trasformar la tensión alterna de 220V en tensión continua



PLOBLEMA

¿Como trasformar la tensión alterna de 220V en tensión continua, logrando además obtener un optimo control sobre el valor de la tensión continua de salida el cual será aplicado a diferentes artefactos eléctricos o electrónicos cuya tensión y corriente oscile entre 1.5vdc a 30vdc con un valor menor o igual a 3A de corriente, protegiendo también los circuitos electrónicos ante un posible corto circuito accidental?

OBJETIVO

Demostrar que la transformación de corriente alterna en corriente continua es un proceso simple, siempre y cuando se aplican todos los conocimientos obtenidos en análisis de circuitos eléctricos I y complementando este conocimiento con un poco de electrónica el cual será muy útil en el proceso de transformación.

VARIABLES

Variable dependiente

-circuito eléctrico artesanal

-corriente continua
(Depende del artefacto al cual vamos a suministrar energía)
Variable independiente

-voltaje de corriente alterna(independiente debido a que no es controlado por los usuarios)

DESCRIPCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS UTILIZADOS EN EL PROYECTO DE CONVERSIÓN DE LA TENSIÓN AC EN DC

DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS
Son aquellos dispositivos que no tienen polaridad definida y pueden conectarse a la tensión alterna.

1. LA RESISTENCIA
Es el dispositivo eléctrico más simple que existe por su construcción y principio de funcionamiento también es el más utilizado en aparatos eléctricos y electrónicos
Su función es ejercer oposición al paso de la corriente eléctrica.

1.1 UNIDAD DE MEDIDA
Su unidad de medida es el ohm (Ω), el origen de esta palabra es por el nombre George simón ohm, científico alemán que estableció el concepto de resistencia de una relación definida entre la cantidad de corriente circulante, voltaje aplicado y la resistencia del sistema.














2. EL CONDENSADOR O CAPACITOR


Es un dispositivo eléctrico cuya función es almacenar energía temporalmente en forma de campo electrostático
Figura 2












3. EL TRANSFORMADOR

El transformador es un dispositivo eléctrico cuya función es elevar o reducir cualquier tensión que se aplique a su terminal de entrada.
Está constituido por un arrollamiento primario que recibe la energía eléctrica de corriente alterna de la red de alimentación y crea el campo magnético del transformador de esta manera el arrollamiento secundario recibe la energía del primario por inducción magnética y lo entrega aumentando o reduciendo la tensión de línea.

3.1 PARTES DE UN TRANSFORMADOR
El trasformador esta construido por bobinas y un núcleo que en muchos casos puede ser de hierro o ferrita.














DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Los dispositivos electrónicos son aquellos que están construidos principalmente de silicio o germanio y tienen polaridad definida.

4. EL DIODO

Esta constituido por la unión de dos cristales de silicio o de germanio del tipo P y tipo N
Al cristal P recibe el nombre de ánodo (positivo) atrae los electrones emitidos por el cátodo en el símbolo se le representa por una flecha.
El cristal tipo N recibe el nombre de cátodo (negativo), emite los electrones en el símbolo se le representa por una barra.














TIENE DOS ESTADOS DE OPERACIÓN

4.1. POLARIZACIÓN DIRECTA DEL DIODO


Consiste en polarizar al ánodo con el polo positivo de la pila o batería, al cátodo con el polo negativo de la pila o batería, en estas condiciones el diodo conduce la corriente de electrones que circula del polo negativo de la batería al ánodo cerrando circuito por el polo negativo de la batería.

4.2. POLARIZACIÓN INVERSA DEL DIODO.
Consiste en polarizar al ánodo con el polo negativo de la batería, al cátodo con el polo positivo de la batería, el diodo no conduce no hay corriente.

5. EL DIODO RECTIFICADOR

El diodo rectificador es un dispositivo electrónico que tiene la propiedad de comportarse como un interruptor.
- Conduce corriente cuando esta polarizado directamente
- No deja fluir corriente cuando esta polarizado inversamente
















El diodo rectificador

5.1 Aplicación

Si aplicamos una tensión alterna al diodo ocurre el siguiente fenómeno.












6. EL DIODO LED (DIODO EMISOR DE LUZ)

Como su nombre lo dice este dispositivo es capas de emitir luz cuando fluye corriente por su interior (polarización directa).















