Régimen transitorio y permanente


Los circuitos eléctricos más simples (con resistencias, inductancias y condensadores) son sistemas lineales. Cuando son alimentados por una señal periódica cualquier salida (es decir, cualquier corriente o tensión del circuito) es, al cabo de un cierto tiempo, otra señal periódica, aunque con una forma que puede ser diferente que la de la señal de entrada.


Cuando se llega a esta situación estable en que la salida ya es una señal periódica si las excitaciones (fuentes) también lo son estaremos en lo que se denomina régimen permanente.


El período transcurrido entre que se conecta el circuito y se llega al régimen permanente se denomina régimen transitorio, tiempo durante el cual el circuito aún no está estabilizado. La duración del régimen transitorio dependerá de la configuración particular de nuestro circuito.


Régimen transitorio


Se llama régimen transitorio, o solamente "transitorio", o "fenómeno transitorio" a aquella respuesta de un circuito eléctrico que se extingue en el tiempo, en contraposición al régimen permanente, que es la respuesta que permanece constante hasta que se varía bien el circuito o bien la excitación del mismo.


La figura muestra un transitorio de tensión, que dura el tiempo de carga del condensador. Una vez cargado, la salida ya no varía. No existe un punto donde el régimen cambia, pasando de transitorio a permanente, sino que el transitorio tiende asintóticamente al régimen permanente. En la práctica se elige un valor arbitrario que depende de la aplicación de que se trate.



Fig.1 - Transitorio de tensión en un circuito RC.


El amortiguamiento nos indica la evolución del transitorio, que se puede aproximar monótonamente al régimen permanente, como en la figura 1, o bien sufrir oscilaciones amortiguadas. Este último caso puede ser peligroso pues el nivel de tensión o corriente puede superar los niveles nominales de funcionamiento, como se ve en la figura 2. El generador produce un tono de 10 kHz y 10 Vp, que se inicia a los 2 ms.



Fig.2 - Simulación de un transitorio de tensión con sobreimpulso.


Desde el punto de vista tecnológico, los transitorios son de gran importancia. Se producen en todos los circuitos (el encendido ya es un transitorio) y se suelen extinguir de forma natural sin causar problemas, pero existen casos donde se deben limitar pues pueden provocar un mal funcionamiento o incluso la destrucción de algún componente. Debe prestarse atención a los transitorios principalmente en las siguientes situaciones:


Encendido. Transitorios en las líneas de alimentación pueden destruir algún componente. En los amplificadores operacionales o circuitos cmos puede presentarse el fenómeno de Latch-up.


Conmutación de inductancias: relés, motores, actuadores electromagnéticos... Son peligrosos para el elemento de potencia que los gobierna. Se suelen proteger con diodos.


Líneas de transmisión. En líneas de transmisión incorrectamente adaptadas se producen reflexiones que, en el caso de circuitos digitales, se comportan como transitorios. También estas líneas son susceptibles de captar ruidos de diversa procedencia que se acoplan a ellas llevando la señal fuera del margen de funcionamiento. Algunas familias digitales incluyen clamp diodes para proteger las entradas de estos transitorios.


Pero los transitorios también son útiles. Se utilizan en temporizadores, multivibradores, osciladores de relajación, fuentes de alimentación conmutadas, etc. En estos circuitos se produce algún tipo de conmutación en el circuito que es la que produce el transitorio. Cuando este alcanza cierto nivel, se produce una nueva conmutación que genera otro transitorio.


Régimen permanente


Estado de un sistema que se conserva después de que, permaneciendo constantes las variables de entrada, todos los efectos transitorios hayan desaparecido.


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