Guia docente
DATOS IDENTIFICATIVOS 2011_12
Asignatura ELECTROTECNIA (ESP.MECANICA Y ESTRUCT.) Código 00701295
Enseñanza
INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL
Descriptores Cr.totales Tipo Curso Semestre
15 Obligatoria Segundo Anual
Idioma
Castellano
Prerrequisitos
Departamento ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI
Responsable
SERRANO LLAMAS , ESTEBAN
Correo-e eserl@unileon.es
fjtrac@unileon.es
Profesores/as
SERRANO LLAMAS , ESTEBAN
TRAPOTE DEL CANTO , FRANCISCO JAVIER
Web http://
Descripción general

TEORÍA El estudio de los Circuitos se va ha entender como el conjunto de técnicas cuyos objetivos son servir de base para la formación de Ingenieros Técnicos Industriales y debe considerar los siguientes aspectos: Conocer el comportamiento de los elementos activos y pasivos que conforman los circuitos lineales eléctricos. Conocer y aplicar los principales métodos de resolución de circuitos monofásicos y trifásicos. El análisis de circuitos donde se manifiesten fenómenos de tipo electrocinético (de conducción o desplazamiento), con exclusión de los fenómenos de radiación electromagnética. La síntesis (o diseño) de circuitos analógicos (con elementos pasivos y/o activos), cuyo objetivo sea obtener el tratamiento de una señal eléctrica de entrada, para obtener, a través de una función de red, una salida con unas características determinadas. Estudiar la constitución, fundamento, características y funcionamiento de los transformadores monofásicos y trifásicos. Resolver problemas de transformadores monofásicos y trifásicos. En cierto sentido puede considerarse una particularización de la Teoría de Sistemas, que estudia modelos matemáticos de estructuras formadas por componentes o subsistemas de la más variada índole. La formación en este campo permitiría al Ingeniero Técnico Industrial en Mecánica desenvolverse con soltura en instalaciones que tienen líneas trifásicas y entre los equipos que necesitan de la energía eléctrica para su funcionamiento. Además, los transformadores son parte esencial en todo sistema eléctrico, por lo cual se debe conocer su funcionamiento, y, muy especialmente, los modelos asociados.

PRÁCTICAS Los objetivos de las sesiones de prácticas son los siguientes: Comprobar experimentalmente los conocimientos adquiridos en la teoría, y aplicarlos a la resolución de problemas reales. Fomentar algunas habilidades y actitudes en los alumnos, tales como la capacidad de comunicación en el plan técnico, creatividad, búsqueda de información, curiosidad, capacidad de trabajo en equipo, espíritu crítico, etc. Familiarizarse con los componentes y los aparatos de laboratorio con los que el alumno se encontrará en su actividad profesional.

Tribunales de Revisión
Tribunal titular
Cargo Departamento Profesor
Tribunal suplente
Cargo Departamento Profesor

Objetivos

TEORÍA El estudio de los Circuitos se va ha entender como el conjunto de técnicas cuyos objetivos son servir de base para la formación de Ingenieros Técnicos Industriales y debe considerar los siguientes aspectos: Conocer el comportamiento de los elementos activos y pasivos que conforman los circuitos lineales eléctricos. Conocer y aplicar los principales métodos de resolución de circuitos monofásicos y trifásicos. El análisis de circuitos donde se manifiesten fenómenos de tipo electrocinético (de conducción o desplazamiento), con exclusión de los fenómenos de radiación electromagnética. La síntesis (o diseño) de circuitos analógicos (con elementos pasivos y/o activos), cuyo objetivo sea obtener el tratamiento de una señal eléctrica de entrada, para obtener, a través de una función de red, una salida con unas características determinadas. Estudiar la constitución, fundamento, características y funcionamiento de los transformadores monofásicos y trifásicos. Resolver problemas de transformadores monofásicos y trifásicos. En cierto sentido puede considerarse una particularización de la Teoría de Sistemas, que estudia modelos matemáticos de estructuras formadas por componentes o subsistemas de la más variada índole. La formación en este campo permitiría al Ingeniero Técnico Industrial en Mecánica desenvolverse con soltura en instalaciones que tienen líneas trifásicas y entre los equipos que necesitan de la energía eléctrica para su funcionamiento. Además, los transformadores son parte esencial en todo sistema eléctrico, por lo cual se debe conocer su funcionamiento, y, muy especialmente, los modelos asociados.