7. EL TRANSISTOR

El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consiste de dos capas de materiales tipo N y una capa tipo P o bien dos capas de materiales tipo P y una tipo N. al primero se le denomina transistor NPN en tanto que al segundo transistor PNP.
Su función principal es amplificar señales eléctricas, pero también se puede utilizar como un interruptor controlado por corriente con este principio se construyen las modernas computadoras (sistemas digitales).















simbolo del transistor forma fisica del transistor




DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

8. CIRCUITO ESQUEMÁTICO












9. ANÁLISIS DEL SISTEMA

La tensión de 220vac es aplicada a los terminales del primario del transformador el cual genera un campo magnético que induce una tensión de 30vac en el secundario.
Luego esta tensión es aplicada a los diodos rectificadores D1-D4 los cuales se encargan de transformar la tensión alterna en tensión continua (DC pulsante).
Después sigue la etapa de filtrado la cual esta constituida par el condensador C1=2200uf que se encarga de eliminar el rizado de la corriente continua pulsante para volverla mas lineal.
El sistema de protección esta formado por Q3, R6, R7, D5, cuando se produce un corto circuito ocurre Q3 entra en conducción encendiendo el diodo LED L1 y al mismo tiempo pone a tierra el circuito oscilador formado por Q1, Q2, R1 a R4 y C2 a C4 emitiendo un sonido de alerta a través de parlante.
Por ultimo está la etapa reguladora de voltaje formado por el diodo zener y los transistores Q4, Q5. La variación de voltaje se obtiene mediante el potenciómetro P1.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS


a. ANÁLISIS DE LOS DATOS.

Como dice Encinas (1993), los datos en sí mismos tienen limitada importancia, es necesario
"hacerlos hablar", en ello consiste, en esencia, el análisis e interpretación de los datos.
"El propósito del análisis es resumir las observaciones llevadas a cabo de forma tal que proporcionen respuesta a la interrogantes de la investigación. La interpretación, más que una operación distinta, es un aspecto especial del análisis su objetivo es "buscar un significado más amplio a las respuestas mediante su trabazón con otros conocimientos disponibles”
(Selltiz, 1970) que permitan la definición y clarificación de los conceptos y las relaciones entre éstos y los hechos materia de la investigación.
La relación entre análisis e interpretación y la forma específica que toman, tanto separada como conjuntamente, varían de un estudio a otro" , dependiendo de los distintos esquemas o niveles de investigación y, fundamentalmente, del diseño propuesto.
Los datos, a partir de los cuales el investigador inicia el análisis, son diferentes según el nivel de elaboración realizado, el cual depende de la naturaleza del problema de investigación y, consecuentemente, del tipo de investigación; también de las técnicas y procedimientos seguidos en la elaboración.
De acuerdo a estas consideraciones, los datos que se utilizan en el análisis pueden ser:

 datos cuantificados
 datos no cuantificados
 datos no estructurados.

1) ANÁLISIS DE LOS DATOS CUANTIFICADOS.

Algunos tipos de estudios, por su naturaleza, aportan datos elaborados, es decir, cuantificados.
El tratamiento estadístico de los datos permite un análisis adecuado que puede tener diversos alcances, los cuales dependen de los objetivos de la investigación y de las hipótesis formuladas.
Según Selltiz (1970), al análisis puede estar orientado a:

 Determinar lo que es típico en el grupo estudiado. (Se utiliza algunas de las medidas de tendencia central, según el caso) .
 Indicar si existen variaciones entre los sujetos del grupo, señalando de qué tipo y magnitud son. (Se utiliza alguna de las medidas de variabilidad; cada una proporciona datos sobre un aspecto diferente).
 Mostrar la forma cómo están distribuidos los individuos con respecto a la variable que se mide. (Se utiliza el desarrollo de una curva de distribución).
 Mostrar la relación existente entre dos o más variables. (Se aplica el coeficiente de variabilidad).
 Describir las diferencias existentes comparando dos grupos de individuos

2) ANÁLISIS DE LOS DATOS NO CUANTIFICADOS.

No todos los aspectos del material recogido pueden ser categorizados y, consecuentemente, cuantificados, debidos, en algunos casos, a la falta de precisión en la definición de las categorías, lo que dificulta el análisis de los resultados. Por este motivo, se recomienda considerar que cada categoría propuesta comprenda un amplio margen de criterios para las respuestas.
De todos modos, los datos sin elaborar, "pueden ser utilizados en el análisis e interpretación sin tener en cuenta si han sido o no cuantificados en todos los aspectos", pues cumplen una función importante:

 ayudan a entender el significado de las categorías;
 aclaran la naturaleza de las relaciones entre las variables determinadas estadísticamente.
 permiten orientar al investigador a formular nuevas hipótesis para futuras investigaciones.

3) ANÁLISIS DE LOS DATOS NO ESTRUCTURADOS.

El material no estructurado es el que proviene, por ejemplo, de observaciones o entrevistas no estructuradas, en las cuales se recoge mucho material, a veces valiosa, pero sin ninguna pauta que permita alguna forma de organización y menos de clasificación.
En algunos casos, los estudios de nivel exploratorio, que no se inician con hipótesis, cubren aspectos diversos, los cuales conducen al acopio de datos en cantidad excesiva y no estructurado.
El problema que plantea este tipo de datos es doble: primero porque se necesita determinar qué aspectos del material requieren ser categorizados, y segundo, saber qué principios de clasificación pueden utilizarse.
Selltiz (1970) propone, como soluciones al problema expuesto, elaborar, en primer término, hipótesis de trabajo que permitan establecer principios de clasificación y, en segundo lugar, utilizar algunos procedimientos que puedan ayudar en el análisis, tales como:
Estudiar el material correspondiente a un grupo que contrasta con el que se está investigando, con el objeto de obtener elementos que sugieran ideas sobre las diferencias significativas entre ambos grupos, respecto de la característica que se analiza.
Otro procedimiento consiste en formar grupos con lo casos motivo de estudio sobre características comunes; después se analizan para ver si aquellos que tienen características semejantes han pasado por experiencias parecidas.
También, pueden formarse grupos sobre la base de aquellos que han tenido experiencias similares, y ver en qué medida, son semejantes respecto de las características comunes que presentan.

b. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.

