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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
SAN LUIS POTOSÍ
REGIÓN HUASTECA SUR
PROGRAMA ANALITICO DE LA CARRERA DE INGENIERO
MECÁNICO ELECTRICISTA
Última Actualización: M. en C. Jaime Espinoza Hernández y
M. en C. Carmen del Pilar Suarez Rodríguez
A) Circuitos Eléctricos II
B) Datos básicos del curso
Semestre
V
Horas de teoría
por semana
5
Horas de práctica
por semana
Horas trabajo
adicional estudiante
2
3
Créditos
10
C) Objetivos del curso
Objetivos
generales
Objetivos
específicos
Al finalizar el curso el estudiante será capaz de:
Explicar los conceptos fundamentales de los circuitos de corriente alterna.
Relacionará los tipos de potencias que se utilizan en el circuito monofásico, con
los conceptos de los circuitos trifásicos en condiciones de operación balanceada
y desbalanceada. Aplicar la teoría de las componentes simétricas, en la solución
de circuitos trifásicos desbalanceados. Explicar los conceptos relacionados a los
circuitos acoplados como parte fundamental del análisis de los transformadores.
Analizar las señales no sinusoidales debido a fuentes y/o cargas no lineales, así
como la respuesta en frecuencia y los circuitos resonantes para la aplicación en la
solución de sistemas eléctricos.
Unidades
Objetivo específico
1.- ANÁLISIS DE Aplicar los conceptos de potencia instantánea, promedio,
POTENCIA
reactiva, aparente y factor de potencia en circuitos
MONOFÁSICA
monofásicos.
EN CORRIENTE
ALTERNA
2.- CIRCUITOS Analizar los conceptos relacionados con circuitos trifásicos: su
TRIFÁSICOS
representación
fasorial,
métodos
de
solución,
transformaciones y cálculos de potencia, tanto en condiciones
balanceadas como desbalanceadas.
3.COMPONENTES
SIMÉTRICAS
Aplicar la teoría de las componentes simétricas en la solución
de circuitos trifásicos desbalanceados, así como de los
circuitos balanceados en condiciones de alimentación en
desequilibrio.
4.- CIRCUITOS Analizar los circuitos acoplados. Desde el esquema más
ACOPLADOS
simple de un par de bobinas mutuamente acopladas, hasta
llegar a desarrollar el circulito equivalente del transformador
lineal.
5.SEÑALES Aplicar el análisis de Fourier a señales no sinusoidales.
”NO
Revisar los conceptos básicos de valor efectivo así como los
SINUSOIDALES” diferentes tipos de potencia, cuando se involucran fuentes y/o
cargas no lineales.
6.- RESPUESTA Analizar el comportamiento de los circuitos resonantes, como
EN
parte del análisis de respuesta en frecuencia.
FRECUENCIA
D) Contenidos y métodos por unidades y temas
Unidad 1.- ANÁLISIS DE POTENCIA MONOFÁSICA EN CORRIENTE ALTERNA
20 h
Tema 1.1 Análisis de potencia en estado estable.
6h
Subtemas
1.1.1.- Valores medio y eficaz de una señal sinusoidal.
1.1.2.- Potencia instantánea y potencia promedio.
1.1.3.- Representación de la potencia instantánea para cargas:
resistivas, inductivas y capacitivas.
Tema 1.2 Potencia compleja
6h
Subtemas
1.2.1.- Representación de la potencia compleja.
1.2.2.- Potencia activa, reactiva y aparente.
1.2.3.- Triángulo de potencias.
1.2.4.- Teorema de máxima transferencia de potencia.
Tema 1.3 Factor de potencia
Subtemas
6h
1.3.1.- Importancia práctica del factor de potencia.
1.3.2.- Corrección de factor de potencia.
Tema 1.4 Medición de potencia monofásica.
Lecturas
recursos
y
2h
otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el maestro.
http://webapp.pucmm.edu.do/WebSISE/Estudiante/materias/201120122/S
D-IEM-212-T001/Unidad%20I.%20%20Circuitos%20AC%20en%20el%20Estado%20S
enoidal%20Estable.%20Rev1.pdf
http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-10-02factor_de_potencia.pdf
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_factor_potencia/ke_factor_po
tencia_1.htm
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3089/html/32
_potencia_en_corriente_alterna_monofsica.html
Métodos
enseñanza
de El profesor facilitará los temas relacionados y ejemplificara sobre
fenómenos en la vida cotidiana en clase así como aplicaciones del tema
utilizando Aprendizaje basado en problemas, Aprendizaje por proyectos
(estrategia de recepción)
Discusiones facilitadas por el instructor (estrategia interpersonal).
Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes (estrategia de
selección).
Actividades
aprendizaje
de Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de
parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas
y tópicos del curso.
Resolver problemas en donde se obtenga el triángulo de potencias.
Buscar información relacionada con la corrección del factor de potencia y
su aplicación en la industria.
Medir la potencia eléctrica en circuitos trifásicos.
Unidad 2.- CIRCUITOS TRIFÁSICOS
24 h
Tema 2.1 Introducción a los circuitos polifásicos.
6h
Subtemas
2.1.1.- Generación de voltajes polifásicos.
2.1.2.- Diagramas fasoriales y notación de doble subíndice
2.1.3.- Comparación de los sistemas bifásicos, trifásicos,
polifàsicos.
tetrafásicos y
2.1.4.- Importancia práctica de los sistemas trifásicos.
Tema 2.2.- Sistemas trifásicos balanceados.
Subtemas
6h
2.2.1.- Circuitos trifásicos de cuatro hilos.
2.2.2.- Circuitos trifásicos de tres hilos.
2.2.3.- Análisis por el circuito monofásico equivalente.
2.2.4.- Transformaciones: estrella-delta, delta-estrella.
2.2.5.- Potencia activa, reactiva, aparente y factor de potencia en
sistemas balanceados.
Tema 2.3 Sistemas trifásicos desbalanceados.
Subtemas
6h
2.3.1.- Circuitos trifásicos de cuatro hilos.
2.3.2.- Circuitos trifásicos de tres hilos.
2.3.3.- Análisis por el método de mallas/nodos.
2.3.4.- Potencia activa, reactiva, aparente y factor de potencia en
sistemas desbalanceados.
Tema 2.4 Medición de potencia y energía en sistemas trifásicos.
Subtemas
6h
2.4.1.- Método de los dos wáttmetros.
2.4.2.- Método de las tres wáttmetros.
Lecturas
recursos
Métodos
enseñanza
y
otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el maestro.
de El profesor facilitará los temas relacionados y ejemplificara sobre
fenómenos en la vida cotidiana en clase así como aplicaciones del tema
utilizando Aprendizaje basado en casos, casos simulados, problemas,
Aprendizaje por proyectos, aprendizaje colaborativo. aprendizaje
transformador (estrategia de recepción)
Discusiones facilitadas por el instructor (estrategia interpersonal).
Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes (estrategia de
selección).
Actividades
aprendizaje
de Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de
parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas
y tópicos del curso.
Buscar aplicaciones de los sistemas eléctricos polifásicos y la ventaja de
los sistemas trifásicos.
Resolver problemas de cargas trifásicas balanceadas y desbalanceadas
en delta y estrella.
Medir la potencia eléctrica en circuitos trifásicos y verificar los resultados.
Unidad 3.- COMPONENTES SIMÉTRICAS
21 h
Tema 3.1.- Sistema de componentes simétricas.
7h
Subtemas
3.1.1.- El sistema original de fasores asimétricos o desbalancedos.
3.1.1.1.- Secuencia de fase positiva.
3.1.1.2.- Secuencia de fase negativa.
3.1.1.3.- Secuencia de fase cero.
3.1.2.- Composición de fasores para obtener los fasores originales.
3.1.3.- Ecuaciones generales.
Tema 3.2.- Redes de secuencia.
7h
Subtemas
3.2.1.- Aplicación a cargas desbalanceadas.
3.2.1.1.- Cargas trifilares.
3.2.1.2.- Cargas cuatrifilares.
3.2.2.- Aplicación en condiciones de falla del circuito.
Tema 3.3.- Potencia en términos de componentes simétricas.
Lecturas
recursos
Métodos
enseñanza
y
7h
otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el maestro.
de El profesor facilitará los temas relacionados y ejemplificara sobre
fenómenos en la vida cotidiana en clase así como aplicaciones del tema
utilizando Aprendizaje basado en casos, casos simulados, problemas,
Aprendizaje por proyectos, aprendizaje colaborativo. aprendizaje
transformador (estrategia de recepción)
Discusiones facilitadas por el instructor (estrategia interpersonal).
Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes (estrategia de
selección).
Actividades
aprendizaje
de Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de
parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas
y tópicos del curso.
Unidad 4.- CIRCUITOS ACOPLADOS
20 h
Tema 4.1.- Introducción a los circuitos acoplados.
3h
Tema 4.2.- Autoinductancia e inductancia mutua.
3h
Tema 4.3.- Coeficiente de acoplamiento.