PRÁCTICAS Los objetivos de las sesiones de prácticas son los siguientes: Comprobar experimentalmente los conocimientos adquiridos en la teoría, y aplicarlos a la resolución de problemas reales. Fomentar algunas habilidades y actitudes en los alumnos, tales como la capacidad de comunicación en el plan técnico, creatividad, búsqueda de información, curiosidad, capacidad de trabajo en equipo, espíritu crítico, etc. Familiarizarse con los componentes y los aparatos de laboratorio con los que el alumno se encontrará en su actividad profesional.


Metodologías

 

Contenidos
Bloque Tema
UNIDAD TEMÁTICA I: Análisis de circuitos TEMA 1. Conceptos y elementos de los circuitos.
Magnitudes Electromagnéticas. El circuito eléctrico. Dipolos, referencias de polaridad. Leyes de Kirchhoff. Clasificaciones de los circuitos. Problemas básicos de la Teoría de Circuitos. Elementos ideales, ecuaciones de definición (Resistencia. Condensador. Bobina. Bobinas acopladas magnéticamente. Transformador ideal. Generador de tensión. Generador de intensidad. Generadores dependientes). Elementos reales. Circuitos equivalentes y características. (Resistencia. Condensador. Bobina. Bobinas acopladas. Generador de tensión. Generador de intensidad). Impedancia y admitancia operacionales.
TEMA 2. Energía y Potencia en los elementos de los circuitos.
Energía y potencia en los dipolos. Energía y potencia en los cuadripolos. Energía y potencia en los elementos de los circuitos. (Resistencia. Condensador. Bobina. Bobinas acopladas magnéticamente. Transformador ideal. Generador de tensión. Generador de intensidad.). Elementos activos y pasivos.
TEMA 3. Topología de redes.
Definiciones relativas a la topología de los circuitos. Número de ecuaciones independientes. Elección de las ecuaciones nodales (Método de los grupos de corte básicos. Método de los nudos). Elección de las ecuaciones circulares. (Método de los lazos básicos. Método de las mallas). Ramas activas. Rama genérica..
TEMA 4. Métodos de análisis de circuitos.
Conversión de fuentes. Modificación de la geometría de un circuito (generador ideal de intensidad, generador ideal de tensión). Forma matricial de las relaciones entre tensiones e intensidades de rama. Matrices de caracterización de grafos orientados (ramas-nudos, tensión de nudos-tensión de rama, ramas-cortes básicos, tensión de corte-tensión de rama, ramas-mallas, corrientes de malla-corrientes de rama, ramas-lazos básicos, corrientes lazos básicos-corrientes rama) Análisis mediante ecuaciones circulares. (Método de las mallas). Análisis mediante ecuaciones nodales (Método de los nudos). Análisis de circuitos con fuentes dependientes.
TEMA 5. Propiedades y teoremas de los circuitos.
Dualidad (magnitudes, elementos, configuraciones, circuitos, proposiciones). Equivalencia de las configuraciones estrella y triángulo. Linealidad (Teorema de multiplicación por una constante. Teorema de superposición). Regla de sustitución (Enunciado y demostración. Teorema de Miller. Teorema de compensación). Teorema de Thévenin. Teorema de Norton.
TEMA 6. Circuitos en régimen estacionario senoidal.
Repaso de las propiedades y valores asociados a las formas de onda senoidal. Determinación del régimen estacionario senoidal por el método de los coeficientes indeterminados. Determinación del régimen estacionario senoidal por el método de magnitudes complejas. Conclusiones. Similitudes formales de las ecuaciones en función del operador D y de j. Repaso de conceptos en corriente alterna. (Respuesta senoidal de los elementos pasivos básicos. Impedancia y admitancia complejas. Immitancias. Forma binómica de las immitancia. Resistencia y reactancia. Conductancia y susceptancia. Diagramas vectoriales. Energía y potencia).
TEMA 7. Técnicas y teoremas aplicados al régimen estacionario senoidal.
Técnicas generales de análisis de circuitos en el régimen estacionario senoidal (Análisis por nudos. Análisis por mallas). Teoremas generales en régimen estacionario senoidal (Teorema de superposición. Regla de sustitución. Teorema de compensación. Teoremas de Thévenin y Norton. Teorema de máxima transferencia de potencia). Resonancia. Frecuencia de resonancia. (Resonancia en serie. Resonancia en paralelo).
