCs pequeños. Con el avance en el desarrollo de los microprocesadores (más veloces), cada vez PLC más grandes se basa en ellos.

Fuente: https://www.toshiba.com/tic/es/other-products/plcs

¿QUE SIGNIFICA LA PALABRA PLC?

Página 78 de 308

El término PLC proviene de las siglas en inglés para Programable Logic Controler, que traducido al español se entiende como “Controlador Lógico Programable”. ¿QUE ES UN PLC? Se trata de un equipo electrónico, que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales.

Fuente: https://www.pscengineering.com/task-programmable-logicsystems-es.php

COMO FUNCIONA UN PLC El plc está siempre repitiendo un ciclo, llamado ciclo de SCAN, que consiste en lo siguiente: a) En primer lugar lee todas las entradas y almacena el estado de cada una de ellas b) En segundo lugar ejecuta las operaciones del programa siguiendo el orden en que se han grabado c) En tercer lugar escribe el resultado de las operaciones en las salidas. d) Una vez escritas todas las salidas (activando o desactivando las que el resultado de las operaciones así lo requieran) vuelve al paso A. CIRCUITOS POLIFASICOS Hasta ahora, hemos visto circuitos eléctricos de corriente alterna monofásicos, es decir, formados por receptores y un único generador de tensión senoidal. Pero en la práctica, la energía eléctrica se produce, se transporta y se distribuye, en forma de corriente alterna polifásica, formada por varias corrientes monofásicas desfasadas entre sí, pero que se generan de forma simultánea. Fuentes y circuitos polifásicos. En dependencia de la cantidad de fases que posean, tanto las fuentes de energía eléctrica como las cargas a ellas conectadas se consideran monofásicas o polifásicas. GENERADORES Y FUENTES POLIFASICAS Los generadores con varios bobinados en los que las fem inducidas son de la misma frecuencia pero desplazadas en fase, se llaman generadores polifásicos. Por tanto, cualquier fuente de energía eléctrica

Página 79 de 308

que tenga varios polos (o terminales) entre los cuales los voltajes sean de una frecuencia definida pero desplazados en fase entre sí, se denominan fuentes polifásicas. Un grupo de circuitos eléctricos que contengan fuentes polifásicas se llama sistema polifásico de circuitos eléctricos.

Fuente: https://www.ecured.cu/Fuente_y_circuito_polifásico

ORIGEN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS POLIFASICOS Por primera vez los sistemas polifásicos de generadores y circuitos se utilizaron por Yablochkov en Rusia para alimentar las "velas eléctricas" que él había inventado. En su invención, se conectaron bobinados de generadores polifásicos a líneas eléctricamente separadas que alimentaban grupos individuales de "velas". Tales sistemas polifásicos de circuitos son conocidos como sistemas polifásicos no interconectados. En la actualidad, tienen preferencia los sistemas polifásicos en que los circuitos se conectan eléctricamente entre si. Tales sistemas se llaman circuitos con sistemas polifásicos interconectados. Esto será abordado en otro artículo titulado "Interconexión de fases". Los sistemas polifásicos de circuitos interconectados son ramificados pero se integran en circuitos de múltiples mallas razón por la cual se les llama circuitos polifásicos o simplemente redes.

EGRAFIA Contactores: https://www.festodidactic.com/ov3/media/customers/1100/567317_leseprobe_es.pdf

Circuitos Eléctricos:http://iem-controleselectricos.blogspot.com/2015/05/unidad-i-fundamentos-de-controles.html

Controladores programables: https://www.ipn.mx/assets/files/cecyt11/docs/Guias/UATecnologicas/IME/6toSem estre/instalacion-operacion.pdf

Circuitos polifasicos: https://www.ecured.cu/Fuente_y_circuito_polifásico

2.1 CADE SIMU

Página 80 de 308

Por: Francisco Diego Javier Pérez Jocón Según ceas .es CADe_SIMU es un programa de CAD electrotécnico que permite insertar los distintos símbolos organizados en librerías y trazar un esquema eléctrico de una forma fácil y rápida para posteriormente realizar la simulación. Por medio del interfaz CAD el usuario dibuja el esquema de forma fácil y rápida. Una vez realizado el esquema, por medio de la simulación se puede verificar el correcto funcionamiento. Según windtux.com Si bien en internet circulan numerosos programas para elaborar esquemas eléctricos, muchos de ellos tienen una curva de aprendizaje bastante elevada. Es aquí donde irrumpe cade simu el cuál se caracteriza por aplanar esa curva. Es importante reseñar que para descargar cade simu, no se requiere de registros o suscripciones. Por ende, las personas interesadas no deberán enviar datos personales a la gente encargada de desarrollar este programa para obtenerlo.

Imagen del programa Fuente: https://i0.wp.com/windtux.com/wpcontent/uploads/2020/07/cade-simu-graficos.jpg?w=768&ssl=1

Cade Simu resulta ser un programa muy idóneo sobre todo para los profesionales del sector eléctrico y/o estudiantes de ingeniería eléctrica. Este programa ofrece un sistema de emulación muy completo y de fácil uso. El usuario simplemente introduce los símbolos de manera organizada y luego el programa evaluará los estados de los componentes eléctricos para posteriormente, resaltar los conductores eléctricos. Cabe destacar que este programa ofrece una interfaz gráfica tipo CAD para que el usuario pueda dibujar su esquema eléctrico de una manera muy fácil. Es importante reseñar que, una vez terminada la simulación del programa, el usuario podrá analizar correctamente el funcionamiento de su esquema. Con el reciente lanzamiento de la versión 3.0, este programa ofrece numerosas ventajas y beneficios tales como: 

Se incluye una nueva librería de tipo electro neumática

Página 81 de 308

  

   

Ahora es posible usar módulos lógicos de tipo PLC S7-1200 y LOGO OBA8. Se han actualizado las librerías para ofrecer una completa experiencia al usar relés electrónicos Cuenta con un actuador de tipo lineal eléctrico el cuál además de complementar la librería de motores, mejora la experiencia al usar el simulador de motores eléctricos Posibilidad de usar lógica y ladder en las librerías Se mejora la integración con los lenguajes de español e italiano El programa ahora cuenta con una nueva serie de comandos más intuitivos los cuales facilitarán el uso de este software. Posee una gestión de recursos bastante optimizada lo cual permite usar el programa en ordenadores poco potentes. Entendiendo un poco el funcionamiento de este programa

Para que el sistema de simulación trabaje de manera correcta, el usuario debe asegurarse de que el esquema esté debidamente conectado y alimentado. Para ello, es muy recomendable descargarse los manuales del programa para poder familiarizarse con los nombres y figuras de los distintos componentes. Lo primero que debe hacer el usuario es colocar los módulos de la alimentación eléctrica del circuito, las protecciones, el contador y el motor en la zona de trabajo. Luego se deberá realizar el cableado, para realizar este paso se recomienda usar la funcionalidad del zoom en el área de trabajo para evitar errores.

Funcionamiento del programa Fuente: https://i2.wp.com/windtux.com/wp-content/uploads/2020/07/usodel-cade-simu.png?w=300&ssl=1

Otro modo de crear el circuito es usar un sistema de mando, aunque para aplicar este modo el usuario deberá contar con todos los componentes necesarios. Una vez creado el circuito, el usuario simplemente deberá hacer clic en el botón verde para iniciar la simulación. Durante el proceso de simulación, el usuario podrá activar diferentes partes del circuito a modo discriminatorio para así observar detalladamente la parte deseada.

Página 82 de 308

Vale destacar que el usuario puede crear circuitos de mucha complejidad para simularlos, sin embargo, lo ideal en estos casos es que tome uno de los cursos tutoriales para aprender a dominar el Cade Simu. Una vez que se haya comprobado todo el circuito, el usuario deberá proceder a detener la simulación y luego guardarlo. Como dato adicional y de importancia, al proceder a guardar el circuito, el usuario deberá agregar la extensión .cab ya que el programa no lo hace de manera predeterminada. Es sumamente recomendable usar Cade Simu conjuntamente con PC SIMU el cuál es un potente simulador que procesa automáticamente las operaciones de intercambio y salida de conectores. A pesar de que Cade Simu resulta ser un programa bastante sencillo de usar, se recomienda bajar los manuales, así como también, buscar ejemplos y tutoriales en internet.

2.2 arquitectura básica de un PLC 

CPU (CENTRAL PROCESS UNIT) El CPU es un elemento inteligente que está en capacidad de leer e interpretar las instrucciones cargadas en la memoria y sobre la base de los estados de las entradas, toma de decisiones sobre las salidas. Generalmente, todas las unidades de procesamiento de los PLC están basadas en microprocesadores de 8, 16 ó 32 bits, los cuales tienen capacidad de manejar los comandos e instrucciones de entradas, los estados de las señales, también proveen la capacidad de procesamiento lógico, la cual se encarga de resolver lógica booleana, temporización, secuencia miento, suma, resta, multiplicación, división y conteo. Se debe tener cuidado al estudiar los requerimientos de la aplicación de control para decidir cuáles deben ser las características del equipo que se pretende instalar, y cuáles son las posibles necesidades futuras. Otro factor que debe ser considerado al elegir un PLC es el tiempo que este requiere para hacer el recorrido por todo el programa, este proceso es llamado SCAN.



CICLO DE SCAN El ciclo de barrido o SCAN es uno de los parámetros más importantes en un PLC y es una de sus características que lo diferencian de la RTUs. Durante un SCAN el PLC ejecuta las siguientes acciones: 1. Lectura de las Señales de Entradas: En este paso el CPU obtiene las entradas que están presentes en ese instante. 2. Ejecución de Instrucciones Lógicas: Paso en cual el CPU ejecuta las instrucciones contenidas en la lógica del diagrama escalera (RLL, Relay Logic Ladder), en diagrama de bloques lógicos o en secuencias de instrucciones. 3. Escritura de las señales de salida a los módulos de salida específicos. 4. Servicio de Periféricos, Diagnóstico y Comunicación: El CPU se comunica con sus periféricos para chequeo de errores para la

Página 83 de 308

comunicación. Verifica el estado del procesador en cuanto a: Memoria, Procesador, Batería y Fuente de Poder.



MEMORIA: la memoria es el lugar en donde se almacena el programa principal y toda la data inherente a la lógica de control. La memoria varía de acuerdo a su tipo y a su capacidad. Según su tipo pueden ser: ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Según su capacidad: la memoria de los controladores programables puede ser vistas como un conjunto de celdas que almacenan unidades de información, de acuerdo al sistema binario “1” o “0”. La capacidad de la memoria es un elemento vital cuando se está considerando la aplicación del PLC. Se debe especificar la cantidad justa de memoria que respalde el hardware y al mismo reservar capacidad para requerimientos futuros. La cantidad de memoria de aplicación se especifica en términos de K unidades, donde cada K representa 1024 palabras (words) de localizaciones, 2K es 2048 localizaciones, 4K es 4096, y así sucesivamente.



FUENTE DE PODER Usualmente los suministros de voltaje de los PLC, requieren fuentes de poder AC; sin embargo, algunos PLC aceptan entradas de fuentes DC, estos son muy solicitados para aplicaciones en las operaciones de las plataformas de operación que están mar adentro donde comúnmente se usan las fuentes DC. Los requerimientos más comunes son las fuentes de 120 VAC o 220 VAC, mientras algunos pocos controladores aceptan 24 VDC. En vista de que es una experiencia común encontrar en las industrias fluctuaciones en las líneas de voltaje y en la frecuencia, una especificación importante para la fuente de poder de un PLC es la de tolerar ciertas condiciones de variación en la línea que está entre un 10% y un 15%. Cuando la línea de voltaje excede estos límites ya sea por arriba o por debajo durante un tiempo específico (usualmente de 1 a 3 ciclos), muchas fuentes de poder están diseñadas para emitir un comando de parada (Shutdown) al procesador. El sistema de suministro de poder provee la tensión DC para el circuito lógico del CPU y los circuitos de entrada / salida (E/S). Cada fuente de poder tiene una máxima cantidad de corriente que puede proveer a un nivel de voltaje dado (por ejemplo 10 A a 5 V). La cantidad de corriente que puede dar una fuente de poder no siempre es la suficiente para suplir combinaciones particulares de los módulos de E/S. En los casos de condiciones de corriente baja habría un resultado impredecible en el sistema de E/S. Estos efectos deben ser considerados cuidadosamente al momento de hacer las combinaciones de los módulos de E/S en el diseño del PLC, tomando la cuenta cuales son los requerimientos de corriente y voltaje del sistema de entradas y salidas E/S. Las especificaciones típicas de los

Página 84 de 308

requerimientos de voltaje y corriente de los módulos de E/S, deben ser suministrados por el fabricante de los mismos.



SISTEMA DE ENTRADAS / SALIDAS La característica principal que hace extremadamente atractivo a un PLC y que lo diferencia de un computador es su sistema de entradas y salidas (E/S) compuesto en la mayoría de los casos por módulos diseñados especialmente para proveer la conexión física entre el mundo exterior (Equipos de Campo) y la unidad de procesamiento. Esta es la conexión real entre el CPU y del PLC y los dispositivos de campo. A través de varios circuitos de interfaz y el uso de los dispositivos de campo (Sensores de Limites, Transductores, etc.), el controlador puede censar y medir cantidades físicas requeridas a máquinas de procesos tales como: proximidad posición movimiento, nivel, temperatura, presión, voltaje. Basados en el estado de los dispositivos de campo censados o los valores medidos en el proceso, el CPU emite comandos que controlan variados dispositivos, así como son válvulas, motores, bombas y alarmas. Resumiendo, la interfaz de Entradas / Salidas es el sentido y hábil motor requerido por el CPU para ejercer el control sobre máquinas y procesos. Los antiguos predecesores de los PLC de hoy, estaban limitados a interfaces de entradas / salidas discretas, lo cual permitía conectar dispositivos del tipo ON / OFF. Esta limitación permitía al PLC solo un control parcial de muchos procesos. Estos procesos requerían aplicaciones de medidas analógicas y manipulación de valores numéricos para el control de dispositivos analógicos y de instrumentación. Los controladores de hoy, sin embargo, tienen un rango completo y variedad de interfaces analógicas y discretas que les permiten a ellos ser aplicados prácticamente en cualquier tipo de control.

Página 85 de 308

Arquitectura del PLC Fuente: https://www.oocities.org/gabrielordonez_ve/ARQUITECTURA_PLC_archivos/i mage001.gif

e-grafia cade simu

https://www.ceac.es/blog/simulacion-de-circuitos-concadesimu#:~:text=CADe_SIMU%20es%20un%20programa%20de,para%20po steriormente%20realizar%20la%20simulaci%C3%B3n.

https://windtux.com/cade-simu-programa-esquema-electrico/

arquitectura básica de un PLC https://www.oocities.org/gabrielordonez_ve/ARQUITECTURA_PLC.htm

Página 86 de 308

2.3 – Entradas y Salidas Por Sámuel Jhoshua Pineda Pérez Los circuitos lógicos programables poseen entradas y salidas las cuales nos permiten poder conectar otros dispositivos que nos ayudan a realizar las tareas requeridas, los dispositivos tienen que ser compatibles a la entrada o salida del PLC que se esté conectando, estas salidas y entradas pueden ser analógicas y digítales Según: https://electrinblog.wordpress.com/2016/04/25/post-3/ Los dispositivos de entrada son aquellos equipos que intercambian (o envían) señales con el PLC. Cada dispositivo de entrada es utilizado para conocer una condición particular de su entorno, como temperatura, presión, posición, entre otras. Estos pueden ser Sensores inductivos magnéticos, ópticos, pulsadores, termocuplas, termo resistencias, encoders, etc. (tomado del enlace) Los dispositivos de salida son aquellos que responden a las señales que reciben del PLC, cambiando o modificando su entorno. Estos pueden ser conectores de motor, electroválvulas, indicadores luminosos y/o relés. (Tomado del enlace) Según https://electrinblog.wordpress.com/2016/04/25/post-3/ Las entradas Digitales: también llamadas binarias u “on-off”, son las que pueden tomar sólo dos estados: encendido o apagado, estado lógico 1 ó 0. Los módulos de entradas digitales trabajan con señales de tensión. Cuando por un borne de entrada llega tensión, se interpreta como “1” y cuando llega cero tensiones se interpreta como “0”. Existen módulos o interfaces de entradas de corriente continua para tensiones de 5, 12, 24 ó 48 Vcc y otros para tensión de110 ó 220 Vca. Según https://electrinblog.wordpress.com/2016/04/25/post-3/ Entradas Analógicas: estos módulos o interfaces admiten como señal de entrada valores de tensión o corriente intermedios dentro de un rango, que puede ser de 4-20 mA, 0-5 VDC o 0-10 VDC, convirtiéndola en un número. Este número es guardado en una posición de la memoria del PLC. Los módulos de entradas analógicas son los encargados de traducir una señal

Página 87 de 308

de tensión o corriente proveniente de un sensor de temperatura, velocidad, aceleración, presión, posición, o cualquier otra magnitud física que se quiera medir en un número para que el PLC la pueda interpretar. En particular es el conversor analógico digital (A/D) el encargado de realizar esta tarea. Una entrada analógica con un conversor A/D de 8 bits podrá dividir el rango de la señal de entrada en 256 valores (28).

2.4 – Uso de lógica combinacional Por Sámuel Jhoshua Pineda Pérez Según http://virtual.umng.edu.co/distancia/ecosistema/odin/ : Entender, analizar, diseñar e implementar circuitos, ya sea con lógica combinacional o con lógica secuencial es de vital importancia en los procesos físicos y lógicos de la información, pues con base en esta comprensión es posible plantear soluciones integrales de la ingeniería informática y sus posibles aplicaciones en la cotidianidad. La lógica combinacional responde a la aplicación de las funciones lógicas y sus compuertas, en la solución de sistemas básicos de desarrollo humano como son: Sumadores, Comparadores, decodificadores, codificadores, Conversores de código, multiplexadores, demultiplexadores, generadores de paridad (tomado del mismo enlace). Todos los circuitos combinacionales pueden representarse empleando álgebra de Boole a partir de su función lógica, generando de forma matemática el funcionamiento del sistema combinacional. De este modo, cada señal de entrada es una variable de la ecuación lógica de salida. Por ejemplo, un sistema combinacional compuesto exclusivamente por una puerta AND tendría dos entradas A y B. Según http://virtual.umng.edu.co/distancia/ecosistema/odin/: los objetivos de la lógica combinacional son. 

Establecer los procedimientos para implementar circuitos usando compuertas.



Diseñar sistemas de lógica combinacional, usando diversos procesos de diseño y análisis.



Conocer, entender y manejar los flip flop y su tabla de verdad, así como sus ecuaciones para diseño.



Desarrollar sistemas secuenciales usando flip flop, en cada aplicación.

Página 88 de 308 Configuración Lógica Operacional Extraído de https://www.google.com/url?sa=i&url=http%3A%2F%2Fwww.mailxmail.com

2.5 – Uso del Timer Por Sámuel Jhoshua Pineda Pérez Un timer en aplicación a PLC es un temporizador que conecta y desconecta elementos de un PLC y según: https://ipsapro.com/temporizadores-plc-definicion-y-usos-industriales/ Se trata de un dispositivo diseñado para controlar conexiones y desconexiones en circuitos eléctricos. Esta regulación, en las conexiones, dependen de una programación previa de tiempo. Esta función los hace vitales en los procesos automatizados de muchos tipos. Su funcionamiento se da por un dispositivo que binario de pulsos y según la página citada anterior mente. El tiempo que se programe para la tarea depende del proceso a controlar. Este es un factor importante, pues el temporizador, a diferencia de otros dispositivos, la programación previa es esencial. Según : https://educacionurbana.com/?p=110 Esta herramienta puede ser utilizada para activar y desactivar una bobina o memoria dentro del programa de acuerdo a un tiempo especificado. Así es posible programar una salida, para que en unos determinados tiempos encienda o apague un dispositivo externo, por medio de un temporizador que solo existe a nivel lógico, es decir que esta internamente en el PLC y no como un dispositivo externo. Los temporizadores de un PLC se pueden pensar como un cronómetro regresivo, en el cual se debe indicar el tiempo que durará el conteo, se debe dar inicio a dicho conteo, y cuando éste finalice o llegue a cero, da una señal que para el PLC ponga en estado de activación o desactivación una bobina o memoria. De forma general, existen 4 tipos de Timer: 

Temporizador térmico Como lo indica su nombre, actúa a partir de calentamiento, el tiempo se determina mediante la curvatura que adquiere una lámina que cambia su temperatura.



Temporizador magnético Se utiliza para controlar procesos de tipo térmico y opera ensartando en su núcleo un tubo de cobre que puede variar en espesor.



Temporizador neumático Este tipo de temporizador usa la acción de un fuelle que se comprime y ocupa su posición mediante la ejecución de un electroimán.



Temporizador electrónico Se utiliza la descarga de un condensador mediante resistencia. Es posiblemente de los temporizadores más conocidos dentro y fuera del sector industrial.

Página 89 de 308

Extraido de https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Finstrumentacionyco ntrol.net

E – Grafía y referencias https://electrinblog.wordpress.com/2016/04/25/post-3/ http://virtual.umng.edu.co/distancia/ecosistema/odin/odin_desktop.php? path=Li4vb3Zhcy9pbmdlbmllcmlhX2luZm9ybWF0aWNhL2NpcmN1aXRvc19k aWdpdGFsZXMvdW5pZGFkXzMv#slide_3 https://www.google.com/url?sa=i&url=http%3A%2F%2Fwww.mailxmail.com %2Fcurso-sistemas-digitales%2Fconfiguracion-logicacombinacional&psig=AOvVaw3mIHbC3al6ZJTMqrGRDRQ6&ust=1623102325 568000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLD9ez9g_ECFQAAAAAdAAAAABAD https://ipsapro.com/temporizadores-plc-definicion-y-usos-industriales/ https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Finstrumentacionyco ntrol.net%2Fprogramacion-de-plctemporizadores%2F&psig=AOvVaw2p2s5YhuRfpu2nl9Ui1Akd&ust=162310553 2129000&source=images&cd=vfe&ved=2ahUKEwivpta2iYTxAhVLRlMKHWjO AC8Qr4kDegUIARC0AQ

2.6

USO DE CONTADORES

Por: Marlon Pirir Uno de los problemas más difícil de diagnosticar es que el rendimiento de las aplicaciones sea deficiente (las aplicaciones funcionan con lentitud o no responden) Tradicionalmente, el primer paso del diagnóstico es recopilar los datos de la CPU, Memoria, entrada/salida del disco, y otras métricas y después usar herramienta como Windows performance Analyzer para intentar averiguar qué es lo que provoca el problema. El contador de retraso de entrada del usuario mide la diferencia máxima (en un intervalo dado) entre la entrada que está en la cola y el momento en que la recoge la aplicación en un bucle de mensajes tradicional, tal como se muestra en el siguiente diagrama de flujo

Página 90 de 308

Imagen: contador de retraso Fuente: https://acortar.link/yy7Ck Un detalle importante de este contador es que indica el retraso máximo de la entrada del usuario en un intervalo configurable. Es el tiempo máximo que tarda una entrada en llegar a la aplicación, lo que puede afectar a la velocidad de acciones importante y visibles, como escribir. Por ejemplo, es la siguiente tabla, la demora de la entrada del usuario se notificaría como 1000 ms dentro de este intervalo. El contador registra el retraso de entrada del más lento del intervalo porque la percepción del usuario de “lento” viene determinada por el máximo tiempo de entrada que experimentan, no por la velocidad media de todas las entradas totales. Para utilizar estos nuevos contadores de rendimiento, primero se debe habilitar una clave del registro, para lo que hay que ejecutar un comando especial para poder habilitar el contador de rendimiento

Imagen: retraso Fuente: https://acortar.link/yy7Ck Aplicaciones de los contadores Sin duda, los contadores son los bloques digitales más utilizados, estando presentes en la mayor parte de los sistemas digitales, habida cuenta del amplio número y diversidad de sus aplicaciones En primer lugar, el propio contaje directo de unidades que, además de la información sobre número de objetos, personas o sucesos, permite el control de dicho número; por ejemplo, controlar el número de objetos a insertar en un envase, el número máximo de personas presentes en un recinto, … Y la división de frecuencias, consecuencia directa del contaje de sus pulsos, que ofrece la posibilidad de disminuir la frecuencia de las señales y aumentar la unidad temporal que señalan sus períodos.

El tiempo es una variable «omnipresente» que afecta a todo tipo de procesos y actividades; además, puede ser aprovechada indirectamente

Página 91 de 308

para medir otros tipos de magnitudes. Los contadores son una buena herramienta para el manejo de la variable tiempo, por cuanto que permiten medirla con precisión y permiten, también, definir intervalos temporales precisos El tiempo es una variable «omnipresente» que afecta a todo tipo de procesos y actividades; además, puede ser aprovechada indirectamente para medir otros tipos de magnitudes. Los contadores son una buena herramienta para el manejo de la variable tiempo, por cuanto que permiten medirla con precisión y permiten, también, definir intervalos temporales precisos.

Imagen: Modulo 128 Fuente: https://n9.cl/io3ks Cronómetros Otra forma de medida de tiempo es la realizada por los cronómetros que permiten medir con muy alta precisión el tiempo transcurrido entre dos sucesos; su actuación viene definida por un pulso de comienzo y otro de final de medida, los cuales abren y cierran, respectivamente, la habilitación de un contador, previamente borrado, que recibe en su entrada de reloj pulsos de frecuencia fija y muy precisa

Imagen: Modulo 128 Fuente: https://n9.cl/io3ks Un cronómetro permite conseguir una extraordinaria precisión en la medida de intervalos relativos a un determinado fenómeno físico, realizando una transformación de las condiciones físicas que definen sus instantes inicial y final en pulsos eléctricos.

2.7

Sistemas Comparadores

Por: Marlon Pirir Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es mayor Existen distintos tipos de comparadores, los que simplemente determinan si dos números son iguales y los que, además, en caso de no serlo, indican cuál de los dos es mayor. El

Página 92 de 308

número de bits del comparador indica la longitud de los datos que compara. La forma de realizar la comparación se inspira en el proceso mental que efectúa cualquier persona al comparar dos números, es decir, ir comparando sucesivamente los dígitos de mayor a menor peso de ambos números hasta encontrar dos que sean desiguales. Los comparadores más comunes son aquellos que permiten comparar dos palabras de 4 bits. Así, si la comparación debe ser entre palabras de 8 bits, lo que hacemos es poner en cascada dos comparadores de 4 bits.

Imagen: Esquema de un comparador Fuente: https://n9.cl/309om Funcionamiento del comparador En este circuito, se alimenta el amplificador operacional con dos tensiones +Vcc = 15V y -Vcc = -15 V. Se conecta la patilla V+ del amplificador a masa (tierra) para que sirva como tensión de referencia, en este caso 0 V. A la entrada V- del amplificador se conecta una fuente de tensión (Vi) variable en el tiempo, en este caso es una tensión sinusoidal. Hay que hacer notar que la tensión de referencia no tiene por qué estar en la entrada V+, también puede conectarse a la patilla V-, en este caso, se conectaría la tensión que queremos comparar con respecto a la tensión de referencia, a la entrada V+ del amplificador operacional. A la salida (Vo) del amplificador operacional puede haber únicamente dos niveles de tensión que son en este caso 15 o -15 V (considerando el AO como ideal, si fuese real las tensiones de salida serían algo menores).

Imagen: Esquema de un comparador Fuente: https://n9.cl/309om

Electrónica digital: Sistemas combinacionales Reciben esta denominación los sistemas combinacionales que indican si dos datos de N bits son iguales y en el caso que esto no ocurra cuál de ellos es mayor. En el mercado se encuentran, generalmente,

Página 93 de 308

como circuitos integrados para datos de 4 u 8 bits y entradas que facilitan la conexión en cascada para trabajar con más bits. 4 bits. Posee dos tipos de entradas: las de comparación (A0...A3 y B0...B3) y las de expansión (<, =, y >) para la conexión en cascada. La función que realiza el comparador anterior se puede observar en la tabla de verdad que aparece en la figura 3. Se puede observar que las entradas de expansión sólo afectan a las salidas cuando los datos en las entradas A y B son iguales. En algunos casos es necesario realizar comparaciones entre entradas que tienen un número de bits mayor que el permitido por el integrado, en estos casos se realiza la conexión de varios integrados en cascada. En la figura 2 se muestra un comparador de 8 bits realizado con el circuito integrado 7485 de 4 bits Medio Comparador Se analiza primero el medio comparador de 1 bit, es decir, el comparador de palabras de 1 bit que no tiene entradas de comparación de mayor significación. Este medio comparador se muestra en la sig. Fig. Medio Comparador de 1 bit: A Go Eo Lo B

Imagen: Esquema de un comparador Fuente: https://n9.cl/309om Funciones combinacionales Todos los circuitos combinacionales pueden representarse empleando álgebra de Boole a partir de su función lógica, generando de forma matemática el funcionamiento del sistema combinacional. De este modo, cada señal de entrada es una variable de la ecuación lógica de salida. Por ejemplo, un sistema combinacional compuesto exclusivamente por una puerta AND tendría dos entradas A y B. Su función combinacional sería , para una puerta OR sería . Estas operaciones se pueden combinar formando funciones más complejas. Esto permite emplear diferentes métodos de simplificación para reducir el número de elementos combinacionales que forman el sistema.

Imagen: Esquema de un comparador Fuente: https://n9.cl/wg29w

Página 94 de 308

2.8 Sistemas Trifásicos Por: Oscar Pocón Según https://es.wikipedia.org/ En ingeniería eléctrica, un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente valor eficaz), que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° eléctricos, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

Imagen de Tensión en las fases de un sistema trifásico equilibrado. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120° Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico#/media/Archivo:3_phase_AC_wavef orm.svg

Conexión en estrella Según https://www.tecnologia-informatica.es/sistemastrifasicos/ Una conexión en estrella equilibrada donde se cumple que, al ser todas las cargas iguales, el valor absoluto de la intensidad es la misma en cada rama y el valor de la corriente que entre en el neutro es cero. Si calculamos la potencia en una de las ramas, tendremos la potencia de todo el sistema. La potencia viene dada por la fórmula 𝑃 = 𝑈1 ∗ 𝐼1 ∗ \𝑐𝑜𝑠 \𝑣𝑎𝑟𝑝ℎ𝑖 1 + 𝑈2 ∗ 𝐼2 ∗ \𝑐𝑜𝑠 \𝑣𝑎𝑟𝑝ℎ𝑖 2 + 𝑈3 ∗ 𝐼3 ∗ \𝑐𝑜𝑠 \𝑣𝑎𝑟𝑝ℎ𝑖 3 Como las cargas son iguales, el ángulo de desfase es el mismo y lo pondremos como φ. Además, como las tensiones aplicadas son iguales, U1 = U2 = U3 = Uf (Tensión de fase). Por tanto: 𝑃 = 3 ∗ 𝑈𝑓 ∗ 𝐼𝐿 ∗

𝑐𝑜𝑠𝜑

Página 95 de 308 Imagen del puente Gretz Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_onda_completa#/media/Archivo:Puente_de _diodos.png

Conexión en triangulo Según https://es.wikipedia.org/ Si las cargas se encuentran formando un triángulo y considerando que están equilibradas, tenemos que las corrientes por todas será la misma y, por tanto, calculando una de ellas, tenemos la potencia total. EJEMPLO En la figura tenemos las tres líneas aplicadas a las tres cargas equilibradas por las cuales circulan las Intensidades I1, I2 e I3. En los nudos 1, 2 y 3 se cumple la ley de kirchhoff, por la cual, las corrientes que entras son iguales a las corrientes que salen, por tanto: Nudo 1 \Rightarrow I1 = I12 - I31 Nudo 2 \Rightarrow I2 = I23 - I12 Nudo 3 \Rightarrow I3 = I31 - I23 Al llevar los vectores I12 e I31 para componer I1, tenemos la composición vectorial que se muestra a la izquierda. Se puede demostrar como el caso anterior que la relación entre I12 e I1 es: 𝐼1 = \𝑠𝑞𝑟𝑡{3} ∗ 𝐼12 \𝑅𝑖𝑔ℎ𝑡𝑎𝑟𝑟𝑜𝑤 {\𝑐𝑜𝑙𝑜𝑟{𝐷𝑎𝑟𝑘𝑂𝑟𝑎𝑛𝑔𝑒}𝐼{𝐿} = \𝑠𝑞𝑟𝑡{3} ∗ 𝐼{{𝑓} } Teniendo en cuenta las otras dos líneas, la potencia total es: Al ser equilibrado, tenemos que los ángulos son iguales 𝑃 = 3 𝑉𝐿 ∗ 𝐼𝐿 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑. 𝐶𝑜𝑚𝑜 𝑣𝑖𝑚𝑜𝑠 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠, 𝐼𝐹 = \𝑓𝑟𝑎𝑐 {𝐼𝐿 } {√{3}} ⇒ 𝑃 = \

 

𝑠𝑞𝑟𝑡{3} ∗ 𝑉𝐿 ∗ 𝐼𝐿 ∗ \𝑐𝑜𝑠 \𝑣𝑎𝑟𝑝ℎ𝑖ara la Potencia aparente y la potencia reactiva, tenemos: 𝑄 = √{3} ∗ 𝑉𝐿 ∗ 𝐼𝐿 ∗ \𝑠𝑖𝑛 \𝑣𝑎𝑟𝑝ℎ𝑖 𝑆 = √{3} ∗ 𝑉𝐿 ∗ 𝐼𝐿 . 𝑂 𝑠𝑒𝑎:

Para un sistema equilibrado, las potencias son las mismas si las cargas se conectan en triángulo que si las conectamos en estrella

Página 96 de 308 Imagen de conexión trifásica en triangulo Fuente: https://www.tecnologia-informatica.es/sistemas-trifasicos/

Compensación de factor de potencia Según https://www.tecnologia-informatica.es/ El factor de potencia de una carga se obtiene al calcular el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente en una carga, esto es, cosφ. Ese desfase provoca carga en las líneas eléctrica que debemos reducirlas para que la empresa eléctrica no nos penalice en la factura de la luz. Si queremos reducir el factor de potencia, tenemos que poner condensadores junto a la carga. Veremos cómo se calculan estas capacidades. El propósito es añadir una Qc de forma que la Q pase a Q’. Cuando una corriente pasa por un condensador, se genera esta Q, cuyo valor es : 𝑍𝑐 = 𝑋𝐶 = \𝑓𝑟𝑎𝑐 {1}{2 ∗ Π ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 }𝐼𝑐 = \𝑓𝑟𝑎𝑐 {𝑉𝐶 }{𝑋𝐶 } ⇒ 𝑄𝐶 = 3 ∗ 𝐼𝐶 ∗ 𝑉𝐶 { }

= 3 ∗\𝑓𝑟𝑎𝑐{𝑉𝐶 }{𝑋𝐶 } ∗ 𝑉𝐶 = \𝑓𝑟𝑎𝑐 {3 ∗ (𝑉𝐶 2 )} {\𝑓𝑟𝑎𝑐{1}{2 ∗ Π ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 }} { }

=\𝑚𝑎𝑡ℎ𝑏𝑓 {3 ∗ 2 ∗ Π ∗ 𝑓 ∗ 𝑉𝐶 2 } Despejando el condensador, nos queda: 𝐶 =\𝑓𝑟𝑎𝑐{𝑄_𝐶}{3 ∗ 2 ∗\𝑃𝑖 ∗ 𝑓 ∗ (𝑉_𝐶)^{2}} = {\𝑐𝑜𝑙𝑜𝑟{𝐵𝑙𝑢𝑒} \𝑏𝑜𝑙𝑑𝑠𝑦𝑚𝑏𝑜𝑙{𝐶_\𝑏𝑖𝑔𝑡𝑟𝑖𝑎𝑛𝑔𝑙𝑒𝑢𝑝 }} Donde Vc es la tensión en bornes del condensador. Dependiendo del tipo de conexión, tenemos la capacidad para estrella y para triángulo. carga-estrella, En el caso de conexión en triángulo, las tensiones Vc y VL coinciden, y la capacidad es la mostrada en el caso anterior

Imagen del triángulo de compensación de potencia Fuente: https://www.tecnologia-informatica.es/sistemas-trifasicos/

Ejemplo

Página 97 de 308

Ejemplo del uso del triángulo y un ejercicio Fuente: http://www.sapiensman.com/electrotecnia/imagenes2/factor%20de%20potencia7.jpg

2.9 Arranque básico de motores Por: Oscar Pocón Según https://www.ecured.cu/Arranque_de_motores_el%C3%A9ctricos Arranque de motores eléctricos. Régimen transitorio en el que se eleva la Velocidad del mismo desde el estado de Motor detenido hasta el de motor girando a la velocidad de régimen permanente. El conjunto que se pone en marcha es inercial y disipativo, incluyendo en este último concepto a las cargas útiles, pues consumen Energía. Su importancia La elección correcta de las características de los motores eléctricos y arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las particularidades de este régimen transitorio. El comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada está regido por la siguiente ecuación diferencial: (Tm – Tr = J x dw/dt). Donde Tm es el par motor, Tr el par resistente, J es el momento de inercia del conjunto motor–maquina accionada y w es la velocidad angular de dicho conjunto. Arranque directo a línea La manera más sencilla de arrancar un motor de jaula es conectar el estator directamente a la línea, en cuyo caso el motor desarrolla durante el arranque el par que señala su característica par–velocidad. En el instante de cerrar el contactor del estator, el motor desarrolla el máximo par de arranque y la corriente queda limitada solamente por la impedancia del motor. A medida que el motor acelera, el deslizamiento y la corriente disminuye hasta que se alcanza la velocidad nominal. Arranque estrella-triangulo Se trata de un método de arranque basado en las distintas relaciones de la tensión de línea y la compuesta, a la tensión de fase que representan los acoplamientos trifásicos estrella–triángulo. En consecuencia, el método solo será aplicado a motores trifásicos alimentados por una red trifásica cuyo devanado estatórico presente sus seis bornes accesibles. Esta solución no solo permite la utilización del motor con dos tensiones distintas, que estén en la relación, sino, también, el arranque del motor, normalmente previsto para trabajar con la conexión triángulo a la tensión nominal, con una tensión reducida.

Página 98 de 308

Conexión de arranque estrella-triangulo Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=rLu28OvleSw

Arranque por autotransformador Este método utiliza un autotransformador para reducir la tensión en el momento del arranque, intercalado entre la red y el motor. En este caso se le aplica al motor la tensión reducida del autotransformador y una vez el motor en las proximidades de su velocidad de régimen se le conecta a la plena tensión de la red quedando el autotransformador fuera de servicio.

Arranque Wauchope El arranque wauchope es una modificación del arranque estrella– triángulo. Introduce una resistencia al cambiar de la posición estrella a la de triángulo, evitando los picos de corriente. Además de no desconectar el motor de la línea durante la conmutación, proporciona un impulso adicional de aceleración. Este método de arranque no solamente evita los transitorios de corriente, sino que logra un par continuo durante el periodo de arranque sin disminución de la velocidad durante la conmutación.

Arranque mediante resistencias en el estator Este método de arranque consiste en conectar el motor a la línea mediante una resistencia en serie en cada una de las fases. La resistencia se puede graduar en secciones para limitar la corriente de arranque a un valor pretendido según las normas de la compañía y el par que necesita la máquina de carga.

Página 99 de 308

EJEMPLO DE LAS ARRANQUE MEDIANTE RESISTENCIAS EN EL ESTATOR FUENTE: https://automatismoindustrial.com/curso-carnet-instalador-baja-tension/dautomatizacion/1-6-logica-cableada/arranque-mediante-resistencias-estatoricas/

Arranque mediante resistencias en el rotor Para este tipo de arranque se ha de utilizar un motor con el rotor bobinado. Se trata de conectar a las bobinas del rotor unas resistencias en serie y cortocircuitadas a su salida. En el primer tiempo se conectan todas las resistencias, en el segundo se elimina la mitad de las resistencias y en el tercero se cortocircuitan las bobinas del rotor funcionando el motor a su plena tensión como si fuera una jaula de ardilla.

Arranque de dos velocidades Son motores trifásicos con dos devanados separados normalmente conectados cada uno en estrella y teniendo también cada uno de ellos distinto número de polos para obtener una velocidad por cada bobinado. Estos tipos de motores solo se pueden conectar a una tensión y solamente se puede realizar el tipo de arranque directo.

Arranque de tres velocidades Estos motores tienen dos devanados que son. Uno independiente y otro en conexión Dahlander. La primera velocidad es la primera de la conexión Dahlander, la segunda es la del devanado independiente y la velocidad rápida es la segunda de la conexión Dahlander

Página 100 de 308

Capítulo III .

3. Análisis de Sistemas Industriales y Lenguajes de Programación en Procesos Industriales Por: Alexandro Ramírez Según aldakin.com, Los PLC (Controlador lógico programable) o autómatas programables son dispositivos electrónicos que permiten programar una lógica para controlar todo tipo de máquinas y procesos industriales. La gran ventaja de los PLCs a diferencia de las computadoras es la gran cantidad de entradas y salidas que pueden gestionar, así como su durabilidad y capacidad de funcionamiento en entornos agresivos para la electrónica. Esto supone para las empresas un gran ahorro de dinero en mantenimiento. Pero los ahorros en mantenimiento no es únicamente el beneficio que aporta el PLC. También permite un aumento significativo de la vida útil de las máquinas industriales y sus equipos asociados. Sin duda las aplicaciones del plc en la industria moderna tienen un gran recorrido todavía.

Imagen: PLC y su Automatización Fuente: http://www.aldakin.com/wp-content/uploads/2017/07/PLC-en-la-industria-Aldakin.jpg

El PLC en la automatización industrial El PLC ha supuesto una gran revolución en la automatización industrial. Estos aparatos electrónicos, debido a su facilidad de programación, han terminado por ser clave en la modernización de las empresas. Los autómatas programables han ido sustituyendo desde los años 60, los antiguos sistemas de control basados en circuitos eléctricos, relés, interruptores y otros componentes eléctricos.

Así pues, hoy en día contamos con procesos productivos industriales con un considerable ahorro de costes, pero también de tiempo, ya que al reducir el mantenimiento y alargar la vida útil, se logra que trabajen a un rendimiento mucho mayor.

Página 101 de 308

Por otro lado, la evolución de los lenguajes de programación ha sufrido cambios importantes que han permitido desarrollar leguajes cada vez más sencillos, lo que supone un ahorro en tiempo de formación para los técnicos. Actualmente, los lenguajes de programación de autómatas se basan diagramas de contactos, programación basada en Basic o C o en lógica de estado.

Además, el PLC tiene un enorme campo de aplicación, como vamos a ver a continuación. En todos ellos se usa principalmente en maniobras de maquinaria. Aun así, también es útil para abarcar otros procesos y sistemas complejos de la industria moderna.

Otro punto a favor de los PLC en su uso industrial moderno es la conexión a internet. Debido a este aspecto, que puede parecer sencillo a priori y no tan importante, permite una monitorización del funcionamiento desde cualquier ordenador en múltiples ubicaciones, tanto dentro de una

fábrica como fuera de ella.

Imagen: PLC en la Industria Moderna Fuente: http://www.aldakin.com/wp-content/uploads/2017/07/PLC-en-la-industria-Aldakin.jpg

Los lenguajes de programación para controladores autómatas sirven como canal de comunicación entre el sistema operativo que interpreta el lenguaje, y el usuario que tiene acceso a la configuración del programa.

La finalidad es crear instrucciones secuenciales (comandos) que el CPU del PLC traduce en salidas digitales que energizan y controlan máquinas específicas o procesos complejos.

Tipos de Lenguaje Entendamos que actualmente existen dos tipos de lenguajes que se dividen en visuales y escritos o también conocidos como gráficos y textuales. Los lenguajes gráficos a su vez se catalogan de nivel alto mientras los textuales son considerados nivel bajo.

Se conocen como nivel bajo a los lenguajes estándar que compilan directamente con el microprocesador, son lenguajes más

Página 102 de 308

antiguos y complejos que describen todas las instrucciones que se desean ejecutar.

Los de nivel alto son la evolución de los anteriores, están dotados de una interface gráfica que facilita su programación pero que también la limita a sus parámetros prestablecidos.

Lenguajes de Texto o de Nivel bajo 

Lista de Instrucciones (IL o STL)

Este lenguaje se suele utilizar para pequeñas aplicaciones debido a la complejidad de su estructura, es muy parecido al viejo lenguaje ensamblador. Emplea instrucciones de mando que el procesador obedece siempre y cuando exista la parte operacional (lo que va hacer) y el operando que da respuesta a la operación.



Texto Estructurado (ST)

Es un lenguaje con una sintaxis parecida a PASCAL, se utiliza para codificar expresiones aritméticas complejas con valores analógicos y digitales, dispone de estructuras para bucles, funciones y condicionales, soporta ciclos de interacción y particularmente alterna letras mayúsculas y minúsculas en su código. En comparación con el listado de instrucciones, este incluye la formulación de las tareas del programa.

Lenguajes Gráficos de Alto Nivel 

Diagrama Escalera, Ladder o de Contacto (LD)

Este es el lenguaje de interface gráfica más utilizado en campo, su nombre se debe a su forma estructural semejante a una escalera por donde corren dos relés verticales llamados Lógica 1 y 2. El riel izquierdo (L1) es el que recibe el flujo de energía (entrada) que representa el voltaje y deja pasar la energía al riel derecho que representa la tierra (salida). Su parecido con los antiguos controladores de relés es innegable y su lectura obedece siempre la misma instrucción; de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Su naturaleza es ser simple y fácil de utilizar lo que representa ahorro de tiempo y costos.



Diagrama de Bloques (SFD)

Es utilizado para la representación gráfica de un proceso mediante símbolos lógicos, su elemento más característico son los bloques de función que albergan las variables que transformarán la secuencia. Las señales de salida son el producto de la señal de entrada y la operación del bloque que representa una variable asignada las cuales nunca se conectan entre sí.

Página 103 de 308



Diagrama de Funciones Secuenciales (SFC)

Es una representación diagramática de secuencias de control en un programa en el que se pueden organizar subrutinas o etapas que van afectando el producto de las funciones posteriores. La energía fluye de un punto a otro siempre y cuando se haya cumplido una condición. Este lenguaje proviene del estándar francés GRAFCET que también utiliza etapas, transiciones y acciones para su funcionamiento. Las secuencias SFC se representan por cajas rectangulares que contienen las etapas que están conectadas por líneas verticales llamadas transiciones, por último, están las condiciones (verdadero o falso) que desbloquean la acción para seguir con las funciones siguientes. También existen otros dos tipos de programación de nivel bajo que actualmente están en desuso, nos referimos al lenguaje de máquina y ensamblador. Estos dos últimos fueron los precursores de los que hoy conocemos en la industria.