3h
Tema 4.4.- Marcas de polaridad en bobinas acopladas.
4h
Tema 4.5.- Análisis de circuitos con acoplamiento.
3h
Subtemas
4.5.1.- Impedancias de acoplamiento.
4.5.2.- Impedancias equivalentes.
4.5.3.- Potencia activa, reactiva y f.p.
4.5.4.- Acoplamiento conductivo.
Tema 4.6.- Aplicación de los circuitos acoplados.
4h
Subtemas
4.6.1.- Transformador lineal.
4.6.2.- Diagramas fasoriales, cargas resistiva, inductiva, capacitiva.
4.6.3.- Autotransformador.
Lecturas
recursos
y
otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el maestro.
http://agamenon.tsc.uah.es/Asignaturas/itiei/aac/apuntes/Trifasica.pdf
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados1/acopl
ados1.htm
Métodos
enseñanza
de El profesor facilitará los temas relacionados y ejemplificara sobre
fenómenos en la vida cotidiana en clase así como aplicaciones del tema
utilizando Aprendizaje basado en casos, casos simulados, problemas,
Aprendizaje por proyectos, aprendizaje colaborativo. aprendizaje
transformador (estrategia de recepción)
Discusiones facilitadas por el instructor (estrategia interpersonal).
Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes (estrategia de
selección).
Actividades
aprendizaje
de Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de
parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas
y tópicos del curso.
Realizar un reporte sobre la interpretación física que puede darse a cada
elemento del circuito eléctrico equivalente aplicado a circuitos
magnéticamente acoplados.
Determinar las polaridades en transformadores de dos y tres devanados
e interpretar el significado físico de ellas.
Resolver problemas de circuitos magnéticamente acoplados.
Unidad 5.- SEÑALES ”NO SINUSOIDALES”
17 h
Tema 5.1.- Conceptos básicos de las series de Fourier.
5h
Subtemas
5.1.1.- Simetría par e impar de las funciones.
5.1.2.- Obtención de los coeficientes de Fourier.
5.1.3.- Forma compleja de la serie de Fourier.
Tema 5.2.- Valor efectivo en señales no sinusoidales.
2h
Tema 5.3.- Potencia promedio en señales no sinusoidales.
2h
Tema 5.4.- Potencia aparente y factor de potencia con señales no sinusoidales.
2h
Tema 5.5.- Fuente no sinusoidal y carga lineal.
2h
Tema 5.6.- Fuente sinusoidal y carga no lineal.
2h
Tema 5.7.- Señales no sinusoidales en sistemas trifásicos.
2h
Lecturas
recursos
y
otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el maestro.
http://www.culturacientifica.org/textosudc/unidad_didactica_fft.pdf
http://isa.uniovi.es/docencia/dscc/matlabysimulink.pdf
Métodos
enseñanza
de El profesor facilitará los temas relacionados y ejemplificara sobre
fenómenos en la vida cotidiana en clase así como aplicaciones del tema
utilizando Aprendizaje basado en casos, casos simulados, problemas,
Aprendizaje por proyectos, aprendizaje colaborativo. aprendizaje
transformador (estrategia de recepción)
Discusiones facilitadas por el instructor (estrategia interpersonal).
Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes (estrategia de
selección).
Actividades
aprendizaje
de Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de
parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas
y tópicos del curso.
Discutir la aplicación de la serie de Fourier en señales no sinusoidales.
Realizar y analizar señales no sinusoidales con ayuda del osciloscopio.
Unidad 6.- RESPUESTA EN FRECUENCIA
10 h
Tema 6.1.- Introducción a la respuesta en frecuencia.
7h
Subtemas
6.1.1.- Respuesta en frecuencia de circuitos RL y RC.
6.1.2.- Resonancia serie.
6.1.3.- Resonancia paralelo.
6.1.4.- Frecuencia compleja.
Tema 6.2.- Diagramas de Bode.
Lecturas
recursos
Métodos
enseñanza
y
3h
otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el maestro.
de El profesor facilitará los temas relacionados y ejemplificara sobre
fenómenos en la vida cotidiana en clase así como aplicaciones del tema
utilizando Aprendizaje basado en casos, casos simulados, problemas,
Aprendizaje por proyectos, aprendizaje colaborativo. aprendizaje
transformador (estrategia de recepción)
Discusiones facilitadas por el instructor (estrategia interpersonal).
Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes (estrategia de
selección).
Actividades
aprendizaje
de Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de
parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas
y tópicos del curso.
