2. Maquinas
Amaya Amaya Carmen Esperanza
Castro Hincapié Karen Lorena
Presentado a la profesora Sara Clavijo
Liceo Femenino Mercedes Nariño
Tecnología e Informática
Grado: 906 J.M
Bogotá D.C
3. INDICE
Introducción.
1
Justificación.
2
Objetivo general.
3
Objetivos específicos.
4
Maquinas rotatorias, maquinas sincrónicas,
maquinas asincrónicas, maquinas conmutadas,
motores y compensadores.
5
Maquinas estáticas: transformadores,
reguladores, variadores, y ciclo convertidores.
9
Generadores de los circuitos.
12
Componentes de un circuito neumático
y componentes de un circuito hidráulico.
15
Compresores, cilindros, y válvulas.
20
Reguladores.
23
4. INTRODUCCION
Mediante este informe se trata de explicar detalladamente todos los te mas relacionados con
maquinas y el funcionamiento de estas; desarrollado de un modo conceptual básico y
entendible para el lector.
Una maquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita
aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin
determinado al conjunto de maquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que
da movimiento a un dispositivo.
La investigación sobre este tema se hizo para conocer y aprender más de él, tratando de no
hacerlo muy extenso pero comprensible para todas las personas que lo lean.
5. 2
JUSTIFICACION
Es muy importante aprender sobre este tema ya que nos muestra para que sirve una clase
especifica de maquinas, su funcionamiento y cada una de sus partes. Es importante saber
sobre este tema ya que cada día hay mas objetos que funcionan con estos mecanismos a
demás aprendemos sobre cada parte de estas maquinas y porque se les llama de esa
amanera.
6. 3
OBJETIVO GENERAL
Investigar, leer y comprender el tema de este informe; dando a conocer su importancia sus
subdivisiones y sus componentes más importantes para lograr mejorar el conocimiento que
tenemos a cerca de este tema.
7. 4
OBJETIVOS ESPECÍFICO
Explicar el funcionamiento de cada máquina y de sus componentes para resolver
dudad.
Indagar sobre las estructuras de la maquinas para mejorar nuestro conocimiento.
Averiguar los avances que han tenido las maquinas desde su aparición por primera
vez hasta el día de hoy.
8. 5
MAQUINAS ROTATORIAS
Una de las aplicaciones más importantes del electromagnetismo son las maquinas rotatorias
o convertidores electromagnéticos. Entre estos convertidores se incluye:
Generadores: Transforman energía mecánica en energía eléctrica.
Motores: Transforman energía eléctrica en energía mecánica.
El fundamento teórico de estos convertidores se encuentran en los tres principios
fundamentales de la inducción electromagnética, estudiando en aparatos anteriores que
podemos resumirlos en:
Una corriente eléctrica que circula por un conductor arrollando en un núcleo
metálico hace que este se comporte como un imán.
Las corrientes ejercen fuerza entre sí a distancia.
Cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético se induce él una
corriente eléctrica
No es un objeto de este trabajo dar a conocer y analizar todos los tipos de maquinas que
existen, más bien el objetivo es dar una breve noción de cómo se transforma la energía
mecánica en energía eléctrica y viceversa.
9. 6
MAQUINAS SINCRTONICAS
La maquina sincrónica es un convertidor electromagnético de energía con una pieza
giratoria denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una
corriente continua, y un pieza fija denominada estator o armadura por cuyas bobinas circula
corriente alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados del estator
producen un campo magnético rotatorio que gira en el entre hiero de la maquina con la
frecuencia angular de las corrientes de armadura. El rotor debe girar a la misma velocidad
del campo magnético rotatorio producido en el estator para que el par eléctrico medio
pueda ser diferente de cero. Si las velocidades angulares del campo magnético rotatorio y
del rector de la maquina sincrónica son diferentes, el par eléctrico medio es nulo. Por esta
razón a esta máquina se le denomina sincroniza; el rotor gira mecánicamente a la misma
frecuencia del campo magnético rotatorio del estator durante la operación en régimen
permanente.
MAQUINAS ASINCRONICAS
Contrariamente a las maquinas sincrónicas, empleadas normalmente como generadores, las
maquinas asincrónicas han encontrado su principal aplicación como motores, debido a la
sencillez de su construcción.
