Programas Analíticos. Cuarto semestre. Circuitos eléctricos II. A) Nombre del Curso. B) Datos básicos del curso. C) Objetivos del curso


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1 Programas Analíticos Cuarto semestre A) Nombre del Curso Circuitos eléctricos II B) Datos básicos del curso Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos IV C) Objetivos del curso Objetivos generales Objetivos específicos Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: Diseñar, analizar, simular e implementar circuitos eléctricos usando las técnicas y los dispositivos de diseño actuales. Unidades 1. Circuitos trifásicos equilibrados Objetivo específico a) Saber cómo analizar un circuito trifásico equilibrado con conexión estrella-estrella. b) Saber cómo analizar un circuito trifásico equilibrado con conexión estrella-triángulo. c) Ser capaz de calcular la potencia (media, reactiva y compleja) en cualquier circuito equilibrado. 2. Introducción a la transformada de Laplace a) Calcular la transformada de Laplace de una función utilizando la definición de transformada de Laplace, la tabla de transformadas de Laplace y/o una tabla de transformadas operacionales. b) Ser capaz de calcular la transformada inversa de Laplace utilizando la expansión en funciones parciales y la tabla de de transformadas de Laplace. c) Entender y saber cómo utilizar el teorema del valor inicial y el teorema del valor final. 35

2 3. La transformada de Laplace en el análisis de circuitos. 4. Introducción a los circuitos de frecuencia selectiva 5. Filtros activos 6. Cuadripolos. a) Ser capaz de transformar un circuito al dominio de s utilizando transformadas de Laplace; comprender cómo representar las condiciones iniciales de los elementos de almacenamiento de energía en el dominio de s. b) Saber cómo analizar un circuito en el dominio de s y ser capaz de transformar una solución en el dominio de s al dominio del tiempo. c) Comprender la definición e importancia de la función de transferencia. d) Saber cómo utilizar la función de transferencia de un circuito para calcular la respuesta en régimen permanente. a) Conocer las configuraciones de circuito RL y RC que actúan como filtros paso-bajo y ser capaz de seleccionar los valores de los componentes para circuitos RL y RC que permitan obtener una frecuencia de corte especificada. b) Conocer las configuraciones de circuito RL y RC que actúan como filtros paso-alto y ser capaz de seleccionar los valores de los componentes para circuitos RL y RC que permitan obtener una frecuencia de corte especificada. c) Conocer las configuraciones de circuito RLC que actúan como filtro paso-banda y banda eliminada y ser capaz de diseñar circuitos que cumplan con esa función. a) Conocer los circuitos con amplificador operacional que se comportan como filtros de frecuencia selectiva de primer orden. b) Ser capaz de diseñar circuitos de filtro a partir de un circuito prototipo y utilizar la técnica de cambio de escala para conseguir las características deseadas de respuesta en frecuencia. c) Comprender cómo utilizar filtros de Butterworth de primer y segundo orden en cascada para implementar filtros de frecuencia selectiva. a) Ser capaz de calcular cualquier conjunto de parámetros de un cuadripolo mediante varias técnicas. b) Ser capaz de analizar un cuadripolo con terminación para hallar las corrientes, las tensiones, las impedancias y cocientes de interés. c) Saber cómo analizar una interconexión en cascada de cuadripolos. 36

3 Contribución al Perfil de Egreso Competencias a Desarrollar Este curso impacta en el perfil de egreso debido a que en este curso se toman conocimientos básicos necesarios para el desarrollo de nuevos conocimientos que el alumno obtendrá en cursos más avanzados del área de electrónica y eléctrica que el ingeniero en mecatrónica debe adquirir. Competencias Transversales Competencias Profesionales Científico-Tecnológico Cognitiva Comunicación e información Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. D) Contenidos y métodos por unidades y temas UNIDAD 1 CIRCUITOS TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS Tema 1.1 Tensiones trifásicas equilibradas. Tema 1.2 Fuentes de tensión trifásicas. Tema 1.3 Análisis del circuito estrella-estrella. Tema 1.4 Análisis del circuito estrella-triángulo. Tema 1.5 Cálculos de potencia en circuitos trifásicos equilibrados 16 h Tema 1.6 Medida de la potencia media en circuitos trifásicos. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía básica, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se implementarán prácticas de laboratorio para reafirmar los conocimientos adquiridos mediante sesiones expositivas por el maestro y sesiones de solución de problemas. UNIDAD 2 INTRODUCCIÓN A LA TRANSFORMADA DE LAPLACE Tema 2.1 Definición de la transformada de Laplace 8 h Tema 2.2 Función escalón. 0.5h Tema 2.3 Función impulso. 0.5h Tema 2.4 Transformadas funcionales. 37