3.1

Comunicación PLC a PLC

Por: Alexandro Ramírez Según programacionsiemens.com, Hay varias formas de hacerlo:   

Mediante enlaces S7 Usando comunicación abierta Usando una comunicación Profinet (PN) controlador-dispositivo

Comunicación de los PLC usando enlaces S7 Es una comunicación muy típica en los proyectos en los que solamente tienes equipos de Siemens, Siemens tiene su propia forma de comunicar los PLC: mediante enlaces S7, Para poder usarla, eso sí, necesitas que todos los equipos intervinientes sean de Siemens. Esta forma de comunicar tiene la curiosidad de que se configura básicamente igual tanto usando Profibus como usando una red Profinet. El riel izquierdo (L1) es el que recibe el flujo de energía (entrada) que representa el voltaje y deja pasar la energía al riel derecho que representa la tierra (salida). Su parecido con los antiguos controladores de relés es innegable y su lectura obedece siempre la misma instrucción; de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Es una configuración de hardware, es decir, se configura y se carga el hardware en la CPU, y luego la programación es igual tanto en Profinet como en Profibus, La complejidad proviene de que no siempre puedes hacer la misma comunicación. Porque en función del hardware, podrás usar unos bloques de comunicación u otros, Así no será lo mismo si tienes un PLC 300, o un S7-1200, o si la tarjeta de comunicaciones la externa a la CPU, o usas una la CP interna de la CPU.

Página 104 de 308

Imagen: Enlace S7 (Servidor/Cliente) Fuente: https://support.industry.siemens.com/cs/images/87604984/serv-

kom_logo_s7300_01_e.png

Comunicación Abierta Esta comunicación, bien TCP o UDP, tiene la ventaja de comunicar entre los PLC de Siemens, pero también con equipos que no son de Siemens. A diferencia de los enlaces S7, la configuración y comunicación es puro software, es decir, no hay que cargar ningún enlace al hardware de las CPU, solo crear los bloques pertinentes y realizar la comunicación. A diferencia de los enlaces S7, la configuración y comunicación es puro software, es decir, no hay que cargar ningún enlace al hardware de las CPU, solo crear los bloques pertinentes y realizar la comunicación. También existen otros dos tipos de programación de nivel bajo que actualmente están en desuso, nos referimos al lenguaje de máquina y ensamblador. Estos dos últimos fueron los precursores de los que hoy conocemos en la industria.

Entonces ¿por qué no usar siempre la comunicación abierta? La razón principal es que configurarlo cuesta más que configurar un enlace S7, sobre todo en la serie 300 y 400 con Step 7 clásico si no tienes claro cómo se hace. Pero claro, no siempre se puede usar los enlaces S7, bien porque no todos los equipos intervinientes sean de Siemens, o porque no puedes parar los PLC para cargar los enlaces a las CPU, Entonces, para estos casos (y para otros), la comunicación abierta es una gran alternativa.

Página 105 de 308

Imagen: Comunicación Abierta PLCs Fuente: https://support.industry.siemens.com/cs/images/39040038/39040038_datasync_img_v20_e. png

Profinet mediante una relación controlador-dispositivo La última forma de comunicar entre dos PLC, es usando una relación controlador-dispositivo. Esto es básicamente como una comunicación maestro-esclavo cuando hablamos de Profibus. Tal vez sea la forma menos común de intercambiar datos entre dos CPU, pero digamos que técnicamente es posible. Te ayuda a entender también como se realizar la comunicación controlador-dispositivo cuando realizas una comunicación entre un PLC y un variador, por ejemplo. Porque la idea básicamente, es la misma: un intercambio de entradas y salidas.

Página 106 de 308

Imagen: Dispositivo PROFINET Fuente: https://support.industry.siemens.com/cs/images/39040038/39040038_datasync_img_v20_e. png

3.2

Comunicación PLC a PC Por: Zonia Raxcacó

Según logicbus.com: Un protocolo de comunicación industrial son un conjunto de reglas que permiten las interferencias e intercambios de datos entre varios dispositivos que forman una red. Estos protocolos se aprovechan de las ventajas funcionales y de seguridad que ofrecen tanto Ethernet como TCP/IP para ofrecer mejores capacidades de trasferencia de información en los sistemas de control. Así, la mayoría de ellos se basan en encajar la parte de datos del protocolo original en la parte de datos de una trama Ethernet.

https://www.cursosaula21.com/wp-content/uploads/2020/05/arquitecturab%C3%A1sica-modbus.png Según profesores.elo Ethernet: La conexión que se desea realizar entre un computador y un PLC se muestra en la figura. En esta figura se observa un componente humano que el que observa y controla los movimientos del PLC o simplemente los observa. Para realizar esta actividad el computador que contiene la interfaz de usuario se conecta a través de su modem a un router compartido, al que también se conecta el adaptador ethernet que se conecta al PLC para realizar la transmisión de señales. El adaptador ethernet esencial y corresponde a un módulo incorporado al PLC, el cual tiene entradas y salidas, y es uno de los variados tipos de conexiones con las que puede trabajar.

http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo322/1s12/project/reports/KlennerSala zarSalazar.pdf

Página 107 de 308

La conexión Ethernet es un estándar de redes de computadores de área local, o sea de corta extensión, en este caso surge como alternativa una conexión PPI. La diferencia entre las conexiones anteriormente nombradas radica en la velocidad de transmisión, Ethernet transmite a 10Mbps, mientras que PPI a 9.6 Kbps. Por una rapidez de transmisión mil veces mayor la opción escogida es Ethernet. El estándar Ethernet está definido por la IEEE y definido por el dígito 802, múltiples actualizaciones y variaciones ha sufrido este componente las cuales se han desarrollado desde 1972 por el mismo organismo. Este tipo de conexión es empleada en diversas velocidades, medios físicos y señalizaciones por esto también se ha definido un identificador para cada medio.

https://slideplayer.es/slide/12766932/77/images/28/Identificadores+IEEE+La +IEEE+asign%C3%B3+identificadores+a+los+diferentes+medios+que+puede +utilizar+Ethernet.+Este+identificador+consta+de+tres+partes%3A.jpg En la figura se ilustra un identificador tipo, este está compuesto por 3 columnas, la primera define la rapidez de transmisión, la segunda columna el tipo de señalización utilizada y la tercera columna la información sobre el medio físico. Si bien el usuario compra un producto definido, debe tener en consideración estos identificadores para desarrollar la conexión. Una conexión ethernet tiene 4 componentes básicos. 1. Medio físico: Componentes para transportar la señal, (Ejemplo, cables y conectores). 2. Componentes de señalización: Dispositivos electrónicos que reciben y envían señales en el canal. 3. Normas de acceso al medio: Protocolo utilizado por la tarjeta de red para utilizar de forma compartida un canal Ethernet. 4. Un patrón llamado trama: Paquete de bits organizados bajo un estándar, que transporta la información y datos para orientar en el viaje al mismo.

https://www.monografias.com/trabajos107/protocolos-capa-acceso-almedio/Diapositiva24.png La trama se ilustra en la Figura se observa que tiene una arquitectura similar a otras tramas revisadas en la asignatura, la diferencia más prominente radica en que en este caso se habla de Mac destino y Mac fuente, y a su vez en poseer un periodo de reposo. Este último parámetro refiere a un periodo de descanso entre envíos de paquetes, con el objetivo

Página 108 de 308

de hacer descansar la conexión, debe observarse que este depende de la velocidad de transmisión empleada. Dentro del parámetro Datos de la trama Ethernet, pueden transportarse distintos tipos de datos simultáneamente, como TCP/IP, IPX/SPX y Apple Talk. Configuración de conexión PLC-PC por puerto ethernet. Todo PLC tiene su propio software para programarlos, estos tienen amplias configuraciones tales como dar las instrucciones necesarias para que el PLC haga tenga un determinado comportamiento (Por ejemplo, si la entrada A esta en alto la B también deba estarlo), o instrucciones de configuración de comunicación del PLC. Esta configuración de comunicación tiene dos alternativas, ocupar el cable serial del PLC u ocupar la interfaz ethernet que proporciona el módulo Ethernet

http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo322/1s12/project/reports/KlennerSala zarSalazar.pdf El módulo ethernet proporciona a través de su interfaz la información necesaria para que el programa interprete. Esta interpretación debe ser llevada a un lenguaje entendible por las personas, es por esto por lo que surgen las HMI siglas que significan human machine interfaz. Estas HMI son aplicaciones graficas que ilustran el comportamiento de las variables de control o cambiar parámetros propios del control (por ejemplo, el cambio de un parámetro de un controlador PID), un ejemplo de estas interfaces es el mostrado en la figura en donde se aprecia la presencia de gráficos, botones y opción de cambio de parámetros del controlador. Las HMI pueden venir incluidas en el software propio de la programación del PLC o pueden hacerse en programas genéricos como es el caso de iFix. Este programa tiene la capacidad de conectarse remotamente a un PLC o a un servidor que esté conectado al PLC (puede ser vía ethernet, en donde necesariamente debe estar en la misma red de área local. Conexión del programa iFix directa al PLC: Este método se puede realizar siempre y cuando el PLC tenga una IP estática, el computador en donde se quiera hacer el control remoto tiene necesariamente que tener la base de datos de las variables a controlar. Conexión del programa iFix mediante servidor: En este caso el servidor es el que debe tener una dirección IP estática, en este caso el programa iFix se conecta a través del internet al servidor que contiene la base de datos a controlar y es este servidor el que le envía mediante Ethernet. Para configurar el programa iFix se le debe informar de qué manera se conectará al PLC, directamente o a través de un servidor. En la figura se ilustra el cuadro de configuración para esto. Una vez configurado el modo en que se conectara el programa iFix al PLC se procede a configurar la dirección ip del PLC y la ubicación en la memoria de las variables a controlar.

Página 109 de 308

https://encryptedtbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQIU53MHV6Up0 gX5hl4x0B13nvA-snANRaQ_g&usqp=CAU Según redindustria.blogspot.com: A la hora de comunicar un PLC con un PC en el que reside un componente Software Wonderware (en particular un InTouch o un Historian), debemos tener en cuenta los siguientes factores: 1. Marca y Modelo o Serie del PLC. Los fabricantes suelen cambiar la serie de los PLC cada cierto tiempo. La serie S5 de Siemens está siendo sustituida por la serie S7. 2. Tarjeta de Salida que incorpora el PLC. A día de hoy, la mayoría de los PLC incorporar una salida en Ethernet, lo que facilita tremendamente la comunicación con un PC. Si no incorpora la tarjeta con salida en Ethernet, incorporará una Tarjeta para comunicar con un protocolo serie propio del fabricante del PLC. 3. Medio Físico con el que comunico. Como decíamos antes, a día de hoy lo normal es que el medio físico sea Ethernet. (Cable Gris). Si trabajamos con un Protocolo Serie (Profibus, Modbus, DeviceNet), el medio físico será un cable RS485 o RS232 o un cable propietario del fabricante. 4. Existencia de un Servidor OPC. Si el PLC dispone de salida en Ethernet, lo normal es que incorpore un OPC Server que lea del mapa de memoria del PLC y transmita los datos a un OPC Client sobre protocolo TCP/IP. 5. Protocolo en el que comunico. Si el PLC tiene salida en Ethernet, lo normal es que el protocolo utilizado sea el del fabricante bajo TCP/IP. Es decir, teniendo en cuenta las 4 capas TCP/IP los fabricantes mantienen la Capa de Red y la Capa de Transporte (para permitir comunicar abiertamente), sin embargo, incluyen un desarrollo suyo en las capas de Sesión, Presentación y Aplicación. De esta manera los fabricantes de Hardware más importantes utilizan los siguientes Protocolos:  Siemens, Industrial Ethernet y Ethernet ISO. (Antiguamente para comunicar con los S5 se utilizaba el SINEC H1).  Schneider. Modbus TCP/IP  Rockwell. Ethernet IP 6. Desarrollos sobre el PLC. Deberé tener en cuenta que la Tarjeta debe recoger los datos del Mapa de Memoria del PLC y transmitirlos a través del protocolo y medio físico elegido. La CPU debe adaptarse para que parte de su trabajo de procesamiento se dirija a transmitir los datos.

3.3

Redundancia en PLC Por: Zonia Raxcacó

Página 110 de 308

El concepto de redundancia consiste en la duplicación, triplicación, etc. De uno o varios componentes de un sistema que cumplen la misma función. El sistema redundante se basa en la redundancia de medios (MRP) en el anillo Profinet. La redundancia de medios garantiza la disponibilidad de la red y, por lo tanto, las dos CPU deben estar dentro de este anillo. Además, las CPU S7-1500R utilizan dicho anillo para su sincronización. En el caso de las S7-1500H utiliza conexiones de fibra óptica para este fin, sin embargo, el anillo sigue siendo necesario también para estas últimas. Una consideración que debemos tener en cuenta es que todos los elementos del anillo deben ser compatibles con la redundancia de medios. Si algún dispositivo no lo fuese, deberá sacarse del anillo a través de un switch. En la siguiente figura se muestra un típico ejemplo de este tipo de sistemas redundante:

https://www.iberianps.com/wp-content/uploads/2020/06/Arquitecturaredundante.png ¿Cuál es la finalidad de estos sistemas? La aplicación de los sistemas

redundantes tiene una doble vertiente: aumentar la disponibilidad y/o aumentar la seguridad. Finalidad de los sistemas de alta disponibilidad: reducir la probabilidad de paradas de la producción mediante el funcionamiento paralelo de dos sistemas. Cuando para uno arranca el otro. Finalidad de los sistemas de seguridad: proteger la vida, el medio ambiente y el capital mediante la desconexión segura en una posición de reposo protegida cuando alguno de los sistemas falla. Campo de aplicación: Los sistemas redundantes S7-1500R/H no solo tienen aplicaciones en la industria sino también en otros ámbitos:  Túneles de carretera  Almacenes de estanterías elevadas.  Fábrica de bebidas gaseosas

Según plcdesign.xyz Arquitectura redundante del PLC: Opciones más habituales para configurar una arquitectura redundante. Nos centraremos en algunas de las más habituales y tendremos ocasión de profundizar en ello en un futuro. Según sea la aplicación nos tocará decidir si lo que buscamos es un sistema de «alta disponibilidad», de «alta seguridad» o queremos ambas cosas. Además, tendremos que considerar siempre el coste de cada arquitectura. 1-CPU redundante y E/S no redundantes. La arquitectura es muy sencilla y se utiliza cuando diseñamos con el criterio del MTBF (Mean Time Between

Failures, en español «Tiempo medio entre fallos») pues es sensiblemente inferior en una CPU que en un módulo de entradas o salidas. Es un valor que nos da el fabricante basado en un cálculo de probabilidades.

Página 111 de 308

2-CPU redundante y E/S no redundantes, pero bien distribuidas. En este caso damos un paso más y distribuimos las entradas y salidas pensando siempre en los elementos de campo. Por ejemplo, si tenemos una unidad con dos bombas del 50% de capacidad lo que haremos es no mezclar E/S de cada bomba en los mismos módulos, de forma que si falla el módulo perderemos sólo una de

las bombas. Además, si es posible, deberíamos colocar los módulos de cada bomba en racks diferentes.

https://plcdesign.xyz/wp-content/uploads/2016/05/Arquitectura-PLCredundante-768x582.png 3-CPU redundante y E/S mixtas y bien distribuidas.: Se utiliza una lógica 2 de

3 (2oo3 en inglés) para las entradas y, opcionalmente, una lógica dual o en H para las salidas digitales. La filosofía de la lógica 2 de 3 es sencilla, se basa en una votación. Supongamos que se trata de una parada de una bomba por nivel alto y que tenemos 3 detectores de nivel colocados en el mismo punto. Sólo pararemos la bomba cuando al menos dos sensores detecten nivel alto, pero no haremos nada si sólo se detecta en uno de ellos. Esto evita paradas innecesarias en el caso de fallo del instrumento de campo o fallo de la entrada del PLC.

https://plcdesign.xyz/wp-content/uploads/2016/05/Salidas-en-H300x248.png 4-CPU redundante y E/S redundantes y/o lógica 2 de 3. La diferencia con el caso anterior son las E/S redundantes que utilizaremos para cierto grupo de E/S buscando su «alta disponibilidad». No todos los fabricantes permiten este tipo de arquitectura. No es una arquitectura habitual pues es cara, aunque hay aplicaciones críticas que lo exigen.

3.4 Python. Por: Kevin Recinos Según Wikipedia.com

Página 112 de 308

Python es un lenguaje de programación de propósito general de alto nivel interpretado. La filosofía de diseño de Python enfatiza la legibilidad del código con su notable uso de sangría significativa. Sus construcciones de lenguaje, así como su enfoque orientado a objetos, tienen como objetivo ayudar a los programadores a escribir código claro y lógico para proyectos de pequeña y gran escala. Python se escribe dinámicamente y se recolecta basura. Admite múltiples paradigmas de programación, incluida la programación estructurada (en particular, procedimental), orientada a objetos y funcional. Python se describe a menudo como un lenguaje "con pilas incluidas" debido a su amplia biblioteca estándar.

Figura 1. https://programacion.net/files/article/20160721020723_pythonlogo.png

Origen de Python. Según Esic.edu Su origen se remonta a finales de los años 80 y principios de los 90. Su implementación comenzó en diciembre de 1989 cuando Guido van Rossum, trabajador del CWI (un centro de investigación holandés de carácter oficial) decidió empezar el proyecto como un pasatiempo dándole continuidad al lenguaje de programación ABC desarrollado por el equipo del que había formado parte en el CWI. Su nombre se debe a la afición de Van Rossum al grupo Monty Python y su concepción se enfocaba en que fuera fácil de usar y aprender sin que esto penalizara sus capacidades. La causa de que no llegara a adquirir la suficiente importancia en su momento fue la falta de recursos en el hardware de la época. El avance en las tecnologías de hardware ha sido una condición necesaria para el repunte de su popularidad. No obstante, la generalización del big data en los últimos años, seguida de la explosión de la inteligencia artificial, el machine learning, el deep learning y el surgimiento de la ciencia de datos o data science como una nueva área de trabajo con especialistas propios han revolucionado el panorama. Y es que muchas de las nuevas herramientas que han surgido, y que son explotadas por los ingenieros de datos y los científicos de datos, han sido desarrolladas en Python o nos ofrecen Python como la forma predilecta de interactuar con ellas.

Página 113 de 308

Figura 2. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Guidoportrait-2014-drc.jpg/1024px-Guido-portrait-2014-drc.jpg

Qué es Python y qué lo hace tan interesante. Python es un lenguaje de programación interpretado cuya principal filosofía es que sea legible por cualquier persona con conocimientos básicos de programación. Además, posee una serie de características que lo hacen muy particular y que, sin duda, le aportan muchas ventajas y están en la raíz de su uso tan extendido:

Es totalmente gratuito. Se trata de un lenguaje open source o de código abierto, por lo que no hay que pagar ninguna licencia para utilizarlo.  Está respaldado por una enorme comunidad. Su carácter gratuito hace que continuamente se estén desarrollando nuevas librerías y aplicaciones. Es difícil pensar en algo que no haya hecho alguien. Esto es un factor multiplicativo para los programadores, puesto que cualquier duda estará resuelta en los foros.  Es un lenguaje multiparadigma. Esto significa que combina propiedades de diferentes paradigmas de programación, lo que permite que sea muy flexible y fácil de aprender de manera independiente de los conocimientos del interesado.  Sus aplicaciones no se limitan a un área en concreto. El hecho de que sea multiparadigma permite utilizarlo en campos aparentemente tan dispares como el diseño de aplicaciones web o la inteligencia artificial, entre muchos otros.  Python es apto para todas las plataformas. Podemos ejecutarlo en diferentes sistemas operativos como Windows o Linux simplemente usando el intérprete correspondiente. 

El principal obstáculo que le encontramos a Python es que se trata de un lenguaje interpretado, es decir, que no se compila, sino que se interpreta en tiempo de ejecución. Como consecuencia, es más lento que Java o C/C++.

Sin embargo, esto no es un gran problema, ya que las diferencias en velocidad son pequeñas y hoy en día el cuello de botella en los proyectos de desarrollo de software no está en la CPU. Gracias a avances como la computación en la nube, en la actualidad disponemos de una gran

Página 114 de 308

capacidad de cómputo a un coste muy asequible. El desafío está en acortar los tiempos de desarrollo mejorando la mantenibilidad y calidad del código. Python pone el foco en esto facilitando la vida a los desarrolladores.

Los principios de diseño del lenguaje se guían por una serie de aforismos recogidos en el Zen de Python. En estos principios podemos ver que la legibilidad del código y favorecer su simplicidad son partes esenciales del diseño del lenguaje desde el principio.

Algunos de los puntos que encontramos en el Zen de Python concuerdan con la mentalidad predominante en las compañías de mayor éxito en la actualidad:

•

Explícito es mejor que implícito.

•

Simple es mejor que complejo.

•

Complejo es mejor que complicado.

•

Si la implementación es difícil de explicar, es una mala idea.

•

Si la implementación es fácil de explicar, podría ser buena idea.

Figura 3. https://blog.carreralinux.com.ar/wp-content/uploads/2017/06/la-libreriaestandar-de-python-1.png

3.5

Introducción a las aplicaciones Python.

Por: Kevin Recinos Según Covantec.com Las características del lenguaje de programación Python se resumen a continuación:

 

Es un lenguaje interpretado, no compilado, usa tipado dinámico, fuertemente tipado. Es multiplataforma, lo cual es ventajoso para hacer ejecutable su código fuente entre varios sistemas operativos.

Página 115 de 308



 

Es un lenguaje de programación multiparadigma, el cual soporta varios paradigmas de programación como orientación a objetos, estructurada, programación imperativa y, en menor medida, programación funcional. En Python, el formato del código (p. ej., la indentación) es estructural. La lectura es más fácil, también, en la nueva vista de lectura.

Tipos de datos en Python. Según pythondiario.com Variables en Python. Estos valores que almacenan nuestras variables, tienen distintos tipos de datos. En el ejemplo anterior vimos que la variable x = 5 (5 es de tipo entero), la variable a = 5.2 (5.2 es de tipo Float, cualquier número que tenga dígitos después de un punto decimal) y la variable b = "Hola mundo!!!" (¡¡¡” Hola mundo!!!” es una cadena, de tipo string). Ejemplo en el intérprete de python: >>>x = 5 >>>a = 5.2 >>>b = "Hola mundo!!!"

Figura 4. https://pythondiario.com/wpcontent/uploads/2014/12/variables.png.webp

Función type en Python. Existe una función en python llamada type (tipo) que nos devuelve el tipo de dato del objeto indicado.

Página 116 de 308

Veamos un ejemplo: Como se ve en el ejemplo, x contiene un int (integer - entero), a contiene un Float (número decimal) y b contiene un str (String - Cadena).

Figura 5. https://pythondiario.com/wp-content/uploads/2014/12/type.png.webp

Distintos tipos de datos en Python. Tipo de dato numérico. En python tenemos: números enteros, números decimales (de punto flotante) y números complejos. Los números enteros representan todos los números "Enteros" (positivos y negativos), ejemplo: 1, 0, -5 (Tipo de dato int) Los números decimales son todos los números que contiene dígitos después de un punto decimal, ejemplo: 1.0, -6.5, etc. (tipo de dato Float). También existe los números complejos, que son utilizados generalmente para funciones matemáticas, ejemplo: 3i + 4j (en el tutorial no serán utilizados los números complejos).

Tipo de dato String o Cadena. En python un String o Cadena es una secuencia (ordenada de izquierda a derecha) de caracteres. Las cadenas comienzan y terminan con comillas dobles o simples. Declarar una cadena es simple, ya lo vimos en ejemplos anteriores: >>> blog = "Mi Diario Python" En caso de olvidarnos de cerrar o abrir una comilla, python nos devolverá un error.

Página 117 de 308

Figura 6. https://pythondiario.com/wpcontent/uploads/2014/12/eroro2Bde2Bsintaxis.png.webp

Error de sintaxis. En el ejemplo me he olvidado de cerrar las comillas dobles ("") y python me ha informado que ha ocurrido un error de sintaxis. Si nuestra cadena de texto es una cadena larga y tiene saltos de líneas, podemos utilizar las comillas triples ("""Texto"""), un ejemplo sería: (La declaración print hace que nuestro texto se imprima en pantalla).

Figura 7. https://pythondiario.com/wpcontent/uploads/2014/12/comillas2Btriples.png

Comillas triples.

Página 118 de 308

A lo largo del curso iremos viendo distintas funciones que utilizaremos para trabajar con las cadenas. Un ejemplo de ello es la función len (), que utilizaremos para contar los caracteres de una cadena, ejemplo: >>>fruta = "manzana" >>>len(fruta) 7 o lo mismo sería: >>>len("manzana") 7 También podemos acceder a los caracteres de una cadena (esto lo realizamos con la sintaxis []) y como pasa con Java y C, el índice de los caracteres de una cadena comienza en 0 si accedemos desde la izquierda y en -1 si lo hacemos desde la derecha (último). Utilizando el ejemplo anterior, mostrare como acceder a cada uno de los caracteres de "manzana" utilizando los índices:

Figura 8. https://pythondiario.com/wpcontent/uploads/2014/12/indice.png.webp

Acceder a los caracteres de una cadena. También podemos acceder a porciones de nuestras cadenas utilizando la siguiente sintaxis:

Figura 9. https://pythondiario.com/wp-content/uploads/2014/12/indice-1.png

Página 119 de 308

Formato de índice.

Figura 10. https://pythondiario.com/wp-content/uploads/2014/12/porcion.png.webp

Porción de caracteres. En el ejemplo anterior creamos una variable prueba con una cadena "abcdef". Mostramos el último valor con el índice -1 ("f"), mostramos el antepenúltimo valor con el índice -3 ("d"). Luego vimos 3 porciones de la variable: primero desde el inicio hasta el índice 3 ([:3]), luego desde el índice 2 hasta el 5 ([2:5]) y por último desde el índice 3 hasta el final ([3:]). El operador in se utiliza para comprobar si uno o más caracteres se encuentran o no en la cadena. La expresión devolverá un valor boolenao (True o False). Veamos un ejemplo:

Figura 11. https://pythondiario.com/wp-content/uploads/2014/12/in.png.webp

Operador in en python Caracteres especiales en las cadenas La contra barra () se utiliza para introducir un carácter especial. Veamos la siguiente tabla: n -- Salto de línea (nueva línea) t -- Tabulación horizontal \ -- Contra barra ' -- Comilla simple "-- Comilla doble

Página 120 de 308

Veamos algún ejemplo: La declaración print hace que nuestro texto se imprima en pantalla: >>> print "Esta es una contra barra (\)" Esta es una contra barra () >>> print "Esta es una t tabulación horizontal" Esta es una

tabulación horizontal

>>> print "Esta es una 'simple comilla'" Esta es una 'simple comilla' >>> print "Esta es una "Doble comilla"" Esta es una "Doble comilla" >>> print "Esta es una nueva línea" Esta es una nueva línea

Tipo de dato Boolean (True y False). El tipo de datos más simple de construir es el tipo Booleano (verdadero y falso). Muy útil en las expresiones condicionales y cualquier otro lugar que se necesite la verdad o falsedad de una condición. Veamos un ejemplo:

Figura 12. https://pythondiario.com/wp-content/uploads/2014/12/bool.png.webp

3.6

PostgreSQL

Por: Víctor Reyes También llamado Postgres, es un sistema de gestión de bases de datos relacional orientado a objetos y de código abierto, publicado bajo la licencia PostgreSQL. Como muchos otros proyectos de código abierto, el desarrollo de PostgreSQL no es manejado por una empresa o persona, sino que es dirigido por una comunidad de desarrolladores que trabajan de forma

Página 121 de 308

desinteresada, altruista, libre o apoyados por organizaciones comerciales. Dicha comunidad es denominada el PGDG (PostgreSQL Global Development Group). PostgreSQL no tiene un gestor de defectos, haciendo muy difícil conocer el estado de sus defectos. ha tenido una larga evolución, la cual se inicia en 1982 con el proyecto Ingres en la Universidad de Berkeley. Este proyecto, liderado por Michael Stonebraker, fue uno de los primeros intentos en implementar un motor de base de datos relacional. Después de haber trabajado un largo tiempo en Ingres y de haber tenido una experiencia comercial con el mismo, Michael decidió volver a la Universidad en 1985 para trabajar en un nuevo proyecto sobre la experiencia de Ingres, dicho proyecto fue llamado post-ingres o simplemente POSTGRES.

El proyecto post-ingres pretendía resolver los problemas con el modelo de base de datos relacional que habían sido aclarados a comienzos de los años 1980. El principal de estos problemas era la incapacidad del modelo relacional de comprender "tipos", es decir, combinaciones de datos simples que conforman una única unidad. Actualmente estos son llamados objetos. Se esforzaron en introducir la menor cantidad posible de funcionalidades para completar el soporte de tipos. Estas funcionalidades incluían la capacidad de definir tipos, pero también la capacidad de describir relaciones - las cuales hasta ese momento eran ampliamente utilizadas pero mantenidas completamente por el usuario. En Postgres la base de datos «comprendía» las relaciones y podía obtener información de tablas relacionadas utilizando reglas. Postgres usó muchas ideas de Ingres, pero no su código.

Funciones PostgreSQL: -Anatomía de una función. Independientemente del lenguaje utilizado para escribir las funciones, estas poseen una estructura, dicha estructura la podemos sintetizar con lo siguiente: CREATE OR REPLACE FUNCTION func_name( arg1_arg1datatype) RETURNS some_type / setoff sometype / TABLE / (..) / AS

Página 122 de 308

$$ BODY off function $$ LANGUAGE language_of_function

Si describimos lo que vemos es bastante sencillo, CREATE OR REPLACE FUNCTION es la cláusula de creación de la función, func_name es el nombre que tendrá arg1 es el parámetro que recibirá y arg1_datatype es el tipo de dato que es dicho parámetro, es decir si es un entero una cadena etc. En RETURNS devolvemos el resultado de nuestra función, $$ es el inicio del bloque que dará paso al cuerpo de la función y luego finaliza igual con $$ y por último LANGUAGE nos permite especificar el lenguaje en el que está escrita la función. -Escribiendo funciones con SQL. Escribir las funciones utilizando SQL es bastante fácil y rápido, es tomar nuestras sentencias SQL básicamente y agregarle la cabecera y el pie de las funciones y estamos listos. Sin embargo, como todo, esto viene a costa de algunos sacrificios, por ejemplo, perdemos flexibilidad que sí lograríamos de trabajar con otro lenguaje para crear más ramas de control de ejecución condicional, no podemos tener más de una sentencia SQL, aunque esto se puede remediar utilizando varios métodos. La mayor ventaja es que al ser SQL el planificador de PostgreSQL nos permite tomar ventaja de los índices y de esta forma hacer más veloz la ejecución de la misma, en cambio con otros lenguajes la función siempre será una caja negra. Ahora veamos una función escrita con SQL: CREATE OR REPLACE FUNCTION ins_logs(param_user_name varchar, param_description text)RETURNS integer AS$$ INSERT INTO logs(user_name, description) VALUES($1, $2)RETURNING log_id; $$LANGUAGE 'sql' VOLATILE;

-Funciones PostgreSQL en otros lenguajes. Una de las características más atractivas de PostgreSQL es que no se limita solamente a lenguaje SQL, gracias a la carga de módulos podemos optar por incorporar funcionalidades avanzadas, entre ellas la posibilidad de utilizar diferentes lenguajes para construir funciones, con esto podemos lograr una gran flexibilidad utilizando mejores capacidades de generación de condicionales y las ventajas inherentes a los diversos lenguajes. -Escribiendo funciones con PL/pgSQL. En el momento en que notamos que el estándar SQL se nos queda corto para las consultas que deseamos realizar en una función, siempre podemos apelar al uso de PL/pgSQL; una de sus diferencias y mejoras en relación al SQL es que se pueden declarar variables locales utilizando la sentencia DECLARE, podemos también tener control sobre el flujo y debemos encerrar el cuerpo de la función en un bloque BEGIN END. Veamos un ejemplo de una función escrita en este lenguaje:

Página 123 de 308

CREATE FUNCTION sel_logs_rt(param_user_name varchar) RETURNS TABLE (log_id int, user_name varchar(50), description text, log_ts timestamptz) AS $$ BEGIN RETURN QUERY SELECT log_id, user_name, description, log_ts FROM logs WHERE user_name = param_user_name; END; $$ LANGUAGE 'plpgsql' STABLE;

Base de datos CREATE TABLE mascotas( id serial primary key, nombre varchar(50) NOT NULL, edad smallint NOT NULL );

insert into mascotas (nombre, edad) values ('Maggie', 3), ('Guayaba', 2), ('Capuchina', 2), ('Snowball', 1), ('Panqué', 1);

Conexión. Conexión a PostgreSQL con Python Ejemplo de CRUD evitando inyecciones SQL @author parzibyte Más tutoriales en: parzibyte.me/blog """ import psycopg2 import json # Leer las credenciales de un archivo JSON

Página 124 de 308

# Recomendado: https://parzibyte.me/blog/2019/06/09/json-python-codificar-decodificar/ with open("credenciales.json") as archivo_credenciales:

3.7

OpenCV.

Por: Víctor Reyes Es una biblioteca libre de visión artificial originalmente desarrollada por Intel. OpenCV significa Open Computer Vision (Visión Artificial Abierta). Desde que apareció su primera versión alfa en el mes de enero de 1999, se ha utilizado en una gran cantidad de aplicaciones, y hasta 2020 se la sigue mencionando como la biblioteca más popular de visión artificial. Detección de movimiento, reconocimiento de objetos, reconstrucción 3D a partir de imágenes, son sólo algunos ejemplos de aplicaciones de OpenCV. Su popularidad se debe a que es: libre, publicada bajo licencia BSD, que permite que sea usada libremente para propósitos comerciales y de investigación multiplataforma, para los sistemas operativos GNU/Linux, Mac OS X, Windows y Android, y para diversas arquitecturas de hardware como x86, x64 (PC), ARM (celulares y Raspberry Pi). Documentada y explicada: la organización tiene una preocupación activa de mantener la documentación de referencia para desarrolladores lo más completa y actualizada posible, ejemplos de uso de sus funciones y tutoriales accesibles al público no iniciado en visión artificial, además de difundir y fomentar libros y sitios de formación. El proyecto pretende proporcionar un entorno de desarrollo fácil de utilizar y altamente eficiente. Esto se ha logrado realizando su programación en código C y C++ optimizados, aprovechando además las capacidades que proveen los procesadores multinúcleo. OpenCV puede además utilizar el sistema de primitivas de rendimiento integradas de Intel, un conjunto de rutinas de bajo nivel específicas para procesadores Intel (IPP)

OpenCV y su instalación en Python OpenCV (Open Source Computer Vision) comenzó como un proyecto de investigación en Intel. Actualmente es la biblioteca de visión por computadora más grande en términos de funciones poseídas.

Página 125 de 308

Actualmente, OpenCV contiene implementaciones de más de 2500 algoritmos. Además, está disponible de forma gratuita para fines comerciales y académicos. Esta gran biblioteca tiene interfaces para múltiples lenguajes, incluidos Python, Java y C++. La primera versión de OpenCV, 1.0, se lanzó en 2006 y la comunidad de OpenCV ha crecido a pasos agigantados desde entonces. OpenCV-Python es la API de Python para OpenCV. Además, es compatible con las plataformas más utilizadas, Windows, Mac OS y Linux. Hay que tener en cuenta que, para poder usar esta librería de manera óptima, se deben tener conocimientos en:

-Librería Numpy. -Librería Matplotlib.

Para la instalación de OpenCV en Python existen 2 formas:  Desde archivos binarios y archivos fuente precompilados: para ello se debe consultar la documentación pertinente de cada sistema operativo (Por ejemplo, Windows y Mac OS.  Mediante paquetes para entornos de escritorio estándar (Windows, MacOS y casi cualquier distribución GNU/Linux): Si solo se necesita módulos principales se debe ejecutar pip install opencv-python Si se necesitan tanto módulos principales como adicionales (contrib) se debe ejecutar pip install opencvcontrib-python Se puede utilizar Jupyter o cualquier IDE de Python para escribir estos comandos. Las ventajas de OpenCV: Sirve de proveedor de infraestructura relacionadas con la visión artificial.

para

las

aplicaciones

Es multiplataforma, capaz de ejecutarse en los principales sistemas operativos de tus dispositivos (Windows, Mac OS X, Linux, Android o iOS). Aunque este proyecto fue escrito en C y C++, se pueden utilizar en otros lenguajes de programación como Java, C# y uno de los más importantes, Python. Sólo ha contado con 3 versiones, lo que habla de la eficiencia de esta biblioteca desde su lanzamiento hace más de 21 años. Su desarrollo es permanente gracias al voluntariado, aunque muchas compañías importantes apoyan su desarrollo, como es el caso de Google. Seguramente el tema del que te voy a hablar hoy en el podcast te suene a ciencia ficción y creas que es algo que solo lo podemos ver en las películas del mismo género. Sin duda alguna, no estamos en lo más alto en la gráfica de desarrollo en cuanto a soluciones y aplicaciones en esta materia, pero esto no quiere decir que no podamos investigar y aprender de esta ciencia. Ya te conté ¿por qué debemos aprender visión artificial? y hoy te voy a hablar como podemos introducirnos en la visión artificial, OpenCV y Python. Antes de continuar quiero hablarte del Campus de Programarfacil. Si quieres crear tus propios proyectos con Arduino o algún dispositivo Open Hardware, debes dominar dos disciplinas, la programación y la electrónica.

Página 126 de 308

En el Campus estoy volcando todo mi conocimiento en estas materias con cursos de diferentes niveles, básico, intermedio y avanzado. Aunque todavía no he tratado este lenguaje de programación ni en el blog, ni en el podcast, si que te puedo contar que Python es muy sencillo de usar, favoreciendo el código legible gracias a su sintaxis sencilla. Debemos ser conscientes que el lenguaje nativo de OpenCV es C/C++, con la complejidad que ello conlleva si queremos utilizar esta biblioteca en nuestros proyectos. Lo que más me gusta de Python es que es un lenguaje fácilmente portable a otras plataformas entre las que se incluye Raspberry Pi. Si además disponemos de una cámara conectada, imagínate lo que podemos llegar a conseguir. La decisión de empezar por Windows es muy sencilla. Es el sistema operativo más utilizado del mundo y no porque lo diga yo, solo tienes que ver los datos estadísticos que nos proporciona Net Market Share. Según esta empresa, más del 90% de usuarios utilizan Windows. Las posibilidades de análisis y tratamiento de imágenes con la biblioteca OpenCV son inmensas, desde detectar caras y clasificarlas según género hasta crear modelos de realidad aumentada o usar clasificadores para detectar objetos. En la página oficial de OpenCV encontrarás documentación, tutoriales, foros y multitud de funcionalidades más de gran utilidad. El movimiento se demuestra andando y para aprender todas las posibilidades de esta gran biblioteca solo existe un camino, practicar y practicar “picando” código.

Importar imágenes en OpenCV Para poder importar imágenes en OpenCV hay que seguir los siguientes pasos:

1) Importar las bibliotecas necesarias

2) Leer la imagen utilizando la función imread. Para este ejemplo utilizaremos la imagen del mandril

3) Elegir el tipo y la forma de la matriz. Con el siguiente código transformaremos la imagen en una matriz numpy con una forma de 1300×1950 y con 3 canales.

Página 127 de 308

4) Ver la imagen

Lo que obtenemos como resultado es un poco diferente con respecto al color. Esperábamos una imagen de colores brillantes, pero lo que obtenemos es una imagen con cierto matiz azulado.

Página 128 de 308

Capítulo IV 4. Protocolos de comunicación industrial Por: Katherine Reynoso Es un sistema de reglas que permite la comunicación entre dos o más entidades de un sistema de comunicación, en donde se permite la transferencia de información a través de cualquier tipo de variación de una magnitud física creando así una red. Estos tipos de sistemas de comunicación tiene prácticamente la misma estructura y también el mismo objetivo el cual es poder intercambiar la información o datos entre dos entidades. El uso de los estándares nos permite tener una gran accesibilidad del sistema y modularidad, lo cual son dos características muy deseables en los sistemas.

Imagen: Ejemplo de los protocolos de comunicación en la industria Fuente: https://www.incibe-cert.es/blog/iot-protocolos-comunicacion-ataques-y-

recomendaciones

Estos protocolos de comunicación industrial han ido evolucionando a través del tiempo ya que, por un lado, los antiguos protocolos estaban basados en comunicaciones serie y, por otro lado, también en la creación de los nuevos estándares que estaban basados en nuevas tecnologías. Los requerimientos temporales también tuvieron su cambio dado a la parte nueva de la electrónica en la red. Una de las más notables mejoras es la seguridad de la red gracias a la incorporación de las nuevas medidas de protección como los puertos MAC. La invasión de los microprocesadores dentro de la industria ha

Página 129 de 308

favorecido su integración a las redes de comunicación los cuales nos dan importantes ventajas como: Mejora y mayor precisión de la disponibilidad de información de los dispositivos de campo o Diagnostico lejano de componentes o Mayor precisión en las mediciones dado a la unión de la tecnología digital. o

Gracias a la integración de las islas automatizadas, los cuales son pasos previos de fabricación y montaje, se suele dividir las tareas en grupos de procesadores de forma jerárquicamente, lo cual da lugar a las estructuras de las redes industriales las cuales podemos agrupar en tres categorías las cuales son: o Buses de campo: Son un sistema de transmisión de datos que simplifica la instalación y la operación de máquinas como también los equipamientos industriales que se utilizan en los procesos de producción. o Redes LAN: Las cuales son un sistema de transmisión el cual tienen un alcance limitado, por lo que son normalmente usados en casas, departamento o edificios. o Redes LAN-WAN: Es una red con un área ancha, la cual se puede extender en ciudades estados, países o continentes. Se puede decir que son una colección de LAN interconectadas.

Imagen: Ejemplo de buses de campo Fuente: https://netcloudengineering.com/historia-comunicacion-industrial/

Los protocolos más usados actualmente son: Ethernet/IP, Profinet, Ethernet Powerlink, DeviceNet, Ethercat, CC-Link, Modbus y Canopen. Los protocolos se sirven de las ventajas funcionales y de seguridad que ofrecen tanto TCP/IP como Ethernet para dar así una mejor transferencia de información entre los sistemas de control. Por lo que la mayoría busca encajar la parte de datos del protocolo original a una trama Ethernet.

Página 130 de 308

Imagen: Ejemplificación de los diferentes protocolos de comunión Fuente: https://netcloudengineering.com/historia-comunicacion-industrial/

4.1

Medio de transmisión

Por: Katherine Reynoso

Los medios de transmisión son el soporte físico por el cual el emisor y el receptor pueden comunicarse a través de el por medio de un sistema de transmisión de datos. Las redes modernas utilizan tres tipos de medios los cuales proporcionan una ruta por la cual se puede transmitir los datos los cuales son: 

 

El cobre o los hilos metálicos dentro de los cables: En este los datos se codifican dentro de impulsos eléctricos que coinciden con patrones específicos. Cables de fibra óptica: Estos dependen de los pulsos de luz ya sea visible o infrarroja Transmisión inalámbrica: Son las ondas electromagnéticas que son enviadas en patrones que muestran los distintos valores de bits.

Página 131 de 308

Imagen: Ejemplo de los medios de transmisión Fuente: https://247tecno.com/medios-de-transmision/

Dependiendo de la forma en la que se conducen las señales a través de estos medios o soportes físicos se clasifican en dos grupos: Medios de transmisión guiados: En estos la señal que viaja por cualquiera de estos medios es dirigida y contenida por los límites físicos de este medio. Sus principales características son el tipo de conductor que es utilizado, su velocidad máxima de transmisión, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la distancia máxima que puede ofrecer, su facilidad de instalación y su capacidad de soportar los diferentes niveles de enlaces. Los más utilizados son: 

Cable por trenzado: Consiste en dos alambres de cobre aislado, cruzados entre sí de forma helicoidal, los cuales miden en general 1mm de espesor. La forma de su trenzado se debe a que este evita la interferencia eléctrica con respecto a los demás cables que se encuentran a su alrededor. Son utilizados tanto para transmisiones analógicas como digitales. Algo importante de tener en cuenta sobre estos es que su ancho de banda depende del calibre del alambre y la distancia que esta recorre, se pueden obtener transmisiones de varios megabits en pocos kilómetros de distancia, son de bajo costo y tienen un comportamiento adecuado. Existen dos tipos de trenzados los cuales son los blindados (STP) y no blindados (UTP).

Página 132 de 308

Imagen: Explicación sobre la clasificación de los medios guiados por un par trenzado Fuente: https://sites.google.com/site/investigacionesitlm/home/1-3-medios-de-transmision



Cable Coaxial: Es un alambre de cobre duro en su parte central, el cual está rodeado por un material aislante, que a su vez se encuentra rodeador por un conductor cilíndrico el cual se presenta como una malla de tejido trenzado y este último se encuentra rodeado de una capa de plástico conductor. Su velocidad de transmisión depende de la longitud del cable, llegando posiblemente a alcanzar los 10Mbps.

Imagen: Interior de un cable coaxial Fuente: https://sites.google.com/site/investigacionesitlm/home/1-3-medios-de-transmision



Fibra óptica: Este cable contiene tres secciones concéntricas, el núcleo consiste de una o más hebras hechas de plástico o crista, las cuales llevan un revestimiento de cristal o plástico en cada una las cuales tienen propiedades distintas a las del núcleo. La parte exterior recubre una o más fibras las cuales son de un material opaco y resistente. Este esta formado por una fuente luminosa muy monocromática, la fibra que se encarga de enviar la señal luminosa y el fotodiodo que es quien reconstruye la señal.

Página 133 de 308

Imagen: Interior de un cable de fibra óptica Fuente: https://sites.google.com/site/investigacionesitlm/home/1-3-medios-de-transmision

Medios de transmisión no guiados: En estos se transportan ondas electromagnéticas que no usan algún conductor físico, sino que se transportan a través del aire y está disponible para los dispositivos que son capaces de aceptarlo. En este tanto la transmisión como la recepción de la información son llevadas a cabo por antenas. Las direccionales son las que transmiten la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo cual es importante que la antena emisora y receptora estén alineadas. En la omnidireccional, la radiación se emite en todas direcciones, por lo que puede ser recibido por varias antenas, mientras mayor sea la frecuencia de la señal enviada es más practico confinar la energía en un haz direccional. Según su rango de frecuencia pueden ser:  Ondas de radio: Estas utilizan 5 tipos de propagación: la superficie (tierra), la troposférica (reflejo de la troposfera), ionosférica (reflejo de la ionosfera), línea de visión (antenas alineadas) y espacio (satélites), las cuales se diferencian por la forma en que al receptor le llegan las ondas del emisor, estas pueden ser usadas en los equipos de comunicación militar, en la televisión, los aviones y puede ser manipulada por personas relacionadas a los radioaficionados.

