Este documento describe los conceptos básicos de circuitos eléctricos, magnetismo y robótica. Explica qué es un circuito y sus partes principales como componentes, nodos, ramales y mallas. También describe las leyes fundamentales de circuitos como las leyes de Kirchhoff y la ley de Ohm. Define el magnetismo y clasifica los diferentes tipos de materiales magnéticos. Finalmente, introduce la robótica y clasifica los robots según su generación y arquitectura.

1. VANESA ARENAS
TRABAJO DE EL
MAGNETISMO,LOS CIRCUITOS
Y LA ROBOTICA

2. ¿QUE ES UN CIRCUITO?
 es una red eléctrica (interconexión de dos o más
componentes, tales
como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interr
uptores y semiconductores) que contiene al menos una
trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo
fuentes, componentes lineales
(resistores, condensadores, inductores), y elementos de
distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden
analizarse por métodos algebraicos para determinar su
comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un
circuito que tiene componentes electrónicos es denominado
un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no
lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho
más complejos.

3. PARTES DE UN CIRCUITO
 Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede
fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre
resistores y fuentes.
 Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores
distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como
un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos
diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).
 Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos
entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB
por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un
ramal sólo puede circular una corriente.
 Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez
forman un lazo.
 Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de
energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres
fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
 Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia
despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el
circuito.

5. CLASIFICACION DE UN CIRCUITO

6. LEYES FUNDAMENTALES
 Existen unas leyes fundamentales que rigen a cualquier circuito
eléctrico. Estas son:
 Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran
por un nodo deben ser igual a la suma de las corrientes que salen por
ese nodo.
 Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo
debe ser 0.
 Ley de Ohm: La tensión en una resistencia es igual al producto del valor
dicha resistencia por la corriente que fluye a través de ella.
 Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o
de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal
de corriente en paralelo con una resistencia.
 Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o
de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal
de tensión en serie con una resistencia.
 Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden
necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o
teoremas se producirán un sistema de ecuaciones lineales que pueden
ser resueltas manualmente o por computadora.

7. ¿QUÉ ES MAGNETISMO?
 es un fenómeno físico por el que
los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre
otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han
presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente
como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que
comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los
materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la
presencia de un campo magnético.
 El magnetismo también tiene otras manifestaciones en
física, particularmente como uno de los dos componentes de
la radiación electromagnética, como por ejemplo, la luz.

8. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES DEL
MAGNETISMO
Tipo de material Características
No magnético No afecta el paso de las líneas de
Campo magnético.
Ejemplo: el vacío.
Diamagnético Material débilmente magnético. Si
se sitúa una barra magnética
cerca de él, ésta lo repele.
Ejemplo: bismuto (Bi), plata (Ag), p
lomo (Pb), agua.
Paramagnético Presenta un magnetismo
significativo. Atraído por la barra
magnética.
Ejemplo: aire, aluminio (Al), paladi
o (Pd), magneto molecular.

9. Tipos de material Características
Ferro magnético Magnético por excelencia o
fuertemente magnético. Atraído
por la barra magnética.
Paramagnético por encima de
la temperatura de Curie
(La temperatura de Curie del
hierro metálico es
aproximadamente unos 770 °C).
Ejemplo: hierro (Fe), cobalto (Co),
níquel (Ni), acero suave.
Antiferromagnético No magnético aún bajo acción de
un campo magnético inducido.
Ejemplo: óxido de
manganeso (MnO2).
Ferrimagnético Menor grado magnético que los
materiales ferromagnéticos.
Ejemplo: ferrita de hierro.

10. Tipo de material Características
Superparamagnético Materiales ferromagnéticos
suspendidos en una matriz
dieléctrica.
Ejemplo: materiales utilizados en
cintas de audio y video.
Ferritas Ferromagnético de
baja conductividad eléctrica.
Ejemplo: utilizado como núcleo
inductores para aplicaciones de
corriente alterna.

11. TIPO DE MATERIALES MAGNÉTICOS
 Existen diversos tipos de comportamiento de los materiales
magnéticos, siendo los principales el ferromagnetismo, el
diamagnetismo y el paramagnetismo.
 En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de
cada átomo es tal, que se produce una anulación global de los efectos
magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo
inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido
opuesto al campo inductor.
 Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un
campo magnético uniforme e intenso, esta se dispone transversalmente
respecto de aquel.
 Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de
efectos magnéticos, por lo que cada átomo que los constituye actúa
como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos imanes
es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.
 Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un
campo magnético inductor, el campo magnético inducido en dicha
sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor.

12.  Esto hace que una barra de material paramagnético
suspendida libremente en el seno de un campo inductor
se alinee con este.
 El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente
intenso como para imponer al efecto magnético. Para
comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la
razón entre el campo magnético inducido y el inductor.
 La rama de la química que estudia las sustancias de
propiedades magnéticas interesantes es la magneto
química.
 Electro magnetos
 Un electroimán es un imán hecho de alambre eléctrico
bobinado en torno a un material magnético como el
hierro. Este tipo de imán es útil en los casos en que un
imán debe estar encendido o apagado, por ejemplo, las
grandes grúas para levantar chatarra de automóviles.

