ciclo de trabajo

Un ciclo de trabajo es la fracción de tiempo que una señal, interruptor o dispositivo pasa en su estado activo durante un ciclo repetitivo. En una onda cuadrada o tren de pulsos, se expresa como un porcentaje: el tiempo que la señal está en alto dividido por el período total, multiplicado por 100. Un ciclo de trabajo del 50% significa que la señal está encendida durante la mitad del período y apagada durante la otra mitad. Un ciclo de trabajo del 75% significa que está encendida tres cuartas partes del tiempo. Esta métrica se aplica a las señales de reloj, salidas PWM, conmutación de relés, actuación de solenoides y cualquier carga intermitente.

El ciclo de trabajo es fundamental para la modulación por ancho de pulso (PWM), la técnica estándar para controlar el suministro de energía en accionamientos de motores, brillo de LED y fuentes de alimentación conmutadas. Al variar el ciclo de trabajo de una onda cuadrada de frecuencia fija, el voltaje o la corriente promedio entregados a una carga cambian sin desperdiciar energía en forma de calor. Un motor accionado por una señal PWM de 25 kHz con un ciclo de trabajo del 60% recibe la misma potencia promedio que uno alimentado con un voltaje constante escalado proporcionalmente, pero con menores pérdidas de conmutación y mejor resolución de control.

Temperatura y vida útil de los componentes

El ciclo de trabajo afecta directamente el estrés térmico y la vida útil de los componentes. Un relé o solenoide operado con un ciclo de trabajo continuo del 100% genera calor constante y envejece debido al ciclo térmico y la fatiga mecánica. El mismo dispositivo funcionando con un ciclo de trabajo del 30% permite un tiempo de enfriamiento entre activaciones y prolonga significativamente la vida útil. Los condensadores electrolíticos en las fuentes de alimentación se degradan más rápido bajo corriente alta continua que bajo carga intermitente con la misma corriente promedio. Los fabricantes especifican clasificaciones continuas e intermitentes; el ciclo de trabajo es el puente entre ellas.

La medición del ciclo de trabajo requiere un osciloscopio o un medidor con capacidad de medición de pulsos. Para una onda cuadrada simple, divida el ancho del pulso (el tiempo que la señal está en alto) por el período (el tiempo desde un flanco ascendente hasta el siguiente). El resultado a menudo se denomina relación marca-espacio en la documentación de equipos más antiguos. En la práctica, el ciclo de trabajo rara vez es perfectamente estable; la ondulación, la fluctuación y la tolerancia de los componentes crean pequeñas variaciones que generalmente solo importan en aplicaciones de temporización de precisión o de alta frecuencia.

El término se origina en sistemas mecánicos, donde el ciclo de trabajo se refería a la fracción de tiempo que una máquina estaba bajo carga. El concepto se transfirió directamente a la electrónica: un dispositivo bajo carga eléctrica (el trabajo) durante una parte de su ciclo operativo. Hoy en día es vocabulario esencial en todos los dominios donde la energía se conmuta en lugar de aplicarse continuamente, desde la automatización industrial hasta la electrónica de consumo y la industria aeroespacial.