UNIDAD TEMÁTICA II: Análisis en régimen transitorio TEMA 8. Circuitos de primer orden.
Generalidades. Ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes de primer orden. Circuitos sin fuentes de excitación. Respuestas a entrada cero (Ecuación diferencial de este tipo de circuitos. Forma de la solución general. Constante de tiempo). Circuitos con fuentes de excitación y elementos sin carga inicial. Respuesta a estado inicial cero (Ecuación diferencial de este tipo de circuitos. Solución general de la homogénea. Solución particular de la ecuación completa. Caso de fuentes de excitación de c.c. Caso de fuentes de excitación senoidales. Otras fuentes de excitación). Circuitos con fuentes de excitación y elementos con carga inicial. Respuesta completa (Aplicaciones del principio de superposición). Circuitos equivalentes de bobinas y condensadores cargados. Circuitos con varias bobinas o varios condensadores.
TEMA 9. Circuitos de segundo orden.
Generalidades. Ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes de segundo orden. Respuesta a entrada cero de un circuito RLC paralelo (Ecuación diferencial y ecuación característica del circuito. Coeficiente de amortiguamiento. Pulsación de resonancia. Circuito sobreamortiguado. Circuito amortiguado críticamente. Circuito subamortiguado. Circuito con amortiguamiento nulo o sin pérdidas Localización de las frecuencias complejas en el plano complejo). Respuesta a entrada cero de un circuito RLC serie. Circuitos con dos elementos almacenadores de energía del mismo tipo. Respuesta a estado cero. Excitación por fuentes y por cargas iniciales. Respuesta completa. Circuitos de segundo orden con más de una incógnita independiente.
UNIDAD TEMÁTICA III: Sistemas trifásicos TEMA 10. Sistemas polifásicos.
Definición. Clasificación de los sistemas polifásicos. Clasificación de los sistemas polifásicos. Sistemas equilibrados. Representación vectorial. Secuencia de fases. Conexión en estrella y en polígono.
TEMA 11. Circuitos trifásicos equilibrados y desequilibrados.
Introducción. Sistema trifásico en estrella a cuatro hilos. Sistema trifásico en estrella a tres hilos. Expresiones de conversión de cargas trifásicas. Sistema trifásico en triángulo. Sistema en estrella de cuatro patas. Potencia en un sistema trifásico.
TEMA 12. Medida de la potencia en sistemas trifásicos.
Determinación de la secuencia de fases en sistemas trifásicos. Medida de la potencia activa en los sistemas trifásicos (Sistema trifásico con hilo neutro. Sistema trifásico sin hilo neutro. Sistema trifásico sin acceso a neutro ni a fases. Método de los dos vatímetros). Medida de la potencia reactiva en los sistemas trifásicos (Sistema trifásico equilibrado. Sistema trifásico sin hilo neutro y desequilibrado en cargas).
UNIDAD TEMÁTICA IV: Transformadores TEMA 13. Transformadores Monofásicos.
Introducción. Fundamento y magnitudes características. El transformador ideal (Circuito equivalente). El transformador con núcleo ideal (Circuito equivalente). El transformador con núcleo lineal (Circuito equivalente). El transformador real (Circuito equivalente). Características nominales. Reducción de un devanado al otro (Cálculo de las magnitudes reflejadas. Circuito equivalente y diagrama vectorial del transformador reducido al primario). Curvas características de los transformadores. Ensayos en los transformadores (Ensayo en vacío, pérdidas en el hierro. Ensayo en cortocircuito, pérdidas en el cobre). Caída de tensión. Pérdidas y rendimiento. Rendimiento máximo.. Autotransformadores (Ventajas e incovenientes). Transformadores de medida y protección (Transformadores de intensidad y de tensión).
TEMA 14. Transformadores Trifásicos.
Bancos trifásicos a base de transformadores monofásicos. Transformadores trifásicos de columnas. Teoría de los transformadores trifásicos en régimen equilibrado (Reducción al caso de transformadores monofásicos. Circuitos equivalentes). Ensayos (Ensayo en vacío, pérdidas en el hierro. Ensayo en cortocircuito, pérdidas en el cobre).
PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO INTRODUCCIÓN
PRÁCTICA 0. Descripción general de la mesa de prácticas y material a utilizar.