Las maquinas asincrónicas tienes un circulo magnético sin polos salientes estando
roturados tanto el estator como el rotor, los cuales van a estar sometidos a una acción de
campos magnéticos giratorios que darán lugar a perdidas magnéticas. En consecuencia,
ambos órganos de la maquina se fabrican a base apilar chapas delgadas de acero cilicio para
reducir estas pérdidas.
El devanado del estator normalmente es trifásico, aunque en maquinas de pequeñas
potencias también puede ser monofásico o bifásico. El devanado del rotor siempre es
polifásico. Ambos devanados tienen el mismo número de polos (2p). El devanado del rotor
forma un círculo cerrado por el que circulan corrientes inducida por el campo magnético.
10. 7
MAQUINAS CONMUTADAS
Las maquinas conmutadas son un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica
mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza
transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas
utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias entre corte y saturación.
La forma de onda cuadrad resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita y
filtrados para obtener los voltajes de salida de corriente continua. Las ventajas de esta
método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia por lo tanto menor
calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más
complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente
minimizado por no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.
GENERADORES
Un generador es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencia eléctrica
entre dos de sus puntos transformando la energía mecánica en energía eléctrica. Esta
transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores
eléctricos dispuestos sobre una armadura. Si se produce mecánicamente un movimiento
relativo entre los conductores y el campo, se genera una fuerza electromotriz. Este sistema
está basado en la ley de Faraday.
Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una
corriente continua. La mayoría de generadores de corriente alterna son de tres fases. El
proceso inverso seria el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica
en mecánica.
MOTORES
11. 8
El motor eléctrico es aquel motor que transforma la energía eléctrica en energía mecánica.,
por medio de la repulsión que presenta un objeto metálico cargado eléctricamente ante un
imán permanente. Son maquinas eléctricas rotatorias.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía
mecánica en energía eléctrica de tracción usando en locomotoras o en automóviles híbridos
realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son muy
utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar
conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías.
COMPRESORES
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y
desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los
vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la maquina y el fluido
en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por el
convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola
a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de
las primeras que son maquinas hidráulicas, estas son maquinas térmicas, ya que su fluido de
trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también
de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan
fluidos comprensibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera
considerable.
12. 9
MAQUINAS ESTATICAS
Una maquina estática es un dispositivo que transforma la energía cinética en otra energía, o
bien, en energía potencial pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una
etapa de almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes grupos:
generadores, motores y transformadores. Una maquina eléctrica tiene un circuito magnético
y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de los circuitos eléctricos se llama excitación,
por que al ser recorrido por una corriente eléctrica produce los ampervueltas necesarias
para crear un flujo estable en el conjunto de la maquina.
TRANSFORMADORES
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la
tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia
que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la
salida. Las maquinas reales presentan un pequeño porcentaje de perdidas, dependiendo de
su diseño y tamaño, entre otros factores. El transformador es un dispositivo que convierte la
energía eléctrica de un cierto nivel de tensión. En energía alterna de otro nivel de tensión.
Basándose en el fenómeno del inducción electromagnética. Está constituido por dos o más
bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material conductor,
13. 10
devanadas sobre un núcleo cerrado de material fotomagnético, pero aisladas entre sí
eléctricamente.
REGULADORES
Los reguladores tienen la función de verídica la señal captada por el sensor y compararla
con el valor predeterminado y de liberara de forma que llegue a la unidad de control una
señal con una magnitud adecuada. El regulador debería suministrar la señal de control en
unos tiempos que permitan compensar bien las características dinámicas del proceso que
hay que regular. El valor teórico tiene que alcanzarse en el espacio de tiempo más breve
posible.
VARIADORES
Los variadores son un sentido amplio, un dispositivo o conjunto de dispositivos mecánicos,
hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de
maquinaria, especialmente de motores. También es conocido como ASD. La maquinaria
industrial generalmente es accionada a través de motores electrónicos, a velocidades
constantes o variables, pero con avalores precisos. No obstante, los motores eléctricos
generalmente operan a velocidad constante o casi constante, y con valores que dependen de
la alimentación y de las características propias del motor, los cuales no se pueden modificar
fácilmente.
CICLOCONVERTIDORES
Un ciclo convertidor es un variador de frecuencia que funciona con conmutación natural.
