Contenidos Electrotecnia

DESCRIPCIÓN DEL CURSO

Este curso está orientado a un análisis de los comportamientos básicos de la electricidad, analizando circuitos de corriente alterna (AC) y corriente continua (DC), motores, generadores y transformadores eléctricos. También se abordarán temas acerca de la conducta de la electricidad y enseñar modelos matemáticos que ayuden a comprender su comportamiento dentro del campo de aplicación, poniendo en práctica los conceptos básicos aprendidos en las áreas de física y química. Dada la distribución de horas, el componente de créditos teóricos será alcanzado en un ambiente de clases y los créditos prácticos restantes serán completados sobre plataformas informáticas.

PRERREQUISITOS

Ninguno

CORREQUISITOS

Ninguno

OBJETIVOS DEL CURSO

• Saber/comprender acerca de fenómenos eléctricos. Inducción electromagnética, circuitos de corriente alterna (AC) y corriente continua (DC). Técnicas e instrumentos de medición eléctrica.
• Conocer/ aplicar técnicas eléctricas, elementos básicos que componen un sistema eléctrico y el cálculo respectivo de los distintos sistemas de alimentación eléctrica.  
• Aplicar/comprender conceptos básicos de líneas eléctricas.
• Identificar/diferenciar entre un sistema monofásico, bifásico y trifásico en corriente alterna y aplicar las técnicas de análisis correspondientes para cada sistema.
• Brindar la información adecuada sobre el proceso, modelo matemático y la solución que aplica para dar solución a un determinado problema.
• Analiza diagramas y el resultado lo relaciona con datos físicos, obtenidos dentro del campo de aplicación, para abordar con las conclusiones y soluciones respectivas.
• Aplica correctamente las fórmulas pertinentes, para determinar el valor teórico de las variables que se están considerando dentro de un circuito eléctrico.

UNIDAD I

CONTENIDOS

TEMAS (Que debe saber)

Nro. HORAS SEMANA

RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Que debe ser capaz de hacer)

EVIDENCIA DE LO APRENDIDO

1. Fenómenos y magnitudes eléctricas.

1. Reseña histórica de fenómenos eléctricos, magnitudes físicas y eléctricas: carga, campo, potencial, corriente eléctrica, fuerza electromotriz.
2. Elementos de un circuito eléctrico: fuentes de voltaje e intensidad, resistencias, capacitores e inductores.
3. Tipos de materiales: aislantes, conductores y semiconductores.

1. Conceptos básicos

1. Protecciones elementales.
2. Tipos de elementos de un circuito eléctrico: pasivos y activos.

1. Leyes básicas

1. Introducción.
2. Ley de Ohm.
3. Nodos, ramas y mallas.
4. Leyes de Kirchhoff.
5. Balance de potencia en un circuito. Teorema de conservación de potencia.
6. Parámetros de una resistencia: Valor óhmico, tolerancia y potencia máxima de disipación.
7. Resistores en serie y división de tensión.
8. Resistores en paralelo y división de corriente.
9. Transformaciones estrella-delta.
10. Aplicaciones

1. Métodos de análisis

1. Introducción
2. Análisis nodal
3. Análisis nodal con fuentes de tensión (supernodo)
4. Análisis de lazo
5. Análisis de lazo con fuentes de corriente (supermalla)
6. Potencia y energía eléctrica.
7. Métodos alternativos: método del teorema de superposición y método de simplificación.
8. Teorema de Thévenin y Norton
9. Teorema de máxima transferencia de potencia.

1.  Circuitos de primer orden en corriente continua.

1. Constitución de un condensador. Parámetros de un condensador: Capacidad, voltaje máximo o tensión de perforación del dieléctrico, tolerancia y temperatura máxima.
2.  Tipos de condensadores sin polaridad y con polaridad: Cerámicos, variables, electrolíticos y de tántalo.
3. Carga de un condensador a través de una resistencia: Respuesta temporal de tipo exponencial. Energía almacenada en un condensador.
4. Constitución de una bobina o inductor. Parámetros de un inductor: Inductancia, corriente máxima, tolerancia y resistencia parásita equivalente. Energía almacenada en una bobina.
5. Tipos de bobinas: De núcleo sólido, de aire y variables.
6. Carga de una bobina a través de una resistencia: Respuesta temporal de tipo exponencial. Energía almacenada en una bobina.

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• Conocer los fundamentos de los circuitos eléctricos.

• Distinguir la diferencia entre corriente DC y AC.

• Aplicas las leyes de Ohm y Kirchhoff para el análisis de circuitos eléctricos.

• Diferenciar entre elementos lineales y no lineales y entre elementos activos y pasivos.

• Operar con las leyes fundamentales de la física y la electrotecnia.

• Interpretar magnitudes eléctricas básicas, sus unidades y las posibilidades de su determinación por cálculo o medición.

• Desarrollar circuitos teórico-prácticos que posibiliten verificar los distintos procesos eléctricos, mediante el uso de laboratorios.