Página 134 de 308

Imagen: Interior de un cable de fibra óptica Fuente: https://sites.google.com/site/investigacionesitlm/home/1-3-medios-de-transmision



Microondas: Es un sistema que usa el espacio aéreo como medio de transmisión físico, este se trasmite de forma digital a través de ondas de radio que son de muy corta longitud (unos pocos centímetros). Se pueden direccionar a distintos canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado o establecerse de punto a punto. Las estaciones están conformadas por una antena de tipo plato que están interconectados a un circuito y al usuario. Esta puede estar dividida en dos formas, la terrestre que utiliza antenas parabólicas que conectan a larga distancia y las satelitales que reciben las señales y las retransmiten o amplifican a la tierra, siendo un satélite geoestacionario.

Imagen: ejemplificación de los tipos de microondas Fuente: https://www.monografias.com/trabajos107/transmision-senales-espacio-

radioelectrico/transmision-senales-espacio-radioelectrico2.shtml



Infrarrojos: Estas permiten la comunicación entre dos modos, los cuales usan una serie de leds infrarrojos. Son emisores y receptores de las ondas infrarrojas, los cuales se envían entre ambos dispositivos haciendo que

Página 135 de 308

uno dependa del otro para poder realizar las comunicaciones, por eso no son utilizados en grandes escalas.

Imagen: Tipos de infrarrojos Fuente: https://sites.google.com/site/investigacionesitlm/home/1-3-medios-de-transmision

4.2

Tipos de transmisión

Los sistemas de transmisión de pueden clasificar según el momento en el que se realiza la transmisión y a donde se dirección, su clasificación es:  Simplex: Se le puede denominar así a la transmisión que siempre actúa como una fuente la otra siempre como un colector, su transmisión es así un solo sentido, este tipo de transmisión es el más sencillo y el menos costoso, normalmente esta transmisión no se utiliza usando hay necesidad de una interacción humano-maquina. Un ejemplo de este tipo de transmisión son las radiodifusoras las cuales permiten enviar la información que da el locutor a un radio de una casa, sin embargo, el radioyente no puede enviarle una señal al locutor a traes de su radio.

Página 136 de 308

Imagen: Ejemplo de la transmisión simplex Fuente: http://telematicaseuat.blogspot.com/2018/01/transmicion-de-datos-simplexhalf.html

 Semidúplex (Half-dupex): Este permite que la transmisión sea bidireccional, pero de una manera alterna, haciendo que una señal pase y al terminar la segunda pueda transmitirse, utilizando la capacidad de la línea. En radiodifusión se cree que todo dúplex es bidireccional y simultaneo, así de esta manera se podrá realizar una programación de radio desde dos diferentes lugares. Un ejemplo de esto son las radios bidireccionales de comunicación de banda civil de la policía o de emergencias, ya que cuando se presiona el botón de micrófono para poder transmitir este no puede oír a la persona en el otro extremo hasta que este no deje de pulsarlo, si las dos personas intentan hablar al mismo tiempo no se puede establecer ninguna transmisión, por eso es común que cuando dos pernas hablan a través de un radio lleguen a decir cambio para indicarle a la persona del otro lado que ya puede transmitir, para poder así tener una comunicación más fácil.

Página 137 de 308

Imagen: Ejemplo de la transmisión semidúplex Fuente: https://www.monografias.com/trabajos106/comunicacion-datosmodos/comunicacion-datos-modos2.shtml

 Dúplex (Full dúplex): Este tipo de transmisión se conduce en ambos sentidos de manera simultánea, el cual convierte este tipo de forma en un trabajo más eficiente en este existen dos tipos de frecuencia una para transmitir y otra para recibir, la mayoría de sistemas y rede han optado por utilizar este tipo de transmisión, un ejemplo de este pude ser una conversación vía telefónica una que los dos usuarios pueden llegar a hablar al mismo tiempo sin sufrir algún tipo de desperfecto en la comunicación.

Imagen: Ejemplo de la transmisión full dúplex Fuente: https://www.monografias.com/trabajos106/comunicacion-datosmodos/comunicacion-datos-modos2.shtml

Página 138 de 308

La capacidad de transmisión de cada uno de estos depende del medio físico (Donde es capaz de transmitir en uno u otro sentido) su sistema de transmisión (el cual es capaz de enviar y recibir al a misma vez) y su protocolo o norma de comunicación que ha sido empleado por los equipos terminales.

4.3

Fundamentos de transmisión por cable coaxial

Por: Kevin Saban La construcción de cables coaxiales varía mucho. La elección del diseño afecta al tamaño, flexibilidad y propiedades del cable. Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa. El apantallamiento tiene que ver con el trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea los cables. El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existe distorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado. El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman la información. Este núcleo puede ser sólido (normalmente de cobre) o de hilos. Rodeando al núcleo existe una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la distorsión que proviene de los hilos adyacentes. El núcleo y la malla deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, se produciría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla, atravesarían el hilo de cobre. Un cortocircuito ocurre cuando dos hilos o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado.

Imagen: Partes del cable coaxial Fuente: cable-coaxial-composicion.jpg (450×260) (wordpress.com) En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido del fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el efecto es menor, y casi

Página 139 de 308

no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje causan un fallo en el dispositivo y lo normal es que se pierdan los datos que se estaban transfiriendo. Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para evitar las posibles descargas eléctricas. El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado, por esto hubo un tiempo que fue el más usado. La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un sistema sencillo.

Hay dos tipos fundamentales de cable coaxial: el cable coaxial de banda base (para transmisión digital) y el cable coaxial de banda ancha (utilizado para transmisión analógica). Sus características son las siguientes: Coaxial de banda base (50 ohms): Se utiliza en la transmisión digital. El ancho de banda máximo que se puede obtener depende de la longitud de cable; para cables de 1 Km son factibles velocidades de transmisión de datos de hasta 10 Mbps y, en longitudes menores, es posible obtener velocidades superiores. Existen dos tipos: Coaxial grueso: Comenzó a utilizarse en redes locales (fue el primer tipo de cable utilizado en la tecnología Ethernet) y actualmente sólo se emplea para realizar la estructura troncal de distribución de la red. Coaxial fino: Dada su flexibilidad es más fácil de instalar, aunque es más caro y posee menor inmunidad frente a interferencias. Por lo que se utiliza principalmente para transmisiones de baja potencia y radiofrecuencia. Coaxial de banda ancha (75 ohms): Se utiliza para transmisión analógica; por ejemplo, para el envío de la señal de televisión por cable. RG-8 con 50 Ohmios y es usado en Ethernet de cable grueso. RG-9 con 50 Ohmios y es usado en Ethernet de cable grueso. RG-11 con 50 Ohmios y es usado en Ethernet de cable grueso. RG-58 con 50 Ohmios y es usado en Ethernet de cable fino. RG-59 con 75 Ohmios y es usado para TV. Cuando se utiliza cable coaxial delgado, las conexiones se realizan de forma sencilla. Cada estación se enchufa a través de su tarjeta de red a un conector BNC en T. Estos, a su vez, están enlazados con el cable coaxial mediante conectores BNC. Finalmente, es necesario que existan terminadores BNC en los extremos para cerrar el circuito.

Imagen: Conexiones, cable coaxial delgado Fuente: coaxial4.png (317×136) (googlegroups.com)

Página 140 de 308

Las conexiones en cable coaxial grueso son más complejas, ya que existe un dispositivo llamada transceptor que es el que conecta la estación con el cable. La conexión entre el equipo y el transceptor se hace a través de un cable llamado cable transceptor que utiliza unos conectores llamados AUI macho y AUI hembra. Los extremos deben conectarse a terminadores serie-N para cerrar el circuito.

Imagen: Conexiones, cable coaxial grueso Fuente: coaxial4.png (317×136) (googlegroups.com)

Las aplicaciones más importantes son: Distribución de televisión Telefonía a larga distancia Conexión con periféricos a corta distancia Redes de área local Ventajas: El cable coaxial el mismo tipo de cable que se utiliza en las redes de TV por cable (CATV). Permite la transmisión de voz, datos y video de manera simultánea. Todas las señales que emplea son de tipo ‘Half-Dúplex’, pero usando 2 canales se obtiene una señal ‘Full-Dúplex’. El cable coaxial no necesita del uso de repetidores, sino que se sirve de amplificadores. Este dispositivo está considerado como un medio activo, ya que la energía se obtiene de los componentes de soporte de la red y no de las estaciones del usuario conectado. Su diseño está concebido para establecer comunicaciones de datos. Permite la ejecución de aplicaciones de voz, pero no permite que ello pueda efectuarse en tiempo real. Tiene un bajo coste y su instalación es sencilla y rápida. Cuenta con una banda ancha con capacidad de 10 Mb/segundo. Su alcance es de 1 kilómetro a 10 kilómetros de distancia. Desventajas: Transmite una señal simple en Half-Dúplex. No hay modelación de frecuencias. Medio pasivo donde la energía es provista por las estaciones del usuario. Hace uso de conectores especiales para la conexión física. Uso de topología de bus, árbol y raramente en anillo. Ofrece poca inmunidad frente a los ruidos, aunque puede mejorarse con filtros. El ancho de banda transporta el 40 % de su carga total para permanecer estable.

4.4

Fundamentos de transmisión por Fibra Óptica

Página 141 de 308

Por: Kevin Saban A través de la transmisión de estos impulsos de luz se puede enviar y recibir información a importantes velocidades a través de un tendido de cable, a salvo de interferencias electromagnéticas y con velocidades similares a las de la radio. Esto hace de la fibra óptica el medio de transmisión por cable más avanzado que existe. La transmisión de fibra óptica involucra el cambio de las señales eléctricas en pulsos de luz, usando un transmisor optoelectrónico, y enviando los pulsos hacia el núcleo de una fibra óptica. Ya que el núcleo y el cladding circundante tienen composiciones diferentes, la luz es atrapada dentro del núcleo. Al extremo opuesto, un receptor cambia los pulsos regresándolos a señales eléctricas. Una fibra óptica consiste en un filamento transparente llamado núcleo, cuyo diámetro está entre 8 y 600 micras dependiendo del tipo de fibra óptica, y un revestimiento exterior, ambos de cuarzo o plástico, más una cubierta protectora de material plástico. La luz incidente en un extremo de la fibra se propaga por su interior, sufriendo múltiples reflexiones, y sale por el otro extremo. La fibra óptica básica está compuesta de tres capas concéntricas que difieren en propiedades: Núcleo (Core): La parte interna que conduce la luz. Revestimiento (Cladding): la capa media que sirve para confinar la luz en el centro. Buffer o Recubrimiento: la capa exterior que sirve como un “amortiguador” para proteger al núcleo y al cladding de algún daño.

Imagen: Capas de la Fibra óptica Fuente: tema04-fig02.gif (282×149) (wp.com) La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio, cada una con distinto índice de refracción. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, razón por la cual, y debido a la diferencia de índices de refracción, la luz introducida al interior de la fibra se mantiene y propaga a través del núcleo. Se produce por ende el efecto denominado de Reflexión Tota l, tal como se ilustra en la figura 3. La luz inyectada en el núcleo choca en las interfaces nucleo-clading con un ángulo mayor que el ángulo crítico reflejándose hacia el núcleo. Desde que los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, el rayo de luz continúa en zigzag sobre toda la longitud de la fibra. La luz es atrapada en el núcleo. La Luz que golpea las interfaces nucleo-clading con un grado menor al ángulo crítico se pierde en el cladding.

Página 142 de 308

Imagen: Los Rayos de Luz con ángulo menor al ángulo crítico se pierden en el cladding. Fuente: tema04-fig03.gif (259×106) (wp.com) Los rayos de luz pueden entrar a la fibra óptica si el rayo se halla contenido dentro de un cierto ángulo denominado CONO DE ACEPTACIÓN. Un rayo de luz puede perfectamente no ser transportado por la fibra óptica si no cumple con el requisito del cono de aceptación. El cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fibra óptica ha sido construida. La figura 4 ilustra todo lo dicho. Respecto a atenuaciones producidas dentro de otros medios de transmisión, la fibra óptica presenta niveles de atenuación realmente bajos que permiten transmitir luz por varios kilómetros sin necesidad de reconstruir la señal (regenerar).

Imagen: Cono de aceptación en Fibras ópticas Fuente: tema04-fig05.gif (257×159) (wp.com) La fibra óptica es ideal para las telecomunicaciones por cable, permitiendo establecer redes informáticas locales y de largo alcance, con un mínimo de pérdida de información en el camino. Sus aplicaciones son diversas en este campo, permitiendo la obtención de material de redes, sensores de fibra óptica (para temperatura, presión o niveles de luz), material de iluminación (particularmente eficaz ya que no requiere de cercanía con la fuente de luz), y siendo además útil para la decoración (hay árboles de navidad elaborados de fibra óptica) o como componente del hormigón translúcido. El principio de funcionamiento de la fibra óptica es el de la Ley de Snell, que permite calcular el ángulo de refracción de la luz al pasar de un medio a otro con distinto índice de refracción. Así, dentro de la fibra, los haces de luz quedan atrapados y propagándose en el núcleo, dadas las propiedades físicas del revestimiento y del ángulo de reflexión adecuado, transportando hasta el destino la información enviada. En esto último opera de manera similar al telégrafo. Así, de acuerdo al mecanismo de propagación de la luz en su interior, la fibra óptica puede ser de dos tipos:

Página 143 de 308

Fibra monomodal. Permite la propagación de un único modo de luz, a través de la reducción del diámetro del núcleo de fibra, permitiendo enviar información a largas distancias y a buena tasa de transferencia.

Imagen: Fibra monomodal Fuente: cable-fibra-monomodo-1.jpg (905×370) (telecocable.com) Fibra multimodal. Permite que los haces de luz se propaguen en más de una manera (más de mil modos distintos), lo cual incrementa el margen de error y la hace no muy recomendable para conexiones de muy larga distancia.

Imagen: Fibra multimodal Fuente: 126TCFOMM502FIN01-1.jpg (465×266) (telecocable.com) La fibra óptica presenta las siguientes ventajas: Ocupa poco espacio. Dado su pequeño tamaño, pero se sumamente flexible, lo cual facilita su instalación. Es liviana. Pues pesa ocho veces menos que un cable convencional. Presenta una gran resistencia. Tanto mecánica como térmica, y resiste bien a la corrosión. Es más ecológica. En comparación con los residuos dejados por el cableado convencional. Inmune a interferencias electromagnéticas. Dada la naturaleza de sus componentes. Veloz, eficaz y segura. Es la mejor forma de transmisión de datos por cable conocida. Las desventajas de la fibra óptica apuntan a lo siguiente: Son frágiles. Ya que el vidrio en su interior es susceptible de romperse. Requiere de conversores. Para devolver la energía lumínica a su sentido informativo. Son difíciles los empalmes. Especialmente en las zonas rurales. No transmite energía eléctrica. Por lo que requiere de emisores y transportadores complejos, cuyo suministro de energía no puede tomarse de la línea misma. Envejece ante la presencia de agua. Lo cual limita su aplicación mundial. No existen memorias ópticas.

Página 144 de 308

Aplicaciones de la Fibra óptica Internet: El servicio de conexión a Internet por fibra óptica permite derribar la mayor limitación de este medio, la lentitud del trato de la información. La conexión de Internet mediante fibra aparte de ser mucho más rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con el método convencional: caerse de la red continuamente. La fibra también nos resuelve en gran medida los problemas de masificación de interlocutores, aunque esto todavía no está totalmente resuelto. Nos permite trabajar con gran rapidez en entornos multimedia, tales como videos, sonidos, etc. Por ello las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio. Recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica.

Imagen: Conectores de internet de fibra Óptica Fuente: fibra-optica-768x448.jpg (768×448) (optical.pe) Redes: La fibra óptica ha ganado gran importancia en el campo de las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

Imagen: Redes de fibra óptica Fuente: redes-aselcom.jpg (466×411) Telefonía: En este campo es en el que más se está extendiendo la fibra óptica. Actualmente, en todas las modernas ciudades se está introduciendo el sistema de fibra para el teléfono e Internet. La fibra nos permite una comunicación libre de interferencias, así como de posibilidad de boicoteo de la línea (tan común en las líneas de cobre). El sonido es mucho más nítido, y no hace falta, como en el resto de las telecomunicaciones por fibra el empleo de amplificadores de señal cada poco kilómetro.

4.5

Fundamentos de transmisión por radio frecuencia

Página 145 de 308

Por: Joseph Salazar La transmisión por radiofrecuencia (RF) se generan cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor. Las ondas se caracterizan por sus frecuencias y longitudes, la frecuencia se mide en hercios y la longitud de onda se mide en metros o centímetros. Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y estas hace que las radiofrecuencias puedan viajan a la velocidad de la luz en el espacio libre. La ecuación que explica la interacción entre ellos es la siguiente teniendo en cuenta que la velocidad es siempre 3x10^8 m/s: velocidad de la luz (c) = frecuencia x longitud de onda.

Imagen: Ejemplo de la onda de RF Fuente: https://youtu.be/RswzS8MBdLk

La propagación ante obstáculos, la onda de radiofrecuencia al toparse con obstáculos como puede ser el metal mientras, el obstáculo sea menor a la longitud de la onda, la onda pasa sin ninguna complicación, pero si el obstáculo por donde está intentando pasar sea más grande que la longitud de la onda la onda se refleja por el material estos son los casos que pueden visualizarse al momento de haber obstrucción de onda por materiales como metales, personas o conductores.

Imagen: Demostración de obstáculo de onda RF Fuente: https://youtu.be/RswzS8MBdLk

Página 146 de 308

4.6

Fundamentos de transmisión por cable UTP

Por: Joseph Salazar La transmisión de datos por cable UTP, es un tipo de transmisión de señales de voz o de datos. El nombre del cable está referido a su construcción, que contiene pares trenzados de cables y carece de un blindaje protector contra interferencias electrónicas. Debido a que el cable UTP no tiene blindaje, no se puede utilizar en áreas que sean propensas a la interferencia electromagnética. Se limita a una longitud máxima de 100 metros. Por otro lado, es relativamente barato, fácil de trabajar, y su diámetro pequeño permite la instalación en espacios reducidos. El cable UTP se emplea ampliamente en la creación de redes y aplicaciones de telecomunicaciones, estos logran soportar en categoría 6 - 250Mhz.

Imagen: Terminales de transmisión y recepción UTP Fuente: https://www.slideshare.net/ArthuroCarbono/normas-de-cableado-utp/4

La transmisión del cable UTP dependerá según la categoría que se esté utilizando las categorías 2, 3 y 4 rara vez se utilizan para las redes modernas, estos tipos de cable UTP sólo podían enviar datos a una velocidad de 4 a 16 Mbps. Ahora los cables UTP de categoría 5 a 7 se encuentran generalmente en las redes Ethernet modernas. El uso de esta transmisión es utilizado en las siguientes áreas: En los sistemas telefónicos que utilizan cable UTP categoría 1 ya que este tipo de cable puede transmitir una señal de voz analógica, pero no puede enviar directamente los datos digitales, también dentro del campo de las redes informáticas a pesar de que en algún momento fue considerado lento, permite mejoras tecnológicas con tasas de transferencia de datos mucho mayores pueden transmitir datos tan rápidamente como a 10.000 Mbps y

Página 147 de 308

por último la siguiente categoría de uso más constante de la transmisión por UTP es en video y audio el UTP de categorías 3, 5, 5e y 6 es el que se suele utilizar para transmitir audio y video como una alternativa rentable al cable coaxial que se utiliza a menudo para la radiodifusión.

4.7

Redes de Comunicación Industrial

Por: Joseph Salazar Las redes de comunicación industrial son la columna vertebral de cualquier arquitectura de sistemas de automatización, ya que ha proporcionado un poderoso medio de intercambio de datos, controlabilidad de datos y flexibilidad para conectar varios dispositivos, por eso esta comunicación también puede ser llamada automatizada, pero para realización de la comunicación entre varios dispositivos se usan protocolos industriales. Las comunicaciones industriales, por lo general, utilizan Ethernet, DeviceNet, Modbus, ControlNet así como también usan mecanismos de control industrial que incluyen Controladores Lógicos Programables (PLC), Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) y Sistema de Control Distribuido (DCS), el visualizador de todo esto son las pantallas HMI. Para proporcionar una interconexión entre estos dispositivos eficaz se necesitan redes industriales que formen una vía de comunicación entre dispositivos de campo, controladores y ordenadores. Los protocolos de redes de comunicación industrial más usados comercialmente son profibus y modbus. Modbus: Es un protocolo de sistema abierto que puede funcionar en una variedad de capas físicas. Es el protocolo más utilizado en aplicaciones de control industrial. Es una técnica de comunicación en serie que proporciona una relación maestra/esclavo para la comunicación entre dispositivos conectados en red. Puede ser implementado en cualquier medio de transmisión, pero más comúnmente utilizado con RS232 y RS485. Profibus: Es una de las redes de campo abierto más conocidas y ampliamente implementadas. Estas redes se utilizan principalmente en los campos de la automatización de procesos y de la automatización de fábricas. Es más adecuado para tareas de comunicación complejas y aplicaciones en las que el tiempo es un factor crítico. Existen tres versiones diferentes de Profibus: Profibus-DP, Profibus-PA y Profibus-FMS.

Página 148 de 308 Imagen: Modbus esquema Fuente: https://www.antratek.com/rs232-modbus-gateway

Imagen: Profibus esquema Fuente: https://www.antratek.com/rs232-modbus-gateway

En una industria de fabricación o de procesos, la información o los datos fluyen del nivel de campo al nivel de empresa, o sea de abajo hacia arriba y viceversa. Es por ello, que los diferentes niveles pueden utilizar diferentes redes en función de las necesidades, como el volumen de datos, la transmisión de datos, la seguridad de los datos la cual está siendo la más importante. Basándose en la funcionalidad, las redes de comunicación industrial se clasifican en tres niveles generales que se desarrollan a continuación.

Imagen: Arquitectura de una red de comunicación Industrial Fuente: https://www.cursosaula21.com/que-son-las-redes-de-comunicacion-industrial/

El nivel uno es el de información o sea el nivel de control de la comunicación, El siguiente nivel consiste en los controladores industriales como los PLCs, unidades de control distribuidas y sistemas informáticos. El ultimo nivel consiste en dispositivos de campo como los sensores y actuadores de procesos y máquinas. La tarea de este nivel es transferir la información entre estos dispositivos y elementos técnicos del proceso como los PLC. La transferencia de información puede ser digital, analógica o híbrida.

Página 149 de 308

Gracias a la comunicación industrial la optimización, se encuentra la capacidad de establecer nuevos y mejores estándares en el campo de la tecnología de la comunicación. Esto aporta la ventaja decisiva de la minimización de costes, ya que todos los dispositivos pueden comunicarse entre sí mediante la conexión de un solo sensor y, como en el pasado, no se necesitan cables individuales para realizar un proceso de trabajo, actualmente es muy utilizado en empresas de alto nivel para tener una organización eficaz.

Imagen: Demostración de uso industrial Fuente: https://www.antratek.com/rs232-modbus-gateway

4.8

Fundamentos de una red de comunicación

Por: José Salazar

FUNDAMENTO DE LAS COMUNICACIONES: En toda comunicación existen tres elementos básicos (imprescindiblesuno del otro) en un sistema de comunicación: el transmisor, el canal de transmisión y el receptor. Cada uno tiene una función característica. El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma se señal.

FUNDAMENTO DE LAS COMUNICACIONES: Comunicación significa transferencia de informaciones: hablar con alguien, leer un diario, recibir una carta de un amigo o de un banco, llamar por teléfono a un médico o a la central de policía; todos estos ejemplos implican transmisión de un mensaje. En el caso de que la comunicación sea entre personas o sistemas que se encuentren distantes se habla de telecomunicación.1.1 Elementos de un sistema de comunicación. En toda comunicación existen tres elementos básicos (imprescindiblesuno del otro) en un sistema de comunicación: el transmisor, el canal de transmisión y el receptor. Cada uno tiene una función característica. El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma se señal. Para lograr una transmisión eficiente y efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de procesamiento de la señal. La más común e importante es la modulación, un proceso que se distingue por el acoplamiento de la señal transmitida a las propiedades del canal, por medio de una onda portadora. El Canal de Transmisión o medio es el enlace eléctrico entre el transmisor y el receptor, siendo el puente de unión entre la fuente y el destino. Este medio puede ser un par de alambres, un cable coaxial, el

Página 150 de 308

aire, etc. Pero sin importar el tipo, todos los medios de transmisión se caracterizan por la atenuación, la disminución progresiva de la potencia de la señal conforme aumenta la distancia.

DISEÑO DE REDES DE COMUNICACIÓN: La función del Receptor es extraer del c anal la señal deseada y entregarla al transductor de salida. Como las señales son frecuentemente muy débiles, como resultado de la atenuación, el receptor debe tener varias etapas de amplificación. En todo caso, la operación clave que ejecuta el receptor es la demodulación, el caso inverso del proceso de modulación del transmisor, con lo cual vuelve la señal a su forma original.Fig. 1. Modelo genérico de un sistema de comunicación.1.2 Principios de la teoría de las comunicaciones El rol principal de las comunicaciones es mover información de un lugar a otro. Cuando el transmisor y el receptor están físicamente en la misma localidad, es relativamente fácil realizar esa función. Pero cuando el transmisor y el receptor están relativamente lejos uno del otro, y además queremos mover altos volúmenes de información en un per iodo corto de tiempo, entonces será necesario emplear una forma de comunicación máquina-máquina. El método más adecuado para la comunicación máquina- máquina es vía una señal generada electrónicamente. La razón del uso de la electrónica, es porque una señal puede ser generada, transmitida, y detectada. y por el hecho de que esta puede ser almacenada temporal o permanentemente; También porque pueden ser transmitidos grandes volúmenes de información dentro en un periodo corto de tiempo. El concepto básico de la teoría de comunicaciones es que una señal tiene al menos dos estados diferentes que pueden ser detectados.

DISEÑO DE REDES DE COMUNICACIÓN: Estados representan un cero o un uno, encendido o apagado, etc. Tan pronto como los dos estados puedan ser detectados, la capacidad de mover información existe. Las combinaciones específicas de estados (las cuales son conocidas como códigos) pueden representar cualquier carácter alfabético o numérico, y podrán ser transmitido en forma pura de información desde las máquinas para interactuar con, o en forma representativa (el código) que permita el reconocimiento de la información por los humanos. Las telecomunicaciones y las redes son parte fundamental de la “explosión de información”, de hecho, son el móvil, por lo cual es de suma importancia que los administradores de las empresas de hoy y del futuro entiendan los conceptos básicos que subyacen a estas tecnologías. La comunicación de datos en un lenguaje cotidiano que consiste en la transmisión y recepción de información (señales) por medios electrónicos, en donde los datos son representados por medio de bits (representación mínima de los datos en una computadora). Fig. 2. Estructura genérica de un sistema de comunicaciones. La energía para transmitir datos puede ser eléctrica, ondas de radio, energía luminosa, etc. Cada tipo tendrá sus propiedades y requisitos de transmisión Podrá utilizar diferentes medios físicos de transmisión (cobre, aire, vidrio...)El Transmisor necesita: Hardware especial para transformar datos en energía Una conexión hardware con el medio de transmisión utilizado El Receptor necesita: Hardware especial para transformar energía en datos Una conexión

Página 151 de 308

hardware con el medio de transmisión utilizado La siguiente lista enumera los componentes básicos utilizados en los sistemas de comunicaciones. Imagen: Sistema de comunicación Fuente: https://www.aiu.edu/spanish/publications/student/spanish/Comunnicacion%20de%2 0Systemas_clip_image002_0001.jpg

Una red de comunicaciones es un conjunto de medios técnicos que permiten la comunicación a distancia entre equipos autónomos (no jerárquica -master/slave-). Normalmente se trata de transmitir datos, audio y vídeo por ondas electromagnéticas a través de diversos medios (aire, vacío, cable de cobre, fibra óptica, etc. Una red de comunicación es un sistema de comunicaciones, de intercambio de datos y de compartición de recursos, el cual está ligado por computadoras y protocolos establecidos para que puedan

trabajar juntas. Mencionamos los tipos de comunicación que son los modelos OSI y TCP. Es un conjunto de elementos con características comunes interconectadas o conectadas a través de un medio físico común, con el objetivo de compartir y optimizar recursos a través de una disposición física en particular. 1. Elementos con características comunes 2. Medio Común 3. Interconectados o conectados 4. Compartir y optimizarlos 5. Depende de la forma de disposición física

Página 152 de 308

Imagen: Redes de comunicación Fuente https://tamgm.files.wordpress.com/2017/11/redes-decomunicacic3b3n-formales.png Las redes juegan un papel vital al facilitar la comunicación dentro de la red humana mundial. También dan soporte a la forma en que vivimos, aprendemos, trabajamos y jugamos. Proporcionan la plataforma para los servicios que nos permiten conectarnos, en forma local y global, con nuestra familia y amigos, así como también con nuestro trabajo e intereses. Esta plataforma da soporte al uso de texto, gráficos, video y conversación. Las redes y las redes humanas utilizan procedimientos similares para asegurar que su comunicación llegue al destino de forma precisa y a tiempo. Los acuerdos sobre el idioma, el contenido, la forma y el medio que los humanos generalmente usamos en forma implícita se reflejan en la red. Los factores que aseguran el envío de los mensajes y la información en la red de datos son los medios de networking que conectan los dispositivos de red y los acuerdos y estándares que rigen su funcionamiento. A medida que crece la demanda para que más personas y dispositivos se comuniquen en un mundo móvil, las tecnologías de red de datos tendrán que adaptarse y desarrollarse. Una red es un conjunto de dispositivos (a menudo denominados nodos) conectados por enlaces de un medio físico, ya sea guiado (cables), o no guiados (de conexión inalámbrica). Un nodo puede ser una computadora, una impresora o cualquier otro dispositivo capaz de enviar y/o recibir datos generados por otros nodos de la red (Forouzane, 2007). Las redes de área metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad o municipio" y su distancia de cobertura es mayor de 4 Km. Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos. Un caso de éxito de redes tipo MAN son las redes CATV o redes de televisión por cable. Al principio eran sistemas de carácter local con fines específicos, posteriormente, tras el impulso que supusieron para el desarrollo de importantes negocios de difusión, se inicia el cableado de ciudades enteras bajo concesión de los gobiernos. Con la llegada del internet, los operadores de las redes se dieron cuenta de que con algunos cambios en el sistema, podrían también proporcionar este servicio (Tanenbaum, 2012).

Página 153 de 308

Página 154 de 308

Imagen: Ejemplo de red de comunicación Fuente: https://www.ecured.cu/images/thumb/4/42/Esquema-de-unsistema-DWDM.jpg/300px-Esquema-de-un-sistema-DWDM.jpg

4.9

Topologías de redes

Por: José Salazar Tipos de Topología de red: malla, estrella, árbol, bus y anillo. La topología de red es un concepto importantísimo dentro del diseño de redes de computadoras (interconexión de nodos.

En la topología de la red de bus, cada estación de trabajo está conectada a un cable principal llamado bus. Por lo tanto, en efecto, cada estación de trabajo está conectada directamente a cada otra estación de trabajo de la red. En la topología de red en estrella, hay un ordenador central o servidor al que todas las estaciones de trabajo están conectadas directamente. Cada estación de trabajo está indirectamente conectada entre sí a través de la computadora central. En la topología de red en anillo, las estaciones de trabajo están conectadas en una configuración de bucle cerrado. Los pares de estaciones de trabajo adyacentes están conectados directamente. Otros pares de estaciones de trabajo están indirectamente conectados, pasando los datos a través de uno o más nodos intermedios. Si se utiliza un protocolo Token Ring en una topología en estrella o en anillo, la señal viaja en una sola dirección, llevada por un denominado token de nodo a nodo. La topología de red de malla (mesh) emplea cualquiera de dos esquemas, llamados malla completa y malla parcial. En la topología de malla completa, cada estación de trabajo está conectada directamente a cada uno de los otros. En la topología de malla parcial, algunas estaciones de trabajo están conectadas a todas las demás, y algunas están

Página 155 de 308

conectadas sólo a los otros nodos con los que intercambian más datos. La topología de red de árbol utiliza dos o más redes en estrella conectadas entre sí. Los ordenadores centrales de las redes en estrella están conectados a un bus principal. Así, una red de árboles es una red de buses de redes estrella. La topología lógica (o de señal) se refiere a la naturaleza de los caminos que siguen las señales de nodo a nodo. En muchos casos, la topología lógica es la misma que la topología física. Pero no siempre es así. Por ejemplo, algunas redes se disponen físicamente en una configuración en estrella, pero funcionan lógicamente como redes de bus o de anillo. Tipos de topologías: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Punto a punto (point to point, PtP) o peer-to-peer (P2P) En bus (“conductor común” o bus) o lineal (line) En estrella (star) En anillo (ring) o circular. En malla (mesh) En árbol (tree) o jerárquica. Topología híbrida, combinada o mixta, por ej. ... Cadena margarita (daisy chain)

Imagen; Topología de red Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Topolo g%C3%ADa_de_red.pn Una topología de red es la forma en que todo en su red está conectado. En una red eero, esto incluye el módem, los eeros y los dispositivos conectados, así como ocasionalmente conmutadores Ethernet o enrutadores adicionales. La topología de red se define como un mapa físico o lógico de una red para intercambiar datos. En otras palabras, es la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico. El concepto de red puede definirse como «conjunto de nodos interconectados». Un nodo es el punto en el que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es concretamente depende del tipo de red en cuestión.

Página 156 de 308

Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su apariencia estética, por la cual puede comenzar con la inserción del servicio de internet desde el proveedor, pasando por el router, luego por un switch y este deriva a otro switch u otro router o sencillamente a los hosts (estaciones de trabajo), el resultado de esto es una red con apariencia de árbol porque desde el primer router que se tiene se ramifica la distribución de Internet, dando lugar a la creación de nuevas redes o subredes tanto internas como externas. Además de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso dependerá de lo que se necesite en el momento. Los componentes fundamentales de una red son el servidor, los terminales, los dispositivos de red y el medio de comunicación. En algunos casos, se puede usar la palabra arquitectura en un sentido relajado para hablar a la vez de la disposición física del cableado y de cómo el protocolo considera dicho cableado. Así, en un anillo con un concentrador (unidad de acceso a múltiples estaciones, MAU) podemos decir que tenemos una topología en anillo, o de que se trata de un anillo con topología en estrella. La topología de red la determina únicamente la configuración de las conexiones entre nodos. La distancia entre los nodos, las interconexiones físicas, las tasas de transmisión y los tipos de señales no pertenecen a la topología de la red, aunque pueden verse afectados por la misma. Ejemplos: Una topología de red es la forma en que todo en su red está conectado. En una red eero, esto incluye el módem, los eeros y los dispositivos conectados, así como ocasionalmente conmutadores

Ethernet o enrutadores adicionales. Imagen: Red inalámbrica Fuente: https://support.eero.com/hc/es-es/articles/360000830546Ejemplos-de-topolog%C3%ADas-de-red-comunes

Página 157 de 308

En una red estándar con un eero y eero Beacons, la mayoría de los usuarios tendrán su gateway eero conectado a su módem, y luego sus eero Beacons conectados de forma inalámbrica. También se pueden añadir eeros adicionales de forma inalámbrica.

Imagen: Red Alámbrico Fuente: https://support.eero.com/hc/eses/articles/360000830546-Ejemplos-de-topolog%C3%ADas-de-redcomunes Si su casa le permite conectar con cable algunos o todos los eeros adicionales, puede aprovecharse de hacerlo conectando sus eeros a través de Ethernet. eero Beacons no pueden conectarse con cable a la red. Las redes también pueden incluir una combinación de nodos alámbricos e inalámbricos

Página 158 de 308

4.10. Redes LAN y WAN. Por: José Salazar

Una LAN, abreviatura para Local Area Network (Red de Área Local), es una red que cubre un área geográfica pequeña, como hogares, oficinas y grupos de edificios. Mientras que una WAN, abreviada de Wide Area Network (Red de Área Amplia), es una red que cubre áreas geográficas más grandes que pueden abarcar todo el mundo.

LAN son las siglas de Local Área Network, Red de área local. Una LAN es una red que conecta los ordenadores en un área relativamente pequeña y predeterminada (como una habitación, un edificio, o un conjunto de edificios) (Hillar, 2009). Las LAN´s más conocidas son Ethernet a 10Mb/s, la IEEE 802.5 o Token Ring a 4 y a 16 Mb/s, la FDDI a 100 Mb/s. Este tipo de redes permanecen prácticamente sin cambios desde los ochenta. Las topologías básicas usadas suelen ser bus o de anillo, sin embargo, pueden utilizarse topologías más complejas utilizando elementos adicionales, como repetidores, puentes, conmutadores, etc. (Morillas, 2010).

Una red de área local (LAN) es un grupo de computadoras y dispositivos periféricos que comparten una línea de comunicaciones común o un enlace inalámbrico a un servidor dentro de un área geográfica específica.

El término red hace referencia a un conjunto de sistemas informáticos independientes conectados entre sí, de tal forma que posibilitan un intercambio de datos, para lo que es necesario tanto la conexión física como la conexión lógica de los sistemas. Esta última se establece por medio de unos protocolos de red especiales, como es el caso de TCP (Transmission Control Protocol). Dos ordenadores conectados entre sí ya pueden considerarse una red.

Las redes se configuran con el objetivo de transmitir datos de un sistema a otro o de disponer recursos en común, como servidores, bases de datos o impresoras. En función del tamaño y del alcance de la red de ordenadores, se puede establecer una diferenciación entre diversas dimensiones de red. Entre los tipos de redes más importantes se encuentran:

Personal Area Networks (PAN) o red de área personal. Local Area Networks (LAN) o red de área local. Metropolitan Area Networks (MAN) o red de área metropolitana. Wide Area Networks (WAN) o red de área amplia. Global Area Networks (GAN) o red de área global.

Página 159 de 308

La conexión física en la que se basan estos tipos de redes puede presentarse por medio de cables o llevarse a cabo con tecnología inalámbrica. A menudo, las redes físicas conforman la base para varias redes de comunicación lógicas, las llamadas Virtual Private Networks (VPN). Para la transmisión de datos, estas emplean un medio de transmisión físico común como puede ser la fibra óptica y se vinculan de forma lógica a diferentes tipos de redes virtuales por medio de un software de tunelización.

Diferencias entre Lan y Wan Redes de Área Local (LAN) - Local Area NetworkSon redes de propiedad privada, de hasta unos cuantos kilómetros de extensión. Por ejemplo, una oficina o un centro educativo. Se usan para conectar computadoras personales o estaciones de trabajo, con objeto de compartir recursos e intercambiar información. Suelen emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo al que están conectadas todas las máquinas, (Operan a velocidades entre 10 y 100 Mbps. Tienen bajo retardo y experimentan

pocos errores). Imagen: Representación de redes LAN Fuente: https://www.proydesa.org/portal/images/img-pyd/homeslides/imagen-1.gif

Redes de Área Amplia (WAN) Es un grupo de redes de área local que se extienden por lo general sobre un área geográfica grande, utilizando una conexión de alta velocidad y tecnología costosa. Las WAN pueden extenderse a ciudades, estados, países o continentes. Las redes en estas áreas grandes están típicamente conectadas a través de líneas telefónicas de alta velocidad de fibra óptica y enlaces,

incluso vía satélite. Imagen: Representación de redes WAN. Fuente: https://www.proydesa.org/portal/images/img-pyd/home-slides/3.jpg

Página 160 de 308

El término LAN (Local Area Network) alude a una red -a veces llamada subred- instalada en una misma sala, oficina o edificio. Los nodos o puntos finales de una LAN se conectan a una topología de red compartida utilizando un protocolo determinado. Con la autorización adecuada, se puede acceder a los dispositivos de la LAN, esto es, estaciones de trabajo, impresoras, etc., desde cualquier otro dispositivo de la misma. Las aplicaciones software desarrolladas para las LAN (mensajería electrónica, procesamiento de texto, hojas electrónicas, etc.) también permiten ser compartidas por los usuarios. Redes de área ancha. WAN Una red de área ancha o WAN (Wide Area Network) es una colección de LAN interconectadas. Las WAN pueden extenderse a ciudades, estados, países o continentes. Las redes que comprenden una WAN utilizan encaminadores (routers) para dirigir sus paquetes al destino apropiado. Los encaminadores son dispositivos hardware que enlazan diferentes redes para proporcionar el camino más eficiente para la transmisión de datos. Estos encaminadores están conectados por líneas de datos de alta velocidad, generalmente, líneas telefónicas de larga distancia, de manera que los datos se envían junto a las transmisiones telefónicas regulares. Una red de área local (LAN) es un grupo de computadoras y dispositivos periféricos que comparten una línea de comunicaciones común o un enlace inalámbrico a un servidor dentro de un área geográfica específica. El término red hace referencia a un conjunto de sistemas informáticos independientes conectados entre sí, de tal forma que posibilitan un intercambio de datos, para lo que es necesario tanto la conexión física como la conexión lógica de los sistemas. Esta última se establece por medio de unos protocolos de red especiales, como es el caso de TCP (Transmission Control Protocol). Dos ordenadores conectados entre sí ya pueden considerarse una red. Las redes se configuran con el objetivo de transmitir datos de un sistema a otro o de disponer recursos en común, como servidores, bases de datos o impresoras. En función del tamaño y del alcance de la red de ordenadores, se puede establecer una diferenciación entre diversas dimensiones de red. Entre los tipos de redes más importantes se encuentran: Personal Area Networks (PAN) o red de área personal. Local Area Networks (LAN) o red de área localMetropolitan Area Networks (MAN) o red de área metropolitana. Wide Area Networks (WAN) o red de área amplia. Global Area Networks (GAN) o red de área global. La conexión física en la que se basan estos tipos de redes puede presentarse por medio de cables o llevarse a cabo con tecnología inalámbrica. A menudo, las redes físicas conforman la base para varias redes de comunicación lógicas, las llamadas Virtual Private Networks (VPN). Para la transmisión de datos, estas emplean un medio de transmisión físico común como puede ser la fibra óptica y se vinculan de forma lógica a diferentes tipos de redes virtuales por medio de un software de tunelización.

Página 161 de 308

Cada uno de los diferentes tipos de redes está diseñado para ámbitos de aplicación particulares, se basan en técnicas y estándares propios y plantean ventajas y restricciones variadas.

Si una red está formada por más de un ordenador, esta recibe el nombre de Local Area Network (LAN). Una red local de tales características puede incluir a dos ordenadores en una vivienda privada o a varios miles de dispositivos en una empresa. Asimismo, las redes en instituciones públicas como administraciones, colegios o universidades también son redes LAN. Un estándar muy frecuente para redes de área local por cable es Ethernet. Otras opciones menos comunes y algo obsoletas son las tecnologías de red ARCNET, FDDI y Token Ring. La transmisión de datos tiene lugar o bien de manera electrónica a través de cables de cobre o mediante fibra óptica de vidrio.

2.1.1 Ejemplos de redes LAN 1. Una red doméstica. Como la inalámbrica (WiFi) que cualquier persona puede instalar en su casa para atender a un par de computadoras y de teléfonos celulares. Su alcance a duras penas excederá los márgenes del departamento. 2. Una red de tienda. A menudo las pequeñas sucursales de un negocio o una tienda tienen su propia red, para brindar conexión a Internet a sus computadores y, a menudo, a los clientes. 3. Una red interna de una oficina. En las oficinas a menudo se implementa una red interna (intranet) que comunica los computadores de todos los trabajadores, permitiéndoles acceso conjunto a periféricos (como una misma impresora) y compartir carpetas de trabajo o material de mutuo interés. 4. Una red pública en una plaza. En muchas ciudades se implementa el programa de Internet público y gratuito, a través de puntos de conexión inalámbrica de alcance no mayor a unos cuántos metros a la redonda. 5. Una red seriada en un locutorio. Los cibercafés o locutorios son negocios que cobraron mucho auge con la penetración de Internet previa a la llegada de los Smartphones. Solían contener una serie de computadores con conexión a Internet disponibles para el uso del público, pero enmarcados en una red interna cuyo control residía en la computadora del encargado del local. 2.1.2 Ejemplos de redes WAN: 1. La Internet. El mejor ejemplo de WAN disponible es la Internet, capaz de comunicar diversos aparatos tecnológicos a lo largo de distancias enormes, incluso de un lado del mundo al otro. Es una gigantesca red que ha sido a menudo comparada con un océano, una superautopista o un universo entero. 2. Una red bancaria nacional. Las sucursales bancarias de un país se manejan a través de una red vasta y en conexión con otros bancos e incluso con bancos en el extranjero. Cada una de estas redes es una WAN que permite a un usuario extraer dinero en una ATM del otro lado del país, o incluso en un país diferente.

Página 162 de 308

3. Las redes empresariales trasnacionales. Las grandes franquicias empresariales que tienen presencia en distintos países del mundo, mantienen a sus trabajadores comunicados mediante una WAN exclusiva de la empresa, de modo que puedan intercambiar información y mantenerse en permanente contacto a pesar de estar en países diferentes.

4. Las redes satelitales militares. Las diversas redes de defensa y vigilancia militar que atañen a satélites, barcos, aviones y otros vehículos desperdigados por el mundo, son necesariamente de amplio alcance y enorme envergadura, así que sólo podrían ser de tipo WAN. 5. Las redes de la tv pagan. La televisión por cable o por satélite y

otros servicios de entretenimiento e información basados en las nuevas tecnologías, utilizan necesariamente una red WAN para conectar sus suscriptores en diversos países de diversas regiones del continente.