13.  Para el caso de corriente eléctrica se desplazan a través de
un cable, el campo resultante se dirige de acuerdo con la
"regla de la mano derecha." Si la mano derecha se utiliza
como un modelo, y el pulgar de la mano derecha a lo largo
del cable de positivo hacia el lado negativo ( "convencional
actual", a la inversa de la dirección del movimiento real de los
electrones), entonces el campo magnético hace una
recapitulación de todo el cable en la dirección indicada por los
dedos de la mano derecha. Como puede observarse
geométricamente, en caso de un bucle o hélice de cable, está
formado de tal manera que el actual es viajar en un círculo, a
continuación, todas las líneas de campo en el centro del bucle
se dirigen a la misma dirección, lo que arroja
un 'magnética dipolo ' cuya fuerza depende de la actual en
todo el bucle, o el actual en la hélice multiplicado por el
número de vueltas de alambre. En el caso de ese bucle, si los
dedos de la mano derecha se dirigen en la dirección del flujo
de corriente convencional (es decir, el positivo y el
negativo, la dirección opuesta al flujo real de los
electrones), el pulgar apuntará en la dirección
correspondiente al polo norte del dipolo. -->

14.  Magnetos temporales y permanentes
 Un imán permanente conserva su magnetismo sin
un campo magnético exterior, mientras que un imán
temporal sólo es magnético, siempre que esté situado
en otro campo magnético. Inducir el magnetismo del
acero en los resultados en un imán de hierro, pierde su
magnetismo cuando la inducción de campo se retira. Un
imán temporal como el hierro es un material adecuado
para los electroimanes. Los imanes son hechos por
acariciar con otro imán, la grabación, mientras que fija
en un campo magnético opuesto dentro de
una solenoide bobina, se suministra con una corriente
directa. Un imán permanente puede ser la remoción de
los imanes de someter a la calefacción, fuertes
golpes, o colocarlo dentro de un solenoide se suministra
con una reducción de corriente alterna.

16. ¿QUÉ ES LA ROBÓTICA?
 es la rama de la tecnología diferenciada de
la telecomunicación (cuya función es cubrir todas las
formas de comunicación a distancia)que se dedica al
diseño, construcción, operación, disposición estructural,
manufactura y aplicación de los robots.1 2 La robótica
combina diversas disciplinas como son: la mecánica,
la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y
la ingeniería de control.3 Otras áreas importantes en
robótica son el álgebra, los autómatas programables y
las máquinas de estados.
 El término robot se popularizó con el éxito de la
obra RUR (Robots Universales Rossum), escrita
por Karel Capek en 1920. En la traducción al inglés de
dicha obra, la palabra checa robota, que
significa trabajos forzados, fue traducida al inglés
como robot.4

17. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS
 Según su cronología
 La que a continuación se presenta es la clasificación más
común:
 1ª Generación.
 Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un
sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de
secuencia variable.
 2ª Generación.
 Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos
que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El
modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El
operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le
sigue y los memoriza.
 3ª Generación.
 Robots con control sensorizado. El controlador es una
computadora que ejecuta las órdenes de un programa y las
envía al manipulador para que realice los movimientos
necesarios.

18.  4ª Generación.
 Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero
además poseen sensores que envían información a la
computadora de control sobre el estado del proceso. Esto
permite una toma inteligente de decisiones y el control del
proceso en tiempo real.
 Según su arquitectura
 La arquitectura, es definida por el tipo de configuración
general del Robot, puede ser metamórfica. El concepto de
metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para
incrementar la flexibilidad funcional de un Robot a través del
cambio de su configuración por el propio Robot. El
metamorfismo admite diversos niveles, desde los más
elementales (cambio de herramienta o de efecto
terminal), hasta los más complejos como el cambio o
alteración de algunos de sus elementos o subsistemas
estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden
agruparse bajo la denominación genérica del Robot, tal como
se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil
establecer una clasificación coherente de los mismos que
resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los
Robots, con base en su arquitectura, se hace en los
siguientes grupos:
poliarticulados, móviles, androides, zoomórficos e híbridos.

19.  1. Poliarticulados
 En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y
configuración, cuya característica común es la de ser
básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser
guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar
estructurados para mover sus elementos terminales en un
determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de
coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad.
En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots
industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es
preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o
alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical
o reducir el espacio ocupado en el suelo.
 2. Móviles
 Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en
carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo
rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la
información recibida de su entorno a través de sus sensores.
Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a
otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas
materializadas a través de la radiación electromagnética de
circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas
detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear
obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de
inteligencia.

20.  3. Androides
 Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el
comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente, los androides
son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad
práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.
Uno de los aspectos más complejos de estos Robots, y sobre el que se
centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este
caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en
el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del
Robot.
 4. Zoomórficos
 Los Robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo
podrían incluir también a los androides, constituyen una clase
caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan
a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus
posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los Robots
zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no
caminadores. El grupo de los Robots zoomórficos no caminadores está
muy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japón
basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre
sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los Robots
zoomórficos caminadores multípedos son muy numerosos y están
siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al
desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteados o
autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas.
Las aplicaciones de estos Robots serán interesantes en el campo de la
exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

21.  5. Híbridos
 Corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se
sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya
expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por
ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al
mismo tiempo, uno de los atributos de los Robots móviles y de los
Robots zoomórficos.