Buscar información sobre las aplicaciones que tienen las técnicas de
respuesta a la frecuencia aplicadas a equipos eléctricos, en relación con
los circuitos eléctricos que los representan.
Determinar el diagrama de Bode de diferentes configuraciones de
circuitos.
Calcular la frecuencia de resonancia de diferentes circuitos eléctricos
E) Estrategias de enseñanza y aprendizaje
El profesor expondrá los temas y su aplicación. Aplicará simulaciones numéricas que permitan al
alumno entender el comportamiento de los circuitos de corrientes alterna. Por su parte, los alumnos
realizarán actividades que refuercen lo visto en el salón de clase. Efectuarán lecturas adicionales en
los textos indicados en la bibliografía básica y/o complementaria. Se realizarán tareas y/o
investigaciones y además, sesiones de laboratorio para validar la teoría.
Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas.
Prácticas
Se emplearán dos horas por semana para resolver ejercicios y problemas del tema. Y se realizarán
prácticas de laboratorio para comprobar los resultados teóricos.
Sugerencias Didácticas
Realizar talleres con los alumnos para resolver problemas durante todo el curso. Utilizar programas
computacionales como apoyo en el análisis de circuitos. Fomentar la investigación bibliográfica
sobre los conceptos vistos en clase.
Métodos
Aprendizaje por proyectos.
F) Evaluación y acreditación
Los exámenes parciales, extraordinario, título y de regularización serán escritos, la
ponderación de cada parcial corresponde al 33% pero esta será construida como la suma de
las actividades de evaluación que seleccione el profesor de acuerdo a la metodología de
enseñanza. Se sugiere 70% del examen escrito, 15% de actividades extra aula y 15% de los
avances del proyecto y/o actividades en el aula. Las cuales pueden ser Opiniones e
informes por escrito, Observación directa y portafolios de evidencias
Elaboración y/o presentación de:
Periodicidad
Abarca
Primer examen parcial
38 sesiones
Unidad 1 tema 33.33%
1.1
hasta
unidad 2 tema
2.3
Segundo examen parcial
36 sesiones
Unidad 2 tema 33.33%
2.4
hasta
unidad 4 tema
4.3
Tercer examen parcial
38 sesiones
Unidad 4. Tema 33.33%
4.4
hasta
Unidad 6
Examen ordinario
TOTAL
Ponderación
Promedio de
los exámenes
parciales.
100%
Mecanismos
y
procedimientos de
evaluación
Exámenes parciales
Se recomienda que el valor del examen escrito sea de exámenes
y prácticas de laboratorio 70% y 15% de actividades extra aula y
15% de los avances del proyecto y/o actividades en el aula
Examen ordinario
El promedio de los exámenes corresponderá al examen ordinario y
la nota mínima aprobatoria será de 6.0,
Examen a
extraordinario
Examen general, que abarca el contenido de todo el programa.
Valor relativo 100%
Examen a título y de
regularización
Examen general, que abarca el contenido de todo el programa.
Valor relativo 100%
Otras actividades
académicas
requeridas
Para que la calificación del curso sea considerada aprobatoria, el
alumno tendrá que aprobar el curso de teoría, además de haber
realizado sus trabajos y/o proyectos.
G) Bibliografía y recursos informáticos
BIBLIOGRAFÍA BASICA
BOYLESTAD ROBERT L, Introducción al Análisis de Circuitios, Prentice Hall 10ª Edición, 2004.
DORF, SVOBODA, Circuitos Eléctricos, Alfaomega, 5ª Edición, 2003.
EDMINISTER JOSEPH, Circuitos Eléctricos, Serie Schaum, Mc.Graw-Hill.
KERCHNER Y CORCORAN, Circuitos de Corriente Alterna, CECSA
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA.
CHARLES Alexander, MATTHEW Sadiku. Fundamentals of Electric Circuits. Mc. Graw-Hill. 3a.
Edición, 2012.
K. S. Suresh Kumar. Electric Circuits and Networks. Dorling Kindersley. First Edition. 2009. India
HAYT Y KERMERLY, Análisis de Circuitos Eléctricos,Mc. Graw-Hill. 6a. Edición, 2003
A. BRUCE CARLSON, Circuitos, Thomson Learning, 1a. Edición, 2000.
PAGINAS WEB
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/autoinduccion/autoinduccion.htm
http://www.culturacientifica.org/textosudc/unidad_didactica_fft.pdf
http://isa.uniovi.es/docencia/dscc/matlabysimulink.pdf
http://agamenon.tsc.uah.es/Asignaturas/itiei/aac/apuntes/Trifasica.pdf
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados1/acoplados1.htm