Las tensiones alternas de salidas se obtienes por una sucesión de fragmentos de las
tensiones alternas de entrada. Dado el valor y la frecuencia de las tensiones de entrada, el
ciclo convertidor permite cambiar de forma continua el valor y la frecuencia de las
tenciones de salida. Sin embargo, el máximo de la frecuencia de salida en claramente
14. 11
inferior a la frecuencia de entrada; se trata por lo tanto de un de multiplicador de frecuencia
con la relación variable de forma continua.
Estos convertidores utilizan las mismas conexiones de transistores que los rectificadores
reversibles en corriente y tensión.
15. 12
GENERADORES DE LOS CIRCUTOS
Se definen como modelo de un sistema a la estructura cuyo comportamiento es conocido o
se puede deducir a partir de bases teóricas, y que se asemejan bastante al sistema real en
estudio.
Ahora bien, la selección del modelo más adecuado juega un papel importante, ya que debe
ser en funciona de los objetos y precisión que se requiera, para que así los resultados
obtenidos sean lo más afines a nuestros intereses.
El modelo que nosotros adoptaremos para representar a una cadena diatomita
unidimensional estará formado por dos clases de partículas (átomos), con masas distintas y
unidas por medio de resortes, estos de masa despreciable, con constantes elásticas k,
esquemáticamente tenemos.
Ahora bien, cuando se hace vibra a una cadena así constituida se define como grados de
libertad de la cadena, a los diferentes movimientos más simples que pueda tener respecto a
un sistema de coordenadas cartesianas bichos movimientos simples en la cadena estarán
definidos en función de los movimientos armónicos simples de la partículas que él la
constituyen, dando lugar de esta, manera en la red o cadena a los llamados modos normales
de vibración.
16. 13
Cuando una cadena está formada por “n” p partículas, tendrá “n”grados de libertad y
en consecuencia “n” modos normales de vibración.
Siendo conveniente hacer notar que en cada modo normal, todas las partículas de la cadena
oscilaran o vibraran con la misma frecuencia y fase.
De esta manera, cualquier movimiento en la cadena será el resultado de una superposición
de sus modos normales de vibración, de tal forma y en general cualquier movimiento de la
cadena, estará descrito en función de dichos modos.
Como un caso especial y debido a que eh general cada modo normal tiene su propia
frecuencia; cuando a dos de estos les corresponde la misma frecuencia, se les llama modos
degenerados, esta mención viene al caso, ya que la existencia de este tipo de modos será de
interés mas adelante cuando se vea el caso de la cadena diatomita cíclica.
Las propiedades mecánicas de los materiales definen el comportamiento de los materiales
defiende el comportamiento de los mismos ante los agentes mecánicos exteriores que
actúan sobre ellos.
Las propiedades dependen de:
La constitución de los elementos más simples de la materia, como son sus átomos y
los enlaces entre sí mismo.
La estructura cristalina del material si la tiene.
Las características químicas de la materia.
Las del ambiente en que se encuentra.
La resistencia a la ruptura define la oposición que representa un material a ser roto por una
acción de esfuerzos mecánicos exteriores.
Si sometemos a una barra prismática a 2 fuerza de igual modulo y sentido contrario, en sus
dos extremos, se aprecia que dependiente del modulo de las fuerzas F, la barra se romperá o
17. 14
no. Cuando ejercen ambas F y no se rompen, está actuando la fuerza de cohesión. Ahora
bien, como la fuerza de cohesión tiene un valor máximo, si las F superan a este valor, se
producirá la ruptura de la pieza. Al romperse la pieza, habrá que sustituir la porción
eliminada por el efecto dinámico que esta ejercida.
Si en estas condiciones se aísla un elemento de sección unidad, la resultante de todas las
fuerzas que en el actúan será una fuerza de valor 0. Esta fuerza unitaria se denomina
tensión y se define como la intensión d la distribución de las fuerzas internas o componente
por unidad de sección de las fuerzas que se oponen a un cambio de forma de cuerpo.
18. 15
COMPONENTES DE UN CIRCUITO NEUMATICO
A continuación describimos los principales elementos que componen un circuito neumático
COMPRESORES
El aire comprimido se obtiene a partir de una maquina llamada compresor. El compresor
toma aire del exterior, a presión atmosférica, y lo comprime aumentando se presión.