4 Tema 2.5 Aplicación de la transformada de Laplace. Tema 2.6 Transformadas inversas. Tema 2.7 Polos y ceros de una función de transferencia. 0.5h Tema 2.8 Teoremas del valor inicial y del valor final. 0.5h Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía básica sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas. Se recomienda el uso de software de simulación matemática para mejor comprensión de los temas de la unidad. UNIDAD 3 LA TRANSFORMADA DE LAPLACE EN EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS 8 h Tema 3.1 Elementos de circuito en el dominio de s. 0.5h Tema 3.2 Análisis de circuitos en el dominio de s. 1.5h Tema 3.3 Aplicaciones. Tema 3.4 La función de transferencia. Tema 3.5 La función de transferencia: expansión mediante fracciones parciales. Tema 3.6 La función de transferencia y la integral de convolución. Tema 3.7 La función de transferencia y la respuesta en régimen permanente sinusoidal. Tema 3.8 La función impulsiva en el análisis de circuitos. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá utilizando tecnologías de la información como exposición de diapositivas, además se debe de utilizar programas de simulación electrónica para comprobar los resultados teóricos. 38

5 UNIDAD 4 INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS DE FRECUENCIA SELECTIVA Tema 4.1 Preliminares. Tema 4.2 Filtro paso-bajo. Tema 4.3 Filtro paso-alto. Tema 4.4 Filtro paso-banda. 16 h 4h 4h Tema 4.5 Filtros de banda eliminada. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y sesiones de solución de problemas en programas de simulación electrónica, además para el diseño de los diferentes filtros se utilizará programas de simulación matemática. 4h UNIDAD 5 FILTROS ACTIVOS Tema 5.1 Filtros paso-bajo y paso-alto de primer orden. Tema 5.2 Cambio de escala. Tema 5.3 Filtros paso-banda y de banda eliminada con amplificador operacional. Tema 5.4 Filtros de orden superior basados en amplificador operacional. 8 h Tema 5.5 Filtros paso-banda y de banda eliminada de banda estrecha. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Para esta unidad se necesita el uso de exposiciones mediante presentaciones, asimismo, se requiere utilizar los programas de simulación electrónica para observar las características de cada uno de los filtros. 39

6 UNIDAD 6 CUADRIPOLOS Tema 6.1 Ecuaciones de las terminales. Tema 6.2 Parámetros de un cuadripolo. Tema 6.3 Análisis de un cuadripolo con terminación. 8 h Tema 6.4 Cuadripolos interconectados. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas. E) Estrategias de enseñanza y La solución de ejercicios y problemas se utilizará como elemento central para reafirmar, adquirir y manejar la información, así como para la aplicación y transferencia del conocimiento. La enseñanza basada en el uso de tecnologías de información tiene como objetivo incorporar al alumno al uso de herramientas actuales que le permitan una mejor inserción en el ámbito profesional. En el caso particular de esta materia, se utilizarán herramienta como programas de simulación electrónica y matemática para una mejor comprensión de los temas. Por otro lado, se pretende que el profesor aplique, siempre que sea prudente, otros enfoques didácticos como el trabajo en equipo, el basado en problemas y el basado en proyectos, todo esto con el fin de fomentar el significativo. F) Evaluación y acreditación Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Segundo examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) Unidad 1. 20% Unidad 2 y 3. 20% 40

7 Tercer examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Cuarto examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) Unidad 4. 20% Unidad 5 y 6. 20% Actividad 1 Durante todo el Asistencia a Requisito curso clase Actividad 2 Proyecto Todo el curso 20% integrador TOTAL 100% Examen ordinario. Se evalúa como el promedio del total de evaluaciones parciales. Examen Extraordinario. Examen en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen a título. Examen en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen de regularización. Examen en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Al terminar el curso El contenido del El contenido del El contenido del El contenido del 100% 100% 100% 100% G) Bibliografía y informáticos Textos básicos James W. Nilsson et al. Circuitos eléctricos. Pearson Educación, 7ª edición Thomas L. Floyd et al. Principios de circuitos eléctricos. Pearson Educación, Robert Boylestad et al. Introducción al análisis de circuitos. Pearson Educación. 12ª edición, Textos complementarios Laurence P. Huelsman. Teoría de Circuitos. Prentice Hall Richard Dorf. Circuitos Eléctricos. Alfaomega. 8ª edición

8 Hayt - Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería. McGraw-Hill. 7ª edición Irwin. Analisis Básico de Circuitos en Ingeniería. Prentice Hall. 6ª edición Programas de simulación electrónica. 1.- PSIM. 2.- MATLAB. 3.- PSPICE. 4. MULTISIM. Programas de simulación matemática. 1.- MAPLE 2.- MATLAB 3.- MATHEMATICA 4.- MATHCAD Sitios de Internet 42

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