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Circuitos de Corriente Alterna

El curso de circuito de corriente alterna está orientado al analisis y síntesis de circuitos que son excitados por señales dependientes del tiempo, en particular con señales sinusoidales. El curso permite aplicar las técnicas circuitales para resolver circuitos dependientes del tiempo. Para el proceso de análisis, en el curso se involucra la representación fasorial de un circuito que es una representación en el mundo de la frecuencia. La representación fasorial permite tanto resolver en forma expedita circuitos de corriente alterna como analizar comportamientos en frecuencia de dichas configuraciones para la construcción de filtros eléctricos. Adicionalmente, el curso involucra conceptos de potencia alterna para optimizar la transferencia de potencia y analizar circuitos de transmisión de energía.

Información general

  • Código: 300IGE022
  • Componente Curricular: Núcleo de Formación Fundamental
  • Área de formación: Ciencias Básicas de Ingeniería
  • Núcleo Temático: Circuitos eléctricos
  • Créditos y horas de contacto: 2 créditos, 64 horas en el semestre (4 horas por semana, 2 clases por semana).
  • Horas de trabajo independiente: 80 horas
  • Prerrequisitos: Circuitos de Corriente Directa

Competencias

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

  • Actualizarse en el conocimiento de las técnicas de análisis de circuitos para el diseño y la construcción de circuitos de corriente alterna de aplicaciones específicas en áreas de desarrollo de sistemas electrónicos, automatización industrial y universalización de servicios de telecomunicaciones.
  • Identificar problemas de desarrollo de sistemas electrónicos, automatización industrial y universalización de servicios de telecomunicaciones que planteen oportunidades para el diseño y la construcción de circuitos de corriente alterna de aplicaciones específicas.
  • Proponer alternativas de diseño y construcción de circuitos de corriente alterna en aplicaciones específicas en áreas de desarrollo de sistemas electrónicos, automatización industrial y universalización de servicios de telecomunicaciones.

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

  • Generalizar (A2: Technical Knowledge)
  • Modelar (A6: Knowledge)
  • Analizar información cuantitativamente (B2: Experimental Abilities)
  • Cuantificar (B3: Experimental Abilities)
  • Medir (B10 : Experimental Abilities)
  • Usar herramientas de análisis, diseño y simulación (B12: Experimental Abilities)
  • Buscar información (E1: Problem-solving abilities)
  • Dividir un problema en bloques (E3: Problem-solving abilities)
  • Registrar historia del trabajo (G7: Effective communication)
  • Justificar una propuesta (D2 Teamwork abilities)
  • Elaborar informes técnicos (G2: : Effective communication)
  • Redactar textos (G6: : Effective communication)
  • Sustentar una idea (D5: Teamwork abilities)
  • Implementar circuitos (K1: Use of modern engineering tools)
  • Manejar instrumentos (K5: Use of modern engineering tools)
  • Interpretar simbología (K3: Use of modern engineering tools)
  • Leer manuales (K4: Use of modern engineering tools)
  • Considerar restricciones técnicas (F2: Ethical responsibility)

Actitudes

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

  • Atención
  • Rigor
  • Compromiso
  • Respeto

Contenido

Al final del curso en el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes contenidos:

Análisis en el tiempo de circuitos – Circuitos de segundo orden

  • Repaso de técnicas de análisis circuital en DC: Método de nodos, mallas, superposición y equivalentes Thevenin y Norton
  • Ecuación diferencial de circuitos de segundo orden.
  • Tipos de respuesta natural.
  • Respuesta forzada.
  • Respuesta de estado cero.
  • Respuesta de entrada cero
  • Método de las variables de estado.

Análisis de circuitos en estado estable senoidal

  • Representación fasorial de señales armónicas
  • Relaciones fasoriales en componentes discretos.
  • Conceptos de Impedancia y admitancia.
  • Leyes de Kirchhoff, expresadas en notación fasorial.
  • Impedancia y admitancia serie y paralelo, circuitos equivalentes.
  • Resonancia serie y paralelo.
  • Técnicas de análisis de circuitos usando fasores (nodos, mallas).
  • Teoremas de Thevenin y Norton expresados en fasores.
  • Modelado de circuitos con inductancia mutua.

Potencia en circuitos de corriente alterna

  • Potencia instantánea, promedio.
  • Valor RMS de las señales.
  • Potencia activa, reactiva y aparente.
  • Potencia compleja y triángulo de potencia.
  • Factor de potencia, análisis y compensación.
  • Principio de máxima transferencia de potencia.