DESTRIBUCION DEL AIRE COMPRIMIDO
Es el compresor se distribuye hacia el resto de los elementos que configuran el sistema a
través de un conjunto de tuberías.
VALVULAS NEUMATICAS
Son dispositivos que permiten regular o controlar el flujo del aire comprimido. Su función
es análoga a la que realizan los interruptores y conmutadores en circuitos eléctricos, de
forma que permitan gobernar el estado de los actuadores neumáticos y controlar el
funcionamiento del circuito
19. 16
VALVULAS REGULADORAS
En funcionamiento de la magnitud que regulen pueden ser:
Reguladores de caudal: ajustan el caudal que circula por los conductores de
distribución, modifican la anchura de la sección del paso del aire.
Regulador de presión: permiten colocar la presión del aire comprimido.
VALVULAS DE BLOQUEO
Permiten bloquear el paso del aire comprimido. Según su estructura interna, las válvulas se
clasifican en:
Válvulas de asiento: su funcionamiento se basa en el cierre de un elemento móvil
sobre su asiento.
Válvulas de corredera: su funcionamiento se basa en una corredera cilíndrica que
se desplaza lateralmente.
TIPOS DE MANDOS
Las válvulas pueden ser accionadas de forma manual o utilizando medios eléctricos.
Mandos manuales: el pulsador y el pedal se utilizan como un medio para cambiar la
posición de forma manual, construyéndose en forma de set.
Finales de carrera: este tipo de mandos tienen un accionamiento que es posición
provenientes de una señal eléctrica que excita un relé o mediante la inyección de
una salida de airea presión.
20. 17
ACTUADORES NEUMATICOS
Son dispositivos que transforman la energía del aire comprimido en energía mecánica es
decir producen un movimiento. Se pueden clasificar en dos tipos, según el movimiento que
producen los cilindros y los motores neumáticos.
CILINDROS
Los cilindros están constituidos por un embolo o pistón; producen un movimiento lineal
que puede ser de avance o de retroceso, los más utilizados son: los cilindros de efecto
simple y los cilindros de doble efecto.
MOTORES NEUMATICOS
Los motores neumáticos producen un movimiento rotatorio que da lugar al giro de un eje o
partir del impulso se aire comprimido laos más utilizados son los motores de paletas que
funcionan a la reversa de los compresores de este tipo.
COMPONENTES DE UN CIRCUITO HIDRAULICO
Los sistemas hidráulicos están compuestos principalmente por:
BOMBAS
Es una maquina hidráulica generadora que transforma la energía con la que es accionada en
energía hidráulica del fluido incompresible que mueve.
TUBERIAS
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Es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar
con materiales muy diversos. Cuándo el líquido transportado es petróleo, se utilizan la
denominación específica de oleoducto: cuando es gas se denomina gasoducto.
VALVULAS
Son fundamentos en los circuitos hidráulicos y son las que controlan los flujos de aceite
para dirigirlos hacia el lugar conveniente en cada momento. Una válvula hidráulica es un
mecanismo que sirve para regular el flujo de fluidos.
DEPOSITOS
Su función es contener o almacenar el fluido de un sistema hidráulico. Es un sistema
hidráulico industrial en donde no hay problemas de espacio y puede considerarse la
obtención de un buen diseño.
CILINDROS
Pueden tener diversas formas o tener los soportes colocados de distintas maneras pero
generalmente se pueden clasificar por el sistema de cierre de la tapa que varía en función de
la presión que tenga que soportar.
MOTORES
Es un actuador mecánico que convierte presión hidráulica y flujo en un par de torsión y un
desplazamiento angular es decir en una rotación o giro.
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FILTROS
Es el componente principal del sistema de filtración de una maquina hidráulica, de
lubricación o de engrase. Estos sistemas se emplean para el control de la contaminación por
partículas solidas de origen externo y las generadas internamente por procesos de desgaste
o de erosión de las superficies de la maquinaria.
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COMPRESORES
Un compresor es una maquina de fluido que está construida para aumentar la presión y
desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los
vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la maquina y el fluido
ene le cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por el
convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola
a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de
las primeras que son maquinas hidráulicas, estos son maquinas térmicas, ya que su fluido
de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y generalmente también
de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan
fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura.