El objetivo de la interpretación es buscar un significado más amplio a las respuestas mediante su trabazón con otros conocimientos disponibles. Ambos propósitos, por supuesto, presiden la totalidad del proceso de investigación, todas las fases precedentes han sido tomadas y ordenadas para hacer posible la realización de estos dos últimos momentos.
Este aspecto del proceso se realiza confrontando los resultados del análisis de los datos con las hipótesis formuladas y relacionando dichos resultados con la teoría y los procedimientos de la investigación.
Cuando el plan de la investigación ha sido cuidadosamente elaborado y las hipótesis formuladas en términos adecuados para una observación confiable, los resultados obtenidos son interpretadas fácilmente.
De todos modos, la interpretación debe limitarse al sistema de variables considerado para cada hipótesis, pues sólo éstas cuentan con el fundamento teórico para la interpretación.

1) INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS POSITIVOS RESPECTO A LAS HIPÓTESIS FORMULADAS.

Cuando los resultados obtenidos permiten la verificación de las hipótesis, se debe cuidar que la interpretación no exceda a la información que aportan los datos. Además, es importante considerar las exigencias de validez interna y las limitaciones que se han presentado durante el proceso de investigación. Es necesario señalar los factores que no fueron controlados y que pudieron afectar los resultados. También, es conveniente relacionar los resultados obtenidos, con los logrados en otros estudios sobre el mismo problema de investigación.
Debe manejarse con prudencia los valores obtenidos con el análisis estadístico, pues no siempre la significación estadística de los resultados garantiza que éstos sean realmente importantes (Ary, 1982).


2) INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS NEGATIVOS RESPECTO A LAS \HIPÓTESIS FORMULADAS.

Cuando los resultados no confirman las hipótesis, el investigador, debe, sin embargo, aceptarlos como tales, puesto que en esa condición tendrán su propio significado y valor.

c. LA INTERPRETACIÓN EN EL CASO DE LA INVESTIGACIÓN CUALITATIVA.

En el caso de la investigación operativa, puente entre la acción educativa y la investigación pedagógica o protagónica, recogidos los datos, se procede a su estudio, análisis y clasificación. De este modo surgen, necesariamente, algunas ideas acerca del mejor procedimiento para resolver el problema o al menos para planear un estudio más profundo que ayude a resolverlo. Sobre estos datos e ideas se formula una hipótesis; pero esta hipótesis es siempre una actividad, un plan de acción escolar o educativa, que ha de llevarse a efecto en las condiciones ordinarias de las instituciones educativas sometidas a control tan riguroso como sea posible. No se trata, pues, de una prueba aislada y esterilizada dentro del hacer educativo, es la acción de la propia institución que somete a observación sistemática su propia actividad para perfeccionarla.

Los resultados de esta acción investigadora, o, si se quiere, de esta investigación activa, son siempre normas operacionales, principios de acción inmediatamente aplicables, a la tarea ordinaria de la organización de la cual ha surgido. Estas normas operacionales deberán ser expresadas en los mismos términos que normalmente se emplean para aludir a la actividad correspondiente.
Todo este proceso es llevado a efecto mientras se desarrolla el trabajo educativo normal, como una parte del mismo, o, mejor aún, incardinado en él, formando un todo con la situación que se estudia. En ello estriba el carácter esencial de la "investigación por la acción", rúbrica quizá excesivamente pretenciosa para una realidad que debe ser cotidiana.
Cabe recordar que:

 Los datos recogidos para una investigación tienen poco significado si no se les ordena o clasifica siguiendo algún sistema. Además, es la única forma de poder realizar el análisis e interpretación de los datos en forma adecuada y con economía de tiempo y esfuerzo.
 La tabulación, como técnica, consiste en ordenar y situar los datos en tablas.
 En cambio, si se ordenan los puntajes en una distribución de frecuencias se puede examinar la configuración general y determinar las formas de distribución de los puntajes y su significado.
 En la tabulación de los datos un concepto básico es el de frecuencia, es decir el número de casos que poseen una característica determinada.
 La distribución de frecuencias se realiza estableciendo un determinado número de intervalos de clase en los cuales se marcan las puntuaciones. (En estadística existen principios para determinar el número de intervalos y la amplitud de éstos.)
 Después que se han anotado todas las puntuaciones se cuentan las marcas para hallar la frecuencia o número de casos que corresponde a cada intervalo. La suma de todas las frecuencias es igual al número de casos estudiados.