Comportamiento eléctrico y disipación de potencia en circuitos serie-paralelo ante variaciones de resistencia y voltaje

Resumen

El objetivo de este estudio fue analizar el comportamiento eléctrico, la disipación de potencia y la robustez de un circuito resistivo serie-paralelo ante variaciones de resistencia y voltaje, incorporando la relación entre máxima potencia y eficiencia energética. Se evaluaron tres configuraciones resistivas definidas por razones entre la rama fija y las resistencias externas de 1, 2 y 4, nueve valores de resistencia variable y seis niveles de voltaje, para 162 combinaciones paramétricas. Se calcularon corrientes, resistencias equivalentes y potencias mediante relaciones analíticas; los resultados se verificaron con un análisis nodal independiente. Además, se efectuaron seiscientas mil realizaciones Monte Carlo con tolerancias uniformes de ±1 % y ±5 % y un análisis de sensibilidad local. El incremento de la resistencia variable redujo la corriente total hasta 60,32 %, mientras que la máxima potencia se obtuvo al igualar la carga con la resistencia de Thévenin. Sin embargo, la máxima eficiencia global ocurrió con cargas superiores a esa condición y dependió de la configuración resistiva. Con tolerancias de ±5 %, la desviación estándar de la resistencia de Thévenin se mantuvo entre 1,48 % y 1,71 %, pero la pérdida respecto de la máxima potencia realizable no superó 0,25 % en el análisis de esquinas. La validación nodal mostró diferencias relativas inferiores a 1,4 × 10⁻¹⁵. Se concluye que la condición de máxima potencia es localmente robusta frente a tolerancias moderadas, mientras que el compromiso entre potencia y eficiencia depende de la distribución resistiva de la red.