• Identificar los elementos pasivos y activos en un circuito eléctrico, para después aplicar el análisis matemático correspondiente, y poder determinar analíticamente el valor número de las variables físicas que intervienen en dicho sistema.

• Determinar analíticamente la potencia entregada y disipada por un circuito eléctrico, aplicando las fórmulas correspondientes para circuito eléctricos en DC.

• Analizar los circuitos de primer orden en corriente directa, y expresar su resultado mediante una función matemática.

• Aplicar el análisis matemático correspondiente a los circuitos para poder determinar las magnitudes eléctricas del mismo.

• Realizar e interpretar las gráficas de carga y de descarga del capacitor e inductor.

Registro de socialización del Silabo.

Consulta 01: definición de energía eléctrica.

Consulta 02: elementos pasivos y activos.

Deber 01: Resolución de circuitos en serie

Deber 02: Resolución de circuitos en paralelo

Deber 03: resolución de circuitos mixtos.

Taller 01: resolución de circuitos en serie, paralelo y mixto.

Deber 04: resolver ejercicios lineales mediante la aplicación de análisis nodal.

Taller 02: resolución de circuitos mediante la aplicación del teorema de Thevenin.

Consulta 03: funcionamiento y constitución del condensador y bobina.

Taller 03: elaborar un cuadro sinóptico sobre la operatividad de los condensadores en DC.

BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA

• CHARLES, K.A. & MATTHEW, N.O. (2006). Fundamentos de circuitos eléctricos. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
• BOYLESTAD, R.L. (2011). Introducción al análisis de circuitos. México: Pearson Educación de México, S.A.
• HAYT, W.H., KEMMERLY, J.E. & DURBIN, S. M. (2007). Análisis de circuitos en ingeniería. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
• ROBBINS, A.H., MILLER, W.C. (2008). Análisis de circuitos. Teoría y práctica. Santa Fe, México. Cengage Learning.
• EDMINISTER, J.A., NAHVI, M. (2001). Circuitos eléctricos Schaum. Madrid, España. Mc-Graw-Hill.
• CABELLO, M., SÁNCHEZ, M. (2014). Instalaciones eléctricas interiores. Editex.

CLASES PRÁCTICAS

1. Utilización del software PROTEUS v.8 para la comprobación y estudio de los circuitos eléctricos.
2. Verificación de leyes fundamentales con el uso del software PROTEUS. (laboratorios de instrumentación virtuales como: generador de señales, osciloscopio, multímetro, etc.).

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• Fortalecer los conocimientos teóricos llevándolos a interactuar con casos más aplicativos, y relacionándolos a su campo laboral de preparación profesional.

• Aprender a utilizar los laboratorios de instrumentación virtuales necesarios, para un mejor análisis del comportamiento de un circuito eléctrico en AC y DC.

• Lecciones prácticas, con la finalidad de reforzar la parte teórica aprendida en las aulas.

• Practicas individuales y grupales, con la finalidad que compartir criterios y análisis correspondientes de los circuitos eléctricos en estudio.

PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD I

METODOLOGÍA

Activo - Participativa

Resolución de problemas

ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS

Trabajo autónomo

Trabajo en equipo

UNIDAD II

CONTENIDOS

TEMAS (Que debe saber)

Nro. HORAS SEMANA

RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Que debe ser capaz de hacer)

EVIDENCIA DE LO APRENDIDO

1. Circuitos eléctricos en corriente alterna.

1.  Reseña histórica: Corriente continua frente a corriente alterna.
2. Representación gráfica de ondas senoidales eléctricas y parámetros: Amplitud, frecuencia, periodo y fase. Representación fasorial.
3. Revisión de la Ley de Ohm para corriente alterna. Concepto de impedancia y admitancia en condensadores y en inductancias.
4. Leyes de Kirchhoff en corriente alterna.
5. Análisis de circuitos eléctricos en corriente alterna. Método de las corrientes de rama, de las corrientes de malla y de las tensiones en los nudos. Obtención de sistemas de ecuaciones lineales.
6. Métodos alternativos: Método del teorema de superposición y método de simplificación.
7.  Teoremas de Norton y Thévenin aplicados a la resolución de circuitos en corriente alterna.
8. Teorema de máxima transferencia de potencia.
9. Energía y potencia eléctrica: Teorema de máxima potencia, potencia activa, reactiva y aparente. Factor de potencia.
10. Corrección del factor de potencia en máquinas eléctricas.
11. Fenómeno de resonancia.
12. Circuitos monofásicos, bifásicos, trifásicos y de fase partida. Conexiones estrella y triángulo.
13. Sistemas de distribución eléctrica y de referencia eléctrica: neutro, tierra.
14. Corrientes periódicas no sinusoidales.

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• Analizar y resolver circuitos con corriente alterna en régimen estable.

• Desarrollar los conceptos fundamentales de Energía y potencia.

• Diferenciar los distintos sistemas polifásicos aplicando los respectivos análisis matemáticos para resolver circuitos trifásicos.