4.11 Modelo OSI y TCP/IP Por: Oliver Soto Según users.exa.unicen.edu.ar El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red. El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Más importante aún, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de una red. Además, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación (por ej., hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aun cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red. En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red específica. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. Si la red se divide en estas siete capas Funciones de cada capa Cada capa individual del modelo OSI tiene un conjunto de funciones que debe realizar para que los paquetes de datos puedan viajar en la red desde el origen hasta el destino. Capa 7: La capa de aplicación La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario. Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran

Página 163 de 308

fuera del modelo OSI. Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto y los de las terminales bancarias. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos. Si desea recordar a la Capa 7 en la menor cantidad de palabras posible, piense en los navegadores de Web. Capa 6: La capa de presentación La capa de presentación garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. De ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común. Si desea recordar la Capa 6 en la menor cantidad de palabras posible, piense en un formato de datos común. Capa 5: La capa de sesión Como su nombre lo implica, la capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación. También sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos. Además de regular la sesión, la capa de sesión ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación. Si desea recordar la Capa 5 en la menor cantidad de palabras posible, piense en diálogos y conversaciones. Capa 4: La capa de transporte La capa de transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor. El límite entre la capa de transporte y la capa de sesión puede imaginarse como el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo de datos. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos. La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas superiores de los detalles de implementación del transporte. Específicamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte. Si desea recordar a la Capa 4 en la menor cantidad de palabras posible, piense en calidad de servicio y confiabilidad. Capa 3: La capa de red La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. Si desea recordar la Capa 3 en la menor cantidad de palabras posible, piense en selección de ruta, direccionamiento y enrutamiento. Capa 2:

Página 164 de 308

La capa de enlace de datos La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo. Si desea recordar la Capa 2 en la menor cantidad de palabras posible, piense en tramas y control de acceso al medio. Capa 1: La capa física La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la capa física. Si desea recordar la Capa 1 en la menor cantidad de palabras posible, piense en señales y medios.

https://image.slidesharecdn.com/capasdelmodeloosi151219014346/95/capas-del-modelo-osi-1-638.jpg?cb=1450489467

Modelo TCP/IP Según ibm.com Los protocolos son conjuntos de normas para formatos de mensaje y procedimientos que permiten a las máquinas y los programas de aplicación intercambiar información. Cada máquina implicada en la comunicación debe seguir estas normas para que el sistema principal de recepción pueda interpretar el mensaje. El conjunto de protocolos TCP/IP puede interpretarse en términos de capas (o niveles). TCP/IP define cuidadosamente cómo se mueve la información desde el remitente hasta el destinatario. En primer lugar, los programas de aplicación envían mensajes o corrientes de datos a uno de los protocolos de la capa de transporte de Internet, UDP (User Datagram Protocol) o TCP (Transmission Control Protocolo). Estos protocolos reciben los datos de la aplicación, los dividen en partes más pequeñas llamadas paquetes,

Página 165 de 308

añaden una dirección de destino y, a continuación, pasan los paquetes a la siguiente capa de protocolo, la capa de red de Internet. El modelo TCP/IP permite un intercambio de datos fiable dentro de una red, definiendo los pasos a seguir desde que se envían los datos (en paquetes) hasta que son recibidos. Para lograrlo utiliza un sistema de capas con jerarquías (se construye una capa a continuación de la anterior) que se comunican únicamente con su capa superior (a la que envía resultados) y su capa inferior (a la que solicita servicios). La capa de red de Internet pone el paquete en un datagrama de IP (Internet Protocol), pone la cabecera y la cola de datagrama, decide dónde enviar el datagrama (directamente a un destino o a una pasarela) y pasa el datagrama a la capa de interfaz de red. La capa de interfaz de red acepta los datagramas IP y los transmite como tramas a través de un hardware de red específico, por ejemplo, redes Ethernet o de Red en anillo. 2.2

Capas del modelo TCP/IP Según openwebinars.net Dentro del modelo TCP/IP existen cuatro niveles o capas que hay que tener en cuenta. Nivel de enlace o acceso a la red: es la primera capa del modelo y ofrece la posibilidad de acceso físico a la red (que bien puede ser en anillo, ethernet, etc.), especificando el modo en que los datos deben enrutarse independientemente del tipo de red utilizado. Nivel de red o Internet: proporciona el paquete de datos o datagramas y administra las direcciones IP. (Los datagramas son paquetes de datos que constituyen el mínimo de información en una red). Esta capa es considerada la más importante y engloba protocolos como IP, ARP, ICMP, IGMP y RARP. Nivel de Transporte: permiten conocer el estado de la transmisión, así como los datos de enrutamiento y utilizan los puertos para asociar un tipo de aplicación con un tipo de dato. Nivel de Aplicación: es la parte superior del protocolo TCP/IP y suministra las aplicaciones de red tipo Telnet, FTP o SMTP, que se comunican con las capas anteriores (con protocolos TCP o UDP). Las capas del modelo TCP/IP coinciden con algunas capas del modelo teórico OSI, aunque tienen tareas mucha más diversas. La importancia del protocolo TCP/IP es muy elevada ya que permite que los datos enviados lleguen a su destino sin errores y bajo la misma forma en la que fueron enviados. La comprensión de las características principales de la pila de protocolos de Internet TCP/IP posibilita la configuración de redes básicas, por lo que conocer TCP/IP es fundamental en cualquier formación centrada en trabajar con redes e internet

Página 166 de 308

https://www.profesionalreview.com/wpcontent/uploads/2020/02/protocolo-TCP-IP-04.png

4.12 Jerarquía en las redes de Automatización Por: Oliver Soto Según docplayer.es/ CIM se refiere a la manufactura automatizada, al transporte automatizado de piezas y materiales, usando las tecnologías computarizadas en todas las etapas de producción de un producto, desde el diseño a la fabricación y el control de calidad. El modelo CIM considera la factoría (sistema de manufactura) como un todo, recogiendo la automatización de cada actividad y las relaciona entre sí formando un bloque único. Además, se estructuran las aplicaciones de un modo jerárquico dividiendo las tareas de control en distintos niveles funcionales. Como ejemplo, se muestra en la figura 1.1 un modelo CIM de 5 niveles de la arquitectura de aplicación definido por el National Bureau of Standards (NBS) de los Estados Unidos. En un modelo CIM, cada nivel se caracteriza por llevar a cabo labores específicas, asociada a ello un tipo de información y de procesamiento diferente. De ahí, queda determinada la jerarquía a la cual pertenece una red. Cada red gobierna las funciones del nivel inferior y sirve de interfaz al nivel superior (integración del proceso automatizado). El flujo de la información fluye tanto en sentido horizontal (dentro de su propio nivel) como en sentido vertical (a un nivel superior o inferior). Nivel de Empresa (nivel 5) Este es el nivel superior y en él se realizan funciones de gestión de la empresa. Se establecen las políticas de producción del conjunto de la empresa en función de los recursos y costes del mercado. Nivel de Control de Factoría (nivel 4) A este nivel corresponden las funciones de planificación de la producción del conjunto de la factoría. También se encuentran los elementos de oficina técnica que mediante herramientas como CAD (Diseño Asistido por Computadora) permiten el diseño de productos y elaboración automática de programas para los elementos de fabricación (ingeniería). También, en este nivel se efectúan funciones de control de materiales y recursos. Se generan órdenes de ejecución hacia el nivel de célula en base a las indicaciones del nivel de factoría. Funciones de elaboración de secuencias de producción, secuencia miento de tareas y coordinación de recursos en la planta. Nivel de Control de Célula (nivel 3) Se realizan funciones de coordinación de máquinas y operaciones. En él se sitúa el sistema de control que secuencia y controla una tarea específica. Gestiona los recursos y materiales dentro de la propia célula. Nivel de Control de Máquina (nivel 2)

Página 167 de 308

En este nivel se efectúa el control de operaciones de los dispositivos de fabricación. Se encuentra en este nivel el controlador de cada recurso individual, ej. Máquinas-herramienta, robots, sistemas de medición, sistemas de transporte. Nivel de Sensor y Actuador (nivel 1) Es el nivel inferior de la jerarquía CIM. En este nivel se ubican los dispositivos de campo que interactúan con el proceso tales como sensores y actuadores. El modelo CIM, sin embargo, se enfrenta al problema de integrar estos niveles jerárquicos. Esto significa que, aunque los componentes de la empresa interactúan en sentido horizontal, es decir, en su propio nivel, no lo hacen en forma tan simple en sentido vertical, es decir, entre niveles.

https://www.google.com/url?sa=i&url=http%3A%2F%2Fcybertesis.uach. cl%2Ftesis%2Fuach%2F2007%2Fbmfcim971e%2Fdoc%2Fparte%2Fi.pdf&psig=A OvVaw3cBM2LGDEZpXY9ohWRl0b3&ust=1623104530598000&source=images &cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCIj889uFhPECFQAAAAAdAAAAABAD

4.13 Redes AS-I, PROFIBUS, MODBUS y ETHERNET Por: Oliver Soto AS-I Según homepage.cem.itesm.mx Así es un sistema estandarizado, independiente del fabricante, sin bus específico de una marca, compatible con el campo gracias a su máxima resistencia a interferencias eléctricas, este bus permite acoplamientos de los elementos en lugares indistintos mediante uniones mecánicas. Es producto de un proyecto iniciado en 1990 por un consorcio compuesto por 11 empresas fabricantes de sensores y actuadores. La red Así se ha creado como un sistema maestro simple, utilizando la técnica de poleo cíclico, la velocidad de lectura es de 5 ms. Esto quiere decir que sólo existe un maestro en toda la red. Este maestro consulta y actualiza los datos de todos los esclavos de la red, empleando para ello un tiempo fijo.

Página 168 de 308

A diferencia con otros sistemas de bus más complejos, la red Así se configura de forma automática, el usuario no necesita realizar ningún ajuste, como, por ejemplo, derechos de acceso, velocidad de red, tipo de telegrama, etc., con Así se pueden conectar señales de proceso digitales y analógicas, representa la interfase universal entre el nivel de control superior (PLC) y el nivel de control inferior (actuadores y sensores) esto como un ejemplo de explicarlo de mejor forma. El maestro Así. El maestro de AS-Interface es el que se encarga de recoger los datos de la red y enviárselos al PLC correspondiente, y viceversa. Él mismo organiza el tráfico de datos en el cable AS-Interface y, en caso necesario, pone los datos de los sensores y actuadores a disposición del PLC o de un sistema de bus superior (por ejemplo, PROFIBUS), a través de las denominadas pasarelas DP/AS-Interface. También transmite parámetros de configuración a los esclavos, supervisa la red constantemente y suministrar datos de diagnóstico. El maestro ejecuta todas sus funciones de manera automática. Además, se encarga de realizar el diagnóstico de todo el sistema, reconoce las fallas en cualquier punto de la red, indica el tipo de fallo y determina qué esclavo lo originó. Esclavos Los esclavos pueden ser módulos de E/S descentralizados, conectados con el programa de control del PLC. El esclavo de AS-Interface reconoce los bits de datos enviados por el maestro y le devuelve sus propios datos. Hay esclavos de AS-Interface de todos los tipos posibles: Módulos normales (módulos digitales, módulos analógicos, módulos neumáticos, etc.) o módulos inteligentes (arrancadores de motor, columnas de señalización, botoneras, etc.). Cable Así El cable AS-i se ha diseñado como cable bifilar engomado, el perfil especial impide que se puedan conectar estaciones con la polaridad incorrecta. El cable plano amarillo es el estándar, su geometría es fija y asimétrica, se encarga de transmitir los datos de toda la red y la alimentación a los sensores conectados en la misma. Para los actuadores se necesita una alimentación auxiliar (tensión auxiliar de 24 V DC o 230 V AC), para el cable de alimentación auxiliar a 24 V DC se utiliza un cable de color negro, y para el cable de alimentación auxiliar a 230 V AC se utiliza el mismo cable, pero en color rojo Fuente de alimentación La fuente de alimentación para la red AS-Interface suministra una tensión entre 29,5 V DC y 31,6 V DC. Utiliza el acoplamiento integrado de datos y alimentación, es decir, permite transmitir datos y suministra energía a los sensores conectados en la red. Para ello, los datos transmitidos en la red AS-Interface se envían en forma de impulsos, también se encarga de modular la tensión continua en la red. Las salidas de la red se alimentan a través del cable negro perfilado. Para este cable se puede utilizar una fuente de alimentación normal de 24 V DC que cumpla con la especificación PELV (cable de protección a tierra).

Página 169 de 308

https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3ª%2F%2Finstrumentacionycon trol.net%2Fredes-as-i-actuator-sensorinterface%2F&psig=AovVaw2q4q5d4ey5ReXIp7Au_ZN&ust=1623109185408000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxq FwoTCLjZ-omXhPECFQAAAAAdAAAAABAP PROFIBUS Según cursosaula21.com PROFIBUS es un estándar de red digital de campo abierto (bus de campo) que se encarga de la comunicación entre los sensores de campo y el sistema de control o los controladores. PROFIBUS son las siglas de Procesos Field Bus. La primera idea durante su desarrollo fue la de implementar soluciones PROFIBUS en industrias de automatización de fábricas, luego en industrias de procesos, fabricación, etc. Esta red de comunicación es adecuada tanto para aplicaciones rápidas y sensibles como para tareas de comunicación complejas. En todo el mundo, los usuarios pueden utilizar como referencia un protocolo estándar internacional, cuyo desarrollo tiene como objetivo reducir los costes, ganar flexibilidad, confianza, orientación al futuro, adaptarse a las más variadas aplicaciones, Inter funcionalidad y múltiples proveedores. En cuanto al desarrollo, la tecnología Process Field Bus es estable y está en constante evolución de desarrollo. Las empresas miembros de PROFIBUS International se reúnen constantemente en grupos de trabajo enfocados en las nuevas demandas del mercado, asegurando nuevos beneficios con la aparición de nuevas características. 2.3 Tipos de PROFIBUS En un principio, el grupo de trabajo desarrolló PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Especificación). Se trataba de un protocolo complejo que ya no se utiliza en la actualidad. Después, trabajaron para crear el protocolo PROFIBUS DP (Periféricos Descentralizados) y en 1998 se lanzó PROFIBUS PA (Automatización de Procesos). 2.3.1 PROFIBUS FMS Ofrece al usuario una amplia selección de funciones en comparación con otras variantes. Es la solución en el estándar de comunicación universal que puede utilizarse para resolver tareas de comunicación complejas entre los PLC y los DCS. Esta variante soporta la comunicación entre sistemas de automatización, además del intercambio de datos entre equipos inteligentes, generalmente utilizados en el nivel de control. Recientemente,

Página 170 de 308

como su función principal es la comunicación entre equipos, está siendo sustituida por el protocolo Ethernet Industrial. 2.3.2 PROFIBUS DP Es la solución de alta velocidad. Fue desarrollado específicamente para la comunicación entre los sistemas de automatización y los equipos descentralizados. Es aplicable en sistemas de control donde se enfatiza el acceso a dispositivos distribuidos de E/S y sustituye a los sistemas convencionales de 4 a 20 mA, HART o en transmisiones de 24 voltios. Utiliza la interfaz estándar de la capa física de comunicación RS-485 o fibra óptica. Requiere menos de dos minutos para transmitir 1 Kbyte de E/S y se utiliza principalmente en sistemas de automatización industrial. 2.3.3 PROFIBUS PA Cumple con los requisitos de la automatización industrial, donde los sistemas de automatización y los sistemas de control de procesos se conectan con los equipos de campo, como transmisores de presión y temperatura, convertidores, posicionadores, etc. También puede sustituir el estándar de 4 a 20 mA. La conexión de los transmisores, convertidores y posicionadores en una red PROFIBUS DP se realiza mediante un acoplador DP/PA. El cable de par trenzado se utiliza como fuente de alimentación y comunicación de datos para cada equipo, lo que facilita la instalación y reduce el coste del hardware, lo que se traduce en un menor tiempo de puesta en marcha, un mantenimiento sin problemas, un bajo coste de software de ingeniería y un funcionamiento altamente fiable.

https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.cursosaula21.c om%2Fqueesprofibus%2F&psig=AOvVaw1RXHMQ8ptG8ouPnxd5bdd4&ust=1623105916 760000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCKC27PGKhPECFQA AAAAdAAAAABAD

MODBUS Según cursosaula21.com Modbus es un protocolo de comunicación abierto, utilizado para transmitir información a través de redes en serie entre dispositivos electrónicos. El dispositivo que solicita la información se llama maestro Modbus y los dispositivos que suministran la información son los esclavos Modbus.

Página 171 de 308

En realidad, esto significa que un dispositivo esclavo no puede ofrecer información; debe esperar a que se le pida. El maestro escribirá datos en los registros de un dispositivo esclavo y leerá los datos de los registros de un dispositivo esclavo. Por lo tanto, en una red Modbus estándar, hay un maestro y hasta 247 esclavos, cada uno con una dirección de esclavo única de 1 a 247. El maestro también puede escribir información a los esclavos. Además, esta red de comunicación industrial usa los protocolos RS232/RS485/RS422. Su simplicidad y el hecho de que los fabricantes pueden incorporarlo en sus productos sin cargo alguno ha ayudado a que se convierta en el método más popular de conexión de dispositivos electrónicos industriales. Este protocolo industrial estándar fue creado por Módico, ahora Schneider Electric, a finales de los 70 para la comunicación entre controladores lógicos programables (PLC). En la actualidad, Modbus sigue siendo el protocolo más usado para conectar dispositivos industriales. La especificación del protocolo se publica abiertamente y el uso del protocolo está libre de derechos. Lo que significa que es libre de instalar para los fabricantes en sus equipos sin tener que pagar derechos de autor Por su parte, Modbus se ha convertido en un protocolo bastante común, usado frecuentemente por muchos fabricantes en muchas industrias. Así pues, este sistema de comunicación se usa generalmente para transmitir señales de los dispositivos de instrumentación y control a un controlador principal o a un sistema de recolección de datos (SCADA). Existen varios tipos de versiones en el protocolo Modbus para el puerto serie y Ethernet, que se utilizan para atender las necesidades específicas de los sistemas de automatización industrial en las empresas. Por ejemplo, Modbus TCP se utiliza para Ethernet, y Modbus RTU y Modbus ASCII para los puertos serie. Modbus ASCII es una implementación más antigua que contiene todos los elementos de un paquete RTU, pero expresada completamente en caracteres ASCII imprimibles. Estos son caracteres hexadecimales que contienen 4 bits de datos cada uno. El uso de esta herramienta permite: analizar la actividad del puerto serie, monitorear múltiples puertos serie a la vez, emular la transmisión de datos a los dispositivos en serie de varios formatos como cadena, binario, decimal y hexadecimal y, por último, la exportación de los datos monitoreados. El protocolo Modbus RTU es un medio de comunicación que permite el intercambio de datos entre los controladores lógicos programables (PLC) y los ordenadores (PC). Los dispositivos electrónicos pueden intercambiar información a través de conexiones en serie utilizando este protocolo. En definitiva, una característica distintiva de esta versión es el uso de codificación binaria y una fuerte verificación de errores CRC. En realidad, es

Página 172 de 308

la implementación del protocolo Modbus utilizado con mayor frecuencia en aplicaciones industriales e instalaciones de producción automatizada. Finalmente, una red Modbus RTU tiene un maestro y uno o más esclavos. Cada esclavo tiene una dirección de dispositivo o número de unidad de 8 bits. Los mensajes enviados por el maestro incluyen la dirección del esclavo al que va dirigido el envío. El esclavo debe responder sólo si se reconoce su dirección, y debe responder dentro de un cierto período de tiempo o el maestro lo llamará un error de «no respuesta». La interfaz de comunicación de Modbus se construye alrededor de los mensajes. El formato de estos mensajes es independiente del tipo de interfaz física utilizada. En el viejo RS232 se utilizan los mismos mensajes que en el Modbus/TCP por Ethernet. En consecuencia, le da a la definición de la interfaz una vida más larga. Por lo que, se puede utilizar el mismo protocolo independientemente del tipo de conexión. Debido a esto, se da la posibilidad de actualizar fácilmente la estructura del hardware de una red industrial, sin necesidad de grandes cambios en el software.

https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.cursosa ula21.com%2Fmodbus-que-es-y-comofunciona%2F&psig=AOvVaw0XZa2djwuWZtIKJL_mwoKm&ust=162310635304 7000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCIDx0sCMhPECFQAAA AAdAAAAABAD

ETHERNET Según siemon.com Ordenadores personales, impresoras y demás equipos periféricos con tarjetas de interfaz de red Ethernet se están utilizando cada vez más en el ambiente industrial y la aceptación de Ethernet va en aumento, en la misma medida del uso creciente de enrutadores y conmutadores inteligentes. Ethernet/IP es un protocolo de red en niveles para aplicaciones de automatización industrial. Basado en los protocolos estándar TCP/IP, utiliza los ya bastante conocidos hardware y software Ethernet para establecer un nivel de protocolo para configurar, acceder y controlar dispositivos de

Página 173 de 308

automatización industrial. Ethernet/IP clasifica los nodos de acuerdo a los tipos de dispositivos preestablecidos, con sus actuaciones específicas. Ethernet/IP utiliza todos los protocolos del Ethernet tradicional, incluso el Protocolo de Control de Transmisión (TCP), el Protocolo Internet (IP) y las tecnologías de acceso mediático y señalización disponibles en todas las tarjetas de interfaz de red (NICs) Ethernet. Al basarse en los estándares tecnológicos Ethernet, el Ethernet/IP blasona la garantía de un cabal funcionamiento con todos los dispositivos del estándar Ethernet/IP utilizados en la actualidad. Los elementos de una red Ethernet son: tarjeta de red, repetidores, concentradores, puentes, los conmutadores, los nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos: equipo terminal de datos (DTE) y equipo de comunicación de datos (DCE). Los DTE son dispositivos de red que generan el destino de los datos: los PC, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: conmutadores (switch), routers, concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación. Por ejemplo: un módem o una tarjeta de interfaz. Ethernet se planteó en un principio como un protocolo destinado a cubrir las necesidades de las redes de área local (LAN). A partir de 2001, Ethernet alcanzó los 10 Gbit/s lo que dio mucha más popularidad a la tecnología. Dentro del sector se planteaba a ATM como la total encargada de los niveles superiores de la red, pero el estándar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) se ha situado en una buena posición para extenderse al nivel WAN.

https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.linksys.com%2Fe s%2Fsupportarticle%3FarticleNum%3D136305&psig=AOvVaw2zyzWNwLfiHHj8MtBiZITX&ust= 1623106915968000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCJCtmsOhPECFQAAAAAdAAAAABAD

4.14 Codificación. Por: Kevin Us. Una de las primeras figuras representativas del estudio del proceso de codificación memorística es Hermann Ebbinghaus (1850–1909). Ebbinghaus

Página 174 de 308

fue un pionero en el campo de la investigación de la memoria. Utilizándose a sí mismo como sujeto de estudio, investigó el modo en que la información se aprende y olvida mediante la repetición de listas de sílabas sin sentido. Estos experimentos le llevaron a sugerir su célebre curva de aprendizaje. Ebbinghaus encontró que las listas de elementos significativos que permitían realizar asociaciones entre sí resultaban más fáciles de memorizar y recordar posteriormente. Estos resultados supusieron la base de la psicología experimental de la memoria y otros procesos mentales que se desarrollaría en los años venideros. Según sites.google.com: La codificación es el método que permite representar la información utilizando un conjunto de símbolos que se combinan siguiendo determinadas reglas. Existen códigos lingüísticos y códigos escritos, como los sistemas de numeración, el código Braille, los jeroglíficos, las partituras, etc. En informática, los datos son información codificada, lista para ser introducida y procesada por un ordenador. Una vez que los datos han sido procesados y se ha mostrado su resultado de algún modo inteligible, se pueden considerar como información.

Codificación de programas Fuente: https://www.efectodigital.online/singlepost/2018/03/08/codificaci%C3%B3n-de-programas Características. La precisión del código, un sistema de codificación debe aceptar una sola codificación correcta para cada elemento de un conjunto. Posee una flexibilidad sobre la estructura del código que debe aceptar más elementos en caso de que necesite agregarlos. Conciso, establece que no se deben adicionar códigos que no tengan relevancia al momento de identificar un elemento dado, es decir que cada elemento del código debe ser identificado claramente y que no se presente una confusión. Herramientas de desarrollo. La mayoría de las veces, colaborar en un proyecto de software significa trabajar con herramientas, tomando turnos para hacer modificaciones, y luego reconciliar el producto final en una sola base de código. Aws Cloud9. Proporciona un entorno de desarrollo dentro del navegador que soporta unos 40 lenguajes de programación con diversos niveles de

Página 175 de 308

herramientas. Múltiples desarrolladores pueden colaborar en el mismo proyecto alojado en la nube en tiempo real, utilizando entornos compartidos. Pueden observar cómo escriben los demás (con pistas visuales que indican quién ha escrito qué líneas de código) y conversar en un panel dentro del IDE. Codeananywhere. Se promociona principalmente como un entorno de código en movimiento, un editor en el navegador, en la tableta, en el teléfono, con soporte para 75 idiomas y entornos de ejecución en la nube para muchos de ellos. Pero Codeanywhere también tiene varias características de colaboración y de intercambio de código en tiempo real. Puede compartir un proyecto con otros por medio de un enlace, o establecer una colaboración en tiempo real para permitir a otros editar sus archivos en su editor. Codeshare. Es fácilmente el entorno de codificación colaborativa más mínimo de esta lista, pero por esa razón también podría estar entre los más útiles. Si todo lo que necesitas es el equivalente de un editor de código de un Pastebin, Codeshare lo proporciona. Teletype for Atom. Creado por GitHub, tiene una vasta biblioteca de complementos para mejorar su funcionalidad. Teletype convierte a Atom en un sistema de colaboración de código. Puede invitar a otros desarrolladores a que se unan a usted en las pestañas activas en su instancia de Atom, hacer ediciones en tiempo real, y seguirle entre las pestañas mientras cambia de archivo. Floobits. Ofrece colaboración, edición en tiempo real y chat, tanto a través de su propio editor en el navegador como a través de complementos para múltiples editores, incluyendo Sublime Text, Atom, Neovim, Emacs, y IntelliJ IDEA, pero no Visual Studio Code. El servicio permite que varios usuarios colaboren a la vez, es decir, más de dos a la vez y ofrece permisos granulares (sin acceso, lectura, escritura, administración) para los usuarios. Aplicación de la codificación. En informática se emplea la codificación para enviar y procesar datos combinando códigos en operaciones de distintos tipos de complejidad, más aún en aquellas que requieren cierto grado de confidencialidad y seguridad, que implican la creación de mensajes que sólo pueden ser comprendidos por determinados ordenadores o usuarios. Codificación debe ser entendida como la asignación de símbolos a determinado mensaje, sea verbal o no verbal, con el fin de ser transmitido a otros interlocutores que conozcan el código. En sentido metafórico, se habla de mensajes codificados cuando son comprendidos por una cantidad limitada de personas, porque encierran un significado ininteligible o valor críptico para el público medio. Insume la mayor parte del trabajo de desarrollo del software; sin embargo, esto puede ser relativo (y generalmente aplicable a sistemas de pequeño porte) ya que las etapas previas son cruciales, críticas y pueden llevar bastante más tiempo. Se suele hacer estimaciones de un 30% del tiempo total insumido en la programación, pero esta cifra no es consistente

Página 176 de 308

ya que depende en gran medida de las características del sistema, su criticidad y el lenguaje de programación elegido. En tanto menor es el nivel del lenguaje mayor será el tiempo de programación requerido, así por ejemplo se tardaría más tiempo en codificar un algoritmo en lenguaje ensamblador que el mismo programado en lenguaje C.

4.15 Fundamentos de muestreo, cuantización y codificación. Por: Kevin Us. Fundamento es el principio o cimiento sobre el que se apoya y se desarrolla una cosa. Puede tratarse de la base literal y material de una construcción o del sustento simbólico de algo. Los fundamentos son los principios básicos de cualquier conocimiento. Cada área del saber, tiene unos elementos esenciales a partir de los cuales se va desarrollando toda su complejidad.

Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Con versor_AD.svg/710px-Conversor_AD.svg.png

Fundamentos de muestreo. Según es.wikipedia.org: Consiste en la selección de ciertos valores de una señal analógica continua para obtener una discreta. En su variante uniforme, esto es, en la que las muestras se adquieren equiespaciadas con cierta tasa de muestreo, el teorema de muestreo describe las condiciones bajo las cuales el proceso es reversible y la señal original puede ser reconstruida. Es una de las partes del proceso de digitalización de las señales junto con la cuantificación. El muestreo está basado en el teorema de muestreo, que es la base de la representación discreta de una señal continua en banda limitada. Es útil en la digitalización de señales (y por consiguiente en las telecomunicaciones) y en la codificación del sonido en formato digital. Independientemente del uso final, el error total de las muestras será igual al error total del sistema de adquisición y conversión más los errores añadidos por el ordenador o cualquier sistema digital. Para dispositivos incrementales, tales como motores paso a paso y conmutadores, el error medio de los datos muestreados no es tan importante como para los dispositivos que requieren señales de control continuas. Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon.

Página 177 de 308

El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, también conocido como teorema de muestreo de Whittaker-Nyquist-Kotelnikov-Shannon o bien teorema de Nyquist, es un teorema fundamental de la teoría de la información, de especial interés en las telecomunicaciones. El teorema trata del muestreo, que no debe ser confundido o asociado con la cuantificación, proceso que sigue al de muestreo en la digitalización de una señal y que, al contrario del muestreo, no es reversible (se produce una pérdida de información en el proceso de cuantificación, incluso en el caso ideal teórico, que se traduce en una distorsión conocida como error o ruido de cuantificación y que establece un límite teórico superior a la relación señal-ruido). Dicho de otro modo, desde el punto de vista del teorema, las muestras discretas de una señal son valores exactos que aún no han sufrido redondeo o truncamiento alguno sobre una precisión determinada, es decir, aún no han sido cuantificadas. Fundamentos de cuantización. Según es.wikipedia.org: Es posterior a la etapa de muestreo en la que se toman valores de amplitud de una determinada señal analógica. El objetivo de este proceso es cuantificar con bits estos valores, mediante la asignación de niveles. En esta etapa se le asigna un valor a la muestra, pero no es digital. En este punto se decide si el valor de la muestra está, por aproximación, dentro del margen de niveles previamente fijados y se le asigna un valor preestablecido según el código utilizado en la codificación. La cuantificación se encarga de convertir una sucesión de muestras de una determinada señal analógica con amplitud continua en una sucesión de valores discretos, preestablecidos según el código utilizado. Durante el proceso de cuantificación se mide el nivel de tensión de cada una de las muestras, obtenidas en el proceso de muestreo, y se les atribuye un valor finito (discreto) de amplitud, seleccionado por aproximación dentro de un margen de niveles previamente fijado. Los valores preestablecidos para ajustar la cuantificación se eligen en función de la propia resolución que utilice el código empleado durante la codificación. Si el nivel obtenido no coincide exactamente con ninguno, se toma como valor el inferior más próximo. En este momento, la señal analógica (que puede tomar cualquier valor) se convierte en una señal digital, ya que los valores que están preestablecidos, son finitos. No obstante, todavía no se traduce al sistema binario. La señal ha quedado representada por un valor finito que durante la codificación (siguiente proceso de la conversión analógico digital) será cuando se transforme en una sucesión de ceros y unos. Así pues, la señal digital que resulta tras la cuantificación es diferente a la señal eléctrica analógica que la originó, esto se conoce como Error de cuantificación. Se interpreta como un ruido añadido a la señal tras el proceso de decodificación digital. Si este ruido de cuantificación se mantiene por debajo del ruido analógico de la señal a cuantificar (que siempre existe), el proceso no tendrá ninguna consecuencia sobre la señal de interés. Tipos de cuantificación.

Página 178 de 308

Cuantificación uniforme: En los cuantificadores uniformes (cuantificación lineal) la distancia entre los niveles de reconstrucción es siempre la misma. No hacen ninguna suposición acerca de la naturaleza de la señal a cuantificar, de ahí que no proporcionen los mejores resultados. Sin embargo, tienen como ventaja que son los más fáciles y menos costosos de implementar. Cuantificación no uniforme: La cuantificación no uniforme (cuantificación no lineal) se aplica cuando se procesan señales no homogéneas que se sabe que van a ser más sensibles en una determinada banda concreta de frecuencias. Cuantificación logarítmica: La cuantificación logarítmica (cuantificación escalar) es un tipo de cuantificación digital en el que se utiliza una tasa de datos constante, pero se diferencia de la cuantificación uniforme en que como paso previo a la cuantificación se hace pasar la señal por un compresor logarítmico. Se hace pasar la señal por un compresor logarítmico antes de la cuantificación. Como en la señal resultante la amplitud del voltaje sufre variaciones menos abruptas, la posibilidad de que se produzca un ruido de cuantificación grande disminuye. Antes de reproducir la señal digital, esta tendrá que pasar por un expansor. Lo que se hace es estudiar la propia entropía de la señal y asignar niveles de cuantificación de manera no uniforme (utilizando un bit rate variable), de tal modo que se asigne un mayor número de niveles para aquellos márgenes en que la amplitud cambia más rápidamente (contienen mayor densidad de información). Fundamentos de codificación. Según www.definicionabc.com: La codificación es también aquella operación que tiene lugar para enviar datos de un lugar a otro, procesarlos y obtener resultados a partir de ellos. Todas las operaciones informáticas están cifradas en código binario, o bien, combinaciones más o menos complejas de unos y ceros que ocurren constantemente. A su vez, determinadas operaciones con ordenadores requieren un segundo nivel de codificación. Son aquellas que precisan de aspectos de seguridad y confidencialidad y, por ende, implican la creación de mensajes cifrados que sólo pueden ser leídos por cierto tipo de ordenadores o por el usuario que los ha creado, como ocurre con las contraseñas y datos personales en transacciones en línea. Este tipo de codificación tiene un alto valor de confiabilidad y se utiliza en todo tipo de tareas y entornos informáticos, en cuestiones tan simples como crear una cuenta en una red social y tan complejas como realizar operaciones bancarias y financieras por Internet. Conocemos a la codificación como cualquier operación que implique la asignación de un valor de símbolos o caracteres a un determinado mensaje verbal o no verbal con el propósito de transmitirlo a otros individuos o entidades que compartan el código. La codificación es algo tan simple como lo que realizamos a diario cuando transformamos imágenes visuales o entidades conceptuales en palabras, oraciones, textos y las comunicamos a aquellos que nos rodean.

Página 179 de 308

También es codificación aquellas operaciones más complejas que implican códigos compartidos por menos interlocutores, como puede ser un mensaje cifrado o información emitida mediante el código Morse. Metafóricamente, además, se puede hablar de mensajes codificados cuando estos encierran un valor críptico o ininteligible para el público medio. Es de gran importancia lo que en las últimas décadas se ha conocido como lenguaje informático, aquel que se aplica en las máquinas computadoras y que ha desarrollado sus propios caracteres.

4.16 Tipos de codificación. Por: Kevin Us. Una señal digital es una secuencia de pulsos de tensión discretos y discontinuos. Cada pulso es un elemento de la señal. Los datos binarios se transmiten codificando cada bit en los elementos de señal. En el caso más sencillo, habrá una correspondencia uno a uno entre los bits y dichos elementos. Un factor importante que se utiliza para mejorar las prestaciones de un sistema es el esquema de codificación, el cual es simplemente la correspondencia que se establece entre los bits de los datos con los elementos de la señal. Codificación diferencial. Según es.wikipedia.org: En las comunicaciones digitales, la codificación diferencial es una técnica utilizada para proporcionar recepción de la señal inequívoca cuando se utilizan algunos tipos de modulación. Consiste en hacer que los datos a transmitir dependan no sólo del bit (o símbolo) actual, sino también del anterior. Los tipos de modulación más comunes que requieren codificación diferencial incluyen la modulación por desplazamiento de fase y la modulación por desplazamiento de amplitud en cuadratura. La codificación diferencial se utiliza ampliamente en comunicaciones con satélite y radio junto con PSK y QAM. Codificación NRZI. El NRZI mantiene constante el nivel de tensión la duración del bit. Los datos se codifican mediante la presencia o ausencia de transmisión de la señal. Un 1 se codifica mediante la transición (bajo a alto o alto a bajo) al principio del intervalo de señalización, mientras que un cero se representa por la ausencia de transmisión. NRZI es un ejemplo de codificación diferencial. La codificación diferencial, en lugar de determinar el valor absoluto, la señal se codifica en función de los cambios entre los elementos de señal adyacentes. En términos generales, la codificación de cada bit se hace de la siguiente manera: si se trata del valor binario 0, se codifica con la misma señal que el bit anterior; si se trata de un valor binario 1, entonces se codifica con una señal diferente que la utilizada para el bit precedente.

Página 180 de 308

Codificación NRZI Fuente: http://rafazdatos3.blogspot.com/2010/06/codificacion-bifase.html

Codificación NRZL. La descodificación en banda base lleva a cabo una disposición diferente de los bits de la señal on / off, y de esta manera se adapta la señal al sistema de transmisión utilizado. Por este motivo, se emplean los códigos tipo NRZ. El código NRZ (no retorno a cero) puede dividirse en código polar o código no polar, donde polar hace referencia a una asignación a tensiones de + V y -V, y no polar se refiere a una asignación de tensión de + V y 0, por los valores binarios correspondientes de '0' y '1'.

Codificación NRZL Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digos_NRZ#/media/Archivo:NRZ_cod e.png Codificación RZ. Es un sistema de codificación usado en telecomunicaciones en el cual la señal que representa a cada bit retorna a cero en algún instante dentro del tiempo del intervalo de bit. Por tanto, las secuencias largas de “unos” o de “ceros” ya no plantean problemas para la recuperación del reloj en el receptor. No es necesario enviar una señal de reloj adicional a los datos. Esta codificación tiene el problema de utilizar el doble de ancho de banda para conseguir transmitir la misma información que los Códigos NRZ.

Codificación RZ Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digos_RZ#/media/Archivo:RZcode.p ng Codificación bifase. La codificación Manchester, también denominada codificación bifase-L, es un método de codificación eléctrica de una señal binaria en el que en cada tiempo de bit hay una transición entre dos niveles de señal. Es

Página 181 de 308

una codificación auto sincronizada, ya que en cada bit se puede obtener la señal de reloj, lo que hace posible una sincronización precisa del flujo de datos. Una desventaja es que consume el doble de ancho de banda que una transmisión asíncrona.

Codificación Manchester o bifase. Fuente: http://rafazdatos3.blogspot.com/2010/06/codificacion-bifase.html

Página 182 de 308

Fuentes de Información Por: Marlon Pirir https://es.slideshare.net/LuisReyes9/comparadores-14531310 https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_combinacional https://users.dcc.uchile.cl/~clgutier/Capitulo_4.pdf https://www.keyence.com.mx/ss/products/measure-sys/measurementselection/type/projector.jsp https://salomonrt.wordpress.com/2017/08/19/diferencia-entre-un-contadory-un-acumulador

Fuentes de Información Por: Oscar Pocón https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico#:~:text=En%20ingenier %C3%ADa%20el%C3%A9ctrica%2C%20un%20sistema,el%C3%A9ctricos%2C %20y%20est%C3%A1n%20dadas%20en https://tecdigital.tec.ac.cr/repo/rea/electronica/el2114/un_3/34_relaciones_de_potencia_en_circuitos_trifsicos.html https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico https://selectromecanicosu.wixsite.com/seuv/sistemas-trifasicos https://www.tecnologia-informatica.es/sistemas-trifasicos/ https://www.ecured.cu/Arranque_de_motores_el%C3%A9ctricos

Fuentes de Información Por: Alexandro Ramírez https://www.seika.com.mx/5-lenguajes-de-programacion-para-plc/ http://www.aldakin.com/wp-content/uploads/2017/07/Aplicaciones-PLCindustria-moderna-Aldakin.jpg https://programacionsiemens.com/que-alternativas-hay-para-comunicarlos-plc-desiemens/#:~:text=La%20última%20forma%20de%20comunicar,digamos%20q ue%20técnicamente%20es%20posible.

Fuentes de Información Por: Zonia Raxcacó https://www.iberianps.com/siemens-s7-1500r-h-plcredundante/#:~:text=Es%20un%20sistema%20que%20cuenta,asume%20el% 20control%20del%20proceso. https://plcdesign.xyz/arquitectura-redundante-del-plc/ https://plcdesign.xyz/arquitectura-redundante-del-plc/ https://www.iberianps.com/siemens-s7-1500r-h-plcredundante/#:~:text=Es%20un%20sistema%20que%20cuenta,asume%20el% 20control%20del%20proceso. http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=725&ni=sistemasredundantes-de-alta-disponibilidad http://cesariac.blogspot.com/2009/08/el-concepto-de-redundancia-ellos.html https://www.opertek.com/hardware-automatizacion/ http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo322/1s12/project/reports/KlennerSala zarSalazar.pdf

Página 183 de 308

Fuentes de Información Por: Kevin Recinos https://entrenamiento-pythonbasico.readthedocs.io/es/latest/leccion1/caracteristicas.html https://www.esic.edu/rethink/tecnologia/para-que-sirve-python https://en.wikipedia.org/wiki/Python_(programming_language) https://pythondiario.com/2014/12/tipos-de-datos-en-python.html https://pythondiario.com/tutorial-python-desde-cero

Fuentes de Información Por: Víctor Reyes https://es.wikipedia.org/wiki/PostgreSQL https://es.wikipedia.org/wiki/OpenCV https://robologs.net/tutoriales/tutoriales-opencv/ https://www.solvetic.com/tutoriales/article/362-postgresqlfunciones/#:~:text=PostgreSQL%20es%20el%20único%20motor,lenguaje%20i nstalado%20en%20nuestro%20servidor. https://revistadigital.inesem.es/informatica-y-tics/opencv/ https://www.crehana.com/blog/web/que-es-opencv/ https://programarfacil.com/podcast/81-vision-artificial-opencv-phyton/ https://parzibyte.me/blog/2019/06/17/python-postgresql-ejemploconexion-crud/} https://www.google.com/search?q=opencv+ejemplos&client=operagx&hs=s4l&sxsrf=ALeKk027hiakIRoOt3iIqphAQ0acd_V6jg:1623025502533&so urce=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwiHmqiUoYTxAhUDmuAKHWgZAZ MQ_AUoAXoECAEQAw&biw=1325&bih=627#imgrc=Heeal8smk9DehM https://revistadigital.inesem.es/informatica-y-tics/opencv/

Fuentes de Información Por: Katherine Reynoso https://www.logicbus.com.mx/blog/protocolos-de-comunicacionindustriales/ http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=562&ni=protocolosde-comunicacion-industrial https://predictiva21.com/industria-protocolos-comunicacion/ https://concepto.de/red-lan/ https://dominiopublico.com/intranets/lan_wan.php http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5347/fichero/Volumen+1%252F4Protocolos+de+comunicaci%C3%B3n.pdf https://netcloudengineering.com/historia-comunicacion-industrial/ https://sites.google.com/site/investigacionesitlm/home/1-3-medios-detransmision https://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/fisico/Mtransm.html https://247tecno.com/medios-de-transmision/ http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/mapa/PROYECTO/libro27/35_modos_d e_transmisin_simplex_half_y_full_duplex.html http://www.cca.org.mx/profesores/abc/pdfs/cisco/cisco_0.pdf https://ikastaroak.birt.eus/edu/argitalpen/backupa/20200331/1920k/es/EM E/TELE/TELE04/es_EME_TELE04_Contenidos/website_31_formas_de_transmisin _simplex_duplex_y_semiduplex.html

Página 184 de 308

http://telematicaseuat.blogspot.com/2018/01/transmicion-de-datossimplex-half.html

Fuentes de Información Por: Kevin Saban http://serbal.pntic.mec.es/srug0007/archivos/radiocomunicaciones/5%20M EDIOS%20DE%20TRANSMISION/APUNTES%20MEDIOS%20DE%20TRANSMISI%D3 N.pdf https://www.itmerida.mx/panel/posgrado/archivos/mi/Fundamentos%20de %20Telecomunicaciones%20Unidad%201%20(1).pdf https://sites.google.com/site/redeslocalesyglobales/2-aspectos-fisicos/3medios-de-transmision/medios-de-transmision-guiados/cable-coaxial http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0680_EA.pdf https://concepto.de/fibra-optica/ http://www.redtauros.com/Clases/Medios_Transmision/07_La_Fibra_Optica. pdf https://lafibraopticaperu.com/fundamentos-de-la-fibra-optica/ https://gt.euroinnova.edu.es/15-2-24/la-fibra-optica-y-sus-aplicaciones

Fuentes de Información Por: Joseph Salazar https://telectronica.com/como-funciona-la-radiofrecuencia/ https://techlandia.com/especificaciones-cables-cat5-cat6-cat6esobre_170356/ https://www.cursosaula21.com/que-son-las-redes-de-comunicacionindustrial/ https://www.cursosaula21.com/que-es-profibus/ https://www.cursosaula21.com/modbus-que-es-y-como-funciona/

Fuentes de Información Por: José Salazar https://support.eero.com/hc/es-es/articles/360000830546-Ejemplos-detopolog%C3%ADas-de-red-comunes https://www.google.com/search?q=ejemplos+de+red+de+comunicacion &tbm=isch&ved=2ahUKEwi0u97roITxAhUJ61MKHQdfA-gQ2cCegQIABAA&oq=ejemplos+de+red+de+comunicacion&gs_lcp=CgNpbW cQAzIECAAQGDIECAAQGFDX9gxY1_YMYI_7DGgAcAB4AIABqQKIAakCkgE DMi0xmAEAoAEBqgELZ3dzLXdpei1pbWfAAQE&sclient=img&ei=CWe9YPSSG onWzwKHvo3ADg&bih=969&biw=1920&rlz=1C1CHBF_esGT845GT845#imgrc= yawWpw0gQQySJM https://www.ionos.es/digitalguide/servidores/know-how/los-tipos-de-redesmas-conocidos/

Fuentes de Información Por: Oliver Soto https://users.exa.unicen.edu.ar/catedras/comdat1/material/ElmodeloOSI.p df https://www.ibm.com/docs/es/aix/7.2?topic=protocol-tcpip-protocols https://www.cursosaula21.com/modbus-que-es-y-como-funciona/

Página 185 de 308

https://www.siemon.com/es/home/support/education/white-papers/03-1013-ethernet-ip https://www.cursosaula21.com/que-esprofibus/#:~:text=Una%20comunicaci%C3%B3n%20transparente%20a%20tra v%C3%A9s,la%20tecnolog%C3%ADa%20IEC%2061158%2D2.