BLOQUE I: Análisis de circuitos
PRÁCTICA 1. Contrastación de un voltímetro.
PRÁCTICA 2. Contrastación de un amperímetro.
PRÁCTICA 3. Contrastación de un vatímetro.
PRÁCTICA 4. Verificación de un contador de energía monofásico.

BLOQUE II: Corriente alterna monofásica senoidal
PRÁCTICA 5. Medida y representación de magnitudes eléctricas en corriente alterna.
PRÁCTICA 6. Diseño de un circuito RL (receptor industrial).
PRÁCTICA 7. Corrección del factor de potencia en un circuito RL. Medidas en un circuito RLC serie.
PRÁCTICA 8. Diseño y medidas en un circuito RLC paralelo resonante.

BLOQUE III: Sistemas trifásicos
PRÁCTICA 9. Medidas en sistemas trifásicos con analizadores de energía.
PRÁCTICA 10. Determinación de la secuencia de fases en un sistema trifásico.
PRÁCTICA 11. Medida de potencias activas y reactivas en sistemas trifásicos con cargas equilibradas.
PRÁCTICA 12. Medida de potencias activas y reactivas en sistemas trifásicos con cargas desequilibradas.

BLOQUE IV: Transformadores
PRÁCTICA 13. Determinación de terminales correspondientes en transformadores.
PRÁCTICA 14. Visualización del ciclo de histéresis del núcleo de un transformador.
PRÁCTICA 15. Ensayos en un transformador monofásico.
PRÁCTICA 16. Ensayos en un transformador trifásico.

Otras actividades

 

Evaluación
  descripción calificación
 
Otros comentarios y segunda convocatoria

TEORÍA: Se realizará un examen final (escrito), en las convocatorias fijadas, con los contenidos de las cuatro Unidades Temáticas. El examen tendrá una parte de problemas y una parte de cuestiones. Los problemas tendrán un peso de 2/3 de todo el examen y las cuestiones 1/3. Para aprobar cada examen será necesario obtener 5 puntos sobre 10. 

PRACTICAS: El alumno tendrá que haber realizado todas las prácticas programadas y haber obtenido una calificación de APTO o, en su defecto, superar un examen de prácticas.

Para superar la asignatura habrá que aprobar la parte de teoría y la de prácticas.

Fuentes de información
Acceso a la Lista de lecturas de la asignatura

Básica


UNIDAD TEMÁTICA I: Análisis de circuitos - PARRA PRIETO, V. y otros. Teoría de Circuitos. UNED, 1990. - EDMINISTER, J.A. Circuitos eléctricos. McGraw-Hill. (Schaum). Madrid, 1997.