CILINDROS
El cilindro de un motor es el recinto por donde se desplaza un pistón. Su nombre proviene
de su forma, aproximadamente un cilindro geométrico.
En los motores de combustión interna tales como los utilizados en los vehículos
automotores, se dispone un ingenioso arreglo de cilindro junto con pistones, válvulas,
anillos y otros mecanismos de regulación y transmisión, pues allí es donde se realiza la
24. 21
explosión de combustible. Es el origen de la fuerza mecánica del motor que se transforma
luego en movimiento del vehículo.
El cilindro es una pieza hecha con metal fuerte porque debe soportar a lo largo de su vida
útil un trabajo a alta temperatura con explosiones constante de combustible, lo que lo
somete a un trabajo excesivo bajo condiciones extremas. Una agrupación de cilindros en un
motor constituye el núcleo del mismo, conocido como bloque del motor.
Hay motores desde un cilindro, como las moto sierras y algunas hasta motores de 12 o 16
cilindros en automóviles, camiones y aviones.
El dinámetro y la carrera de cilindro, o mejor la cilindrada, tiene mucho que ve con la
potencia que el motor ofrece, pues están en relación directa con la cantidad de aire que
admite para mezclarse con el combustibles y que luego explota, generando con ello el
movimiento mecánico que finaliza con el desplazamiento del vehículo hacia otra posición.
VALVULAS
Una válvula es un mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de
una maquina o sistema. Sin embargo las tres acepciones siguientes se refieren a
mecanismos que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en el contrario. En la
industria, a menudo e refiere la palabra a estas últimas acepciones, pero es en lenguaje ha
tomado en muchas ocasiones el sentido de la primera acepción. De este modo, podría
definirse una válvula como un dispositivo mecánico con el cual se puede iniciar, detener o
regula la circulación de líquidos o gases mediante una pieza móvil que abre, cierra y
obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su
diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,
modular y aislar una enorme serie de líquido y gases, desde los más simples hasta los más
corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 9cm o más de
diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 140MPa y
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temperatura desde las criogénicas hasta 1100k. En algunas instalaciones se requiere un
seriado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.
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REGULADOR
Dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel de voltaje constante.
Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de
alimentación de los computadores, donde estabilizan los voltajes DC usados por el
procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas
generadoras, los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En un sistema de
distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje pueden instalarse en una
subestación o junto con las líneas de distribución de forma que todos los consumidores
reciban un voltaje constante independientemente de que tanta potencia existía en la línea.
Para que el voltaje de salida siempre se mantenga constante, la regulación se especifica por
dos medidas:
Regulación de carga: es el cambio en el voltaje de salida para un cambio dado en
la corriente de carga.
Regulación de línea o regulación de entrada: es el grado al cual el voltaje de
entrada cambia con el voltaje de salida. Es decir, como una relación de cambio entre
voltaje de entada y de salida, o el cambio de voltaje de salida sobre el rango de
voltaje de entrada especificando.
Otros parámetros importantes son:
Coeficiente de temperatura: es el cambio en el voltaje de salida con la temperatura.
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Precisión del voltaje: de un regulador de voltaje refleja el error en el voltaje de
salida sin tomar en cuenta la temperatura o el tiempo de funcionamiento del mismo.
Voltaje de caída: es una diferencia mínima entre el voltaje de entrada y el voltaje de
salida sin tomar en cuenta la temperatura, para el cual el regulador puede aun
suministrar la corriente especificada.
Valores máximos permitidos: están definidos para los componentes del regulador, y
especifican las corrientes de salida pico que pueden usarse, el voltaje máximo de
entrada, la disipación máxima de potencia dada una temperatura, etc.
Ruido de salida e impedancia dinámica de salida: puede definirse en un grafico en
contra de la frecuencia, mientras que rizo de salida puede darse como voltaje pico a
pico o voltaje RMS, o en términos de su espectro.
Corriente de consumo: es la corriente que pasa intensamente por el circulo que no se
va para la carga, medido normalmente como la corriente de entrada cuando no hay
una carga conectada.
Respuesta transitoria: es la reacción del regulador cuando hay un cambio subido de
la corriente de carga o en el voltaje de entrada. Algunos reguladores tienden a
oscilar o poder tener resultados no deseados.
