GUÍA DEL LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

[pic 1]

GUÍA DEL LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS 1

Revisión Enero de 2020

PROGRAMA DE INGENEIRÍA ELÉCTRICA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI

2019

INTRODUCCIÓN

Con el desarrollo de las prácticas de Laboratorio de Circuitos 1 se busca  motivar al estudiante hacia la estructuración, ejecución, análisis de resultados y presentación profesional de experiencias con circuitos eléctricos, reforzando en forma práctica los conceptos estudiados en la teoría.

En este laboratorio se pretende que  el estudiante adquiera destrezas, aplicables a otros laboratorios así como durante el ejercicio profesional, tales como:

• Utilización  de instrumentos de medida.
• Selección de  técnicas de medición.
• Selección adecuada de los componentes para un circuito determinado.
• Procedimientos de análisis de circuitos elementales.
• Preparación del experimento a realizar.
• Obtención y registro de datos.
• Análisis e interpretación de resultados, incluyendo la determinación y discusión de los errores cometidos.
• Documentación escrita completa de la experiencia y exposición de la misma cuando sea necesario.

Esta guía presenta la forma como se deben desarrollar las prácticas de laboratorio, así como el detalle de las mismas.

METODOLOGÍA GENERAL

El laboratorio es considerado como una parte importante del proceso de aprendizaje, el cual  está formado por las etapas de diseño, simulación, montaje y optimización, que integrado a la clase teórica, pretende alcanzar los conocimientos y habilidades necesarias que permitan a los estudiantes avanzar en el estudio de la ingeniería.

El laboratorio se concibe como una metodología, no del todo constructivista de aprendizaje, donde el docente acompaña el proceso y el alumno es responsable de su propio aprendizaje.

Los laboratorios están basados en el sistema de educación teórico - práctico que utiliza la teoría y las herramientas pedagógicas de simulación junto con una metodología práctica en la cual se realizan las mediciones y el análisis de los diferentes fenómenos físicos relacionados con la teoría de circuitos eléctricos.

DEBERES DEL PROFESOR

• Orientar los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales que el estudiante debe conocer, comprender y aplicar mediante estudio individual.
• Suministrar el contenido de las prácticas.
• Evaluar los pre-informes entregados por los estudiantes.
• Evaluar las prácticas desarrolladas por los estudiantes en los laboratorios de la UAO.
• Interactuar con los estudiantes.

DEBERES DEL ESTUDIANTE

• Asistir y participar dinámicamente en las prácticas, tomando nota de  las orientaciones del profesor.
• Elaborar y presentar al profesor los pre-informes previo a cada práctica (al menos un día antes de cada práctica), los cuales consisten en las memorias de cálculo y simulaciones realizadas para definir el esquema de montaje.
• Conocer la fundamentación teórica, procedimientos a desarrollar, resultados de la simulación del sistema, obtener los datos, analizarlos, procesarlos y compararlos contra los simulados.
• Solicitar en el almacén del laboratorio los elementos necesarios para realizar la práctica
• Interactuar con los miembros de su grupo de trabajo para la realización de las actividades grupales orientadas.
• Interactuar con el profesor.

MECÁNICA DE LAS PRÁCTICAS.

Inicialmente el estudiante, guiado por el profesor de la parte teórica, debe adquirir y leer la guía de laboratorio de cada práctica, ubicadas todas en la plataforma Moodle, con el fin de conocer la temática a tratar y el procedimiento a realizar. En algunas de estas guías se propone una serie de preguntas conceptuales que pretenden dar al estudiante conocimientos no vistos en clase o una ampliación de los ya tratados.

Una vez se tiene claridad sobre el procedimiento en el laboratorio, el estudiante debe diseñar su propio circuito, basado en el esquema general del mismo dado en la guía, es decir que escogerá los valores que considere apropiados para su montaje de acuerdo a los resultados que espera obtener o a los elementos que posee y realizará los cálculos necesarios sobre este, de acuerdo a las mediciones que tenga que hacer en la práctica.

Posteriormente el estudiante debe realizar la simulación de su circuito, empleando el PSpice, el Multisim, o el programa de su elección.