Respuesta en frecuencia de circuitos de corriente alterna

  • Ganancia de magnitud
  • Ganancia de fase
  • Diagramas de Bode, construcción e interpretación.
  • Análisis en frecuencia de circuitos con amplificadores operacionales.

Objetivos Instruccionales

  1. Identificar la composición y características de la respuesta en el tiempo de circuitos de segundo orden
    1. Interpretar simbología asociada con las variables eléctricas asociadas con circuitos eléctricos en el dominio del tiempo.
    2. Interpretar características relevantes de respuestas de circuitos de segundo orden en el tiempo.
    3. Analizar comportamientos circuitales en el tiempo de variables circuitales de corriente y voltaje.
    4. Buscar y analizar información sobre aplicaciones de circuitos dependientes del tiempo.
    5. Utilizar herramientas para análisis temporal de circuitos.
  2. Interpretar comportamiento de circuitos en estado estable sinusoidal
    1. Modelar circuitos excitados con corriente alterna utilizando la técnica de fasores
    2. Analizar comportamientos circuitales en el tiempo y la frecuencia para variables circuitales de corriente y voltaje.
    3. Analizar información sobre la característica de la respuesta de un circuito en estado estable sinusoidal.
    4. Utilizar herramientas de simulación para interpretar respuestas en estado estable sinusoidal.
    5. Implementar, medir y analizar comportamientos de circuitos en estado estable sinusoidal.
    6. Elaborar informes técnicos de prácticas de laboratorio sobre circuitos de corriente alterna.
    7. Dividir problemas en bloques, cuantificar información, registrar historia de trabajo, redactar textos, leer manuales, sustentar una idea y justificar una propuesta a partir de la búsqueda de soluciones de problemas técnicos.
    8. Considerar restricciones técnicas que impone el contexto tecnológico para tomar decisiones responsables de diseño.
  3. Análisis de Potencia en circuitos de corriente alterna
    1. Analizar respuesta de circuitos en estado estable sinusoidal identificando diferentes tipos de potencia asociada.
    2. Analizar comportamientos circuitales en el tiempo y la frecuencia para variables circuitales de corriente, voltaje y potencia.
    3. Implementar, medir y analizar comportamientos de circuitos en estado estable sinusoidal.
  4. Estudio de la respuesta en frecuencia de circuitos de corriente alterna
    1. Modelar circuitos excitados en el dominio de la frecuencia
    2. Analizar comportamientos de funciones de transferencia circuital para magnitud y fase.
    3. Analizar información sobre la característica de la respuesta de frecuencia de un circuito y sus posibles aplicaciones.
    4. Utilizar herramientas de simulación para interpretar respuestas en frecuencia de circuitos en estado estable sinusoidal.
    5. Implementar, medir y analizar comportamientos de frecuencia en estado estable sinusoidal.

Actividades curriculares

Clases magistrales sobre técnicas de análisis de circuitos de corriente alterna

Desarrollar la habilidad de interpretar simbología, modelar, analizar información cuantitativamente y generalizar, suscitando atención y rigor, a través del estudio de los fundamentos de la teoría de circuitos de corriente alterna, mediante sesiones de clase magistral.

Indicadores de desempeño: A2, A6, B2, K1, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		32
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 1 a la 16

Talleres sobre tipos de análisis de Circuitos

Desarrollar las habilidades para buscar información, interpretar simbología, modelar, analizar información cuantitativa y usar herramientas para análisis, diseño y simulación de circuitos en el tiempo; suscitando atención y rigor a través de sesiones de taller en clase o para la casa.

Indicadores de desempeño: A6, B2, B12, E1, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		3
Horas sin acompañamiento:		12
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 3 a la 16

Prácticas de laboratorio

Desarrollar las habilidades de interpretar simbología, buscar información, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, implementar circuitos, medir, analizar información cuantitativa, elaborar informes, y leer manuales, suscitando atención, rigor y respeto en el trabajo en grupo, a través de prácticas de laboratorio sobre teoría de circuitos de corriente alterna.

Indicadores de desempeño: B2, B10, B12, E1, G2, K1, K3, K4

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		0
Horas sin acompañamiento:		20
Ubicación en el semestre:		Semana 3 a la 16

Proyecto

Desarrollar las habilidades de dividir problemas en bloques, cuantificar, registrar historia de trabajo, redactar textos, leer manuales, usar herramientas de análisis, diseño y simulación, considerar restricciones técnicas, sustentar una idea y justificar una propuesta, suscitando atención, rigor, compromiso y respeto, a través del desarrollo de un proyecto en el que se involucran los conocimientos básicos de la teoría de circuitos de corriente alterna puestos en práctica en el diseño y construcción de un subsistema para un proyecto general de telecomunicaciones, electrónica o sistemas de control.