UNIDAD TEMÁTICA II: Análisis en régimen transitorio - PARRA PRIETO, V. y otros. Teoría de Circuitos (Tomos I y II). UNED, 1990. - SCOTT, D.E. Introducción al análisis de circuitos: un enfoque sistemático. McGraw-Hill. Madrid, 1988.

UNIDAD TEMÁTICA III: Sistemas trifásicos - PARRA PRIETO, V. y otros. Teoría de Circuitos. UNED, 1990. - FRAILE MORA, J. Problemas de Electrotecnia (Tomo II). Servicio de Publicaciones E.T.S.I. Telecomunicación. Madrid, 1986.

UNIDAD TEMÁTICA IV: Transformadores - SANJURJO NAVARRO, R. Máquinas Eléctricas. MacGraw-Hill. Madrid, 1989. - RAS OLIVA, E. Transformadores de potencia, de medida y protección. Marcombo. Barcelona, 1985. - CORTÉS, M. Curso moderno de máquinas eléctricas rotativas (tomo II). Editores técnicos asociados. Barcelona, 1994. - FRAILE MORA, J. Problemas de Electrotecnia (Tomo II). Servicio de Publicaciones E.T.S.I. Telecomunicación. Madrid, 1986.
Complementaria


UNIDAD TEMÁTICA I: Análisis de circuitos - BALBANIAN, N.; BICKART, T.A.; SESHU, S. Teoría de redes eléctricas. Ed. Reverté, S.A. Barcelona, 1996. - HUBERT, CH.I. Circuitos eléctricos c.a./c.c. Enfoque integrado. McGraw-Hill. México, 1985. - FOGIEL, M. y otros, The electric circuits problem solver. REA (Staff of Research and Education Association). New York, 1988. - GÓMEZ EXPÓSITO, A. Problemas resueltos de Teoria de Circuitos. Paraninfo. Madrid, 1994. - VALKENBURG, M.E. Análisis de redes. Limusa. México,1980.

UNIDAD TEMÁTICA II: Análisis en régimen transitorio - EDMINISTER, J.A. Circuitos eléctricos (Teoría y 350 Problemas resueltos). McGraw-Hill. (Schaum). México, 1970. - HUBERT, CH.I. Circuitos eléctricos c.a./c.c. Enfoque integrado. McGraw-Hill. México, 1985. - RAS OLIVA, E. Teoría de circuitos: Fundamentos. Marcombo. Tercera edición. Barcelona, 1985.

UNIDAD TEMÁTICA III: Sistemas trifásicos - EDMINISTER, J.A. Circuitos eléctricos (Teoría y 350 Problemas resueltos). McGraw-Hill. (Schaum). México, 1970. - EGUILUZ MORAN, L.I. Pruebas objetivas de Ingeniería Eléctrica. Ed. Alhambra, S.A.. Madrid, 1986. - HERRANZ ACERO, G. Convertidores electromecánicos de energía. Marcombo. Boixareu Editores. Barcelona, 1980. - HUBERT, CH.I. Circuitos eléctricos c.a./c.c. Enfoque integrado. McGraw-Hill. México, 1985.

UNIDAD TEMÁTICA IV: Transformadores - CHAPMAN, S. Máquinas eléctricas. Ed. McGraw-Hill. Bogotá (Colombia), 1993. - HERRANZ ACERO, G. Convertidores electromecánicos de energía. Marcombo. Boixareu Editores. Barcelona, 1980. - ORTEGA JIMÉNEZ, J., PASTOR GUTIÉRREZ, A.. Electrotecnia General (Máquinas eléctricas). E.T.S.I.I. de Madrid, 1981. - PALACIOS BREGEL, J. Electrotecnia. Serv. Publicaciones E.U.I.T.I. de Madrid. Madrid, 1988.