Como recomendación importante se sugiere que los valores de corriente obtenidos en todos los circuitos diseñados deben ser del orden de miliamperios y no deben ser superiores a 500 miliamperios ni inferiores a 10 miliamperios.

El diseño de circuito propuesto por el estudiante, los datos o valores calculados de este y la simulación deben estar consignados en el pre-informe.

El pre-informe debe ser estructurado, realizado con normas ICONTEC o IEEE, referenciando todas las fuentes de información utilizadas e  incluyendo la bibliografía.

En la Fig. 1 se muestra el esquema metodológico para realizar las prácticas de laboratorio.

[pic 2]

Figura. 1 Esquema metodológico para realizar los laboratorios

Finalmente el estudiante debe entregar un informe que concluya el laboratorio. En este informe, realizado con normas ICONTEC, incluirá las partes anteriores, además debe analizar datos, realizar gráficos de comparación o curvas de comportamiento, presentar las conclusiones sobre el laboratorio y la bibliografía. En las conclusiones el estudiante expresa lo que aprendió y lo que analizó.

La comparación de los datos obtenidos con los teóricos nos permite calcular los errores que se pueden presentar, pudiéndolos interpretar desde los puntos de vista de error absoluto y error relativo, tal como se definen a continuación:

• Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene las mismas unidades que las de la medida.

• Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. No tiene unidades.

EVALUACIÓN

La evaluación se realizará con base en:

• La asistencia a las prácticas
• Los pre-informes presentados, el cual debe incluir los cálculos teóricos, las simulaciones y la bibliografía.
• La dinámica de participación en los laboratorios.
• Los resultados obtenidos.
• El informe final.
• Quices realizados después de la entrega de los pre-informes e informes.

Las escalas de calificación serán las establecidas por la UAO de acuerdo con el Reglamento.

Práctica 1

NORMAS DE SEGURIDAD. CONOCIMIENTO DEL EQUIPAMIENTO BÁSICO Y DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN.

OBJETIVOS.

• Conocer las instalaciones del laboratorio con su equipamiento básico, en las cuales se realizan las prácticas de circuitos eléctricos.
• Conocer las normas básicas de seguridad para el trabajo con la energía eléctrica.
• Conocimiento y uso de los dispositivos de medición básicos.
• Realizar mediciones básicas de tensión y corriente.
• Aprender a Identificar y medir las resistencias.

EQUIPOS Y MATERIALES

• Un multímetro.
• Un protoboard.
• Baterías de 1.5 V, 6 V o 9V.
• Resistencias de 1 kΩ, 10 kΩ y 100 kΩ (Deben comprarlas) para las mediciones de la Tabla 2.
• Resistencias de valores elegidos (Deben comprarlas) para las mediciones del circuito de la Figura 1.
• Cables de conexión.

CONTENIDO DEL PRE-INFORME

1. ¿Cuáles variables pueden medirse con un multímetro?
2. ¿Cómo se conecta el voltímetro para medir tensión eléctrica?
3. ¿Cómo se conecta el amperímetro para medir corriente eléctrica?
4. ¿Cómo se conecta el  óhmetro para medir resistencia  eléctrica?
5. ¿Para qué sirve y como se utiliza el protoboard?
6. ¿Qué es el código de colores? Lleve una tabla del código al laboratorio.
7. Detalle las principales pautas de seguridad que se deben  tener en las prácticas del laboratorio de circuitos eléctricos.

PROCEDIMIENTO

1. Presentación de las normas básicas de seguridad para el trabajo con la energía eléctrica. Presentación de video o material acorde.
2. Reconocimiento de las instalaciones y del equipamiento del laboratorio de circuitos.
3. El multímetro digital (explicación de partes y funcionamiento).

1.  Medición de señales de tensión continua (Corriente directa)

Utilizando el multímetro mida el voltaje de una batería.

Voltaje medido: ___________

Invierta las puntas de prueba y repita la medición

Voltaje medido: ___________

Explique la diferencia en las mediciones

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.  Medición de la resistencia

Mida con el óhmetro los valores de cada una de las resistencias y regístrelos en la tabla 1. Compárelos con el resultado de la identificación mediante el código de colores.

...