Fuentes de Información Por: Kevin Us http://rafazdatos3.blogspot.com/2010/06/codificacion-bifase.html https://es.scribd.com/document/407504102/Tipos-de-Codificacion-Digital https://www.masqueteclas.com/masqueteclas/003-sistemas-decodificacion/ https://loogic.com/principos-basicos-de-la-codificacion https://www.docsity.com/es/fundamentos-de-computadoresrepresentacion-y-codificacion-binaria/2784890/ https://es.slideshare.net/kriss2505/fundamentos-de-muestreo-3596916

Página 186 de 308

Taller de Electrónica Digital Y Reparación de Computadoras

Sexto Grado

Página 187 de 308

Capítulo I 1.1 Experimentación Demostrativa Por: Cristian Argueta Según:https://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/ Tema%204.htm La tensión trifásica, es esencialmente un sistema de tres tensiones se producen simultáneamente las 3 en un generador, y desfasadas 120º entre si, o sea un tercio del Periodo. La energía trifásica es un método ampliamente utilizado para generar y transmitir electricidad, pero los cálculos que deberás realizar son un poco más complicados que para los sistemas monofásicos. Lo principal que debes hacer es encontrar la corriente dada la potencia en un circuito o viceversa.



Procedimiento del cálculo de corriente trifásica por fase



Realiza el cálculo de corriente trifásica por fase usando la fórmula:

P = √3 × pf × I × V 

Donde pf es el factor de potencia, I es la corriente, V es el voltaje y P es la potencia.

Fuente: https://electromundo.pro/wpcontent/uploads/2020/01/portada-3.jpg

Página 188 de 308

Esto simplemente indica que la potencia es la raíz cuadrada de tres (alrededor de 1.732) multiplicada por el factor de potencia (generalmente entre 0.85 y 1), la corriente y el voltaje. No dejes que todos los símbolos te asusten usando esta ecuación; Una vez que coloca todas las piezas relevantes en la ecuación, es fácil de usar.

1.2 Concepto de Corriente Alterna Por: Cristian Argueta Según: https://concepto.de/corriente-alterna/

Se llama corriente alterna (CA) al tipo de corriente eléctrica más empleado domésticamente, caracterizado por oscilar de manera regular y cíclica en su magnitud y sentido. La manera más usual de representarla es mediante una gráfica (sobre un eje x/y) en forma de ondas sinusoidales. Este fenómeno, conocido desde la antigüedad humana, se debe a la presencia de electrones libres en la última capa de los átomos de estos materiales que, al no estar muy fuertemente unidos al núcleo atómico, pueden migrar al átomo siguiente, generando así una corriente. Es lo que ocurre, por ejemplo, al frotar ciertos materiales.

la corriente alterna fue descubierta por el físico, ingeniero, e inventor serbio Nikola Tesla en 1882, fecha en la que diseñó y construyó el primer motor en emplearla para su funcionamiento. Al genio de este ingeniero se debe también el sistema actualmente empleado para la transformación y distribución de esta corriente, cuya primera emisión se dio en 1891 en Colorado, Estados Unidos El cambio de sentido en el flujo de electrones se conoce como frecuencia y se mide en hercios (Hz), unidad que es igual a ciclos por segundo. Esto quiere decir que en una corriente alterna de 60 Hz se producen 60 ciclos por segundo. La corriente alterna permite, entre otras muchas cosas, que se pueda conectar un dispositivo a un enchufe sin importar donde esté el polo positivo y el negativo del enchufe.

Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3d/On daSenoidal.svg/340px-OndaSenoidal.svg.png

Página 189 de 308

1.2.1

Ejemplos de Corriente Alterna

La corriente alterna es la más utilizada en nuestra vida. Se la genera de diversos modos, en centrales eléctricas (hidroeléctricas, eólicas, nucleares, etc.) y mediante el uso de alternadores (como los de los automóviles), que aprovechan la corriente directa proveniente de baterías y otros acumuladores, para generar corriente alterna mediante inducción magnética (cambios continuos de polaridad en el campo eléctrico del material conductor).

1.3 Conceptos sobre corriente monofásica y trifásica Por: Geovanny Gutiérrez Según:https://www.mipodo.com/blog/informacion/una-instalacionmonofasica-trifasica/ 

La energía monofásica es aquella que tiene una sola fase y corriente alterna, va de 220 a 230 voltios.



La energía trifásica es aquella que tiene 3 fases y 3 corrientes alternas (RST) su voltaje es de 380 voltios.

Las instalaciones monofásicas son las más habituales en las viviendas, y pueden tener dos o tres cables: 

Bipolares cuando tienen dos cables: un cable marrón que es la fase por la que circula la corriente eléctrica, y un cable azul que es el neutro.



Tripolares, cuando tienen tres cables: que son la fase y el neutro, y además un tercer cable amarillo-verde de tierra. La tierra, o toma de tierra, tiene como función proteger tus aparatos eléctricos de posibles sobretensiones.

Las instalaciones trifásicas son más habituales en comercios, naves industriales y fábricas. Las mas comunes son las tripolares que tienen tres cables de colores gris, marrón y negro, uno por cada fase. En las instalaciones trifásicas circula corriente eléctrica por cada una de las tres fases.

1.3.1

Instalación trifásica:

se recomienda para comercios, naves industriales y fábricas que disponen de motores y grandes equipamientos eléctricos que requieren de una potencia superior a 14,49kW para poder funcionar. Actualmente también se encuentran en algunas viviendas antiguas, pero en ese caso la recomendación es pasar de la instalación trifásica a monofásica para ahorrar dinero. Las instalaciones trifásicas se caracterizan por: 

Cuentan con tres fases y con tres corrientes alternas diferentes, que dividen la potencia de la instalación entre tres.



Sus tensiones normalizadas se fijan a 380 o 400 voltios. Estas instalaciones requieren de una potencia eléctrica

Página 190 de 308

1.3.2

Instalación monofásica

es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica que se crea gracias a una corriente alterna o una fase consiguiendo que todo el voltaje varíe del mismo modo. Se caracteriza por: 

Es el tipo de cableado que se encuentran en la mayoría de los hogares (independiente del tamaño de la vivienda).



Sus tensiones normalizadas están entre los 220 o 230 voltios, por lo que la potencia a contratar es entre 13,8 kW o 14,5 kW.



Para saber si la instalación de tu casa es monofásica, tienes que hacer lo siguiente: acudir al panel eléctrico y comprobar que las “pletinas” que están dentro del cuadro de fusibles son dobles. Si estas son dobles, tu instalación es monofásica.

Fuente:https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.youtub e.com%2Fwatch%3Fv%3Db3JVth7IVXs&psig=AOvVaw0VvQ3vLq4eY8i9KKjN wxcT&ust=1623452330556000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwo TCPj7guWXjvECFQAAAAAdAAAAABAD

De acuerdo con: http://www.entumano.es/corriente-monofasicatrifasica.html

 Señal Monofasica El rango de tensión común de este tipo de conexión es de entre los 200 y 230 voltios. Para la forma de averiguar si el tipo de instalación del que dispone es este, debe ver el panel de electricidad y comprobar que son del tipo doble las pletinas agregadas dentro del panel eléctrico. Es importante entender la diferencia entre la instalación y la corriente que pasa por la misma. En este caso el caudal eléctrico es trasladado en una sola vía o un solo cable por decirlo de otra manera. Tienen una forma de entrar en los puntos de suministro, mientras que regresan por otro cable denominado como cable neutro. Como es producto de un solo flujo de corriente alterna, el v oltaje no es cambiante. Al igual que en el caso trifásico la forma más sencilla de averiguar cuál es el tipo de corriente del que hace uso un electrodoméstico es fijándose en la etiqueta que marca su consumo. Los del tipo monofásico normalmente tienen una potencia que va de los 220 a los 230 voltios.

Página 191 de 308

Hay una diferencia que termina siendo importante entre los consumidores monofásicos y trifásicos, es el hecho de no consumir tanto del lado monofásico y por lo tanto resultar en un impacto menor en la factura de luz.

 Señal Trifasica Las instalaciones de este tipo son compuestas por tres fases distintas y dependen de tres corrientes alternas distintas. La instalación o su potencia es dividida entre tres. La manera de comprobar si la conexión que se usa es de este tipo, tiene que identificarse si el ICP está compuesto de un interruptor triple. La tensión normal de este tipo de corriente trifásica oscila entre los 400 y 380 voltios. Dicho de una forma algo diferente al inicio del texto, la disparidad entre los dos tipos de corriente viene dada por su tensión. El funcionamiento del tipo trifásico se da por tres corrientes alternas que se encuentran en funcionamiento simultáneamente. Este tipo de corriente está formado por una instalación de tres fases, que se encuentran trabajando de forma paralela, en contraposición a lo que ocurre en el tipo monofásico, es trasladada la corriente a través de un sistema que consta de tres conductores, o cuatro en el caso de la disposición de un neutro por parte de las tres fases. Los artefactos que hacen uso de este tipo de electricidad son diferenciados principalmente de los de uso monofásico por las especificaciones dentro de sus motores. La forma de usar estos aparatos con otro tipo de energía sería con métodos para convertir corriente monofásica en trifásica. La forma más sencilla de diferenciar un aparato de uso trifásico es cuando, dentro de sus especificaciones, expresa una potencia de 380 voltios. Este tipo de aparatos suelen tener su mayor uso en el sector industrial.

Fuente:https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Felectromund o.pro%2Fconsumo-trifasico-o monofasico%2F&psig=AOvVaw3TcPG_hhwM9qAMqOFlCenp&ust=16234572 34485000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCJjF4Y6ojvECFQA AAAAdAAAAABAK

Página 192 de 308

1.4 Fundamentos Sobre Dispositivos en AC Por Pedro Arrecis. Según: Actualidad Tecnológica: La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la rectangular. Utilizada genéricamente, la corriente alterna se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna.

1.4.1

Transformadores.

Según Wikipedia.com: El sistema de corriente alterna pueden usar transformadores para cambiar la corriente de baja a alta tensión y viceversa, lo que permite la generación y transmisión a grandes distancias en alta tensión, ahorrando en costos de conductores y pérdidas de energía, y el consumo en baja tensión. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada o modulada sobre la señal de la corriente alterna.

Fuente: sensor LM35 - Bing

1.5 Resistor en AC. Por Pedro Arrecis. Según electronicshub.org: La resistencia es un dispositivo pasivo. No consume ni produce energía. La energía aquí es energía eléctrica. Pero la resistencia disipa la energía eléctrica en forma de calor.

Página 193 de 308

En los circuitos de AC, la relación tensión/corriente depende principalmente de la frecuencia de alimentación f y del ángulo de fase o diferencia de fase φ. De ahí que el término Impedancia se utilice en los circuitos de AC para denotar la resistencia, ya que posee tanto magnitud como fase en contraste con la resistencia en circuitos de DC donde se posee solo magnitud.

1.5.1

Relacion de fase en un circuito de AC resistivo

Según electronicshub.org: El valor de resistencia de la resistencia en los circuitos de AC y DC es el mismo independientemente de la frecuencia de la tensión de alimentación de AC. El cambio en la dirección de la corriente en el suministro de AC no afecta el comportamiento de las resistencias. Por lo tanto, la corriente en la resistencia subirá y bajará de acuerdo con el voltaje a medida que sube y baja. El voltaje y la corriente en el circuito resistivo de AC alcanzan el máximo, luego caen a cero y alcanzan el mínimo al mismo tiempo. Se dice que están en fase ya que suben y bajan exactamente al mismo tiempo.

Fuente: Resistencias en circuitos de CA | Alimentación, voltaje y corriente de CA (electronicshub.org)

1.5.2

Inductor en AC

Según electronicshub.org: Un inductor está hecho de un cable conductor, formando algo similar a una bobina de resorte. Si se aplica una corriente de DC la corriente que no varía con el tiempo, a un inductor, se comporta como un cortocircuito. La corriente pasará por el inductor sin oposición. El inductor, como la resistencia, se opone al flujo de corriente de CA, pero a diferencia de este último, el valor de esta oposición se llama reactancia inductiva y está representado por Xl y se puede calcular con la ley de Ohm.

Página 194 de 308

1.5.2.1 Angulo de fase de un inductor en AC Según electronicshub.org: La diferencia de potencial eléctrico en un inductor conduce la corriente por 90°. Las señales ac tienen la característica de ser periódicas, esto significa que se repite a intervalos fijos de tiempo. Si dos señales periódicas iguales están en fase, los valores máximo y mínimo coinciden. Si una señal se retrasa en relación con otra, hasta que vuelven a coincidir con estos valores (máximo y mínimo), se dice que tiene un desplazamiento de fase de 360 °. Las brechas intermedias serían de 180° las ondas se desplazan medio período y el desplazamiento de fase de 90° las ondas se desplazan un cuarto del período.

1.5.2.2 Factor de calidad Q de un inductor Según electronicshub.org: Un inductor real tiene una resistencia asociada Rl debido al material que se fabrica, y si el inductor tiene un núcleo que no es aire. Esta resistencia (Rl) se coloca en serie con el inductor. La relación entre la reactancia inductiva Xl y resistencia Rl se llama Factor de Calidad.

Fuente: Inductor en CC y CA. Factor de calidad - Área de Electrónica (electronicsarea.com)

Página 195 de 308

1.5.3

Condensador en AC

Según Fisdestec: Los condensadores se usan en prácticamente cualquier tipo de circuito. A diferencia en del comportamiento de un capacitor con la corriente continua donde no hay paso de corriente, el paso de la corriente alterna por el capacitor si ocurre. Otra característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa. Este desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales. Si se multiplican los valores instantáneos de la corriente y el voltaje en un capacitor se obtiene una curva sinusoidal del doble de la frecuencia de corriente o voltaje, que es la curva de potencia. Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, este presenta una oposición al paso de la corriente alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva (Xc) y se puede calcular con la ley de Ohm.

Fuente: Cómo funciona un condensador en corriente alterna 🎓 Fidestec

Página 196 de 308

1.6 Concepto sobre impedancia eléctrica. Por: Luis Audón Según www.ecured.cu: La impedancia (Z) es la medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que sólo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia; esto último puede ser pensado como la impedancia con ángulo de fase cero. la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso las magnitudes se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces inadecuadamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. La impedancia también se define por el cociente entre los fasores de tensión y corriente, representando la oposición total (Resistencia, Reactancia inductiva, Reactancia capacitiva) sobre la corriente. Como la tensión y las corrientes son sinusoidales, se pueden utilizar los valores pico (amplitudes), los valores eficaces, los valores pico a pico o los valores medios. Pero hay que cuidar de tratarlos uniformemente y no mezclar los tipos. El resultado de los cálculos será del mismo tipo que el utilizado para los generadores de tensión o de corriente. Se denomina impedancia característica de una línea de transmisión a la relación existente entre la diferencia de potencial aplicada y la corriente absorbida por la línea en el caso hipotético de que esta tenga una longitud infinita, o cuando aún siendo finita no existen reflexiones. En el caso de líneas reales, se cumple que su impedancia permanece inalterable cuando son cargadas con elementos, generadores o receptores, cuya impedancia es igual a la impedancia característica. La impedancia característica es independiente de la frecuencia de la tensión aplicada y de la longitud de la línea, por lo que esta aparecerá como una carga resistiva y no se producirán reflexiones por desadaptación de impedancias, cuando se conecte a ella un generador con impedancia igual a su impedancia característica.

Impedancia en circuitos electrónicos Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Imped1.pn g/220px-Imped1.png

Página 197 de 308

La impedancia característica de una línea de transmisión depende de los denominados parámetros primarios de ella misma que son: resistencia, capacitancia, inductancia y conductancia (inversa de la resistencia de aislamiento entre los conductores que forman la línea). De la misma forma, en el otro extremo de la línea esta aparecerá como un generador con impedancia interna resistiva y la transferencia de energía será máxima cuando se le conecte un receptor de su misma impedancia característica. No se oculta, por tanto, la importancia de que todos los elementos que componen un sistema de transmisión presenten en las partes conectadas a la línea impedancias idénticas a la impedancia característica de esta, para que no existan ondas reflejadas y el rendimiento del conjunto sea máximo. La parte real de la impedancia está dada por la resistencia eléctrica y la parte imaginaria está formada por las reactancias que son las resistencias al paso de la corriente de los elementos inductivos y capacitivos. Si tenemos un elemento resistivo puro solamente tendrá parte real (correspondiente a su resistencia), mientras que si tenemos un elemento capacitivo puro o inductivo puro tendrá solamente parte imaginaria (correspondiente a su reactancia). Los elementos con una parte resistiva y otra parte inductiva poseen tanto parte real como parte imaginaria. Generalmente, la resistencia del circuito está determinada por el número de electrones libres disponibles dentro de los conductores para transportar corriente eléctrica. Un alambre de cobre de gran diámetro, por ejemplo, tendrá más electrones libres que un alambre de cobre de menor diámetro y presentará una resistencia menor. El tipo de metal utilizado para el conductor también influye, porque un metal menos conductor tiene menos electrones libres y ofrece una mayor resistencia a la corriente.

1.7 Circuitos trifásicos. Por Luis Audon. Según es.scribd.com: Es un sistema polifásico que consta de tres generadores de corriente alterna de igual magnitud, dispuestas en alguna conexión y desfasadas 120 entre sí, y son conectadas por líneas de transmisión generalmente a una carga que consta de tres impedancias conectadas de alguna manera entre sí. Las fuentes trifásicas pueden estar conectadas en estrella o “Y” y en delta o “Δ”, Los sistemas trifásicos son los que más se emplean por varias razones: Existen ventajas al usar maquinaria rotatoria para generar potencia trifásica, en vez de potencia monofásica, la transmisión de potencia empleando un sistema trifásico genera ventajas económicas, el empleo de equipos eléctricos trifásicos es bastante común, sobre todo en el entorno industrial; en particular, los motores que se utilizan en los grandes sistemas de refrigeración y en las instalaciones de maquinado, son motores trifásicos. Los sistemas trifásicos se caracterizan habitualmente por su tensión de línea (o tensión compuesta). En los sistemas trifásicos de baja tensión, es usual que se indique, además de la tensión de línea, la tensión de fase (o tensión simple). No obstante, en la mayoría de aplicaciones prácticas se emplea únicamente el valor correspondiente a la tensión de línea para caracterizar el sistema trifásico.

Página 198 de 308

Un generador trifásico balanceado, tiene tres terminales y puede estar presente un cuarto terminal llamado neutro. Los voltajes entre dos terminales cualesquiera, tienen igual magnitud, frecuencia y están desfasados entre sí por 120 Casi sin excepción, los generadores trifásicos pueden ser aproximados muy bien a fuentes de voltaje ideales o a fuentes ideales en serie con pequeñas impedancias internas. Las fuentes de corriente trifásica raramente son utilizadas. Es el terminal común de un sistema trifásico donde concurren las tres intensidades de las tres fases, es decir, es el punto de unión de las tres líneas de transmisión monofásicas. Este conductor neutro solo se encuentra en la configuración estrella. Conexión de las cargas en estrella y en delta Conexión estrella – estrella balanceada Un sistema Y – Y balanceado es un sistema trifásico con fuente balanceada conectada en Y y carga balanceada conectada en Y. Considérese el sistema Y-Y balanceado de cuatro conductores de la figura, en el que una carga conectada en Y se conecta a una fuente conectada en Y. Se supone una carga balanceada, de modo que las impedancias de carga son iguales. No es común el empleo de fuentes conectadas en delta, pues un ligero desbalance (desequilibrio) en las fases de la fuente, puede ocasionar una circulación de corriente elevada por los devanados del generador conectado en delta (incluso sin carga conectada al generador). Lo anterior reduce la capacidad de corriente útil de la fuente e incrementa también las perdidas en el sistema. Es posible la transformación de fuentes trifásicas balanceadas de Y a ∆, o viceversa, sin afectar las corrientes o voltajes de la carga. La transformación permite usar cualquier conexión de fuente que se prefiera, siendo todas las relaciones de carga correctas. Desde luego, no se puede especificar alguna corriente o voltaje dentro de la fuente, hasta que se conozca cómo está conectada en realidad.

Imagen: corriente en el cable neutro en circuitos trifásicos. Fuente: https://srnr.ru/public/guqimage-cata681.png

1.7.1 Concepto sobre corriente trifásica. La fuente de alimentación trifásica incluye cuatro cables, como uno neutro y tres conductores. Los tres conductores están lejos de la fase y el espacio a 120º de distancia el uno del otro. Las fuentes de alimentación trifásicas se utilizan como fuente de alimentación de CA monofásica. Para la carga pequeña, se puede elegir una fuente de alimentación de CA monofásica, así como neutral, del sistema de fuente de alimentación de CA

Página 199 de 308

trifásica. Este suministro es constante y en absoluto cae totalmente a cero. El poder de este sistema se puede ilustrar en dos configuraciones, a saber, conexión en estrella (o) conexión en triángulo. La conexión de la configuración en estrella se utiliza en la comunicación a larga distancia, ya que incluye un cable neutro a la corriente de error. Cada uno de los corrientes monofásicos que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple, como sería el caso de tensiones diferentes en las diferentes fases o diferentes desfases entre ellas, el sistema de tensiones es un sistema desequilibrado o sistema desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto de impedancias diferentes que hacen que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas diferentes de 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas o balanceadas. Las aplicaciones del suministro trifásico incluyen lo siguiente: 

Estos tipos de suministros se utilizan en redes eléctricas, torres móviles, centros de datos, aviones, a bordo, sistemas no tripulados, así como otras cargas electrónicas de más de 1000 vatios.



Es aplicable a empresas industriales, manufactureras y grandes.



Estos se utilizan en centros de datos que necesitan mucha energía y alta densidad.



Diferencias clave entre suministros monofásicos y bifásicos o trifásicos

Los beneficios de elegir un suministro trifásico incluyen los siguientes: Reducción de la utilización de cobre, disminución de los riesgos de seguridad para los empleados, costos de tratamiento laboral, la eficiencia del conductor es mayor, instalación para ejecutar cargas de alta potencia. El sistema de corriente trifásica presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y del transformador utilizados. El sistema trifásico también presenta un elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores eléctricos, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

Imagen: Corriente trifásica Fuente: http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/imagenes/fasestrifasica.gif

1.7.2 Concepto sobre circuitos trifásicos.

Página 200 de 308

La mayor parte de la generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica se efectúa por medio de sistemas polifásicos; por razones económicas y operativas los sistemas trifásicos son los más difundidos. El conjunto de tensiones EAA´, EBB´ y ECC´ constituye un sistema denominado simétrico ya que está formado por tres tensiones sinusoidales del mismo valor eficaz U (o amplitud máxima Um = 2 U), la misma frecuencia y desfasados 120° entre sí. El orden en que las tensiones o corrientes adquieren sus valores máximos se denomina secuencia de fases. Así la secuencia ABC significa que la tensión Va presenta su máximo antes que la tensión Vb y a su vez esta lo hace antes que la tensión Vc. Esto es valido para cualquier otra secuencia y para las corrientes. De acuerdo a la secuencia de fases se definen: 



Secuencia directa: cuando respecto a un punto fijo los tres vectores de tensión girando en sentido anti-horario pasan por el punto fijo en el siguiente orden: A, B, C. Secuencia Inversa: cuando respecto a un punto fijo los tres vectores de tensión girando en sentido anti-horario pasan por el punto fijo en el siguiente orden: C, B, A.

Conexión Estrella: La conexión estrella se designa por la letra Y, Se consigue uniendo los terminales negativos de las tres bobinas o resistores en un punto común, que denominamos neutro y que normalmente se conecta a tierra. Los terminales positivos se conectan a las fases. En la conexión en estrella, cada generador se comporta como si fuera monofásico y produjera una tensión de fase o tensión simple. Estas tensiones serian VA, VB, VC. La tensión compuesta es la que aparecerá entre dos fases. Estas serán Vab, Vbc, y Vca. En la conexión estrella cada una de las tensiones de línea, se encuentran adelantada 300 respecto a la tensión de fase que tiene el mismo origen. Conexión Delta: Conexión en delta Este tipo de conexión se realiza uniendo el final de una bobina con el principio de la siguiente, hasta cerrar la conexión formando un triángulo. Es una conexión sin neutro. Las fases salen de los vértices del triángulo. También se denomina delta Δ En este tipo de circuito, las tensiones de fase y de línea son iguales, porque los conductores de línea salen de los vértices del triángulo y la tensión entre ellos es producida por la bobina correspondiente. Esta conexión solo utiliza tres conductores, puesto que no existe neutro. Si las intensidades de línea son, con respecto a las de fase. Cada intensidad de línea se encuentra retrasada 300 respecto a la intensidad de fase. Conexión estrella-estrella balanceada o Y-Y: Un sistema trifásico está balanceado cuando la carga puesta tiene impedancias iguales. El análisis de un circuito trifásico no es más que un análisis circuital ordinario, en el cual aplican todos lo teoremas y leyes conocidas. Sin embargo, cuando se trata de un sistema balanceado, es posible deducir características típicas del circuito. Conexión estrella-delta balanceada o Y-Δ: Una configuración alternativa a la carga conectada en Y, es la carga conectada en ∆. Este tipo de configuración es común y no posee una conexión neutra, se considera que la carga en ∆ está balanceada y que está compuesta por una impedancia 𝑍𝑓 insertada entre cada par de líneas.

Página 201 de 308

Imagen: Conexión estrella y conexión delta Fuente: https://sites.google.com/site/analisisdecircuitosupaep/_/rsrc/1449246070988/circuitostrifasicos/4-1-conexion-estrella---estrella-balanceada/1.png

1.8 Conversión de circuitos trifásicos delta-estrella, estrella-delta. Por: Jonathan Azurdia. Según ingtelecto.com: La demostración de la formula de conversión de Delta a Estrella es muy sencilla, sabemos que la configuración delta contiene las siguientes resistencias: “RA, RB, RC” y la configuración estrella, contiene estas otras: “R1, R2, R3”. Pues bien, para pasar de Delta a Estrella, lo haremos de la siguiente manera, prestar atención a lo único que hay que tomar importancia. 1. El valor de la resistencia que se desea conocer, se multiplica por las resistencias de sus costados. 2. El resultado del producto de las resistencias del costado, se divide entre la suma de otdas las resistencias. Para obtener R1 se sigue este pequeño algoritmo, podemos estalecer entonces que si deseamos conocer el valor de la resistencia R1, buscamos dos resistencias de sus costados que son Rb y Rc, y la dividimos por la suma de todas las resistencias esdecir Ra + Rb + Rc. Para obtener R2 hacemos el mismo procedimiento, es decir buscamos a R2 y vemos que resistencias están a su costado, en este caso es Ra y Rc, entonces sabemos que a ese producto lo vamos a dividir por la suma total. Para obtener R3 quienes serán las dos resistencias que se ultiplicaran en la parte del numerador, pues el denominador sabemos que es la suma de las tres resistencias en total. Entonces decimos que las únicas resistencias para R3 es Ra y Rb.

Página 202 de 308

Según intelecto.com papra obtener unac onversion de Estrella a Delta es momento de observar como es posible obtener Ra, Rb y Rc, es importante tener en cuenta los siguientes puntos: 1. El numerador estará fijo para las conversiones, y es muy fácil obtenerlo, solamente debemos multiplicar R1 con R2, luego sumar R1 con R3 y finalmente sumar R2 con R3, el resultado del producto de las resistencias. 2. Se dividirá con la resistencia que es opuesta a la resistencia que deseamos convertir. Para otener Ra seguimos lo siguiente: Ra=R1R2+R1R3+R2R3/1. Para obtener Rb hacemos lo mismo del paso 1, lo que mas nos interesa saber es ver con que resistencia opuesta esta relacionada, a simple hecho vemos que esa resistencia es R2: Rc=R1R2+R1R3+R2R3/R2 Para obtener Rc sabemos como es el algoritmo, entonces odemos inferir que para encontrar Rc seria: Rc=R1R2+R1R3+R2R3/R3.

Fuente: https://ingtelecto.com/wp-content/uploads/2017/11/Estrella-Delta.png

1.9 Solucion de Circuitos Trifasicos. Por: Jonathan Azurdia. Según miuniversoelectronico.com: Veremos a continuación algunos ejercicios de circuitos trifásicos y sus formas para solucionar los diversos circuitos que se nos presentan. Como ejercicio 1 tenemos un generador trifásico equilibrado conectado en estrella (Y) se conecta una carga equilibrada en estrella (Y) cuya impedancia es de (2+2j) Ω por fase. La línea que une el generador y la carga tiene una impedancia de (5+2j) Ω por fase. Además, suponiendo una secuencia directa en las tensiones del generador y que UR = 230∟0º V, determinar:

Página 203 de 308

1. 2. 3. 4. 5.

Las corrientes de fase en la carga. Las corrientes de línea. Las tensiones de fase en bornes de la carga Tensiones de línea en bornes de la fuente Valor de las tensiones de línea en bornes de la carga

Como la carga y el generador están conectados en estrella, las corrientes de fase en ambos, son iguales a las corrientes de línea. Por ello, la corriente de fase en la carga es: IR = UR / (ZL + ZC) = 230∟0º / [(5+2J) + (2+2J)] = 28,53 ∟-29,74º A Si el valor de de IR es: IR = 28,53 ∟-29,74º A para obtener las otras dos corrientes de las otras fases tan sólo hay que restar y sumar 120º a la primera: Is = 28,53 ∟-29,74º – 120º = 28,53 ∟-149,53º A IT = 28,53 ∟-29,74º + 120º = 28,53 ∟90,26º A La carga se encuentra conectada en estrella, es por ello, que las corrientes de línea son iguales a las corrientes de fase en la carga. Por esto mismo: IR = 28,53 ∟-29,74º A Is = 28,53 ∟-149,53º A IT = 28,53 ∟90,26º A La tensión de fase en la carga, es la que soporta cada una de las tres fases de la carga. Seguidamente, se calcula la tensión aplicando la ley de Ohm en la impedancia de carga: Vr = IR * ZC = 28,53 ∟-29,74º * (2+2j) = 80,7 ∟15,26º V El resto de tensiones de fase se obtienen restando y sumando 120º respectivamente al valor obtenido. Recordad, que, al tratarse de circuitos trifásicos equilibrados, el valor eficaz de la tensión es el mismo, solo varia el ángulo. Por lo tanto: Vr = 80,7 ∟15,26º V Vs = 80,7 ∟15,26º – 120 = 80,7 ∟-104,74 V Vt = 80,7 ∟15,26º + 120 = 80,7 ∟135,26º V El generador está conectado en estrella, por lo tanto, para obtener las tensiones de línea tenemos que hacer dos operaciones: 1. Primeramente, hallar el valor eficaz de la tensión de línea de la siguiente manera: V línea = V fase * √3 = 230 * √3 = 398,37 V

Página 204 de 308

2. Por último, hallar a la fase. Como se trata de un generador de secuencia directa, la tensión de línea adelanta 30º a la tensión de fase. Así que, las tensiones de línea en bornes del generador son: En primer lugar: URS = 398,37 ∟30º V En segundo lugar: UST = 398,37 ∟-90º V Y por último: UTR = 398,37 ∟150º V Como la carga también se encuentra conectada en estrella, para calcular las tensiones de línea entre sus bornes, hay que realizar los mismos pasos que en apartado anterior. Los valores de los fasores son: Vrs = 139,78 ∟45,26º V Vst= 139,78 ∟-74,74º V Vtr = 139,78 ∟165,26º V

Fuente: https://miuniversoelectronico.com/wp-content/uploads/2021/02/ejercicio-circuito-

trifasico-estrella-estrella-1.jpg

Página 205 de 308

1.10 Dispositivos de 4 capas. Por: Jonathan Azurdia Según Scribd.com: Es una familia de dispositivos conocidos como tiristores, se construye con cuatro capas semiconductores (pnpn). Estos dispositivos actúan como circuitos abiertos capaces de soportar cierto voltaje nominal hasta que son disparados. Cuando son disparados, se encienden y se convierten en trayectorias de baja resistencia para la corriente y permanecen asi, incluso después de que desaparece el disparo. La palabra tiristor significa “puerta”, puesto que se comporta como una puerta que se abre y permite el paso de corriente a través de ella. Un tiristor es un dispositivo semiconductor que utiliza realimentación interna para producir un nuevo tipo de conmutación. Al igual que los FET de potencia, el SCR y el triac pueden conmutar grandes corrientes. Por ello, la principal aplicación de estos dispositivos es el control de grandes corrientes de carga para motores, calentadores, sistemas de iluminación y otras cargas semejantes. En si, el tiristor es un conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez, el tiristor es un componente idóneo en electrónica de potencia. El Triac por su parto no es sino la variante bidireccional. Según slideshare.net tenemos entre estos dispositivos el Rectificador Controlado de Silicio (SCR) el cual nos presente 3 conexiones, Ánodo, Cátodo y Gate, funcionan como válvulas de flujo al mismo tiempo que rectifican el paso de la corriente. Se des excita cada alternancia o medio ciclo con corriente alterna, con corriente directa necesita un circuito de bloqueo forzado. Al inicio presenta una resistencia alta, al aplicar corriente ambos diodos se encienden. Se tiene la opción de encendido sin utilizar a puerta de disparo, incrementando el voltaje a valores superiores al valor de ruptura. Se realiza la conmutación al sobre pasar el voltaje de ruptura y se realiza el disparo, el tiempo de ruptura puede alcanzar los 30ms. Se puede utilizar para circuitos retardadores de tiempo, Cargadores de baterías, fuentes de alimentación reguladas, etc.

Tenemos también el diodo Shockley que Básicamente se trata de dispositivos interruptores. Inicialmente con corrientes bajas el diodo se encuentra n circuito abierto, cuando se aumenta la tensión el dispositivo conmuta a fase de conducción. El diodo se encuentra con un voltaje bajo y en posición de circuito abierto. Cuando la tensión es suficientemente elevada se vence la región de ruptura, se eleva la corriente y el diodo se comporta como una resistencia negativa. En la región de saturación la caída de voltaje está entre 0.5 y 1.5V, y se mantendrá en este estado mientras se conserven niveles de voltaje y corriente altos (VH y IH) El diodo puede soportar tensión máxima inversa, al superar se valor entra en condición de ruptura.

Página 206 de 308

Tenemos el SIDAC que puede emplearse como generador de diente de sierra ya que aprovecha de las características de disparo y bloqueo del dispositivo. • Para el momento en que el SIDAC entra en fase de conducción, descarga rápidamente el condensador hasta la tensión de mantenimiento, y permanecerá ahí siempre que la corriente se mantenga en 100mA. Otro dispositivo es el Silicon Bidirectional Switch (SBS) el cual es un dispositivo de baja potencia con arquitectura simétrica. Es más versátil que el SIDAC. Tiene una terminal adicional (Gate) que permite cambiar sus disparos con corrientes de algunos mA. Este es un circuito integrado compuesto por diodos, transistores y resistencias. Sus parámetros característicos son: • V=8V • Is=175mA • IH=0.7mA • VH=1.4V El disparo característico de este diodo puede lograr se superando los 8V o al aplicar una corriente de puerta de (IG) 100mA.

Fuente: https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/dispositivodecuatrocapas-180313154130-

thumbnail-4.jpg?cb=1520955838

Página 207 de 308

1.11 Diodos de Potencia Por: Geovanny Gutiérrez Según: https://www.ecured.cu/Diodos_de_potencia Componente electrónico ampliamente utilizado en la electrónica de potencia. A diferencia de los diodos de baja potencia estos se caracterizan por ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión en estado de conducción y en sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas. Tipos de Diodos de Potencia:

1.11.1 Diodos rectificadores para baja frecuencia Características IFAV: 1A – 6000 A VRRM: 400 – 3600 V VFmax: 1,2V (a IFAVmax) trr: 10 µs Aplicaciones Rectificadores de Red. Baja frecuencia (50Hz).

https://www.ecured.cu/Archivo:Rectificador.jpg

1.11.2 Diodos rápidos (fast) y ultrarrápidos (ultrafast) Caracteristicas IFAV: 30A – 200 A VRRM: 400 – 1500 V VFmax: 1,2V (a IFAVmax) trr: 0,1 - 10 µs Aplicaciones Conmutación a alta frecuencia (>20kHz). Inversores. UPS. Accionamiento de motores CA.

https://www.ecured.cu/Archivo:Ultrafast.jpg

1.11.3 Diodos Schotkky Características IFAV: 1A – 120 A VRRM: 15 – 150 V VFmax: 0,7V (a IFAVmax) trr: 5 ns Aplicaciones Fuentes conmutadas. Convertidores. Diodos de libre circulación. Cargadores de baterías.

https://www.ecured.cu/Archivo:Schottky.jpg

Página 208 de 308

1.11.4 Diodos para aplicaciones especiales (alta tensión) Características IFAV: 0,45A – 2 A VR: 7,5kV – 18kV VRRM: 20V – 100V trr: 150 ns Aplicaciones Aplicaciones de alta tensión.

https://www.ecured.cu/Archivo:Altatensi%C3%B3n.jpg

1.11.5 Diodos para aplicaciones especiales (alta corriente) Características IFAV: 50A – 7000 A VRRM: 400V – 2500V VF: 2V trr:10 µs Aplicaciones Aplicaciones de alta corriente.

https://www.ecured.cu/Archivo:Altacorriente.jpg

Fuente: https://www.monografias.com/trabajos103/diodopotencia/img3.png De acuerdo con: https://sites.google.com/site/electronicalimiraf/modulos/modulo-5/diodosde-potencia El diodo está formado por una sola unión PN, aunque la estructura de un diodo de potencia es algo diferente a la de un diodo de señal, puesto que en este caso existe una región N intermediaria con un bajo dopaje. El papel de esta región es permitir al componente soportar tensiones inversas más elevadas. Esta región de pequeña densidad de dopaje dará al diodo una significativa característica resistiva en polarización directa, la cual se vuelve más significativa cuanto mayor sea la tensión que ha de soportar el componente. Las capas que hacen los contactos externos son altamente dopadas, para obtener un contacto con características óhmicas y no del tipo semiconductor. Un diodo de potencia puede soportar tensiones inversas elevadas. Si se supera el valor de tensión de ruptura especificado por el fabricante, el diodo puede llegar a destruirse por excesiva circulación de corriente inversa y en definitiva, por excesiva disipación de potencia. Los diodos de potencia pueden llegar a soportar tensiones de ruptura de kiloVolts (kV), y pueden conducir corrientes de kiloAmperes (kA). Evidentemente, el

Página 209 de 308

tamaño del diodo condiciona sus características eléctricas, llegándose a tener diodos con tamaños del orden de varios cm2. Como ya se ha mencionado, los diodos son interruptores unidireccionales en los cuales no puede circular corriente en sentido contrario al de conducción. El único procedimiento de control consiste en invertir la tensión ánodo cátodo, no disponiendo de ningún terminal de control. En régimen transitorio cabe destacar dos fenómenos:

 Recuperación Inversa: El paso de conducción a bloqueo no se efectúa instantáneamente. Cuando el diodo conduce una corriente I en polarización directa, la zona central de la unión está saturada de portadores mayoritarios, y aunque un circuito externo fuerce la anulación de la corriente aplicándole una tensión inversa, cuando la corriente pasa por cero aún existe una cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten la conducción de una corriente inversa durante un tiempo, denominado tiempo de recuperación inverso (trr), tal como se muestra en la figura 2.3. Los parámetros definidos en el proceso de bloqueo dependen de la corriente directa, de la derivada de la corriente (di/dt) y de la tensión inversa aplicada. El tiempo de recuperación de un diodo normal es del orden de 10microSeg, siendo el de los diodos rápidos del orden de algunos nanosegundos.



Recuperación Directa:

Es otro fenómeno de retardo de menor importancia que el anterior, cuando el diodo pasa de bloqueo a conducción, y cuyo efecto se muestra también en la figura 2.3. En el proceso de puesta en conducción, la respuesta del diodo es inicialmente de bloqueo a la corriente. Siendo esta respuesta quien provoca una sobre tensión Vfp, ocasionada por la modulación de la conductividad del diodo durante la inyección de portadores minoritarios. Así el diodo se asemeja a una resistencia donde su valor decrece con el tiempo. Esta resistencia equivalente está relacionada con la concentración de portadores minoritarios inyectados. Por tanto Vfp depende de la anchura y resistividad de la zona central del diodo.

Página 210 de 308

Fuente:https://drive.google.com/file/d/0B3_2F0qobaXSdU9pU1FHX0lGbm8/ view?usp=drive_web

1.12 Rectificadores controladores de silicio (SCR’S). Por Gerzon Imul. Según monografías.com: El rectificador controlado de silicio SCR, es un semiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, y en otro está en corte (bloqueo directo, bloquedo inverso y conducción directa). El objetivo del rectificador controlado de silicio SCR, es retardar la entrada en conducción del mismo, ya que como se sabe, un rectificador controlado de silicio SCR se hace conductor cuando la tensión en sus bornes se hace positiva (tensión de ánodo mayor que tensión de cátodo), sino cuando siendo esta tensión positiva, se envía un impulso de cebado a puerta. El rectificador es un dispositivo biestable formado por tres uniones PN con la disposición PNPN. Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único), conmutador casí ideal, rectificador y amplificador a la vez.

Página 211 de 308

Ilustración 1: Rectificador Controlador de Silicio. Fuente: https://www.monografias.com/trabajos78/rectificador-controlado-silicioscr/rectificador-controlado-silicio-scr.shtml

El Rectificador Controlado de Silicio SCR se puede asemejar a un diodo rectificador por la dirección en la que viaja la tensión, pero si el ánodo es positivo en relación al cátodo no circulará la correitne hata que una corriente positiva se inyecte en la puerta. Luego el diodo se enciende y no se apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo, de allí el nombre rectificador controlado.

1.12.1

Funcionamiento básico del SCR.

La siguiente gráfica muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento. Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1. IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismo que IB1 en la base de Q1.

Este proceso regenerativo se repite hasa saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.

Página 212 de 308

Ilustración 2: Diagrama del circuito equvalente del SCR Fuente: https://www.monografias.com/trabajos78/rectificador-controlado-silicioscr/rectificador-controlado-silicio-scr.shtml

1.12.2

Operación controlada del rectificador controlado de silicio.

Como su nombre lo indica, el SCR es un rectificador construido con material de silicio con una tercera terminal para efecto de control. Se escogió el silicio debido a sus capacidades de alta temperatura y potencia. La operación básica del SCR es diferente de la del diodo semiconductor de dos capas fundamental, en que una tercera terminal, llamada compuerta, determinada cuándo el rectificador conmuta del estado de circuito abierto al de circuito cerrado. No es suficiente sólo la polarización directa del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de conducción la resistencia dinámica el SCR es típicamente de 0.01 a 0.1 Ω. La resistencia inversa es típicamente de 100K Ω o más. Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando está encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando está apagado (OFF), no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado sólido, a la acción de conmutación de un SCR es muy rápida.

Página 213 de 308

1.13 El TRIAC. Por Gerzon Imul. Según areatecnologia.com: El TRIAC es un componente electrónico semiconductor de tres terminales para controlar la corriente. Su nombre viene del término TRIode for Alternating Current = Triodo para Corriente Alterna. Podríamos decir que un TRIAC se utiliza para controlar una carga de CA (corriente alterna), semejante a como un transistor se puede utilizar para controlar una carga de CC (corriente continua). En definitiva, es un interruptor electrónico, pero para corriente alterna. Los triac se utilizan en muchas ocasiones como alternativas al relé.

1.13.1

Funcionamiento:

Su funcionamiento básico es cerrar un contacto entre dos terminales (ánodo 1 y 2) para dejar pasar la corriente (corriente de salida) cuando se le aplica una pequeña corriente a otro terminal llamado “Puerta” o Gate (Corriente de Activación). Se seguirá permitiendo que la corriente fluya hasta que la corriente de salida disminuya por debajo de un valor determinado, llamada corriente umbral, o se corte la corriente totalmente de alguna forma, por ejemplo, con un interruptor o pulsador como luego veremos.

Ilustración 2: TRIAC. Fuente: https://www.ingmecafenix.com/electronica/triac

1.13.2

Aplicaciones.

Si bien su funcionamiento es fácil de entender y sus aplicaciones radican para encender o desactivar cualquier dispositivo que funcione con corriente alterna, como, por ejemplo: Control de iluminación, atenuador de luces, control de motores, etc. Aunque también se puede utilizar para controlar la velocidad de un motor activándolo y desactivándolo miles de veces para disminuir la velocidad a esto se le conoce como modulación por ancho de pulso o PWM en inglés (pulse width modulation).

Página 214 de 308

1.14 Transistores de Potencia. Por: Jordy Carrillo Según sites.google.com: Su funcionamiento y utilización 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. Básicamente, las características de los transistores de potencia dependen del tipo de transistor, del semiconductor y de la fabricación. Se emplean en germanio (bipolares de baja tensión), principalmente de silicio y, solo para transistores FET especiales para amplificadores de comunicación. Lo más común en fabricación es la difusión. La velocidad de conmutación es grande y se emplean en convertidores cd-cd y cd-ca con diodos conectados en paralelo inverso para proporcionar flujo bidireccional de corriente se emplean en aplicaciones de baja a mediana potencia. Los transistores de potencia se clasifican en 3 categorías que son las siguientes: 1. Transistores bipolares de unión (BJT) 2. Transistores Efecto de campo (FET) 3. Transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT). Transistores bipolares de unión (BJT) se forman agregando una segunda región p o n a un diodo de union pn. Con dos regiones n y una p, se forman dos uniones, teniéndose asi un transistor NPN, y con dos regiones p y una n, se forma un transistor PNP, como se ve en la figura posee tres terminales (colector, emisor y base).

Imagen: Diagrama interno de un Transistor (BJT) Fuente:https://sites.google.com/site/transistoresfototransistores/classroom-news

Transistores Efecto de campo (FET) El transistor de efecto campo (FieldEffect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia detransistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial. Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.

Página 215 de 308

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es un dispositivo electrónico que generalmente se aplica a circuitos de potencia. Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. La tensión de control de puerta es de unos 15V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de potencia aplicando una señal eléctrica de entrada muy débil en la puerta. El IGBT de la figura es una conexión integrada de un MOSFET y un BJT. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT. El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 20 KHz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones.

Imagen: Representación Simbólica del Transistor IGBT como BJT y MOSFET Fuente:https://sites.google.com/site/transistoresfototransistores/classroom-news

1.15 Transistores Especiales. Por Jordy Carrillo. Según greatecnología.com: Aquellos suplentes de los transistores para trabajos en los que se requiere más potencia que control, soportar altas frecuencias, voltajes y una mayor capacidad de discipar se denominan “Transistores Especiales” o “Tiristores”. Un tiristor es un componente electrónico que conduce la corriente eléctrica en un solo sentido (como un diodo) y que además para que conduzca en ese sentido tiene que ser activado con una pequeña corriente eléctrica (como un transistor). Podemos decir que es un interruptor que se activa (abre o cierra) eléctricamente, pero a diferencia del transistor, se puede utilizar con grandes corrientes (grandes potencias) de salida. Se dice que los tiristores son biestables (porque tienen dos posiciones) y unidireccionales (porque conducen en una sola dirección.