Indicadores de desempeño: B3, B12, E3, D2, D5, K3, K4, F2, G7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		5
Horas sin acompañamiento:		14
Ubicación en el semestre:		Semanas 2 a la 16

Evaluación

Actividad curricular Evaluación Porcentajes
Clases magistrales sobre análisis de circuitos de corriente alternaTres exámenes parciales 60%
Talleres sobre tipos de análisis de CircuitosTalleres en clase y en casa 10%
Prácticas de laboratorioCuatro trabajos escritos sobre el desarrollo de la práctica de igual peso (Cada trabajo incluye preinforme e informe de laboratorio) 10%
ProyectoValoración total del proyecto 20%
Total 100%

Integración curricular

Resultados de programa (ABET)

  • La habilidad para aplicar conocimiento de matemáticas, ciencias e ingeniería.
  • La habilidad para diseñar y conducir experimentos así como para analizar e interpretar datos.
  • La habilidad para diseñar un sistema, componente o proceso para satisfacer necesidades deseadas dentro de restricciones realistas.
  • La habilidad para funcionar en equipos multidisciplinarios.
  • La habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería.
  • Un entendimiento de la responsabilidad profesional y ética.
  • La habilidad para comunicarse efectivamente.
  • La habilidad para usar las técnicas, destrezas y herramientas modernas de ingeniería necesarias para la práctica de la ingeniería.

Relevancia del curso con los resultados de programa

Resultados del programa
A B C D E F G H I J K
Relevancia 3 2 0 1 2 1 2 0 0 0 3
Resultados de programa Indicadores de desempeño Actividades curriculares Contenido
Habilidad para aplicar conocimiento científico y de ingeniería A2, A6 1, 2 Todos
Habilidad experimental y análisis de información B2. B3. B10, B12 1, 2, 3, 4 Todos
Habilidad para trabajo en grupo D2,D5 4 2,4
La habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería E1,E3 2,3,4 2,4
Un entendimiento de la responsabilidad profesional y ética F2 4 2,4
Habilidad para comunicación efectiva G2,G6 4 2,4
Habilidad para usar herramientas modernas de ingeniería K1, K3, K4, K5 1, 2, 3, 4 Todos

Relación de las actividades curriculares con los resultados del programa

Actividad Curricular Resultado del programa
Clases magistrales sobre análisis de circuitos de corriente alterna A2, A6, B2, K1, K3
Talleres sobre tipos de análisis de Circuitos A6, B2, B12, E1, K3
Prácticas de laboratorio  B2, B10, B12, E1, G1, K1, K3, K4
Proyecto B3, B12, E3, G6, G7, K3, K4, F2

Recomendaciones del Director del Programa

Reglas del curso

Matriculación (últimos tres años)

Recursos

Aula virtual: Plataforma Moodle (ver URL: http://cic.puj.edu.co/moodle): Contenido y planificación del curso, lineamientos de trabajos del curso, enunciados de proyectos de semestre, presentaciones, talleres, prácticas de laboratorio, herramientas de software.

Bibliografía

  1. DORF, Richard C, CIRCUITOS ELECTRICOS. INTRODUCCION AL ANALISIS Y DISEÑO , ALFAOMEGA
  2. THOMAS, Roland E., ROSA, Albert , THE ANALYSIS AND DESIGN OF LINEAR CIRCUITS , PRENTICE HALL ,
  3. IRWIN J. DAVID , ANALISIS BASICO DE CIRCUITOS EN INGENIERIA , PRENTICE HALL ,
  4. JOHNSON, David ; HILBURN, John ; JOHNSON, Johnny ; SCOTT, Peter , ANALISIS BASICO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS, Quinta Edición , Prentice Hall ,
  5. HUELSMAN, Lawrence , BASIC CIRCUIT THEORY , Prentice Hall ,
  6. NILSSON, James, CIRCUITOS ELECTRICOS Cuarta edición, Adisson Wesley, L.S, ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS, Interamericana.
  7. SADIKU, Alexander; FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS. Tercera Edición. Mc Graw Hill.

Instalaciones

  • Salón de clase con computador y proyector
  • Sala de simulación y laboratorios de Ingeniería Electrónica
 
materias/circuitos_de_corriente_alterna.1375974730.txt.gz · Última modificación: 2013/08/08 10:12 por alexvalencia
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