Electrotecnia ~ Tema 6, #1:  Análisis de circuitos en régimen estacionario sinusoidal (1ª parte)
Channel: ElectrotecniAbierta
Date: 30/01/2023

El profesor Dr. Miguel Ángel García introduce el Tema 6 de Fundamentos de Electrotecnia (Análisis de circuitos en régimen estacionario sinusoidal). Esta primera parte está dedicada al régimen estacionario de circuitos excitados con fuentes de "corriente alterna".
En los primeros 5 temas de Electrotecnia hemos visto cómo se analiza cualquier tipo de circuito, sean cuales sean las fuentes y sean cuales sean los elementos que componen esos circuitos. Hemos visto dos métodos de análisis, nudos y mallas, y teoremas que ayudan a simplificar los circuitos para hacer más fácil su análisis. 
Cuando el circuito está en régimen estacionario y además las fuentes independientes son constantes en el tiempo, las tensiones y corrientes también son constantes y los sistemas de ecuaciones que modelan el circuito son lineales con coeficientes constantes. Estos sistemas algebraicos los resolvemos por sustitución, igualación, reducción, Gauss, regla de Cramer, etc.
En el resto de casos, obtenemos un sistema de ecuaciones integro-diferenciales de coeficientes constantes expresadas con ayuda del operador diferencial D, que en cursos más avanzados se suelen resolver aplicando la transformada de Laplace, los coeficientes indeterminados u otras técnicas.
Cuando se conecta un circuito a su alimentación, existe un periodo inicial donde las variables de circuito evolucionan: los condensadores y las bobinas se cargan desde su estado inicial y hay una evolución transitoria de variables debida al estado inicial en el instante de la conexión. Dado que los tiempos de respuesta de los circuitos son cortos, llegará un momento, quizás unos milisegundos más tarde, donde las condiciones iniciales en el fenómeno de la conexión pierdan importancia en el funcionamiento del circuito. El periodo transitorio termina en ese momento, a partir de entonces se dice que el circuito funciona en estado estacionario, donde ya no afecta lo que ocurrió durante la conexión.
Cuando enchufamos la clavija de un cargador u otro aparato en la toma de corriente de una habitación con poca iluminación, es posible que veamos un pequeño resplandor de la corriente de conexión. La corriente de conexión de algunos aparatos es elevada porque se carga rápidamente un condensador y, dependiendo de la toma de corriente, hay veces que se percibe el resplandor de un pequeño arco eléctrico entre los terminales de la clavija y los de la toma de corriente. Ese es el transitorio de conexión del cargador. Pero un segundo después de haberse conectado, el transitorio ya no afecta al funcionamiento del aparato. 
Si el circuito está alimentado por fuentes sinusoidales de frecuencia, desfase inicial y amplitud constantes, una vez transcurrido el periodo transitorio, ya todas las tensiones e intensidades son ondas sinusoidales de amplitud, frecuencia y desfase inicial constante. Ese es el régimen estacionario de este tipo de circuitos.
En este tema vamos a considerar circuitos donde las tensiones y corrientes son ondas sinusoidales cuyas propiedades permanecen constantes en el intervalo de estudio. Cuando las propiedades de esas ondas sinusoidales se mantienen estables, como en la animación, se dice que el régimen de funcionamiento del circuito es (o se mantiene) estacionario.
Si representamos la función seno, obtenemos una gráfica como la mostrada, donde el patrón repetitivo de la sinusoide se repite con un periodo que es el inverso de la frecuencia de repetición.
Esta explicación ha sido realizada por el profesor Dr. Miguel Ángel García García en la asignatura Fundamentos de Electrotecnia del Grado en Ingeniería de Organización Industrial impartida presencialmente en el Centro Universitario de la Defensa, Academia General Militar, Zaragoza (España).