Página 216 de 308

Hay varios otros tipos de tiristores, incluyendo los llamados diacs y triacs que están diseñados para trabajar con corriente alterna, por lo que los términos Tiristor y SCR no son completamente sinónimos.

Imagen: Ilustración de un Tiristor como componente y su Simbología Fuente: https://www.areatecnologia.com/electronica/tiristor.html#Diferencias_entre_el_Tiristor_y_el _Transitor

La mayoría de las aplicaciones de los tiristores o/y los SCR son para controlar un circuito de alimentación o salida en corriente alterna (interruptor). El tiristor solo conduce si está polarizado directamente, es decir si el ánodo está al polo positivo y el cátodo al negativo. ¿Qué pasaría si la tensión de alimentación y activación fuera la misma y en corriente alterna? En la siguiente imagen veremos el funcionamiento de este dispositivo.

Imagen: Tiristor en Corriente Alterna (Rectificador) Fuente: https://www.areatecnologia.com/electronica/tiristor.html#Tipos_de_Tiristores

Durante el semiciclo positivo de la fuente de corriente alterna (c.a.) el ánodo del tiristor o SCR es más positivo que el cátodo y están polarizados directamente. Si ahora le llega una señal suficiente a la puerta el tiristor se activará y pasará corriente de entre ánodo y cátodo. Al principio del ciclo positivo de la onda como no le llega la suficiente corriente a la puerta el tiristor estará desactivado.

Página 217 de 308

Llegará un momento que le llegue la suficiente corriente o tensión (tensión de disparo) y es entonces cuando el tiristor se activará. Una parte de la onda no estará en la salida al principio. Al pasar por cero, mejor dicho, por el valor de la corriente de mantenimiento IK, el tiristor se desconecta (sin corriente de salida = interruptor abierto). Durante el otro medio ciclo la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad hace que el tiristor o SCR quede inversamente polarizado lo cual impide que circule cualquier corriente hacia la carga. Esto significa que no puede estar en conducción por más de medio ciclo. Al volver al ciclo positivo necesitamos activar de nuevo el tiristor con una pequeña corriente en la puerta, pero como está conectada también a la fuente de tensión en alterna, la propia fuente nos la genera. Pues resulta que en la parte de la onda positiva de corriente alterna circula corriente y por la parte negativa no circula corriente, haciendo el tiristor de rectificador, ya que la onda de salida quedaría rectificada (solo la parte positiva). Para evitar que a la puerta le llegue corriente inversa, podemos hacer el circuito de activación a través de un sencillo diodo simple, para que entrega corriente a la puerta G solo en una dirección y además esta corriente estará un poco desfasada con respecto a la de salida por culpa del receptor o resistencia de salida. Si no colocamos el diodo puede que el tiristor se active con una tensión inversa y esto no debe ocurrir. Fíjate que en la curva característica del tiristor de la figura de arriba también hay una pequeña corriente inversa, de la que no hablamos. El tiristor así usado es realmente al que se conoce como SCR.

1.15 El Diac. Por Jordy Carrillo. Según electromundo.pro: Un DIAC es un interruptor semiconductor de onda completa o bidireccional que puede activarse tanto en la polaridad directa como en la inversa. El nombre DIAC proviene de las palabras DIode AC switch. El DIAC es un componente electrónico que se utiliza ampliamente para ayudar a la activación uniforme de un TRIAC cuando se utiliza en los interruptores de CA y, como resultado, se encuentran a menudo en los reguladores de luz, como los utilizados en la iluminación doméstica. Estos componentes electrónicos también se utilizan ampliamente en los circuitos de arranque de las lámparas fluorescentes. Aunque el término no se ve a menudo, los DIACs también pueden ser llamados diodos de disparo simétrico - un término resultante de la simetría de su curva característica. Los DIAC se presentan en diversos formatos. Como componentes discretos pueden estar contenidos en pequeños paquetes con plomo, pueden obtenerse en paquetes de montaje superficial, en paquetes grandes que se atornillan a un chasis, o en una variedad de otros paquetes.

Página 218 de 308

Como a menudo se utilizan como una combinación DIAC TRIAC, suelen estar integrados en la misma matriz que un TRIAC.

Imagen: Símbolo de un DIAC Fuente: https://electromundo.pro/que-es-un-diac/

Funcionamiento de los DIAC: Los circuitos DIAC utilizan el hecho de que un DIAC sólo conduce la corriente cuando se ha superado una determinada tensión de ruptura. La tensión de ruptura real dependerá de la especificación del tipo de componente concreto. Cuando se produce la tensión de ruptura del DIAC, la resistencia del componente disminuye bruscamente y esto conduce a una fuerte disminución de la caída de tensión a través del DIAC, y un correspondiente aumento de la corriente. El DIAC permanecerá en su estado de conducción hasta que el flujo de corriente a través de él caiga por debajo de un valor particular conocido como corriente de mantenimiento. Cuando la corriente cae por debajo de la corriente de mantenimiento, el DIAC vuelve a su estado de alta resistencia, o no conductor.

Página 219 de 308

1.17 Análisis de AC. Por: José Coc. Según Wikipedia.com: El estudio de un circuito de corriente alterna es una rama del árbol de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos por materiales resistores, condensadores e inductores conectados a una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales. Además, también se usa las transformadas de Laplace y Fourier para poder calcular sus equivalencias. En estos circuitos, las ondas electrómagnéticas suelen aparecer caracterizadas como fasores según su módulo y fase, permitiendo un análisis más sencillo. Además, se deberán tener en cuenta las siguientes condiciones:  



Todas las fuentes deben ser sinusoidales. Debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado completamente. Todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen tal que puedan considerarse como lineales. Los circuitos con diodos están excluidos y los resultados con inductores con núcleo ferromagnético serán solo aproximaciones.

1.18 El transistor unijuntura (UJT). Por: José Coc. Según Wikipedia.com, B: El transistor uniunión o transistor unijuntura (UJT del inglés UniJuntion Transistor) es un tipo de transistor constituido por dos zonas semiconductoras y, por lo tanto, una juntura p-n. El nombre del dispositivo surge de esta última característica. Este componente electrónico posee tres terminales denominados emisor (E), base uno (B1) y base dos (B2). A diferencia de otros transistores, este dispositivo no se utiliza en amplificación lineal, sino que se reserva para aplicaciones de conmutación como interruptor. Más específicamente, se utiliza ampliamente en los circuitos de disparo de los rectificadores controlados por silicio y TRIACs. También, su bajo costo y sus características, han garantizado su uso en una amplia variedad de aplicaciones como osciladores, generadores de impulsos, generadores de onda diente de sierra, control de fase, circuitos de temporización y fuentes reguladas de voltaje o corriente. Los transistores unijuntura originales se consideran obsoletos, sin embargo, un dispositivo multicapa denominado transistor unijuntura programable (PUT del inglés Programmable Unijuntion Transistor), desarrollado posteriormente, sigue estando ampliamente disponible.

Página 220 de 308

Imagen: Simbolo del UJT Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/96/UJT_simbolo.png/150pxUJT_simbolo.png

Construcción Consiste en un bloque de material semiconductor tipo n ligeramente dopado, en cuyos extremos se sueldan los dos contactos de las bases. En un punto intermedio entre B1 Y B2 se difunde una región tipo p, conformando la juntura p-n. El tercer terminal llamado emisor (E) se conecta al semiconductor tipo p. La región tipo p está fuertemente dopada, lo que le otorga una baja resistividad. En tanto, la región tipo n se encuentra ligeramente dopada, lo cual resulta en una alta resistividad de esta región. La unión suele estar más cerca de B2 que de {\disp, por lo que el dispositivo no posee una estructura simétrica. Esto permite proporcionar características eléctricas óptimas para la mayoría de las aplicaciones. El símbolo del diagrama esquemático para un transistor unijuntura representa el cable emisor con una flecha, que muestra la dirección en que la unión emisor-base permite la conducción de corriente. Un UJT complementario utiliza una base de tipo p y un emisor de tipo n, por lo que el símbolo indicará la dirección opuesta en la flecha del emisor.

Imagen: Estructura y Circuito equivalente. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/UJT_struttura.png/150pxUJT_struttura.png

Página 221 de 308 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4b/UJT_Diodenersatzschaltbild .svg/160px-UJT_Diodenersatzschaltbild.svg.png

Caracteristicas Fijándose en la curva característica del UJT se puede notar que cuando el voltaje VEB1 sobrepasa un valor VP de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa. Este es un proceso con realimentación positiva, por lo que esta región no es estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación.

Imagen: Curva característica del UJT Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8a/UJT_caratteristica.png/300 px-UJT_caratteristica.png

Operación El UJT se polariza normalmente según se vé en su curva de polarización. La base B1 se lleva a una tensión positiva (5V≤VBB≤30V). Por la resistencia RB1B2 circula entonces una corriente IB2 = Ie. IB2 = Ie =VBB/RBB El cátodo del diodo emisor se encuentra a una tensión: VC = RB1/RB1+RB2*VBB = nVBB El diodo puede presentar una polarización inversa si VE es inferior a VC por lo que se presentará una corriente de fuga IEBO muy pequeña. Por otro lado si VE es superior VC, el diodo queda polarizado directamente y por ende circula una corriente IE formada por portadores minoritarios que son depositados en R1 Esta se anula disminuyendo su valor; por VO disminuye

Página 222 de 308

también, ahora si bien si VE es constante, IE debe aumentar, lo que disminuye aún más a R1.

1.19 Fundamentos básicos de contadores y diagramas

eléctricos. Por: José Coc. Según Wikipedia.com: Un diagrama electrónico, también conocido como un esquema eléctrico o esquemático es una representación pictórica de un circuito eléctrico. Muestra los diferentes componentes del circuito de manera simple y con pictogramas uniformes de acuerdo a normas, y las conexiones de alimentación y de señal entre los distintos dispositivos. El arreglo de los componentes e interconexiones en el esquema generalmente no corresponde a sus ubicaciones físicas en el dispositivo terminado.

A diferencia de un esquema de diagrama de bloques o disposición, un esquema de circuito muestra la conexión real mediante cables entre los dispositivos. (Aunque el esquema no tiene que corresponder necesariamente a lo que el circuito real aparenta) -- El tipo de dibujo que sí representa al circuito real se llama negativo (o positivo) de la tablilla de circuito impreso. Es muy importante manejar los esquemáticos usando un número de revisión secuencial y el formato hoja X de N al numerar las hojas (ejemplo: hoja 1 de 3, 2 de 3, etc.) para evitar confusiones o problemas.

Imagen: Diagrama de circuito de un contador TTL de 4 bits, un tipo de máquina de estado. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/76/4_bit_counter.svg/250px4_bit_counter.svg.png

Página 223 de 308

Leyendas En un esquemático, los componentes se identifican mediante un descriptor o referencia que se imprime en la lista de partes. Por ejemplo, C1 es el primer condensador, L1 es el primer inductor, Q1 es el primer transistor, y R1 es el primer resistor o resistencia. A menudo el valor del componente se pone en el esquemático al lado del símbolo de la parte, pero más detalles adicionales (ocultos) se pudieran enviar e imprimir en la lista de partes. Las leyendas (como referencia y valor) no deben ser cruzadas o invadidas por cables o alambres ya que esto hace que no se entiendan.

Imagen: Símbolos de circuitos comunes en diagramas Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1a/Circuit_elements_es.svg/22 0px-Circuit_elements_es.svg.png

Simbolos Los estándares o normas en los esquemáticos varían de un país a otro y han cambiado con el tiempo. El símbolo para un resistor (o resistencia) mostrado aquí data de los días en los que se hacían de un alambre largo envuelto en tal manera que no produjera inductancia parásita (arrollado sí la produciría). Estos resistores de hilo de alambre ahora se utilizan sólo en aplicaciones de alta potencia, y los resistores más pequeños se moldean usando carbón compuesto (una mezcla de carbón y masilla) o fabricados como un cilindro aislante (o pastilla) revestido con una película de metal. Para ilustrarlos, los esquemas europeos de circuitos han reemplazado el símbolo en zigzag por un rectángulo sencillo, a veces con el valor en ohmios escrito dentro. Un símbolo menos común es simplemente una serie de picos a un lado de la línea que representa al conductor, en lugar de hacia atrás y adelante como se muestra aquí. Otros símbolos, como el de la lámpara, también han tenido muchas variaciones con el transcurso de los años. Es incorrecto que los cables o alambres crucen (o invadan) por encima del cuerpo de los símbolos.

Página 224 de 308

Imagen: Diagrama de un circuito analógico. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Circuit_diagram.jpg/220px -Circuit_diagram.jpg

Cables y Conexiones Las uniones entre cables solían ser cruces sencillos de líneas (ver 1); un alambre aislado y "cruzando sobre otro" sin hacer conexión en el pasado se hacía haciendo un semicírculo pequeño sobre la otra línea (ver 2). Con la llegada del diseño computarizado, una conexión de dos alambres que se unen fue mostrada por un cruce con un punto o la "burbuja" (3), y un paso sin conexión de alambres aislados se representó por un cruce sencillo sin un punto (4). Sin embargo, había un peligro de confundir estas dos representaciones (3 y 4) si el punto es dibujado demasiado pequeño u omitido. La práctica moderna deberá evitar utilizar el símbolo "paso con punto"(3), y para dibujar los alambres que conectan debe usar dos puntos en vez de uno (use de preferencia 5b) y para un paso sin conexión de alambres aislados se sigue representando como (4) o (6) por un cruce sencillo sin un punto.

Imagen: Cables y conexiones descritas en el texto. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9c/Schematic-junctions.png

Página 225 de 308

Capítulo II 2.1 Experimentación demostrativa Por: Wesley Cocón. Un PLC es un controlador lógico programable, el cual posee la facultad de controlar procesos de sistemas independientes, forman parte de la Automatización Industrial, son sistemas que tienen la capacidad de adaptarse a la necesidad del usuario, según sea el módulo deseado puede operar con señales diferentes, a bajo y alto voltaje, con salidas análogas y digitales.

Ilustración 3: Diagrama de bloques PLC Fuente: https://n9.cl/g0_temario_f2-wfcm

De este modo es más factible comprender las operaciones con las que debe de cumplir un PLC, siendo el CPU el área que controla todos los procesos a seguir. Schneider Electric describe: Los PLC’s controlan y monitorizan las operaciones industriales de forma sostenible, flexible, eficiente y protegida. Programar un PLC implica generar un conjunto de instrucciones y de órdenes que provocarán la ejecución de una tarea determinada. Podemos decir que un programa es una respuesta predeterminada a todas las combinaciones posibles de estados de la información que recibe. Los diagramas de contactos son similares a los diagramas lógicos de relé que representan circuitos de control de relé. Las principales diferencias entre los dos son las siguientes funciones de la programación del diagrama de contactos que no aparecen en los diagramas de lógica de relé, los plc son programados en diagrama de escaleras. El Ladder, también denominado lenguaje de contactos o de escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los Controladores Lógicos Programables (PLC), debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos.

Página 226 de 308

Ilustración 4: Programación de PLC (So Machine) Fuente: Sistema de ayuda EcoStruxure Machine Expert – Basic

Según SIEMENS. (2019): Los diagramas de escalones se componen a través de funciones básicas, las cuales operan en bloques lógicos booleanos, entre las que posee encontramos; AND, OR, AND con evaluación de flancos, NOR, NAND, XOR, NAND con evaluación de rangos, NOT. Es posible negar entradas individuales, es decir: Un "1" lógico en una entrada específica se invierte a un "0" lógico en el programa. Un "0" lógico se invierte a un "1" lógico en el programa.

Sistemas de PLC integran funciones especiales, donde podemos encontrar; Temporizadores, contadores, procesamiento de valores analógicos, control y regulación, todos los anteriormente mencionados permiten establecer las instrucciones a las que se somete el PLC, a través del CPU. ¡Programas como So Machine, Logo! SoftComfort incluyen sistemas con la capacidad de experimentar por medio de la simulación y compilación de los diagramas predeterminados, cada función esta codificada para actuar según los parámetros que le anteceden en el escalón anterior.

Ilustración 5: Simulación LOGO!, Esquema de Contacto (KOP) Fuente: https://n9.cl/g1_temario_f2-wfcm

Página 227 de 308

2.2 CADE SIMU

Por: Wesley Cocón.

Según Cade Simu 2021: Es un programa que sirve para elaborar o realizar esquemas de mando o potencia en B.T. Se trata de un programa electrotécnico, en el que es posible introducir los símbolos de forma organizada como librerías Tal y como se menciona en el texto anterior Cade Simu es un software que permite simular el funcionamiento de un diagrama de escalones y diagramas unifilares, opera a través de Lógica combinacional, como intérprete de las instrucciones que determina el operador, sumado a esto es un Software que es compatible con módulos de SIEMENS y algunos otros. Integra una interfaz CAD, para facilitar el diseño de esquemas al operador.

Ilustración 6: Cade Simu, Software Fuente: https://n9.cl/g2_temario_f2-wfcm

Al existir diferentes casas comerciales que distribuyen PLC’s existen diferentes softwares de programación, los cuales son compatible también con las marcas contrarias, podemos mencionar: De Siemens; LOGO! Softcomfort. De Schneider Electric; EcoStruxure Machine Expert (SoMachine); de OMROM CX-One

Fuente: https://n9.cl/g3_temario_f2-wfcm

Página 228 de 308

2.3 Entradas y Salidas Por: Juan Carlos Cruz López Segun:

https://www.cursosaula21.com/que-es-un-automata-programable-o-plc-y-como-

funciona/

Las Entradas llevan señales del proceso al controlador, pueden ser interruptores de entrada, sensores de presión, entredas de operador, etc. Estos son como los sensores del PLC. Las de Salidas son los dispositivos que el PLC utiliza para enviar los cambios al exterior. Estos son los actuadores que el PLC puede cambiar para ajustar o controlar el proceso (Motores, Luces, Reles, Bombas, Etc.). Muchos tipos de entradas y salidas se pueden conectar a un PLC, y todas ellas se Pueden dividir en dos grandes grupos: analógicas y digitales. Las entradas y salidas digitales son las que funcionan debido a un cambio de valor discreto o binario (on/off, si/no). Las entradas y Salidas analógicas cambian continuamente en un rango variable: presión, temperatura y potencia.

Fuente: https://n9.cl/ygxjr

2.4 Uso de la lógica combinacional Por: Juan Carlos Cruz López Segun: https://users.dcc.uchile.cl/~clgutier/Capitulo_4.pdf Un Sistema analogico combinacional puede tener N entradas y M salidas, relativamente son pequeños (motores a 100 compuertas), pueden ser construidos con compuertas convencionales. Típicamente se utlizan únicamente compuertas NAND o NOR, a medida que aumenta la cantidad de compuertas, nos vemos en la necesidad de construir dispositivos lógicos altamente integrados (VLSI). Los dispositivos VLSI consideran una siminucion en el tamaño final de la solución, en el costo por densidad de compuertas y en la latencia del circuito combinacional. Sin embargo, es necesario construir un chip distinto, según sea la aplicación, por lo que los costos en diseño son bastante altos.

Página 229 de 308

Fuente: https://acortar.link/DsuPv

2.5 Uso de Timer. Por: pablo de la rosa Según educacionurbana.com: Esta herramienta puede ser utilizada para activar y desactivar una bobina o memoria dentro del programa de acuerdo a un tiempo especificado. Así es posible programar una salida, para que en un determinado tiempo encienda o apague un dispositivo externo, por medio de un temporizador que solo existe a nivel lógico, es decir que esta internamente en el PLC y no como un dispositivo externo. Los temporizadores de un PLC se pueden pensar como un cronómetro regresivo, en el cual se debe indicar el tiempo que durará el conteo, se debe dar inicio a dicho conteo, y cuando éste finalice o llegue a cero, da una señal que para el PLC ponga en estado de activación o desactivación una bobina o memoria. Se trata de un dispositivo diseñado para controlar conexiones y desconexiones en circuitos eléctricos. Esta regulación, en las conexiones, dependen de una programación previa de tiempo. Esta función los hace vitales en los procesos automatizados de muchos tipos. Los temporizadores PLC funcionan mediante un contador de tipo binario que mide pulsos. El tiempo que se programe para la tarea depende del proceso a controlar. Este es un factor importante, pues el temporizador, a diferencia de otros dispositivos, la programación previa es esencial.

Página 230 de 308

2.5.1

OPERANDOS VÁLIDOS EN TEMPORIZADOR EN S7-200.

UTILIZACIÓN

En primer lugar, a la hora de implementar un temporizador hay que tener en cuenta los tipos de datos que se pueden utilizar en las entradas de los temporizadores, como en cualquier otra función de Siemens. En la siguiente tabla se muestra qué tipo de operando se pueden utilizar para cada elemento de los temporizadores. Por ejemplo, para la entrada “IN” se podrá utilizar un contacto abierto que sea una Entrada “I”, o una salida “Q”, o una marca “V”, etc…

Imagen: uso de un temporizador Fuente: https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2015/02/imagen4.jpg.webp

Tabla referenciando los tipos de datos del temporizador en S7-200.

Puede que nos sirva como ejemplo la siguiente imagen donde se pueden observar las partes comentadas anteriormente. Se coloca un contacto abierto a la entrada “IN” con una marca especial. Asimismo, se coloca un valor en la entrada “PT”, en un ejemplo de un temporizador tipo TON.

Imagen: imagen guía Fuente: https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2015/02/5.temporizadores1.jpg.webp

2.5.2

RESOLUCIÓN DE UN TEMPORIZADOR EN S7-200.

Página 231 de 308

La resolución viene determinada por el número del temporizador que muestra en la tabla del punto siguiente. El valor actual resulta del valor de contaje multiplicado por la base de tiempo. La resolución es importante para saber qué valor debo introducir en el temporizador para el contaje del proceso. Por ejemplo: RESOLUCIÓN DE 1MS: PT = 1000; 1000 x 1ms = el temporizador contará 1 segundo.

Imagen: resolución de 1 MS Fuente: https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2015/02/14.-RESOLUCION-1MS.jpg.webp RESOLUCIÓN DE 100MS: PT = 10; 10 x 100ms = el temporizador contará 1 segundo.

Imagen:resolución a untemporizador 100ms Fuente: https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2015/02/15.-REsolucion-100ms.jpg.webp

2.5.3

RESET DE LOS TEMPORIZADORES

Finalmente, hablaremos de cómo inicializar los temporizadores. Utilizando una función “Reset” se puede inicializar cualquier temporizador. Cuando se ejecute la función de Reset, el valor actual del temporizador será 0 y el Bit de temporización = OFF.

El temporizador TONR sólo se puede inicializar mediante la operación Poner a 0.

Tras inicializarse un temporizador TOF, la entrada de habilitación debe cambiar de ON a OFF para poder re arrancar el temporizador.

Página 232 de 308

2.5.4

Tipos de temporizadores PLC

En el sector industrial el uso de temporizadores en PLC depende en gran medida del tipo de proyecto a trabajar. Y es que al final, la cantidad de temporizadores a programar en PLC dependerá mucho del tamaño.

De forma general, existen 4 tipos de temporizadores:

2.5.4.1

Temporizador térmico

Como lo indica su nombre, actúa a partir de calentamiento, el tiempo se determina mediante la curvatura que adquiere una lámina que cambia su temperatura.

Imagen: imagen física de un temporizador térmico Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/03/termico.jpg

2.5.4.2

Temporizador de motor síncrono

Este tipo esta construido por los mecanismos que se utilizan en la relojería, pero a diferencia estos son accionados por pequeños motores eléctricos. También cuentan con clutch electromagnético que una vez que pasa el tiempo programado se activa para cambiar los contactos de posición.

Imagen: imagen física de un temporizador de motor síncrono Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2017/03/Motor-sincrono.jpg

2.5.4.3

Temporizador neumático

Página 233 de 308

Este tipo de temporizador usa la acción de un fuelle que se comprime y ocupa su posición mediante la ejecución de un electroimán.

Imagen: imagen física de un temporizador neumático Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2017/03/Neum%C3%A1tico.jpg

2.5.4.4 Temporizador electrónico Se utiliza la descarga de un condensador mediante resistencia. Es posiblemente de los temporizadores más conocidos dentro y fuera del sector industrial.

Imagen: imagen física de un temporizador eléctrico Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2017/03/Electr%C3%B3nico.jpg

2.6 Uso de Contador. Por Pablo de la Rosa. Según instrumentacionycontrol.net:

Un contador es una función de cómputo que permite efectuar la cuenta de acontecimientos o efe impulsos. La cuenta se puede programar en forma progresiva (ascendente) o regresiva (descendente). La operación de conteo consiste en incrementar 1 al contenido del contador, mientras que la operación de descuento consiste en decrementar 1 al contenido del contador, ambos al presentarse un pulso o un acontecimiento. La función del contador, permite activar salidas o memorias internas, en el momento que su registro de conteo coincide con el valor presente

Página 234 de 308

previamente definido. Por otro lado si el registro es diferente al valor de presente la salida asociada al contador no se activara.

Imagen: diagrama de contactos Fuente : https://instrumentacionycontrol.net/wp-content/uploads/2017/10/J10.jpg

Los temporizadores son variables internas controladas por el sistema operativo del PLC, los temporizadores son capaces de permanecer en un estado en un transcurso de tiempo. En el Software Tia Portal existen diferentes clases de temporizadores con diferentes funciones, a continuación, se presentan en la tabla 1 los temporizadores más relevantes con sus funciones.

2.6.1.1 Contador ascendente CTU El contador ascendente permite incrementar el valor de conteo de la variable CU partiendo desde 0.

Imagen: diagrama de contador ascendente Fuente: https://shigra.netlearning.org/mahara/artefact/file/download.php?file=1558&embedded=1&text=3921

2.6.1.2 Contador descendente CTD El contador descendente permite disminuir el valor de conteo de la variable CD partir del valor asignado en la variable PV

Página 235 de 308

Imagen: diagrama de un contador descendente Fuente: https://shigra.netlearning.org/mahara/artefact/file/download.php?file=1559&embedded=1&text=3921

2.7 sistemas comparadores Por: Jose de paz Según Wikipedia: Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es mayor.   

Los comparadores, son circuitos no lineales que, sirven para: Comparar dos señales (una de las cuales generalmente es una tensión de referencia) Determinar cuál de ellas es mayor o menor.

En un circuito electrónico, se llama comparador a un amplificador operacional en lazo abierto (sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia. Los comparadores son circuitos combinacionales capaces de comparar dos combinaciones presentes en sus entradas indicando si son iguales o diferentes; en caso de ser diferentes, indican cuál de las dos es mayor. Tienen tres salidas que indican el resultado de la comparación: A=B, A<B y A>B. El procedimiento para comparar dos datos binarios consiste primero en comparar el bit más significativo de cada uno de ellos, si éstos son iguales, se compara el siguiente bit más significativo y así sucesivamente hasta encontrar una desigualdad que indica cuál de los datos es mayor o menor. Si se comparan todos los bits de ambos datos y no hay desigualdad entre ellos, entonces evidentemente son iguales.

Página 236 de 308

https://angelmicelti.github.io/4ESO/EDI/comparadorbits.png

Para diseñar este circuito se va a requerir un conocimiento intermedio del álgebra booleana y la simplificación booleana, uso de tablas de verdad, lógica y diseño de circuitos lógicos, se recomienda también tener un programa para diseñar circuitos lógicos como Ktechlab para crear los diagramas. Algunas expresiones booleanas se van a representar como funciones cuyo nombre corresponderá a una letra mayúscula del alfabeto para simplificar su representación, mientras que la salida principal en el diagrama de un circuito se va a representar como una función.

2.8 sistemas trifásicos Por Jose de Paz. Según Wikipedia: un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente valor eficaz), que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° eléctricos, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

Página 237 de 308

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/3_phase_AC_waveform.sv g/302px-3_phase_AC_waveform.svg.png

Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes tienen magnitudes iguales y están desfasadas simétricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (corrientes diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones está desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas, el conjunto de impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas o balanceadas. El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, como son la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos de menor sección que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante. Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa masivamente en industrias, donde las máquinas funcionan con motores trifásicos.

2.8.1 conexión de estrella trifásico. Según Wikipedia: Un sistema Y-Y balanceado también conocido como Conexión Estrella-Estrella balanceada, es un sistema trifásico con fuente balanceada conectada en Y y carga balanceada conectada en Y. El sistema de la Figura 3.7 constituye una red trifásica estrella-estrella (Y-Y) de cuatro conductores.

Página 238 de 308

https://lh3.googleusercontent.com/proxy/g4Ku07TL9UyZr6aTqtQLgvxhXP2P252OGo8WG71 8DQdEkEy1IBI82z0UG5NcS-spvEXEMHRqTtuyA49QNft38zt46TYw9BEFrHxtERauo42GppKD4m8tQ

2.8.2 Conexión de triangulo trifásica Según Wikipedia: Conexión en triángulo. Este tipo de conexión se realiza uniendo el final de una bobina con el principio de la siguiente, hasta cerrar la conexión formando un triángulo. Es una conexión sin neutro. Las fases salen de los vértices del triángulo. En la conexión en triángulo se unen sucesivamente los extremos de polaridad opuesta de cada dos devanados hasta cerrar el circuito. Según sea el orden de sucesión se obtienen dos configuraciones. Arranque Estrella Triángulo de forma automática. De forma automática significa que al pulsar un pulsador de marcha se pone el motor en estrella y pasado un tiempo, regulado por un contactor-temporizador, de forma automática pasa a triángulo quedando el motor funcionando en este estado.

Página 239 de 308

https://tecdigital.tec.ac.cr/repo/rea/electronica/el-2114/un_3/Conexiondelta.JPG

2.9 Arranque básico de motores. Por: Joshua Duarte

En el siguiente ejemplo, un botón de arranque normalmente abierto (NO) está conectado a la entrada digital (I0.0), un botón de paro (NC) está conectado a la segunda entrada (I0.1) y un contacto del relé de sobrecarga normalmente cerrado está conectada a la tercera entrada (I0.2). Estas entradas se utilizan para controlar los contactos en una línea de lógica de escalera programada en el PLC.

Inicialmente, el bit de estado I0.1 es un 1 lógico porque el botón de paro (NC) está cerrado. El bit de estado I0.2 es un 1 lógico porque el contacto del relé de sobrecarga (OL) es (NC). Sin embargo, el bit de estado

Página 240 de 308

I0.0 es un 0 lógico porque no se ha presionado el botón de inicio normalmente abierto. El contacto Q0.0 de salida normalmente abierto también se programa en el circuito como un contacto de salida. Este circuito simple requiere una bobina de salida Q0.0 para encender el motor. Cuando se presiona el botón de arranque, la CPU del PLC recibe un uno lógico de la entrada I0.0. Esto hace que el contacto I0.0 se cierre. ahora las tres entradas cuentan con un uno lógico por lo tanto la CPU envía un uno lógico a la salida Q0.0. El contactor del motor está energizado y el motor arranca.

El bit de estado de salida Q0.0 ahora es uno. En el siguiente ciclo, el contacto Abierto de Q0.0 se cierra y la salida Q0.0 permanecerá encendida incluso si se suelta el botón de arranque. Cuando se presiona el botón de paro: la entrada I0.0 se apaga, el contacto I0.0 se abre, la bobina de salida Q0.0 también se apaga y se desenergiza el motor.

Página 241 de 308

Capítulo III 3.2 Comunicación PLC a PLC Por: Joshua Duarte

Los protocolos de comunicación industrial son aquellos que permiten el intercambio de información entre los diferentes elementos que conforman una red industrial, estos elementos pueden ser PLCs, variadores de frecuencia, interfaces electrónicas, sensores, actuadores, etc. Con la central remota, la cual será la encargada de procesar la información para realizar algún proceso dentro de la industria. Protocolos de comunicación industrial. Bus de campo Un bus de campo es un término genérico que describe un conjunto de redes de comunicación para uso industrial, cuyo objetivo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional bucle de corriente de 4- 20mA. Protocolos de comunicación industrial

El primer PLC se configura de la siguiente manera La unidad ethernet, determinada por la posición de la tarjeta en el bus será de nº0 y el nodo de dicha tarjeta, serán el nº1. Ambos valores están fijados en el rotoswitch de la unidad.

3.2.1 Alternativas para comunicar PLCs con siemens

Existen varias formas de hacerlo

Página 242 de 308

Mediante enlaces S7, Comunicación Abierta, o usando profinet Comunicación de los PLC usando enlaces S7 Es una comunicación muy típica en los proyectos en los que solamente tienes equipos de Siemens. Porque sí, Siemens tiene su propia forma de comunicar los PLC: mediante enlaces S7. Para poder usarla, eso sí, necesitas que todos los equipos intervinientes sean de Siemens. Esta forma de comunicar tiene la curiosidad de que se configura básicamente igual tanto usando Profibus como usando una red Profinet. Es una configuración de hardware, es decir, se configura y se carga el hardware en la CPU, y luego la programación es igual tanto en Profinet como en Profibus. La complejidad proviene de que no siempre puedes hacer la misma comunicación. Porque en función del hardware, podrás usar unos bloques de comunicación u otros. Así no será lo mismo si tienes un PLC 300, o un S7-1200, o si la tarjeta de comunicaciones la externa a la CPU, o usas una la CP interna de la CPU. Sí, lo sé. Eso es bastante confuso para el programador novato. Ni que decir que para mi también lo era.

3.3 Comunicación PLC a PC Por: Alberto Enriquez

A la hora de comunicar un PLC a una computadora en el que reside un componente software debemos tomar en cuenta lo siguiente:

1. Marca y Modelo o Serie del PLC. Los fabricantes suelen cambiar la serie de los PLC cada cierto tiempo. La serie S5 de Siemens está siendo sustituida por la serie S7.

Página 243 de 308

2. Tarjeta de Salida que incorpora el PLC. A día de hoy, la mayoría de los PLC incorporar una salida en Ethernet, lo que facilita tremendamente la comunicación con un PC. Si no incorpora la tarjeta con salida en Ethernet, incorporará una Tarjeta para comunicar con un protocolo serie propio del fabricante del PLC. 3. Medio físico con el que comunico. Como decíamos antes, a día de hoy lo normal es que el medio físico sea Ethernet. Si trabajamos con un Protocolo Serie (Profibus, Modbus, DeviceNet), el medio físico será un cable RS485 o RS232 o un cable propietario del fabricante. Del mismo modo, el medio físico puede NO EXISTIR. Existen PLC que incorporan una tarjeta que vía GPRS transmiten los datos a un PC en el que también se ha incorporado un dispositivo de lectura de estos datos. 4. Existencia de un servidor OPC. Si el PLC dispone de salida en Ethernet, lo normal es que incorpore un OPC Server que lea del mapa de memoria del PLC y transmita los datos a un OPC Client sobre protocolo TCP/IP. 5. Protocolo en el que comunico. Si el PLC tiene salida en Ethernet, lo normal es que el protocolo utilizado sea el del fabricante bajo TCP/IP. Es decir, teniendo en cuenta las 4 capas TCP/IP los fabricantes mantienen la Capa de Red y la Capa de Transporte (para permitir comunicar abiertamente), sin embargo, incluyen un desarrollo suyo en las capas de Sesión, Presentación y Aplicación. De esta manera los fabricantes de Hardware más importantes utilizan los siguientes Protocolos: Siemens, Industrial Ethernet y Ethernet ISO. (Antiguamente para comunicar con los S5 se utilizaba el SINEC H1).  Schneider. Modbus TCP/IP  Rockwell. Ethernet IP 

6. Desarrollo sobre el PLC. Deberé tener en cuenta que la Tarjeta debe recoger los datos del Mapa de Memoria del PLC y transmitirlos a través del protocolo y medio físico elegido. La CPU debe adaptarse para que parte de su trabajo de procesamiento se dirija a transmitir los datos.

Pasos. 1. Ajustar PG/PC en Panel de control de Windows para TIA Portal comunicación PLC. 2. Qué tarjeta de Red seleccionar para comunicar con TIA Portal.

Página 244 de 308

3. Dirección IP del ordenador para la conexión con el PLC. 4. Configuración del servidor DNS en Windows para establecer la comunicación con el PLC. 5. Configuración en TIA Portal para la conexión con el PLC al PC por Ethernet. 6. Cómo seleccionar la interfaz PG/PC en TIA Portal comunicación PLC. 7. Seleccionar la tarjeta de Red en TIA Portal comunicación PLC. 8. Iniciar la búsqueda de los dispositivos accesibles en la Red Profinet. 9. Asignar dirección IP virtual a nuestro ordenador para comunicar con PLC desde TIA Portal. 10. Y tienes conexión Online al PLC Siemens desde TIA Portal y tu ordenador.

https://www.infoplc.net/files/imagenes/descargas/omron/1928_05.jpg

3.4 Redundancia en PLC Por: Alberto Enriquez 2.4 ¿Qué es un sistema redundante S7-1500R/H? Es un sistema que cuenta con dos CPU repetidas, es decir, que procesan los mismos datos en paralelo y el mismo programa de usuario. Estas CPU

Página 245 de 308

se sincronizan mediante dos conexiones de redundancia. En caso de que falle una CPU la otra CPU asume el control del proceso. El sistema redundante se basa en la redundancia de medios (MRP) en el anillo Profinet. La redundancia de medios garantiza la disponibilidad de la red y, por lo tanto, las dos CPU deben estar dentro de este anillo. Además, las CPU S71500R utilizan dicho anillo para su sincronización. En el caso de las S71500H utiliza conexiones de fibra óptica para este fin, sin embargo, el anillo sigue siendo necesario también para estas últimas. Una consideración que debemos tener en cuenta es que todos los elementos del anillo deben ser compatibles con la redundancia de medios. Si algún dispositivo no lo fuese, deberá sacarse del anillo a través de un switch. En la siguiente figura se muestra un típico ejemplo de este tipo de sistemas redundante:

https://www.iberianps.com/wp-content/uploads/2020/06/Arquitecturaredundante.png

2.5 Programación del sistema: Siemens S7-1500R/H redundante vs S7-1500 Es importante antes de instalar un sistema redundante S7-1500R/H conocer todas sus características y las diferencias con un sistema no redundante. La programación de un sistema redundante S7-1500R/H es similar a la de un S7-1500. En funcionamiento redundante, el programa de usuario almacenado en ambas CPU es idéntico. Las dos CPU procesan el programa de usuario con sincronización de eventos. La sincronización se ejecuta de manera automática entre ambas CPU. Sin embargo, debemos saber que hay algunos bloques específicos que permiten controlar la sincronización; y algunas funciones de S7-1500 no están soportadas en S7-1500R/H, por ejemplo, las comunicaciones PUT y GET. Conviene por tanto revisar el manual de Siemens para consultar todas las funciones no soportadas. En la siguiente tabla se puede ver una comparativa entre CPU no redundante de siemens (S7-1500) y con redundancia (S7-1500R/H).

Página 246 de 308

https://www.iberianps.com/wp-content/uploads/2020/06/Tabla-S7-1500-vs-S71500R_H.png

2.6 ¿Cuál es la finalidad de estos sistemas? La aplicación de los sistemas redundantes tiene una doble vertiente: aumentar la disponibilidad y/o aumentar la seguridad. Finalidad de los sistemas de alta disponibilidad: reducir la probabilidad de paradas de la producción mediante el funcionamiento paralelo de dos sistemas. Cuando para uno arranca el otro.

Finalidad de los sistemas de seguridad: proteger la vida, el medio ambiente y el capital mediante la desconexión segura en una posición de reposo protegida cuando alguno de los sistemas falla. 2.7 Campo de aplicación Los sistemas redundantes S7-1500R/H no solo tienen aplicaciones en la industria sino también en otros ámbitos: 

Túneles de carretera

Implementar estos sistemas en los túneles garantiza que el alumbrado y la ventilación del túnel estarán siempre en funcionamiento para mantener las concentraciones de sustancias nocivas por debajo de valor límite. Si fallaran los ventiladores de un túnel que tiene instalado un sistema redundante, el programa de usuario estaría ejecutándose en las 2 CPU las cuales pueden estar separadas hasta una distancia de 10 km, en caso de usar CPU S7-1500H conectadas por fibra óptica. Si falla una CPU o una conexión de redundancia debido a un evento local, los ventiladores seguirían funcionando, garantizando la seguridad de las personas que transitan por el túnel.

Página 247 de 308

https://www.iberianps.com/wp-content/uploads/2020/06/EjemploT%C3%BAnel.png



Almacenes de estanterías elevadas.

Los grandes almacenes hoy en día necesitan soluciones de automatización adecuadas para controlar su transelevador. Un fallo de un controlador implicaría consecuencias muy graves. Se tendría que volver a posicionar los aparatos de las estanterías, así como registrar el contenido de los contenedores de transporte. En este ámbito los sistemas redundantes tienen que garantizar la no perdida de datos y la garantía de que el almacén siga funcionando. Con un sistema redundante S7-1500R/H con dos CPU en caso de que falle una CPU el sistema puede seguir funcionando, ya que la CPU de reserva se ocuparía de seguir controlando el proceso. De esta forma, mientras el sistema sigue funcionando se realiza el intercambio de la CPU defectuosa. Después de sustituir la CPU el sistema redundante sincroniza nuevamente los datos en la nueva CPU.

https://www.iberianps.com/wp-content/uploads/2020/06/Ejemploalmac%C3%A9n.png



Fábrica de bebidas gaseosas

La gran demanda de bebidas gaseosas y el lanzamiento de nuevos productos han obligados a las grandes empresas a aumentar su producción. Si bien es cierto que este aumento de la producción no está ligado muchas veces a la apertura de una nueva fábrica sino al aumento de la capacidad de producción de las fábricas existentes. Un aumento de la capacidad de producción implica realizar inversiones en el área donde se fabrican las bebidas y en el área donde se embotellan mediante la instalación de nuevas llenadoras. Este aumento de capacidad se ve reflejado en los planing de producción.

Página 248 de 308

Instalar un sistema redundante S7-1500R/H en la sala de fabricación de bebidas implicaría que cuando una CPU entre en fallo la CPU de reserva entrará en funcionamiento, permitiendo que el envío de producto desde la sala de fabricación de bebidas a las llenadoras no quede afectado. El servicio de mantenimiento podrá solucionar el fallo sin necesidad de que el proceso de producción esté detenido. Viéndose reflejado en el cumplimiento de los planing de producción para un sector cada vez más exigente.

3.5 Python: Origen de Python Dada la popularidad que ha adquirido en la última década, cabría esperar que se trate de un lenguaje nacido a comienzos de este siglo. Nada más lejos de la realidad: su origen se remonta a finales de los años 80 y principios de los 90. Su implementación comenzó en diciembre de 1989 cuando Guido van Rossum, trabajador del CWI (un centro de investigación holandés de carácter oficial) decidió empezar el proyecto como un pasatiempo dándole continuidad al lenguaje de programación ABC desarrollado por el equipo del que había formado parte en el CWI. Su nombre se debe a la afición de Van Rossum al grupo Monty Python y su concepción se enfocaba en que fuera fácil de usar y aprender sin que esto penalizara sus capacidades. La causa de que no llegara a adquirir la suficiente importancia en su momento fue la falta de recursos en el hardware de la época. El avance en las tecnologías de hardware ha sido una condición necesaria para el repunte de su popularidad. No obstante, la generalización del big data en los últimos años, seguida de la explosión de la inteligencia artificial, el machine learning, el deep learning y el surgimiento de la ciencia de datos o data science como una nueva área de trabajo con especialistas propios han revolucionado el panorama. Y es que muchas de las nuevas herramientas que han surgido, y que son explotadas por los ingenieros de datos y los científicos de datos, han sido desarrolladas en Python o nos ofrecen Python como la forma predilecta de interactuar con ellas. Qué es Python y qué lo hace tan interesante Python es un lenguaje de programación interpretado cuya principal filosofía es que sea legible por cualquier persona con conocimientos básicos de programación. Además, posee una serie de características que lo hacen muy particular y que, sin duda, le aportan muchas ventajas y están en la raíz de su uso tan extendido: 



Es totalmente gratuito. Se trata de unos lenguajes open source o de código abierto, por lo que no hay que pagar ninguna licencia para utilizarlo. Está respaldado por una enorme comunidad. Su carácter gratuito hace que continuamente se estén desarrollando nuevas librerías y aplicaciones. Es difícil pensar en algo que no haya hecho alguien. Esto es un factor multiplicativo para los programadores, puesto que cualquier duda estará resuelta en los foros. Es un lenguaje multiparadigma. Esto significa que combina propiedades de diferentes paradigmas de programación, lo que

Página 249 de 308



permite que sea muy flexible y fácil de aprender de manera independiente de los conocimientos del interesado. Sus aplicaciones no se limitan a un área en concreto. El hecho de que sea multiparadigma permite utilizarlo en campos aparentemente tan dispares como el diseño de aplicaciones web o la inteligencia artificial, entre muchos otros. Python es apto para todas las plataformas. Podemos ejecutarlo en diferentes sistemas operativos como Windows o Linux simplemente usando el intérprete correspondiente.

Como vemos, los beneficios son muchos, pero ¿y los inconvenientes? El principal obstáculo que le encontramos a Python es que se trata de un lenguaje interpretado, es decir, que no se compila, sino que se interpreta en tiempo de ejecución. Como consecuencia, es más lento que Java o C/C++. Sin embargo, esto no es un gran problema, ya que las diferencias en velocidad son pequeñas y hoy en día el cuello de botella en los proyectos de desarrollo de software no está en la CPU. Gracias a avances como la computación en la nube, en la actualidad disponemos de una gran capacidad de cómputo a un coste muy asequible. El desafío está en acortar los tiempos de desarrollo mejorando la mantenibilidad y calidad del código. Python pone el foco en esto facilitando la vida a los desarrolladores. Los principios de diseño del lenguaje se guían por una serie de aforismos recogidos en el Zen de Python. En estos principios podemos ver que la legibilidad del código y favorecer su simplicidad son partes esenciales del diseño del lenguaje desde el principio. Algunos de los puntos que encontramos en el Zen de Python concuerdan con la mentalidad predominante en las compañías de mayor éxito en la actualidad: • • • • •

Explícito es mejor que implícito. Simple es mejor que complejo. Complejo es mejor que complicado. Si la implementación es difícil de explicar, es una mala idea. Si la implementación es fácil de explicar, podría ser buena idea.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/ Python-logo-notext.svg/768px-Python-logo-notext.svg.png

Página 250 de 308

3.6 Introducción a las aplicaciones Python Por: Pedro Estrada

Python es un lenguaje de programación interpretado cuya filosofía hace hincapié en la legibilidad de su código. Se trata de un lenguaje de programación multiparadigma, ya que soporta parcialmente la orientación a objetos, programación imperativa y, en menor medida, programación funcional. Además, posee una serie de características que lo hacen muy particular y que, sin duda, le aportan muchas ventajas y están en la raíz de su uso tan extendido.