• Conocer la penalización por bajo factor de potencia y como aplicar la corrección con el diseño, implementación y cálculo de un banco de capacitores dentro del sector comercial.

• Conocer cómo se comporta un circuito eléctrico en términos de potencia y energía, haciendo uso del “triángulo de potencia”.

• Conocer sobre la importancia del factor de potencia dentro sector comercial, y como aplicar los debidos correctivos para evitar la penalización por bajo factor de potencia.

Deber 05: ensayo de la historia de la electricidad.

Taller 04: Resolución de en el dominio fasorial mediante la aplicación de la ley de OHM.

Deber 04: resolución de circuitos en AC mediante la aplicación de la ley de tensiones de Kirchhoff.

Deber 05: resolución de circuitos mediante la aplicación de la ley de corrientes de Kirchhoff

Taller 05: determinar el circuito equivalente de Thevenin en circuitos que operan en AC.

EXAMEN PRIMER PARCIAL

Deber 06: Cálculo de la energía y potencia en circuitos AC.

BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA

• CHARLES, K.A. & MATTHEW, N.O. (2006). Fundamentos de circuitos eléctricos. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
• BOYLESTAD, R.L. (2011). Introducción al análisis de circuitos. México: Pearson Educación de México, S.A.
• HAYT, W.H., KEMMERLY, J.E. & DURBIN, S. M. (2007). Análisis de circuitos en ingeniería. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
• ROBBINS, A.H., MILLER, W.C. (2008). Análisis de circuitos. Teoría y práctica. Santa Fe, México. Cengage Learning.
• EDMINISTER, J.A., NAHVI, M. (2001). Circuitos eléctricos Schaum. Madrid, España. Mc-Graw-Hill.
• CABELLO, M., SÁNCHEZ, M. (2014). Instalaciones eléctricas interiores. Editex.

CLASES PRÁCTICAS

1. Implementación de circuitos eléctricos según el tema que se esté tratando en la unidad.
2. Utilización de los laboratorios de instrumentación en el software de simulación PROTEUS, para la comprobación y verificación de los circuitos eléctricos y electrónicos

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• Verificar el correcto funcionamiento de un circuito eléctrico con los diferentes instrumentos de medición.
• Conocer los pasos que se deben seguir para el diseño e implementación de una placa de circuito impreso (PCB).

• Participación autónoma y grupal por parte del alumnado.

• Prácticas en el software de simulación, con la finalidad de familiarizar al estudiante con dicha herramienta de trabajo.

• Proyecto parcial, para la comprobación de lo aprendido durante la unidad.

PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD II

METODOLOGÍA

Activo - Participativa

Resolución de problemas

ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS

Trabajo autónomo

Trabajo en equipo

UNIDAD III

CONTENIDOS

TEMAS(Que debe saber)

Nro. HORAS SEMANA

RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Que debe ser capaz de hacer)

EVIDENCIA DE LO APRENDIDO

1. Medidas eléctricas y seguridad.

1. Uso del amperímetro, voltímetro, y polímetro.
2. Clase de los aparatos e incertidumbre en las medidas. Aislamiento máximo de los aparatos.
3. Protecciones personales básicas. Guantes de aislamiento, etc.
4. Protecciones eléctricas: interruptor magnetotérmico, ICP, interruptor diferencial, fusibles, puesta a tierra.

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• Comprender el comportamiento de la corriente eléctrica AC, cuando está circulando por espiras o bobinados, fundamentos de teoría electromagnética.

• Interpretar circuitos magnéticos, y conocer los valores de las variables que intervienen aplicando un análisis matemático correspondiente.

• Entender el funcionamiento de un trasformador, motor y generador, entendiendo el principio de ley de Lenz.

Taller 06: Realizar mediciones en un circuito serie, paralelo y mixto en DC y AC.

Taller 07: Aplicación de las normativas de seguridad según el grado de ejecución de una conexión o instalación eléctrica.

BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA

• CHARLES, K.A. & MATTHEW, N.O. (2006). Fundamentos de circuitos eléctricos. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
• BOYLESTAD, R.L. (2011). Introducción al análisis de circuitos. México: Pearson Educación de México, S.A.
• HAYT, W.H., KEMMERLY, J.E. & DURBIN, S. M. (2007). Análisis de circuitos en ingeniería. México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
• ROBBINS, A.H., MILLER, W.C. (2008). Análisis de circuitos. Teoría y práctica. Santa Fe, México. Cengage Learning.
• EDMINISTER, J.A., NAHVI, M. (2001). Circuitos eléctricos Schaum. Madrid, España. Mc-Graw-Hill.
• CABELLO, M., SÁNCHEZ, M. (2014). Instalaciones eléctricas interiores. Editex.

PROCESO DIDÁCTICO DE LA UNIDAD III

METODOLOGÍA

Activo - Participativa

Resolución de problemas

ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS

Trabajo autónomo

Trabajo en equipo