3.6.1 



3.6.2

Características principales Es totalmente gratuito. Se trata de un lenguaje open source o de código abierto, por lo que no hay que pagar ninguna licencia para utilizarlo. Está respaldado por una enorme comunidad. Su carácter gratuito hace que continuamente se estén desarrollando nuevas librerías y aplicaciones. Es un lenguaje multiparadigma. Esto significa que combina propiedades de diferentes paradigmas de programación, lo que permite que sea muy flexible y fácil de aprender de manera independiente de los conocimientos del interesado. Sus aplicaciones no se limitan a un área en concreto. El hecho de que sea multiparadigma permite utilizarlo en campos aparentemente tan dispares como el diseño de aplicaciones web o la inteligencia artificial, entre muchos otros. Python es apto para todas las plataformas. Podemos ejecutarlo en diferentes sistemas operativos como Windows o Linux simplemente usando el intérprete correspondiente.

Variables en Python

Según www.mclibre.org en Python las variables son "etiquetas" que permiten hacer referencia a los datos (que se guardan en unas "cajas" llamadas objetos). Python es un lenguaje de programación orientado a objetos y su modelo de datos también está basado en objetos. Para cada dato que aparece en un programa, Python crea un objeto que lo contiene. Cada objeto tiene: 



un identificador único (un número entero, distinto para cada objeto). El identificador permite a Python referirse al objeto sin ambigüedades. un tipo de datos (entero, decimal, cadena de caracteres, etc.). El tipo de datos permite saber a Python qué operaciones pueden hacerse con el dato. un valor (el propio dato).

Página 251 de 308

3.6.3

Ejemplo de variable

a = 2 



crea el objeto "2". Ese objeto tendrá un identificador único que se asigna en el momento de la creación y se conserva a lo largo del programa. En este caso, el objeto creado será de tipo número entero y guardará el valor 2. asocia el nombre a al objeto número entero 2 creado.

Así, al describir la instrucción anterior no habría que decir 'la variable a almacena el número entero 2', sino que habría que decir 'podemos llamar a al objeto número entero 2'. La variable a es como una etiqueta que nos permite hacer referencia al objeto "2", más cómoda de recordar y utilizar que el identificador del objeto.

Imagen: Ejemplo de las variables Fuente: http://conocepython.blogspot.com/p/las-variables.html

3.6.4

Operadores Aritméticos

Entre los operadores aritméticos que Python utiliza, podemos encontrar los siguientes:

Página 252 de 308

Imagen: Tabla de operadores aritméticos Fuente: https://uniwebsidad.com/libros/python/capitulo-2/elementos-del-lenguaje

Imagen: Ejemplo de la aplicación de los valores aritméticos Fuente: https://uniwebsidad.com/libros/python/capitulo-2/elementos-del-lenguaje

3.7 Open CV Por: Pedro Estrada Según Wikipedia OpenCV es una biblioteca libre de visión artificial originalmente desarrollada por Intel. OpenCV significa Open Computer Vision (Visión Artificial Abierta). Desde que apareció su primera versión alfa en el mes de enero de 1999, se ha utilizado en una gran cantidad de aplicaciones, y hasta 2020 se la sigue mencionando como la biblioteca más popular de visión artificial. Detección de movimiento, reconocimiento de objetos, reconstrucción 3D a partir de imágenes, son sólo algunos ejemplos de aplicaciones de OpenCV.

Página 253 de 308

Imagen: Logo de OpenCV Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/OpenCV

3.7.1  



3.7.2

Características principales ibre, publicada bajo licencia BSD, que permite que sea usada libremente para propósitos comerciales y de investigación multiplataforma, para los sistemas operativos GNU/Linux, Mac OS X, Windows y Android, y para diversas arquitecturas de hardware como x86, x64 (PC), ARM (celulares y Raspberry Pi) documentada y explicada: la organización tiene una preocupación activa de mantener la documentación de referencia para desarrolladores lo más completa y actualizada posible, ejemplos de uso de sus funciones y tutoriales accesibles al público no iniciado en visión artificial, además de difundir y fomentar libros y sitios de formación.

¿Para qué sirve OpenCV?

Su utilización principal abarca la detección de objetos y rostros, especialmente en aspectos como la seguridad, el marketing o incluso la fotografía. Gracias a los más de 2500 algoritmos OpenCV es capaz de realizar acciones como las siguiente:        

Identificar objetos o caras (reconocimiento facial). Encontrar imágenes similares. Eliminar los ojos rojos de las fotografías. Reconocer escenarios. Seguir los movimientos de los ojos. Clasificar acciones humanas que estén en videos. Extraer modelos 3D. Útil en campos como la robótica y la realidad aumentada.

Con esta herramienta tenemos a la mano una biblioteca para aplicaciones de visión artificial, por lo que su potencial podría acelerar su utilización para fines comerciales próximamente.

Página 254 de 308

Imagen: Aplicación de algoritmo con OpenCV Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/OpenCV

3.7.3

Lenguajes de programación

OpenCV está totalmente desarrollado en C++, orientado a objetos y con alta eficiencia computacional. Su API es C++ pero incluye conectores para otros lenguajes:     

3.7.4

Python Java Matlab Octave Javascript

OpenCV.JS

Según Wikipedia es el nombre dado a conector de OpenCV para Javascript. Introducido en la versión 3.4 de OpenCV en diciembre de 2017, fue posible gracias a la nueva tecnología WebAssembly en los navegadores, anunciada en noviembre de ese año.2 OpenCV.JS no está escrito en javascript. Técnicamente, es la compilación del código C++ de OpenCV en una máquina virtual WebAssembly, que se convierte en código nativo al ejecutarse en un navegador, lo que lo hace casi tan eficiente como la biblioteca nativa de OpenCV. El soporte es parcial, sólo la parte principal de OpenCV fue portada a WebAssembly para que se pueda ejecutar en navegadores y usar con Javascript. Los tutoriales incluyen instrucciones para compilar cualquier otra parte de OpenCV, de modo que un desarrollador puede acceder a la biblioteca completa de OpenCV, pero mediante un trabajo arduo que requiere conocimiento experto, lo que deja fuera a la mayoría de los desarrolladores que quiere explorar el uso de OpenCV en navegadores.

Página 255 de 308

Imagen: Ejemplo de programa para detección de movimiento Fuente: http://programarfacil.com

3.8 PostgreSQL Por: Pedro Estrada

PostgreSQL, también llamado Postgres, es un sistema de gestión de bases de datos relacional orientado a objetos y de código abierto, publicado bajo la licencia PostgreSQL. Como muchos otros proyectos de código abierto, el desarrollo de PostgreSQL no es manejado por una empresa o persona, sino que es dirigido por una comunidad de desarrolladores que trabajan de forma desinteresada, altruista, libre o apoyados por organizaciones comerciales. Dicha comunidad es denominada el PGDG (PostgreSQL Global Development Group) PostgreSQL no tiene un gestor de defectos, haciendo muy difícil conocer el estado de sus defectos.

Imagen: Logo de PostgreSQL Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/PostgreSQL

3.8.1 



Características principales Es de código abierto: una de las principales razones por la cual PostgreSQL se ha vuelto tan popular es que se trata de un sistema de código abierto. Es gratuito: como cabe esperarse se trata de un sistema totalmente gratis, no tenemos que pagar nada por utilizarlo.

Página 256 de 308



 

3.8.2

Es multiplataforma: una característica genial que de hecho es común en muchos grandes proyectos de código abierto es el hecho de que se trata de software multiplataforma, es decir, es un software que puede correr bajo distintos entornos y sistemas operativos, y es compatible con muchos de los servidores web más populares como Apache, Nginx y LiteSpeed por mencionar algunos. Es fácil de usar: la facilidad de uso de PostgreSQL es sin dudas otra de las principales características de este sistema. Puede manejar un gran volumen de datos: tiene una gran capacidad para el manejo de grandes volúmenes de datos, algo en lo que otros sistemas como MySQL aún no hacen tan bien.

Funciones Las funciones son bloques de código que se ejecutan en el servidor. Pueden ser escritos en varios lenguajes, con la potencia que cada uno de ellos da, desde las operaciones básicas de programación, tales como bifurcaciones y bucles, hasta las complejidades de la programación orientada a objetos o la programación funcional. Los disparadores (triggers en inglés) son funciones enlazadas a operaciones sobre los datos. Algunos de los lenguajes que se pueden usar son los siguientes:            

Un lenguaje propio llamado PL/PgSQL C C++ Java PL/Java web PL/Perl plPHP PL/Python PL/Ruby PL/sh PL/Tcl PL/Scheme Lenguaje para aplicaciones estadísticas R por medio de PL/R

PostgreSQL soporta funciones que retornan "filas", donde la salida puede tratarse como un conjunto de valores que pueden ser tratados igual a una fila retornada por una consulta. Las funciones pueden ser definidas para ejecutarse con los derechos del usuario ejecutor o con los derechos de un usuario previamente definido. El concepto de funciones, en otros DBMS, son muchas veces referidas como "procedimientos almacenados"

3.8.3

Ejemplo Programado por medio de PHP en este código de programación de PostgreSQL se muestra la manera de cómo conectarse, ejecutar una consulta, imprimir filas resultantes y desconectarse de una base de datos PostgreSQL.

Página 257 de 308

Imagen: Ejemplo de código de programación por medio de PHP Fuente: https://www.php.net/manual/es/pgsql.examples-basic.php

Página 258 de 308

Capítulo IV 4.1

Experimentacion demostrativa

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Muchas veces se ha escuchado la palabra protocolo de comunicación industrial, pero no se ha quedado claro a que se está refiriendo, para entender este concepto, un protocolo de comunicación industrial son un conjunto de reglas que permiten las interferencias e intercambios de datos entre varios dispositivos que forman una red. A medida que la tecnología ha avanzado, estos van teniendo un proceso de evolución, la comunicación a este nivel debe de poseer unas características particulares para responder a las necesidades de intercomunicación en tiempo real. Los protocolos que se usan en la industria provienen, por un lado, de la evolución de los antiguos protocolos basados en comunicaciones serie, y, por otro, de la creación de nuevos estándares basados en nuevas tecnologías. Como ejemplo de evolución de los antiguos protocolos se pueden citar Modbus/TCP, DNP3, Profinet, etc

4.1.1 PROTOCOLOS INDUSTRIALES ACTUALES Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.logicbus.com.mx/blog/protocolos-de-comunicacion-industriales

Página 259 de 308

4.1.2 Tipos de la experimentación demostrativa Por: Javier Emanuel Franco Chiroy DeviceNet es un protocolo de comunicación usado en la industria de la automatización El protocolo Modbus es una estructura de mensajería creada por Modicon. PROFINET: Profinet está basado en Ethernet Industrial, TCP/IP y algunos estándaresETHERCAT: es un protocolo de código abierto para informática y tiene un alto rendimientoBACNET Es un protocolo de comunicación de datos que define los servicios Los protocolos de comunicación nos ayudan a establecer la comunicación entre los diferentes dispositivos ya sean para el fin de automatizar, de interactuar, de controlar, etc. Y dependiendo de la necesidad de respuesta o de fabricación se emplean unos, al conocer las diferentes ventajas de estos,

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.slideshare.net/milypepe/protocolos-de-comunicacion-industrial

4.1.3 Ejemplo de experimentación demostrativa Por: Javier Emanuel Franco Chiroy los fabricantes pueden seleccionar con cual protocolo desarrollan algún dispositivo, teniendo en cuenta que la rapidez, la compatibilidad con la mayor cantidad de dispositivos que sean posibles, así como los softwares que existe en el mercado.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información)

Página 260 de 308 Fuente:

https://www.slideshare.net/milypepe/protocolos-de-comunicacion-

industrial

Lo anterior puede dar un punto de decisión al consumidor para poder comprar un producto, ya que en la implementación existen protocolos que son más difíciles de entablar comunicación con otras interfaces, estaciones de nivel, flujo, presión y temperatura en el Laboratorio de Redes Industriales y Control de Procesos de la ESPE.

4.2 Medios de trasnmision Por: Javier Emanuel Franco Chiroy funciona principalmente con sistemas basados en el estándar Ethernet TCP/IP, mientras que la tecnología de automatización En el caso de las redes, fueron principalmente ModBus-TCP, EtherCat, EtherNet/IP y PROFINET los que indicaron un notable crecimiento. Estas redes, que pueden ser LAN (Local Area Network, que se utiliza en un área limitada) o WAN (Wide Area Network, que se utiliza como sistema global), permiten comunicar grandes cantidades de datos utilizando un número limitado de canales.

Las redes industriales también han llevado al origen de la implementación de varios protocolos de comunicación entre controladores digitales, dispositivos de campo, varias herramientas de software relacionadas con la automatización y también los sistemas externos.

A medida que los sistemas de automatización industrial se vuelven complejos y grandes con más dispositivos de automatización en la zona de control, hoy en día, la tendencia es hacia estándares de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) que permiten interconectar y comunicar cualquier par de dispositivos de automatización de manera confiable, independientemente del fabricante.

4.2.1 Ejemplo de medios de trasmisión Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Página 261 de 308 Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.slideshare.net/milypepe/protocolos-decomunicacion-industrial

4.2.2 CÓMO FUNCIONA la comunicación Por: Javier Emanuel Franco Chiroy La comunicación de datos se refiere a la transformación de información o datos, principalmente en formato digital, de un transmisor a un receptor a través de un enlace (que puede ser de alambre de cobre, cable coaxial, fibra óptica o cualquier otro medio) que conecte estos dos.

Las redes industriales tradicionales se utilizan para permitir la comunicación de datos entre ordenadores, ordenadores y sus periféricos y otros dispositivos. Por otro lado, la red de comunicación industrial es un tipo especial de red hecha para manejar el control en tiempo real y la integridad de los datos en entornos difíciles sobre grandes instalaciones.

Las comunicaciones industriales, por lo general, utilizan Ethernet, DeviceNet, Modbus, ControlNet, etc.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información)

Fuente

: https://www.slideshare.net/milypepe/protocolos-de-comunicacionindustrial

4.2.3 Medios de transmision

Página 262 de 308

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Los tres mecanismos de control significativos utilizados en el campo de la automatización industrial incluyen Controladores Lógicos Programables (PLC), Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) y Sistema de Control Distribuido (DCS).

Todos estos elementos se refieren a instrumentos de campo, dispositivos de campo inteligentes, PC de control de supervisión, controladores de E/S distribuidos y pantallas HMI.

Para proporcionar una interconexión entre estos dispositivos y también para permitir la comunicación entre ellos, se necesita una red o esquema de comunicación más potente y eficaz. Difieren considerablemente de las redes empresariales tradicionales. Estas redes industriales forman una vía de comunicación entre dispositivos de campo, controladores y ordenadores.

Los medios de transmisión para pasar los datos y las señales de control pueden ser por cable o inalámbricos. En caso de transmisión por cable, se utiliza un cable que puede ser de par trenzado, coaxial o de fibra óptica. Cada cable de red tiene sus propias características eléctricas que pueden ser más o menos adecuadas para un tipo de red o entorno específico. En el caso de la transmisión inalámbrica, la comunicación se realiza a través de ondas de radio.

Un bus de campo es otra red de área de control local utilizada para sistemas de control distribuidos en tiempo real para sistemas industriales automatizados complejos. Es un enlace de comunicación digital bidireccional y multipunto entre controladores y dispositivos de campo inteligentes como sensores/actuadores/transductores inteligentes.

Reemplaza al sistema de comunicación punto a punto convencional que consiste en tantos pares de cables como dispositivos de campo.

4.3 Tipos de transmisión (dúplex, full dúplex, etc). Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Los medios de transmisión para pasar los datos y las señales de control pueden ser por cable o inalámbricos. En caso de transmisión por cable, se utiliza un cable que puede ser de par trenzado, coaxial o de fibra óptica. Cada cable de red tiene sus propias características eléctricas que pueden ser más o menos adecuadas para un tipo de red o entorno específico. En el caso de la transmisión inalámbrica, la comunicación se realiza a través de ondas de radio.

Página 263 de 308

Reemplaza al sistema de comunicación punto a punto convencional que consiste en tantos pares de cables como dispositivos de campo.

En el caso del sistema de bus de campo, dos hilos son suficientes para muchos dispositivos que pertenecen al mismo segmento. Este resultado, que supone un enorme ahorro de cable, es rentable. Profibus y Foundation Field Bus son las dos tecnologías de bus de campo más utilizadas en el campo de la automatización de procesos.

4.3.1 Ejemplo de medios de trasmisión Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.cursosaula21.com/que-son-las-redes-de-comunicacion-

industrial/#:~:text=Los%20medios%20de%20transmisión%20para,coaxial%20o%20de%20fibra%20 óptica.

4.3.2 Tipos de transmisión (dúplex). Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Dúplex es utilizado en las telecomunicaciones para definir a un sistema que es capaz de mantener una comunicación bidireccional, enviando y recibiendo mensajes de forma simultánea. La capacidad de transmitir en modo dúplex está condicionado por varios niveles:

Página 264 de 308

Medio físico (capaz de transmitir en ambos sentidos) Sistema de transmisión (capaz de enviar y recibir a la vez) Protocolo o norma de comunicación empleado por los equipos terminales. Atendiendo a la capacidad de transmitir entera o parcialmente en modo dúplex, podemos distinguir tres categorías de comunicaciones o sistemas: dúplex, semidúplex y símplex.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente : https://es.wikipedia.org/wiki/Dúplex_(telecomunicaciones)

4.3.3 Tipos de transmisión full dúplex Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Comunicación full-duplex: ambos dispositivos pueden transmitir y recibir datos en los medios al mismo tiempo. La capa de enlace de datos supone que los medios están disponibles para que ambos nodos transmitan en cualquier momento. Por lo tanto, no hay necesidad de arbitraje de medios en la capa de enlace de datos. En la figura 3, se muestra la comunicación full-duplex.

Full-dúplex o dúplex, cuando los dos dispositivos que llevan a cabo la comunicación pueden enviar y recibir de forma simultánea. Para ello debe haber dos caminos físicos diferentes o se tiene que dividir la capacidad del enlace en dos canales. Un ejemplo de comunicación dúplex es la que se lleva a cabo en un ordenador conectado a una LAN.

Página 265 de 308

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente : https://es.wikipedia.org/wiki/Dúplex_(telecomunicaciones)

4.3.4 Tipos de transmisión Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Símplex, cuando se establece una comunicación unidireccional entre los dos dispositivos. Un dispositivo solo recibe y el otro solo envía.Un ejemplo de comunicación símplex podría ser la radio o la televisión.

Half-dúplex o semi-dúplex, cada dispositivo puede enviar y recibir datos pero no al mismo tiempo. cuando un dispositivo envía, el otro solo puede recibir y viceversa. Un ejemplo de este tipo de comunicación son los walkie talkies.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente : https://es.wikipedia.org/wiki/Dúplex_(telecomunicaciones)

Página 266 de 308

4.4 Fundamentos de transmisión por cable coasxial Por: Erick Daniel García Crúz

El medio de transmisión constituye el canal que permite la transmisión de información entre dos terminales en un sistema de transmisión. Las transmisiones se realizan habitualmente empleando ondas electromagnéticas que se propagan a través del canal. A veces el canal es un medio físico y otras veces no, ya que las ondas electromagnéticas son susceptibles de ser transmitidas por el vacío.

4.4.1 CLASIFICACIÓN Por: Erick Daniel García Crúz Dependiendo de la forma de conducir la señal a través del medio, los medios de transmisión se pueden clasificar en dos grandes grupos:    

medios de transmisión guiados El par trenzado El cable coaxial La fibra óptica

medios de transmisión no guiados   

radio microondas luz (infrarrojos/láser).

Según el sentido de la transmisión podemos encontrarnos con 3 tipos diferentes:   

Simplex Half-Duplex Full-Duplex.

También los medios de transmisión se caracterizan por utilizarse en rangos de frecuencia de trabajo diferentes.

4.4.2 CONCEPTOS PREVIOS Por: Erick Daniel García Cruz

A. Ancho de banda Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. También son llamadas frecuencias efectivas las pertenecientes a este rango. En conexiones a Internet el ancho de banda es la cantidad de información o de datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período dado. El ancho de banda se indica generalmente en bits por

Página 267 de 308

segundo (bps), kilobits por segundo (Kbps), o megabits por segundo (Mbps).

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente:http://serbal.pntic.mec.es/srug0007/archivos/radiocomunicaciones/5%20MEDIOS%20DE

%20TRANSMISION/APUNTES%20MEDIOS%20DE%20TRANSMISI%D3N.pdf

B. Interferencia electromagnética La interferencia electromagnética es la perturbación que ocurre en cualquier circuito, componente o sistema electrónico causado por una fuente externa al mismo. También se conoce como EMI por sus siglas en inglés (ElectroMagnetic Interference), Radio Frequency Interference o RFI. Esta perturbación puede interrumpir, degradar o limitar el rendimiento de ese sistema. La fuente de la interferencia puede ser cualquier objeto, ya sea artificial o natural, que posea corrientes eléctricas que varíen rápidamente, como un circuito eléctrico, el Sol o las auroras boreales. C. Campo magnético inducido La circulación de una corriente eléctrica a través de un conductor, genera un campo magnético entorno a dicho conductor. De igual forma, cualquier campo magnético entorno a un conductor puede inducir una corriente eléctrica en este. Eso podría considerarse una interferencia. Para evitar este fenómeno se utilizan cables eléctricos apantallados.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente:http://serbal.pntic.mec.es/srug0007/archivos/radiocomunicaciones/5%20MEDIOS%20DE

%20TRANSMISION/APUNTES%20MEDIOS%20DE%20TRANSMISI%D3N.pdf

4.5 Fundamentos de Transmisión por fibra óptica

Página 268 de 308

Por: Eick Daniel García Crúz se usó inicialmente en las plataformas principales de las redes de Telecomunicaciones, hoy se está instalando rápidamente en las redes de distribución y ya esta llegando al abonado. Mientras la tecnología que soporta la fibra óptica es compleja, y su proceso industrial muy sofisticado, el propio producto final es sorprendentemente amistoso al usuario. Con prácticas normales de campo y equipos no muy complicados, el proceso de instalación de un sistema óptico es simple, rápido, y de bajo costo; y las pruebas después de la instalación son sencillas. El hecho es que, hoy, la tecnología de fibra óptica supera de lejos a la del cobre, pero realmente es más fácil trabajar con ella. La transmisión de fibra óptica involucra el cambio de las señales eléctricas en pulsos de luz, usando un transmisor optoelectrónico, y enviando los pulsos hacia el núcleo de una fibra óptica. Ya que el núcleo y el cladding circundante tienen composiciones diferentes, la luz es atrapada dentro del núcleo. Al extremo opuesto, un receptor cambia los pulsos regresándolos a señales eléctricas. La fibra óptica básica este compuesto de tres capas concéntricas que difieren en propiedades: conceptos-basicos-de-la-fibra-optica Núcleo (Core): La parte interna que conduce la luz. Revestimiento (Cladding): la capa media que sirve para confinar la luz en el centro. Buffer ó Recubrimiento: la capa exterior que sirve como un “amortiguador” para proteger al núcleo y al cladding de algún daño.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://lafibraopticaperu.com/fundamentos-de-la-fibra-optica/

4.5.1 La fibra óptica Está compuesta por dos capas de vidrio, cada una con distinto índice de refracción. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, razón por la cual, y debido a la diferencia de índices de refracción, la luz introducida al interior de la fibra se mantiene y propaga a través del núcleo. Se produce por ende el efecto denominado de Reflexión Tota l. La luz inyectada en el núcleo choca en las interfaces nucleo-clading con un ángulo mayor que el ángulo crítico reflejándose hacia el núcleo. Desde que los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, el rayo de luz continúa en zigzag sobre toda la longitud de la fibra. La luz es atrapada en el núcleo. La Luz que golpea las interfaces nucleo-clading con un grado menor al ángulo crítico se pierde en el cladding.

4.5.2 Propagación de la Luz en el conductor de fibra óptica Las leyes de la óptica nos ha permitido explicar la reflexión total de la luz, para ello hemos considerado que la luz se propaga en forma de rayos rectilíneos; para poder explicar los diferentes modos de propagación en el núcleo es necesario hechar mano de la teoría ondulatoria de la luz,

Página 269 de 308

teniendo en cuenta que el núcleo de la fibra esta entre lo 10 a 100 um, que solo es un poco mayor que la longitud de onda transmitida (aproximadamente 1 um) debido a estas dimensiones, en el núcleo ocurren fenómenos como los de interferencias que se pueden explicarse solo con la ayuda de la óptica ondulatoria.

La interferencia no es nada mas que la superposición de dos o más ondas y su combinación para formar una onda única. Una interferencia de dos ondas se obtiene solamente cuando ambas tienen la misma longitud de onda y existe una diferencia de fase constante entre ambas en el tiempo. Este tipo de ondas se llama ondas coherentes. Si en determinado punto del espacio ambas ondas presentan una diferencia de fase igual a un múltiplo entero de landa , se produce una suma de sus amplitudes, en cambio si esta diferencia es igual a un múltiplo entero de landa/2 (media longitud de onda), se produce una resta, y si ambas amplitudes son iguales, incluso se dará una anulación local de las ondas.

Las lámparas incandescentes emiten luz incoherente y la superposición de los trenes de ondas es totalmente irregular y únicamente ocasiona la iluminación general del ambiente. Para la transmisión de la luz en los conductores de fibra óptica fue necesario encontrar fuentes luminosas coherentes o sea las que emiten una luz lo más coherente posible. Por ello, el ángulo espectral de un emisor debería de ser lo más pequeño posible. A diferencia de los diodos luminosos con un ancho espectral de líneas > 40 nm se brindan especialmente los láseres que en virtud de una emisión de luz forzada dan la posibilidad de contar con una diferencia de fases constantes a igual longitud de onda. Con ello también aparecen interferencias en el conductor de fibra óptica, las cuales se reconocen porque la luz se propaga en el núcleo únicamente en determinados ángulos que corresponden a direcciones en las cuales las ondas asociadas al superponerse se refuerzan (interferencia constructiva). Las ondas luminosas permitidas susceptibles de propagarse en un conductor de fibra óptica se denominan modos (ondas naturales o fundamentales)

Estos modos de propagación se pueden determinar matemáticamente con mayor exactitud aplicando las ecuaciones de Maxwell

4.6 Fundamentos de transmisión por radiofrecuencia El término se aplica para definir una parte del espectro electromagnético. Concretamente, la parte con menos energía de este. La transmisión de las ondas se produce al generar una corriente a través de un conductor, y se recibe con una antena. El ejemplo más claro es el de una estación de radio y un aparato receptor, como el de nuestro coche.

4.6.1 Aplicación en las comunicaciones Normalmente nos referimos a las ondas de radio como el medio con el que la radiofrecuencia llega a equipos de comunicación como walkie talkies y radios comerciales. Sin embargo, estas ondas abarcan todos los

Página 270 de 308

dispositivos de comunicación que tenemos. Como la televisión, el sistema GPS o las redes móviles. También están presentes en el mundo de los radioaficionados y cualquier otro tipo de elemento que cuente con un emisor y un receptor inalámbricos. a) Radiofrecuencia en medicina Las ondas de radio se aplican desde hace décadas en tratamientos médicos, tanto incisivos como no invasivos. Desde bisturíes que cauterizan según abren el cuerpo hasta la popular máquina de resonancia magnética, en la medicina hay muchos dispositivos y técnicas que se valen de estas emisiones. Los descubrimientos y avances aún se suceden, y no se descartan nuevas aplicaciones en este campo en el futuro. b) Tratamientos de estética Como hemos dicho, la radiofrecuencia también es muy conocida por su aplicación en el cuidado de la belleza. En estos casos se emplean ondas de frecuencias menos intensas que las aplicadas en una operación. Dependiendo de estas frecuencias, se pueden aplicar para reducir las arrugas, ayudar a cicatrizar heridas o estimular la producción de determinadas sustancias en el organismo. c) Radiofrecuencia RFID Ya hemos hablado de las etiquetas RFID y su uso en varios campos. Estas etiquetas emplean frecuencias eléctricas diversas, con las que se puede mandar un mensaje al receptor. Algunas de ellas necesitan alimentación, mientras que otras pueden prescindir de ella, en función del uso que tienen. El ejemplo más común hoy día son las etiquetas antirrobo de los supermercados. Al pasar por un arco que emite ondas, este receptor las identifica y puede activar una alarma. d) Otros usos En realidad, hay muchos otros usos para estas ondas. Se aplica en industrias como la del metal, la alimenticia o la astronomía. Los expertos en comunicaciones móviles y otros campos siguen investigando y descubriendo nuevas formas de uso. De modo que no podemos hacer una lista completa de cuáles son todas las aplicaciones que tienen. Probablemente se trate de una fuente de estadio y desarrollo de tecnologías inagotable. Tanto para estas como para nuevas aplicaciones en el futuro. Algo que no es nada extraño, pues, al fin y al cabo, las ondas de radio nos rodean y están presentes en todo

Página 271 de 308

4.7 Fundamentos de transmisión por cable UTP Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

Según www.Fundamentos de redes de computadoras.com: Estos elementos hacen posible la comunicación entre dos computadoras, son cables que conectan a las computadoras y a través de estos viaja la información. UTP (unshuielded twisted pair- par trenzado no apantallado) es la variable que mas utilizada para la conexión de redes por su bajo costo, porque permite maniobrar sin problemas y porque no requiere herramientas especiales ni complicadas para la conexión de nodos en una red. Según www.Fundamentos de la comunicación.com: son cables de pares trenzados sin blindar que se utilizan para diferentes tecnologías de redes locales. Son de bajo costo y de fácil uso, pero producen más errores que otros tipos de cable y tienen limitaciones para trabajar a grandes distancias sin regeneración de la señal. Es un tipo de cable de par trenzado que no se encuentra blindado y que se utiliza principalmente para comunicaciones.

4.7.1

Cableado UTP Red LAN

Según www la Facultad de ingeniería.com: Es un cable de pares trenzado y sin recubrimiento metálico externo, de modo que es sensible a las interferencias, sin embargo, al estar trenzado, compensa las inducciones electromagnéticas producidas por las líneas del mismo cable. Es importante guardar la numeración de los pares, ya que de lo contrario el efecto del trenzado no será eficaz: puede disminuir sensiblemente o incluso impedir la capacidad de transmisión. Es un cable barato, flexible y sencillo de instalar. La impedancia característica de un cable UTP es de 100Ω.

4.7.2

Código de Colores

Según www la Facultad de ingeniería.com: Para un uso masivo en interiores el cable UTP es a menudo agrupado en conjuntos de 25 pares de acuerdo con el estándar de Código de colores de 25 pares, desarrollado originalmente por AT&T. Un típico subconjunto de estos colores es el más usado en los cables UTP: blanco-naranja, naranja, blanco-verde, azul, blanco-azul, verde, blanco-marrón y marrón.

Imagen: Colores del cableado en un conector RJ-45 según la norma 568B. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cat5-plain-dot.svg

Página 272 de 308

4.7.3

Mecanica

Cada par de cables es un conjunto de dos conductores aislados con un recubrimiento plástico. Este par se retuerce para que las señales transportadas por ambos conductores (de la misma magnitud y sentido contrario) no generen interferencias ni resulten sensibles a emisiones. La u de UTP indica que este cable es sin blindaje o no blindado. Esto quiere decir que este cable no incorpora ninguna malla metálica que rodee ninguno de sus elementos (pares) ni el cable mismo. Los cables de par retorcido por lo general tienen estrictos requisitos para obtener su máxima tensión, así como tener un radio de curvatura mínimo. Esta relativa fragilidad de los cables de par retorcido hace que su instalación sea tan importante para asegurar el correcto funcionamiento del cable

4.7.4

Usos Comunes

En Interiores: Se utiliza en telefonía y redes de ordenadores, por ejemplo, en LAN Ethernet y fast Ethernet. Actualmente ha empezado a usarse también en redes gigabit Ethernet. 2.7.1

4.7.5

En Exteriores: Para cables telefónicos urbanos al aire libre que contienen cientos o miles de pares, hay tipos de retorcidos para cada pareja que son impracticables. Para este diseño, el cable se divide en pequeños paquetes idénticos, pero cada paquete consta de pares retorcidos que tienen diferentes tipos de retorcido. Los paquetes son a su vez retorcidos juntos para hacer el cable. Debido a que residen en diferentes paquetes, los pares retorcidos que tienen el mismo tipo de giro están protegidos por una separación física. Aún así, las parejas que tengan el mismo retorcido en el tipo de cable tendrán mayores interferencias que las de diferente torsión. El cableado de par retorcido se suele usar en redes de datos para conexiones de corto y medio alcance, debido a su menor costo en comparación con el cableado de fibra y coaxial.

Diafonía

Según www la Facultad de ingeniería.com: Se refiere a la interferencia de señales entre pares de cable, el cual puede ser causado por un par que toma en forma indeseada la señal de:  Pares adyacentes del conductor.  Cables cercanos.  Está determinada por la longitud del paso del trenzado, mientras más corto

sea el paso del trenzado menor será la diafonía.

Página 273 de 308

Imagen: CORTE DE UN CABLE UTP Fuente: http://informatica.uv.es/iiguia/AER/Tema1.pdf

4.8 Redes de Comunicación Industrial Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

Según www.sicma21.com: En el entorno de la automatización de procesos industriales, las redes de comunicación industrial entre los dispositivos que intervienen en el control de estos sistemas, es una cuestión clave para permitir no sólo un correcto funcionamiento, sino también la supervisión y control de estos procesos. Nos encontramos en un mundo interconectado en el que la maquinaria industrial con capacidad de comunicación puede funcionar de forma autónoma o con una mínima interacción humana. La columna vertebral de la interconectividad son las avanzadas redes de comunicación industrial que utilizan protocolos de comunicación que han evolucionado con el tiempo. La arquitectura de los sistemas de automatización industrial debe basarse en estas sólidas redes de comunicación para lograr una mayor transformación digital de los procesos de la planta de producción. Son necesarias para el intercambio de datos, el control de datos y la flexibilidad para conectar dispositivos o máquinas de diferentes fabricantes en la misma instalación. Según www.cursosaula21.com: Las redes de comunicación industrial son la columna vertebral de cualquier arquitectura de sistemas de automatización, ya que ha proporcionado un poderoso medio de intercambio de datos, controlabilidad de datos y flexibilidad para conectar varios dispositivos. Con el uso de redes de comunicación digital propietarias en las industrias, en la última década se ha logrado mejorar la precisión e integridad de la señal digital de extremo a extremo. En primer lugar, se considera comunicación al intercambio de información entre dos o más partes. Para ello, la información se transfiere de un tercero a otro, que la recibe, la procesa y la almacena/descarta en función de su relevancia. Cuando se añade el componente industrial, se puede hablar de "comunicación industrial". La definición se vuelve bastante más compleja y extensa de explicar cuando el objetivo, es decir, la comunicación de datos entre los dispositivos de un sistema se realiza desde el principio. La comunicación de datos es la conversión y transmisión de información, a menudo en formato digital, desde un transmisor a un receptor a través de un enlace (cable de cobre, cable coaxial, fibra óptica o inalámbrico).

Página 274 de 308

Las redes de comunicación industrial están diseñadas y construidas para manejar el control en tiempo real y la integridad de los datos a la vez que se instalan en grandes plantas que pueden operar en entornos difíciles. Con independencia del tipo de enlace estas redes permiten el intercambio de grandes cantidades de datos utilizando un ancho de banda limitado. Hay varias formas de implementar una estructura de comunicación en función de los protocolos de comunicación necesarios en los controladores digitales, los dispositivos de campo, el software de automatización utilizado y los sistemas externos.

4.8.1

Función de las redes de comunicación industrial

Las redes de comunicación industrial pueden utilizarse en los sistemas de control para pasar datos entre los dispositivos de campo y los PLC, entre diferentes PLC, o entre los PLC y los ordenadores personales utilizados para la interfaz del operario, el procesamiento y almacenamiento de datos o la información de gestión. Algunos de los controladores más comunes utilizados en la arquitectura de la automatización industrial son: PLC (controladores lógicos programables), SCADA (control de supervisión y adquisición de datos) y DCS (sistema de control distribuido). Sobre todo, conectan y controlan dispositivos de campo, sistemas/controladores de E/S distribuidos, HMI y PC de supervisión. Aunque un sistema de comunicaciones puede incluir sólo dos equipos con un cableado entre ellos, el término red suele referirse a la conexión de muchos dispositivos para permitir el intercambio de datos entre ellos a través de un circuito único (o redundante). Los datos se transmiten a través de una red utilizando la comunicación en serie, en la que los datos llamados bytes, que consisten en ceros y unos lógicos individuales (bits), se transmiten secuencialmente de un dispositivo a otro.

4.8.2

La comunicación entre dispositivos

Según www.sicma21.com: Las comunicaciones entre dispositivos se realizan mediante el uso de diferentes protocolos de comunicaciones industriales. Un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas que permite la transferencia e intercambio de datos entre los dispositivos a comunicar. A medida que el desarrollo tecnológico en el campo de la electrónica ha progresado, el control automatizado de los procesos industriales se ha impuesto a los métodos de producción tradicionales. En las primeras etapas de la introducción de esta tecnología en la industria, la automatización se limitaba al control local de determinadas máquinas o líneas de producción, lo que daba lugar a sistemas automáticos aislados entre sí, que no podían compartir información para optimizar el desarrollo del trabajo a mayor escala. Por este motivo, el siguiente paso en el camino hacia una industria totalmente automatizada fue interconectar estos sistemas aislados. Este paso ha permitido, además de una gestión más eficiente de los procesos de producción, una mejor disponibilidad de la información de los dispositivos de campo, de forma centralizada a nivel de planta.

Página 275 de 308

El último avance en este campo se dio gracias a la necesidad presentada por las grandes entidades del sector de la producción industrial y consistió en la integración de la información entre plantas y fábricas del mismo grupo. La integración de estos sistemas suele realizarse distribuyendo las comunicaciones en varias capas:   

Buses de campo Redes LAN Redes LAN-WAN

Históricamente, ha existido un gran problema en la industria a la hora de conectar dispositivos de distintos fabricantes, que utilizaban protocolos diferentes, por lo que la planificación a la hora de diseñar una red de comunicaciones que compatibilizara la información existente en todos los sistemas se convertía en un gran rompecabezas. Esto suponía que era complejo y costoso tener toda la información unificada, lo que permitiría una visión global del negocio por parte de la directiva. En este sentido, varios fabricantes y entidades han realizado intentos de imponer un estándar que permita simplificar y unificar las comunicaciones industriales, una apuesta que hoy sigue desarrollándose sin haber alcanzado aún un compromiso pleno por parte de la industria.

4.8.3

Niveles de comunicación en una red industrial

Según www.sicma21.com: Los sistemas de automatización industrial pueden ser muy complejos y suelen estar estructurados en varios niveles jerárquicos. Cada uno de estos niveles tiene un nivel de comunicación apropiado, que plantea diferentes exigencias al sistema de comunicación de cada nivel. Según la jerarquía de los sistemas de automatización y control industrial, el flujo de datos e información se establece en dirección horizontal y vertical. Mientras que el flujo horizontal se establece de forma local entre los dispositivos de campo utilizando buses de datos como la comunicación por bus de campo, el vertical garantiza la comunicación a través de redes para la planificación, visualización y gestión de la producción. En realidad, los puntos finales se conectan a la red conectándose a algunos de los nodos de la red. Si asumimos que todos los enlaces de la red son bidireccionales, entonces, cada nodo puede recibir o reenviar datos por cualquiera de los enlaces conectados. Un nodo puede recibir datos de un punto final o de otro nodo. De forma equivalente, un nodo puede reenviar información a un punto final o a otro nodo. El medio físico utilizado para realizar los enlaces puede ser por cable o inalámbrico. La comunicación inalámbrica es más fiable desde diferentes puntos de vista, sobre todo desde el punto de vista de los costes y del espacio, ya que es posible desplazar las máquinas y realizar una optimización de los costes al disponerlas de forma que se reduzcan los desplazamientos (economía de movimiento). Además, cada uno de los enlaces puede tener una capacidad diferente que se mide por la tasa de bits máxima proporcionada La siguiente figura muestra los distintos niveles de comunicaciones de red en un sistema de automatización industrial:

Página 276 de 308

Imagen: Niveles de comunicaciones de red en un sistema de automatización industrial Fuente: https://www.sicma21.com/que-son-las-redes-de-comunicacion-industrial/

4.8.3.1 Nivel de Campo Según www.sicma21.com: Como nivel más bajo, este nivel contiene los dispositivos distribuidos, como sensores (entrada) y actuadores (salida), módulos de E/S y unidades de accionamiento de las máquinas / plantas de una empresa de fabricación que se comunican con los sistemas de automatización a través de un sistema de comunicación en tiempo real. La transmisión de los datos es cíclica y se caracteriza por un ciclo de bus corto. La duración real del ciclo de bus depende de la aplicación. Varía desde la décima de microsegundo hasta cientos de milisegundos. Aquí, sólo se transmiten unos pocos bytes al mismo tiempo, por ejemplo, para controlar un actuador o para recibir una señal de un sensor. Sin embargo, al mismo tiempo se producen grandes exigencias en cuanto a la latencia máxima: para poder controlar los procesos de manera correcta, las señales de control deben transmitirse en unos pocos milisegundos.

4.8.3.2 Nivel de Control Según www.sicma21.com: A nivel de planta, los controladores programables (PLC), se comunican entre sí y con los sistemas informáticos de la oficina técnica o de ingeniería utilizando estándares como Ethernet TCP/IP, Intranet e Internet. Dentro del nivel de control se encuentran todos los sistemas informáticos de automatización (función) que controlan el proceso. Los controladores están conectados a los sensores/actuadores del nivel de campo y cada uno controla una parte del sistema. Los controladores también están conectados entre sí y con el nivel superior. En este nivel, la información se transfiere con un tamaño que va de unos pocos bytes a unos pocos kilobytes. La latencia es de una fracción de segundo. Este flujo de información requiere paquetes de datos y una serie de protocolos de comunicación. Al igual que Profibus, Profinet, basado en Ethernet, ofrece una solución que está siendo bastante utilizada por las empresas para este fin.

4.8.3.3

Nivel de Información

Según www.sicma21.com: Es el nivel superior de una planta o de un sistema de automatización industrial. El controlador del nivel de planta reúne la información de gestión de los niveles de área y gestiona todo el sistema de automatización mediante el Sistema MES y ERP. El sistema MES está conectado de forma directa con el nivel de control y los datos de producción actuales. En definitiva, hacen un seguimiento de los

Página 277 de 308

detalles de los productos y los pedidos en la planta, recopilan las transacciones para informar a los sistemas financieros y de planificación, y envían de forma electrónica los pedidos y las instrucciones de fabricación al personal de la planta. Por otro lado, el ERP permite recopilar y organizar los datos empresariales a través de un paquete de software integrado. El software ERP contiene aplicaciones que automatizan funciones empresariales como la producción, la cotización de ventas, la contabilidad, etc.

Imagen: ejemplo de la disposición jerárquica de las redes de comunicación en un sistema de automatización industrial. Fuente: https://www.sicma21.com/que-son-las-redes-de-comunicacion-industrial/

4.8.4

Tipos de protocolos en comunicaciones industriales

Según www.sicma21.com: Un protocolo es un conjunto de normas para la comunicación entre dispositivos en red. Entre los protocolos más comunes utilizados en el ámbito industrial se encuentran:      

Modbus RTU EtherNet/IP Ethernet TCP/IP Modbus TCP/IP Profinet Profibus

Quizá el protocolo de comunicación industrial más común sea Modbus RTU, desarrollado por Modicon, suele funcionar en una red RS-485. Este y otros protocolos serie populares son compatibles con una gran variedad de proveedores, y son bastante conocidos por un amplio grupo de profesionales de la automatización. Pero el rendimiento es limitado, lo que hace que los protocolos serie sean una mala elección para aplicaciones de alta velocidad y otras más exigentes. Debido al rendimiento y a otras ventajas, Ethernet ha surgido como el estándar dominante para la capa física de muchos protocolos industriales, como EtherNet/IP, Ethernet TCP/IP, Modbus TCP/IP y Profinet. Utilizando Ethernet, no es demasiado difícil conectar varios dispositivos, como PLC, HMI, E/S de campo y bancos de válvulas. Además, la comunicación sigue siendo rápida mientras se habla con varios dispositivos distintos en el mismo cable, debido a la altísima velocidad de Ethernet en comparación con las antiguas redes en serie.

Página 278 de 308

Imagen: PROFIBUS es un estándar de bus de campo abierto independiente del fabricante para interconexión de dispositivos de campo de entrada/salidas simples con PLC´s y PC´s Fuente: http://homepage.cem.itesm.mx/vlopez/profibus.htm

4.8.4.1

Modbus

Según www.cursosaula21.com: Es un protocolo de sistema abierto que puede funcionar en una variedad de capas físicas. Es el protocolo más utilizado en aplicaciones de control industrial. Es una técnica de comunicación en serie que proporciona una relación maestro/esclavo para la comunicación entre dispositivos conectados en red. Puede ser implementado en cualquier medio de transmisión. El Modbus serial con RS232 o RS485 (como capas físicas) facilita la conexión de dispositivos Modbus al controlador (como un PLC) en una estructura de bus. Puede comunicarse entre un maestro y varios esclavos, hasta 247 con una velocidad de transmisión de datos de 19,2 kbits/s. Una nueva versión de Modbus TCP/IP utiliza Ethernet como capa física que facilita el intercambio de datos entre los PLC en diferentes redes. Con independencia del tipo de red física, facilita un método de acceso y control de un dispositivo por otro.

4.8.4.2

ControlNet

Según www.cursosaula21.com: Se trata de una red de control abierta, que utiliza el protocolo industrial común (CIP) para combinar la funcionalidad de una red peer-to-peer (red de pares) y una red de E/S, proporcionando un rendimiento de alta velocidad. Esta red es la combinación de Data Highway Plus (DH+) y E/S remotas. Se utiliza para la transferencia de datos en tiempo real de datos críticos para el tiempo, así como de datos no críticos para el tiempo, entre E/S o procesadores de la misma red. Puede comunicar hasta un máximo de 99 nodos con una velocidad de transferencia de datos de cinco millones de bits por segundo. Fue diseñado para ser utilizado tanto a nivel de dispositivo como de campo en sistemas de automatización industrial. Proporciona redundancia de medios y comunicación en todos los nodos de la red.

4.8.4.3

Profibus

Según www.cursosaula21.com: es un estándar de red digital de campo abierto (bus de campo) que se encarga de la comunicación entre los

Página 279 de 308

sensores de campo y el sistema de control o los controladores. PROFIBUS son las siglas de Process Field Bus. La primera idea durante su desarrollo fue la de implementar soluciones PROFIBUS en industrias de automatización de fábricas, luego en industrias de procesos, fabricación, etc. Esta red de comunicación es adecuada tanto para aplicaciones rápidas y sensibles como para tareas de comunicación complejas. La tecnología de la información desempeñó un papel decisivo en el desarrollo de la automatización industrial y cambió las jerarquías y estructuras de las empresas. En la actualidad, ha llegado al entorno industrial y a sus diversos sectores, desde las industrias de proceso y fabricación hasta los edificios y sistemas logísticos.

4.8.4.4

Ethernet/IP

Según www.siemon.com: es un protocolo de red en niveles para aplicaciones de automatización industrial. Basado en los protocolos estándar TCP/IP, utiliza los ya bastante conocidos hardware y software Ethernet para establecer un nivel de protocolo para configurar, acceder y controlar dispositivos de automatización industrial. Ethernet/IP clasifica los nodos de acuerdo con los tipos de dispositivos preestablecidos, con sus actuaciones específicas. Ethernet se está afianzando en el sector industrial. Ordenadores personales, impresoras y demás equipos periféricos con tarjetas de interfaz de red Ethernet se están utilizando cada vez más en el ambiente industrial y la aceptación de Ethernet va en aumento, en la misma medida del uso creciente de enrutadores y conmutadores inteligentes. Aún existen algunas barreras a la aceptación de Ethernet en el ambiente industrial, pero eso se debe a la falta de un nivel aceptable de softwares en las plantas y la falta de conocimiento acerca de la conectividad ofrecida por Ethernet en la automatización industrial.

Página 280 de 308

4.9 Fundamentos de una red de comunicación Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

Según programas.cuaed.unam.mx: Conforme las computadoras comenzaron a utilizarse en negocios, escuelas, hogares, etc., surgió la necesidad de conectarlas entre sí para compartir información o datos mediante algún método más seguro y adecuado que los disque tes blandos. Debido a lo anterior, resulta fundamental conocer el manejo de las redes, a partir de la compartición de programas, impresoras, discos duros, escáneres, servidores, etcétera.

4.9.1

Componentes

Cuando se alude al componente software en una red, se hace referencia a los programas necesarios para administrar los dispositivos que se interconectan por medios físicos (hardware). Pero es importante recalcar que primero se requieren los componentes físicos para que sobre ellos se instalen los de software o lógicos. Los componentes de software son los programas o controladores requeridos para establecer las comunicaciones entre componentes físicos, y habilitan la interoperabilidad entre dispositivos por medio de protocolos de comunicación. Un excelente ejemplo de estos componentes son los sistemas operativos de red y los controladores de cada uno de los componentes físicos.

4.9.2

Sistemas operativos

Las principales funciones que realiza un sistema operativo de red son crear, compartir, almacenar y recuperar archivos de la red, así como transmitir datos a través de la red y de sus múltiples computadoras conectadas. En cuanto al hardware, es el equipo necesario y base primordial para la creación de una red Es importante recalcar que, en apariencia, los disposit ivos parecen iguales, pero no es así; cada uno hace y ofrece funciones muy específicas; además, hay dispositivos que incluyen varias de las funciones de los concentradores, como ruteador (router) y puente (bridge) en un mismo aparato, por ejemplo. Además, para la correcta instalación de una red se necesitan insumos como cables, conectores RJ-45, jacks, pinzas ponchadoras, canaletas, tapas, cinchos, probadores de cable, etcétera. Así, para elegir los componentes de hardware de una red se requiere considerar las necesidades que deberá cubrir dicha red.

Página 281 de 308

4.9.3

Topologías

Las topologías hacen referencia a la forma como una red se estructura de forma física; es decir, la manera en que cada componente de una red se conecta con los demás. Hay diversas topologías, cada una con ventajas y desventajas determinantes para el rendimiento de la red. En gran medida, el establecimiento de una topología depende de los siguientes factores:

Imagen: Factores de una topología Fuente:

https://programas.cuaed.unam.mx/repositorio/moodle/pluginfile.php/956/mod_resource/conten t/1/contenido/img/factores_topologia.svg

Puede ser que una red se forme con la unión de más de una topología, lo que se conoce como topología híbrida, y requiere de software y hardware, como dispositivos centrales (hub), puentes (bridges), ruteadores (routers) o puertas de enlace (gateways). Cuando se selecciona la topología que va a tener una red, se deben considerar dos aspectos importantes:

4.9.3.1

Red con topología de bus

La topología de bus o canal se distingue por tener un cable principal al cual se conectan todos los dispositivos que van a integrar la red de forma física (como se muestra en la figura siguiente). El cable o canal propaga las señales en ambas direcciones, de manera que todos los dispositivos puedan ver todas las señales de los demás dispositivos. Esta característica puede ser ventajosa si se requiere que todos los dispositivos obtengan esa información, pero también representaría una desventaja debido al tráfico: hay posibilid ad de colisiones que afectarían la red. Una de las ventajas es la Facilidad de incorporar o quitar dispositivos de la red, Se requiere una menor cantidad de cableado que en otras topologías.

Página 282 de 308

Imagen: Topología en canal o bus Fuente: https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/

4.9.3.2

Red con topología en anillo

Se caracteriza por conectar secuencialmente en un cable todos los dispositiv os (computadoras, impresora, escáner, etcétera), formando un anillo cerrado, en el que cada dispositivo o nodo está conectado solamente con los dos dispositivos o nodos adyacentes . Para que la señal pueda circular, cada dispositivo o nodo debe transferir la señal al nodo adyacente. Es posible establecer una red con topología en anillo doble, que consta de dos anillos concéntricos, donde cada dispositivo de la red está conectado a ambos anillos, aunque estos no aparezcan conectados directamente entre sí. Esta topología es análoga a la del anillo, con la diferencia de que, para incrementar la confiabilidad y flexibilidad de la red, hay un segundo anillo redundante que conecta los mismos dispositivos. En una red con esta topología, cada dispositivo o nodo exam ina la información enviada a través del anillo. Si la información no está dirigida a ese nodo, la entrega al siguiente nodo del anillo y el proceso se repite hasta que la señal llega al nodo destino. La principal ventaja en redes con topología en anillo es la estabilidad con respecto al tiempo que tardan las señales en llegar a su destino, sin que se presenten colisiones.

Imagen: Topología en anillo Fuente: https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/

4.9.3.3 Red con topología en estrella Comprende un dispositivo central llamado concentrador o hub, desde el cual se irradian todos los enlaces hacia los demás dispositivos o nodos. Por el hub pasan todas las señales que circulan en la red, por

Página 283 de 308

lo que su función principal es agilizar la transmisión de señales y evitar colisiones. Según openwebinars.net: A diferencia de la topología en bus, que tenía un solo canal de comunicaciones para todos los dispositivos, en esta, cada dispositivo de red tiene su propio canal. De ese modo, no se generan colapsos ni saturación. En contraste con las topologías anteriores (bus y anillo) si cae o se daña un nodo, este no causará problemas en los demás, pero si es el conmutador el que falla, caería toda la red. Asimismo, la tarea de añadir nodos a la red se vuelve fácil ya que lo único que habría que hacer sería conectarlas al conmutador, provocando también una mejora en lo que a la organización de esta se refiere.

Imagen: Topología en estrella Fuente: https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/

4.9.3.4

Red con topología Hibrída

Segúnopenwebinars.net: Cuando en la red de una organización con necesidades concretas se utiliza la combinación de dos o más topologías se hace uso de la llamada topología híbrida. Estas tienen como ventaja la flexibilidad, ya que son diseñadas para poseer la capacidad de adaptarse y ampliarse con las condiciones óptimas posibles. Esto se debe a que utiliza las ventajas de otras topologías y desecha sus debilidades, combinando así sus mejores características para hacer una ideal.

Imagen: Topología hibrída Fuente: https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/

4.9.3.5

Red con topología de árbol

Este tipo de topología con modelo jerárquico se podría decir que es la unión de la topología de estrella y la de bus, ya que cuenta con un dispositivo central (switch o hub) al que conectan los nodos, compartiendo en este caso el mismo canal de comunicaciones. La información llega a todos los nodos, pero partiendo de una raíz. Como ventaja, permite la fácil resolución de problemas y es mucho más rápida que las demás. Como desventaja, si la parte central o raíz falla, toda la red dejaría de funcionar, es mucho más difícil de configurar que las demás y requiere el uso de mucho cableado.

Página 284 de 308

Imagen: Topología de árbol Fuente: https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/

4.9.3.6

Red con topología en Malla

Según openwebinars.net: En la topología en malla cada nodo está conectados con los demás. Es decir, todos tienen conexiones en todas las direcciones y se encargan de enviar los mensajes por la mejor ruta o la más corta posible. En caso de falla buscan otra más lejana, pero tienen como prioridad principal que el mensaje sea entregado a su destinatario. Las ventajas con las que cuenta son la posibilidad de enviar el mensaje por distintas rutas o caminos, la inexistencia de interrupción en las comunicaciones y que es mucho más eficiente en cuanto a rendimiento que las anteriores. La desventaja es que solo funciona con poca cantidad de nodos ya que, si no, el costo y la dificultad de instalación la harían inviable.

Imagen: Topología en Malla Fuente: https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/

4.9.4

Arquitectura de red

Según programas.cuaed.unam.mx: La arquitectura de una red es el estándar que define la manera en que se lleva a cabo la transmisión de las señales eléctricas. Estas arquitecturas fueron creadas por los fabricantes de las tarjetas de red y los medios o cableado requerido. Las arquitecturas más comunes son Ethernet y token ring. La arquitectura token ring se aplica en redes con topología anilloestrella; el cableado está dispuesto en forma de estrella, pero las señales viajan en forma de anillo. Cuando una computadora realiza una transmisión de datos a otra debe esperar un permiso llamado token (testigo). Este permiso pasa de dispositivo en dispositivo hasta llegar a alguno que requiere efectuar una transmisión. Cuando sucede esto es incorporado al testigo la dirección del dispositivo

Página 285 de 308

emisor, la dirección del dispositivo receptor y los datos que se van a enviar, y así va pasando de dispositivo en dispositivo hasta llegar a su destino.

4.10 Topología De Redes Por: Bryan Enmanuel Hernández Gonzalez Según wikipedia.org Se define como un mapa físico o lógico de una red para intercambiar datos. En otras palabras, es la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico. El concepto de red puede definirse como “conjunto de nodos interconectado”. Un nodo es el punto en el que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es concretamente depende del tipo de red en cuestión. Un nodo es el punto en el que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es concretamente depende del tipo de red en cuestión.

Fuente: https://images.app.goo.gl/KothNDXfAbt8FEo66

Tipos De Topologías Punto A Punto Son aquellas que responden a un tipo de arquitectura de red en las que cada canal de datos se usa para comunicar únicamente dos nodos, en clara oposición a las redes multipunto, en las cuales cada canal de datos se puede usar para comunicarse con diversos nodos.

Fuente: https://images.app.goo.gl/jFfJgUtwsC9duiDw9

Página 286 de 308

En Bus Es aquella topología que se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal.

Fuente: https://images.app.goo.gl/nD7rvcRV2yrRJ4BG6

Red En Estrella Es una red de computadoras donde las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se hacen necesariamente a través de ese punto (conmutador, repetidor o concentrador). Se utiliza sobre todo para redes locales (LAN).

Fuente: https://images.app.goo.gl/t3VATobHjNgB3VV47

Red En Árbol Es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un concentrador central. La topología en árbol puede verse como una combinación de varias topologías en estrella.

Página 287 de 308

Fuente: https://images.app.goo.gl/C8yqYkjS9a1THdRt8

Conmutada Según prezi.com Es un tipo de conexión que realizan los diferentes nodos de una red para lograr un camino apropiado para conectar dos usuarios de una red de telecomunicaciones. A diferencia de lo que ocurre en la conmutación de paquetes, en este tipo de conmutación se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones.

Fuente: https://images.app.goo.gl/hihUc1rh7MeLNeNF8

Convergente Según dialnet.unirioja.es Las redes convergentes o redes de multiservicio hacen referencia a la integración de los servicios de voz, datos y video sobre una sola red basada en IP como protocolo de nivel de red. En este artículo se presenta la integración de servicios de voz sobre redes IP (VoIP) como ejemplo de red convergente.

Página 288 de 308

Fuente: https://images.app.goo.gl/nHC1vKxGXD77mLyG9

4.11 Red LAN Y WAN Por: Bryan Enmanuel Hernández Gonzalez Red LAN Según concepto.de Se conoce como red LAN a una red informática cuyo alcance se limita a un espacio físico reducido, como una casa, un departamento o a lo sumo un edificio, A través de una red LAN pueden compartirse recursos entre varias computadoras y aparatos informáticos (como teléfonos celulares, tabletas, etc.), tales como periféricos (impresoras, proyectores, etc.), información almacenada en el servidor (o en los computadores conectados) e incluso puntos de acceso a la Internet, a pesar de hallarse en habitaciones o incluso pisos distintos.

Fuente: https://images.app.goo.gl/BxV71UJsg1pHSVrn6

Página 289 de 308

Red WAN Se denomina a las conexiones informáticas de mayor envergadura, es decir, las más abarcativas y de mayor velocidad, que cubren una extensa porción geográfica del planeta, cuando no al mundo entero. Las redes WAN incorporan diversas redes de menor tamaño en una sola, interconectando así usuarios separados por enormes distancias, con mayores tasas de transmisión y con diversos niveles (capas) de datos.

Fuente: https://images.app.goo.gl/ipqfkLJjvj2kEwFk8

4.12 Modelo OSI y TCP/IP Por: Edison Hernandez

Es un sistema de reglas que permiten que dos o más entidades de un sistema de comunicación se comuniquen entre ellas para transmitir información por medio de cualquier tipo de variación de una magnitud física.

La necesidad de la comunicación entre dos humanos está presente desde el hombre primitivo. Se puede pensar que antes se comunicaban con sonidos, olor, señales luminosas u otras formas, por mostrar algunos ejemplos, si pensamos en la comunicación entre los equipos que utilizamos, como por ejemplo el primer teléfono que fue creado por Alexander Graham Bell, otro ejemplo es la red de comunicación que hoy en día utilizamos para conectarnos a Internet.

Todos estos procesos de comunicación tienen básicamente la misma estructura y el mismo objetivo: intercambiar datos o información entre dos entidades. En los últimos años, las aplicaciones industriales, basadas en la automatización de procesos industrializados se han incrementado, dando paso a las comunicaciones o conexión de sensores, actuadores y equipos de control, de esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se ha convertido en realidad.

Página 290 de 308

4.12.1

Modelo OSI

El Open Systems Interconnection Model, conocido como modelo OSI por su abreviatura, fue creado por la Organización Internacional para la Normalización (ISO) como modelo de referencia para el establecimiento de una comunicación abierta en diferentes sistemas técnicos. Para entenderlo mejor, es necesario transportarse a los comienzos de la era de Internet: a finales de los años 70, los fabricantes más destacados en el ámbito de la tecnología de redes tuvieron que hacer frente al problema de que sus dispositivos solo podían conectarse a través de una arquitectura de red privada. Por aquel entonces, ningún fabricante pensó en crear componentes de software y hardware siguiendo las especificaciones de otros fabricantes y un proyecto como Internet presupone, en cambio, ciertos estándares que posibiliten la comunicación.

El protocolo OSI es el resultado de un intento de normalización y, como marco conceptual, ofrece los fundamentos de diseño para normas de comunicación no privativas. Para ello, el modelo de ISO OSI divide el complicado proceso de la comunicación en red en siete estadios denominados capas OSI. En la comunicación entre dos sistemas, cada capa requiere que se lleven a cabo ciertas tareas específicas. Entre ellas se encuentran, por ejemplo, el control de la comunicación, la direccionalidad del sistema de destino o la traducción de paquetes de datos a señales físicas. Sin embargo, el método solo funciona cuando todos los sistemas participantes en la comunicación cumplen las reglas. Estas se establecen en los llamados protocolos, que se aplican a cada una de las capas o que se utilizan en la totalidad de las mismas.

El modelo de referencia ISO no es propiamente un estándar de red concreto, sino que, en términos abstractos, describe cuáles son los procesos que se han de llevar a cabo para que la comunicación funcione a través de una red.

4.12.2 Modelo La definición de TCP/IP es la identificación del grupo de protocolos de red que hacen posible la transferencia de datos en redes, entre equipos informáticos e internet. Las siglas TCP/IP hacen referencia a este grupo de protocolos:



TCP es el Protocolo de Control de Transmisión que permite establecer una conexión y el intercambio de datos entre dos anfitriones. Este protocolo proporciona un transporte fiable de datos. IP o protocolo de internet, utiliza direcciones series de cuatro octetos con formato de punto decimal (como por ejemplo 75.4.160.25). Este protocolo lleva los datos a otras máquinas de la red.

Página 291 de 308

4.12.2.1 Capas del modelo TCP/IP 

Nivel de enlace o acceso a la red: es la primera capa del modelo y ofrece la posibilidad de acceso físico a la red (que bien puede ser en anillo, ethernet, etc.), especificando el modo en que los datos deben enrutarse independientemente del tipo de red utilizado.

o Nivel de red o Internet: proporciona el paquete de datos o datagramas y administra las direcciones IP. (Los datagramas son paquetes de datos que constituyen el mínimo de información en una red). Esta capa es considerada la más simportante y engloba protocolos como IP,ARP, ICMP, IGMP y RARP.

o Nivel de Transporte: permiten conocer el estado de la transmisión así como los datos de enrutamiento y utilizan los puertos para asociar un tipo de aplicación con un tipo de dato.

o Nivel de Aplicación: es la parte superior del protocolo TCP/IP y suministra las aplicaciones de red tip Telnet, FTP o SMTP, que se comunican con las capas anteriores (con protocolos TCP o UDP).

Fuente: https://www.ionos.es/digitalguide/fileadmin/DigitalGuide/Server/osi-model-c.jpg https://openwebinars.net/blog/que-es-tcpip/

Página 292 de 308

4.13 Jerarquía en las redes de automatización La automatización de los procesos productivos es uno de los aspectos que más ha evolucionado en la industria desde sus comienzos. La integración de tecnologías clásicas como la mecánica y la electricidad con otras más modernas (electrónica, informática, telecomunicaciones, etc.) está haciendo posible esta evolución.

El primer nivel o "nivel de campo" incluye los dispositivos físicos presentes en la industria, como los actuadores y sensores.

• El segundo nivel o "nivel de control" incluye los dispositivos controladores como ordenadores, PLCs, PIDs, etc.

• El "nivel de supervisión" (tercer nivel) corresponde a los sistemas de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA).

• En un nivel superior o "nivel de planificación" se encuentran los sistemas de ejecución de la producción (MES).

• La cúspide de la pirámide ("nivel de gestión") la componen los sistemas de gestión integral de la empresa (ERP).

Fuente: https://www.smctraining.com/es/webpage/indexpage/311

Página 293 de 308

4.14 Aplicación de los protocolos de comunicación industrial Por: Jose Jiménez Según: http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/agosto-06.pdf Las redes de comunicación industrial son la columna vertebral de cualquier arquitectura de sistemas de automatización, ya que ha proporcionado un poderoso medio de intercambio de datos, controlabilidad de datos y flexibilidad para conectar varios dispositivos. Con el uso de redes de comunicación digital propietarias en las industrias, en la última década se ha logrado mejorar la precisión e integridad de la señal digital de extremo a extremo. En primer lugar, se considera comunicación al intercambio de información entre dos o más partes. Para ello, la información se transfiere de un tercero a otro, que la recibe, la procesa y la almacena/descarta en función de su relevancia. Cuando se añade el componente industrial, se puede hablar de «comunicación industrial». La definición se hace considerablemente más difícil cuando el objetivo, es decir, la transmisión de datos entre los dispositivos de un sistema, se formula claramente desde el principio. Para conocer qué es una red y un protocolo industrial va a ser necesario enumerar las funciones de esta comunicación a lo largo de este artículo, debido a sus numerosas configuraciones y

variantes.

Fuente: https://image.slidesharecdn.com/protocolosdiapositivas150506115447-conversion-gate02/95/protocolos-de-comunicacin-paraplcs-5-638.jpg?cb=1430913382

Página 294 de 308

4.14.1

Redes AS-I, PROFIBUS, MODBUS y ETHERNET

Según: http://www.grupdap.es/ficheros/descriptecnicas/AS_Interfase_2009.pdf 

Redes AS-I: El AS-Interface (AS-i) – Aktuator-Sensor-Interface – es un sencillo y eficaz sistema de bus de campo. Por un lado, como bus abierto y preparado para la integración en cualquier plataforma permite la transmisión de señales digitales y analógicas relacionadas

con el proceso y la maquinaria. Por otro lado, constituye una interfaz universal entre sencillos actuadores y sensores binarios, así como entre los distintos niveles del control central. Lo mejor de esto: el sistema AS-Interface se caracteriza por un alto grado de sencillez y efectividad, siendo por lejos el más económico frente a otros sistemas de bus. Por lo tanto, no es de extrañar que AS-Interface se haya convertido en el estándar más extendido en la automatización industrial. No sólo es sumamente fácil de manejar y de rápida instalación, sino que también es especialmente flexible para futuras actualizaciones, y extremadamente robusto, incluso en las condiciones más adversas. Fuente: https://instrumentacionycontrol.net/wpcontent/uploads/2017/10/asi.gif Según: https://www.smar.com/espanol/profibus 

PROFIBUS: PROFIBUS es un estándar de red de campo abierto e independiente de proveedores, donde la interfaz de ellos permite amplia aplicación en procesos, fabricación y automatización predial. Este estándar es garantizado según los estándares EN 50170 y EN 50254. Desde enero de 2000, el PROFIBUS está fuertemente establecido con el IEC 61158, al lado de siete otros fieldbuses. El IEC 61158 se divide en siete partes, de números 61158-1 a 61158-6, con las especificaciones del modelo OSI. Esa versión, que fue ampliada, incluyó el DPV-2.

Página 295 de 308

PROFIBUS es un estándar de red de campo abierto e independiente de proveedores, donde la interfaz de ellos permite amplia aplicación en procesos, fabricación y automatización predial. Este estándar es garantizado según los estándares EN 50170 y EN 50254. Desde enero de 2000, el PROFIBUS está fuertemente establecido con el IEC 61158, al lado de siete otros fieldbuses. El IEC 61158 se divide en siete partes, de números 61158-1 a 61158-6, con las especificaciones del modelo

OSI. Esa versión, que fue ampliada, incluyó el DPV-2.

Fuente: https://www.easc.endress.com/__image/a/52617/k/49df393bc8465c6f080d 652c7691d286ce344530/ar/flexible/w/1024/t/jpg/b/ffffff/fn/PROFIBUS_EN_NT _01.jpg

Según; https://www.cursosaula21.com/modbus-que-es-y-comofunciona/ MODBUS; El protocolo Modbus RTU es un medio de comunicación que permite el intercambio de datos entre los controladores lógicos programables (PLC) y los ordenadores (PC). Los dispositivos electrónicos pueden intercambiar información a través de conexiones en serie utilizando este protocolo. En definitiva, una característica distintiva de esta versión es el uso de codificación binaria y una fuerte verificación de errores CRC. En realidad, es la implementación del protocolo Modbus utilizado con mayor frecuencia en aplicaciones industriales e instalaciones de producción automatizada. No obstante, este es un protocolo serial relativamente simple que puede ser transmitido a través de la tecnología tradicional UART. Los datos se transmiten en bytes de 8 bits, un bit cada vez, a velocidades en baudios que van de 1200 bits por segundo (baudios) a 115200 bits por segundo. La mayoría de los dispositivos sólo soportan velocidades de hasta 38400 bits por segundo. Finalmente, una red Modbus RTU tiene un maestro y uno o más esclavos. Cada esclavo tiene una dirección de dispositivo o número de unidad de 8 bits. Los mensajes enviados por el maestro incluyen la dirección del esclavo al que va dirigido el envío. El esclavo debe responder sólo si se reconoce su dirección, y

Página 296 de 308

debe responder dentro de un cierto período de tiempo o el maestro lo llamará un error de «no respuesta». Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/HeruDQlj2TYfFEIBHNu6dqKN7upLYcIiT 2mjMsg4rtBHK67h2MVK_eHOObgmCZipkuHjwg=s153 Según: https://www.locurainformaticadigital.com/2018/04/06/que-esethernet/ ETHERNET: Ethernet es la tecnología tradicional para conectar dispositivos en una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN) por cable, lo que les permite comunicarse entre sí a través de un protocolo: un conjunto de reglas o lenguaje de red común. Ethernet describe cómo los dispositivos de red pueden formatear y transmitir datos para que otros dispositivos del mismo segmento de red de área local o de campus puedan reconocer, recibir y procesar la información. Un cable Ethernet es el cableado físico, encapsulado, por el que viajan los datos. Los dispositivos

conectados que acceden a una red localizada geográficamente con un cable –es decir, con una conexión alámbrica en lugar de inalámbrica– probablemente utilizan Ethernet. Desde las empresas hasta los jugadores, diversos usuarios finales dependen de las ventajas de la conectividad Ethernet, que incluyen fiabilidad y seguridad. En comparación con la tecnología LAN inalámbrica (WLAN), Ethernet suele ser menos vulnerable a las interrupciones. Fuente: https://slidetodoc.com/presentation_image_h2/3f4efb5ff096bc2cd1bb4bc cd80e9967/image-34.jpg

4.15 Codificación Según; https://definicion.de/codificacion/

Página 297 de 308

La codificación es el acto y el resultado de codificar. Este verbo, por su parte, puede aludir a modificar la expresión de un mensaje o a registrar algo a través de las reglas de un código. También puede referirse a la formación de un cuerpo de leyes que se constituye como un sistema. Para entender qué es la codificación, por lo tanto, primero debe quedar en claro qué es un código. Se trata de una combinación de signos (números, letras, etc.) que tiene un cierto valor en el marco de un sistema o que posibilita la reformulación y la comprensión de un mensaje secreto. Los códigos también son recopilaciones de leyes. La codificación de caracteres, en este marco, consiste en transformar un carácter del alfabeto o de otro lenguaje natural (como puede ser un silabario) en un símbolo perteneciente a otro sistema de representación. A través de reglas de codificación, por ejemplo, el código morse permite convertir señales telegráficas intermitentes en letras y números. El juego de codificación de caracteres conocido con el nombre de ASCII, el cual se suele pronunciar como «asqui», puede codificar un máximo de 128 símbolos. Este límite se debe a que cuenta con siete dígitos binarios destinados a la combinación de valores para la definición de caracteres, ya que el último lo usa para la detección de errores de transmisión. Estas 128 posibilidades son suficientes para la inclusión de todo el abecedario inglés con sus mayúsculas y minúsculas, además de los signos de puntuación, los números y ciertos caracteres de control (como ser el que le indica a la impresora que comience a trabajar con la página siguiente). Dicho esto, ASCII no puede satisfacer las necesidades de nuestra lengua, ya que no incluye los caracteres con tilde ni los signos de interrogación y exclamación iniciales, entre otros símbolos que necesitamos en varios contextos. El juego de codificación de caracteres conocido con el nombre de ASCII, el cual se suele

pronunciar como «asqui», puede codificar un máximo de 128 símbolos. Este límite se debe a que cuenta con siete dígitos binarios destinados a la combinación de valores para la definición de caracteres, ya que el último lo usa para la detección de errores de transmisión.

Fuente: https://cdn.pixabay.com/photo/2019/10/07/10/30/programming4532296_960_720.jpg

Página 298 de 308

4.16 Fundamentos de muestreo, cuantización y codificación Por: Cristopher Alejandro Jocol Hernández

Según Logic.com: Todos estos procesos de comunicación tienen básicamente la misma estructura y el mismo objetivo: intercambiar datos o información entre dos entidades. En los últimos años, las aplicaciones industriales, basadas en la automatización de procesos industrializados se han incrementado, dando paso a las comunicaciones o conexión de sensores, actuadores y equipos de control, de esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se ha convertido en realidad. Estos protocolos se aprovechan de las ventajas funcionales y de seguridad que ofrecen tanto Ethernet como TCP/IP para ofrecer mejores capacidades de trasferencia de información en los sistemas de control. Así, la mayoría de ellos se basan en encajar la parte de datos del protocolo original en la parte de datos de una trama Ethernet. Uno de los objetivos principales del Ethernet/IP es que utiliza todos sus herramientas y tecnologías tradicionales, como lo son los protocolos de transporte (TCP), Internet (IP) y y las tecnologías de acceso y señalización de medios que se encuentran dentro de las tarjetas de interfaz de Ethernet. El muestreo basado en eventos no es en realidad una idea nueva y sus orígenes se remontan a finales de los años 50 cuando (Ellis, 1959) planteaba que el método de muestreo más apropiado consiste en transmitir solamente datos cuando existe un cambio significativo en la señal que justifique la adquisición de una nueva muestra. El muestreo basado en eventos viene caracterizado así por el hecho de que existe una relación funcional entre los instantes de muestreo y la conducta de la señal y en este sentido se dice que es un muestreo dependiente de la señal (Miskowicz; 2007). Durante las décadas de los 60 y 70 en el dominio del control se propuso un esquema de muestreo no convencional que se denominó muestreo adaptativo. Fue introducido en un trabajo por (Dorf et al., 1962) que justificaba el nombre porque el sistema de control en lazo cerrado se hacía inherentemente adaptativo frente a variaciones en sus parámetros ya que en ese caso la frecuencia de muestreo variable compensaría dichos cambios mediante una modificación en la velocidad de muestreo de la señal de error. El muestreo adaptativo es pues en esencia un muestreo dependiente de señal, de naturaleza heurística, donde se permite que el período de muestreo cambie en tiempo real de intervalo a intervalo. El objetivo que persigue es reducir el número de muestras, sin que se produzca una degradación en la repuesta del sistema respecto de la que se obtendría con un sistema muestreado equivalente con periodo constante. En la figura 3 se muestra el diagrama de bloques de un sistema de este tipo, donde ZOH es un retenedor de orden cero

Según Predictiva2/: “Las fábricas del futuro están basadas en la /: en las comunicaciones M2M, en la capacidad de trabajo distribuido y en la integración de múltiples

Página 299 de 308

plataformas sobre las que trabajan personas y objetos conjuntamente. La fábrica del futuro implica que grandes parcelas de la empresa estén conectadas no sólo en local, sino también al exterior. Esto genera unos riesgos de seguridad importantes que han de ser gestionados adecuadamente. El crecimiento de la industria 4.0 debe ir aparejado a un aumento de la inversión en ciberseguridad.

Imagen1: Representa fundamentos de la comunicación Fuente:

https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fvestertraining.com%2Fblog%2Fprotocolo s-comunicacion-redes-industriales%2F&psig=AOvVaw14k1-ERN1DAIdZLhC0uOs&ust=1623192171460000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLiqkZnMhvECFQA AAAAdAAAAABAD

4.17 Tipos de codificación 4.17.1 Transmisión analógica y digital de datos Para transmitir datos es preciso transformarlos en una señal temporal que los represente y que pueda atravesar un determinado medio de transmisión para llegar al receptor en las mejores condiciones posibles. En las redes de computadores, los datos a intercambiar siempre están disponibles en forma de señal digital. Sin embargo, para su transmisión podemos optar por la utilización de señales digitales o analógicas. La elección vendrá determinada por el medio de transmisión a emplear. No todos los medios de transmisión permiten señales analógicas, ni todos permiten señales digitales. Si la naturaleza de nuestros datos es digital, será necesario un proceso previo que adecúe estos datos a la señal a transmitir.

4.17.2 Datos digitales, señales digitales Para transmitir datos es preciso transformarlos en una señal temporal que los represente y que pueda atravesar un determinado medio de transmisión para llegar al receptor en las mejores condiciones posibles. En las redes de computadores, los datos a intercambiar siempre están disponibles en forma de señal digital. Sin embargo, para su transmisión podemos optar por la utilización de señales digitales o analógicas. La elección vendrá determinada por el medio de transmisión a emplear. No todos los medios de transmisión permiten señales analógicas, ni todos permiten señales digitales. Si la naturaleza de nuestros datos es digital, será necesario un proceso previo que adecúe estos datos a la señal a transmitir. Si el medio de transmisión permite el empleo de señales digitales y los datos a enviar son también digitales, entonces resulta conveniente el

Página 300 de 308

empleo de señales digitales. Para obtener la secuencia que compone la señal digital a partir de los datos digitales se efectúa un proceso llamado codificación. Una señal es digital si consiste en una serie de pulsos de tensión. Para datos digitales no hay más que codificar cada pulso como bit de datos. En una señal unipolar (tensión siempre del mismo signo) habrá que codificar un 0 como una tensión baja y un 1 como una tensión alta (o al revés) En una señal bipolar (positiva y negativa), se codifica un 1 como una tensión positiva y un 0 como negativa (o al revés). La razón de datos de una señal es la velocidad de transmisión expresada en bits por segundo, a la que se transmiten los datos. La razón de modulación es la velocidad con la que cambia el nivel de la señal, y depende del esquema de codificación elegido • Un aumento de la razón de datos aumentará la razón de error por bit. • Un aumento de la relación señal-ruido (S/N) reduce la tasa de error por bit. • Un aumento del ancho de banda permite un aumento en la razón de datos. Para mejorar las prestaciones del sistema de transmisión, se debe utilizar un buen esquema de codificación, que establece una correspondencia entre los bits de los datos y los elementos de señal. Factores a tener en cuenta para utilizar un buen sistema de codificación: 1. Espectro de la señal: La ausencia de componentes de altas frecuencias, disminuye el ancho de banda. La presencia de componente continua en la señal obliga a mantener una conexión física directa (propensa a algunas interferencias). Se debe concentrar la energía de la señal en el centro de la banda para que las interferencias sean las menores posibles. Enrique Navarro. 19/35 Sistemas de Telecomunicación. Tema 2: Canales físicos y codificación 2. Sincronización: para separar un bit de otro, se puede utilizar una señal separada de reloj (lo cual es muy costoso y lento) o bien que la propia señal porte la sincronización, lo cual implica un sistema de codificación adecuado. 3. Detección de errores: es necesaria la detección de errores ya en la capa física. 4. Inmunidad al ruido e interferencias: hay códigos más robustos al ruido que otros. 5. Coste y complejidad: el coste aumenta con el aumento de la razón de elementos de señal. 6. Capacidad auto reloj (auto reloj): Algunas de las señales resultantes garantizan transiciones de nivel, con independencia del valor de los datos, que pueden servir para determinar el reloj de transmisión y la posición de la celda de bit. En otro caso, es necesario transmitir la señal de reloj por separado.

4.17.3 Métodos de codificación 4.17.3.1 Retorno a cero (RZ) Si el bit es un uno, la primera mitad de la celda de bit estará a uno. La señal vale cero en cualquier otro caso

Página 301 de 308

4.17.3.2 No retorno a cero (NRZ) Es el esquema más sencillo ya que se codifica un nivel de tensión como un 1 y una ausencia de tensión como un 0 (o al revés). Ventajas: sencillez, fácil de implementar, uso eficaz del ancho de banda. Desventajas: presencia de componente en continua, ausencia de capacidad de sincronización. Se suelen utilizar en grabaciones magnéticas.

4.17.3.3 No retorno a cero invertido (NRZI) Otra modalidad de codificación NRZ es la NRZI que consiste en codificar los bits cuando se producen cambios de tensión (sabiendo la duración de un bit, si hay un cambio de tensión, esto se codifica por ejemplo como 1 y si no hay cambio, se codifica como 0). A esto se le llama codificación diferencial. Lo que se hace es comparar la polaridad de los elementos de señal adyacentes, y esto hace posible detectar mejor la presencia de ruido y es más difícil perder la polaridad de una señal cuando hay dificultades de transmisión.

Imagen1: Diagrama de proceso de codificación Fuente:https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fes.slideshare.net%2Fgiza

club%2Fcodificacin-y-protocolos-en-telecomunicaciones27041558&psig=AOvVaw3FfcX13fJSzSjGIqvBAEKK&ust=1623193781945000&source=images&cd=v fe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLi_zprShvECFQAAAAAdAAAAABAJ

Página 302 de 308

E grafías Taller de Electrónica Digital Y Reparación De Computadoras Por: Pedro Arrecis Contexto Sistema trifásico - Wikipedia, la enciclopedia libre TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA : CIRCUITO DE MANDO O MANIOBRA Y CIRCUITO DE POTENCIA (tecnologiaelectron.blogspot.com) Sensor LM35: ¿Qué es?, ¿Cómo funciona?, Características - Actualidad Tecnologica Corriente alterna - Wikipedia, la enciclopedia libre Resistors in AC Circuits | AC Power, Voltage and Current (electronicshub.org) Resistencias en circuitos de CA | Alimentación, voltaje y corriente de CA (electronicshub.org) Inductor en CC y CA. Factor de calidad - Área de Electrónica (electronicsarea.com) Cómo funciona un condensador en corriente alterna 🎓 Fidestec

Imágenes TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA : CIRCUITO DE MANDO O MANIOBRA Y CIRCUITO DE POTENCIA (tecnologiaelectron.blogspot.com) sensor LM35 - Bing Resistencias en circuitos de CA | Alimentación, voltaje y corriente de CA (electronicshub.org) Cómo funciona un condensador en corriente alterna 🎓 Fidestec

Por: Luis Audón Impedancia https://www.ecured.cu/Impedancia https://es.scribd.com/document/251444174/Impedancia-caracteristica https://quesignificado.org/que-es-una-impedancia-electrica/

circuitos trifásicos https://es.scribd.com/document/93819176/circuitos-trifasicos https://dspace.uclv.edu.cu/bitstream/handle/123456789/12489/An%C3%A1 lisis%20Circuitos%20Trif%C3%A1sicos.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Página 303 de 308

Concepto sobre corriente trifásica https://vrelectrificaciones.com/que-es-la-corriente-monofasica-bifasica-ytrifasica/ https://demotor.net/electricidad/corriente-electrica/corriente-trifasica https://srnr.ru/es/the-concept-of-phase-linear-currents-and-voltages-linearand-phase-currents-and-voltages.html

Concepto sobre circuito trifásicos https://dspace.uclv.edu.cu/bitstream/handle/123456789/12489/An%C3%A1 lisis%20Circuitos%20Trif%C3%A1sicos.pdf?sequence=1&isAllowed=y https://www.slideshare.net/klabarcaquintana/circuitos-trifsicos-73024567

Por: Jonathan Azurdía Imágenes: https://ingtelecto.com/wp-content/uploads/2017/11/Estrella-Delta.png https://miuniversoelectronico.com/wpcontent/uploads/2021/02/ejercicio-circuito-trifasico-estrella-estrella-1.jpg https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/dispositivodecuatrocapas180313154130-thumbnail-4.jpg?cb=1520955838

Contexto: https://ingtelecto.com/conversion-delta-estrella-estrella-delta/ https://miuniversoelectronico.com/circuitos-trifasicos/ejercicios-circuitostrifasicos-resueltos/ https://es.scribd.com/doc/61823602/Dispositivo-de-Cuatro-Capas https://es.slideshare.net/RodrigoGonzalez279/dispositivo-de-cuatro-capas

Por: Gerzón Imul RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO. https://www.monografias.com/trabajos78/rectificador-controlado-silicioscr/rectificador-controlado-silicio-scr.shtml EL TRIAC. https://www.areatecnologia.com/electronica/triac.html https://www.ingmecafenix.com/electronica/triac/

Por: Jordy Carrilo Transistores de Potencia https://sites.google.com/site/transistoresfototransistores/classroom-news

Página 304 de 308

Transistores Especiales https://www.areatecnologia.com/electronica/tiristor.html#Diferencias_entre_el_Tiristor_y_el _Transitor https://www.areatecnologia.com/electronica/tiristor.html#Tipos_de_Tiristores

El DIAC https://electromundo.pro/que-es-un-diac/

Por: José Coc Contenido Análisis de AC. https://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_circuitos_de_corriente_alter na Transistor UJT https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_uniuni%C3%B3n Fundamentos de contadores y diagramas eléctricos. https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_electr%C3%B3nico Imágenes Imagen: Simbolo del UJT Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/96/UJT_simbolo .png/150px-UJT_simbolo.png Imagen: Estructura y Circuito equivalente. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/UJT_struttura .png/150px-UJT_struttura.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4b/UJT_Dioden ersatzschaltbild.svg/160px-UJT_Diodenersatzschaltbild.svg.png Imagen: Curva característica del UJT Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8a/UJT_caratt eristica.png/300px-UJT_caratteristica.png Imagen: Diagrama de circuito de un contador TTL de 4 bits, un tipo de máquina de estado. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/76/4_bit_count er.svg/250px-4_bit_counter.svg.png Imagen: Símbolos de circuitos comunes en diagramas Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1a/Circuit_ele ments_es.svg/220px-Circuit_elements_es.svg.png Imagen: Diagrama de un circuito analógico.

Página 305 de 308

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Circuit_dia gram.jpg/220px-Circuit_diagram.jpg Imagen: Cables y conexiones descritas en el texto. Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9c/Schematicjunctions.png

Por: Wesly Cocon

2.8 E-grafía consultada SIEMENS. (2006, mayo). Manual: LOGO! https://n9.cl/l6zrr Schneider Electric Global. (s. f.). PLC, PAC and Dedicated Controllers. Recuperado 6 de junio de 2021, de https://n9.cl/w1_temario_f2-wfcm Siemens AG. (2003). LOGO! https://n9.cl/i1_temario_f2-wfcm

[Libro

electrónico].

Siemens.

Schneider Electric. (2020). EcoStruxure Machine Expert - Basic V1.1. SIEMENS. (2019). Ayuda en pantalla de LOGO! SoftComfort. Cade Simu. (2021, 5 enero). Cade Simu. https://cade-simu.com

2.9 Ilustraciones https://n9.cl/g0_temario_f2-wfcm

Sistema de ayuda EcoStruxure Machine Expert – Basic https://n9.cl/g1_temario_f2-wfcm

https://n9.cl/g2_temario_f2-wfcm https://n9.cl/g3_temario_f2-wfcm

Por: Juan Cruz Contexto https://www.cursosaula21.com/que-es-un-automata-programable-o-plc-ycomo-funciona/

https://users.dcc.uchile.cl/~clgutier/Capitulo_4.pdf

Imágenes https://n9.cl/ygxjr https://acortar.link/DsuPv

Página 306 de 308

Por: Pablo de la Rosa Contexto https://ipsapro.com/temporizadores-plc-definicion-y-usos-industriales/ https://www.ingmecafenix.com/electricidad-industrial/temporizador-tipostemporizador/ https://shigra.net-learning.org/mahara/view/view.php?id=637 https://instrumentacionycontrol.net/programacion-de-plcs-contadores/

Imágenes https://www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2017/03/Electr%C3%B3nico.jpg https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/03/Motorsincrono.jpg https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/03/termico.jpg https://www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2017/03/Neum%C3%A1tico.jpg https://instrumentacionycontrol.net/wp-content/uploads/2017/10/J10.jpg https://shigra.netlearning.org/mahara/artefact/file/download.php?file=1558&embedded=1 &text=3921 https://shigra.netlearning.org/mahara/artefact/file/download.php?file=1559&embedded=1 &text=3921 https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2015/02/imagen4.jpg.webp https://www.tecnoplc.com/wpcontent/uploads/2015/02/5.temporizadores1.jpg.webp https://www.tecnoplc.com/wp-content/uploads/2015/02/14.RESOLUCION-1MS.jpg.webp

Por: José de Paz https://es.wikipedia.org/wiki/Comparador http://meteo.ieec.uned.es/www_Usumeteog/comp_comb_comparadores. html http://meteo.ieec.uned.es/www_Usumeteog/comp_comb_comparadores. html https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_trif%C3%A1sico https://es.wikipedia.org/wiki/Conexi%C3%B3n_estrella_tri%C3%A1ngulo

Por: Joshua Duarte

Página 307 de 308

---------------------Por: Alberto Enriquez https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/ Python-logo-notext.svg/768px-Python-logo-notext.svg.png https://www.iberianps.com/wp-content/uploads/2020/06/Ejemploalmac%C3%A9n.png

Por: Pedro Estrada : https://www.php.net/manual/es/pgsql.examples-basic.php

https://es.wikipedia.org/wiki/PostgreSQL

Por: Javier Franco -----------------Por: Daniel García ------------------Por: Yosselyn Gómez https://programas.cuaed.unam.mx/repositorio/moodle/pluginfile.php/956/ mod_resource/content/1/contenido/index.html https://openwebinars.net/blog/topologia-de-redes-informaticas/ https://sites.google.com/site/ticsfinanzasjohanaaula11/unidad-i/barquitectura-de-redes-de-informacion

Por: Bryan Hernandez https://es.wikipedia.org/wiki/Topolog%C3%ADa_de_red https://es.wikipedia.org/wiki/Red_punto_a_punto#:~:text=7%20Enlaces%20 externos,Red%20Point%2Dto%2DPoint,para%20comunicarse%20con%20diversos%20 nodos. https://es.wikipedia.org/wiki/Red_en_bus https://es.wikipedia.org/wiki/Red_en_estrella https://es.wikipedia.org/wiki/Red_en_%C3%A1rbol https://prezi.com/m3osdqvd-yl_/topologia-de-redes-conmutada/ https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=2332462 https://concepto.de/red-lan/ https://concepto.de/red-wan/

Por: Edison Hernandez https://www.ionos.es/digitalguide/fileadmin/DigitalGuide/Server/osi-model-c.jpg https://openwebinars.net/blog/que-es-tcpip/ s://www.smctraining.com/es/webpage/indexpage/311

Página 308 de 308

Por: José Jiménez http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/agosto-06.pdf http://www.grupdap.es/ficheros/descriptecnicas/AS_Interfase_2009.pdf https://www.easc.endress.com/__image/a/52617/k/49df393bc8465c6f080d 652c7691d286ce344530/ar/flexible/w/1024/t/jpg/b/ffffff/fn/PROFIBUS_EN_NT _01.jpg

Por: Cristopher Jocol :https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fes.slideshare.net%2Fgizaclub%2Fcodific

acin-y-protocolos-en-telecomunicaciones27041558&psig=AOvVaw3FfcX13fJSzSjGIqvBAEKK&ust=1623193781945000&source=images&cd=v fe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLi_zprShvECFQAAAAAdAAAAABAJ