INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA SECRETARÍA A CADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Eléctrica. ASIGNATURA: ASIGNA TURA: Conversión de la Energía I
SEMESTRE: Cuarto
OBJETIVO GENERAL: El alumno comprobará el funcionamiento, la construcción y operación de las máquinas de corriente continua, así como los materiales de las que se encuentran constituidas.
CONTENIDO SINTÉTICO: I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.
Generalidades de conversión de la energía I. Construcción y materiales de la maquina de corriente continua y sus devanados. La fuerza electromotriz inducida, el circuito magnético y la conmutación. Clasificación, características y excitación en los generadores. Reacción de armadura. Motores de corriente continua y su arranque. Curvas características característic as de par contra carga. Perdidas y rendimiento de las maquinas de corriente continua.
METODOLOGÍA: Trabajos de exposición e investigación bibliográfica. Elaboración de un cuadro sinóptico. Realización de un resumen por escrito y de tareas extra-clase. Construcción de mapas conceptuales, Redacción de un reporte de laboratorio por escrito. Participaciones, discusión en clase con la coordinación del profesor.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales por escrito que corresponden al 60% de su calificación teórica, participaciones 10% y actividades complementarias el 30%, en sumatoria representan el 70% del total de la calificación teórica, y el 30% restante corresponde al laboratorio. Para acreditar el laboratorio los alumnos presentarán: Un reporte por escrito que contendrá los resultados obtenidos en la práctica, los diagramas de conexión y medición, la información correspondiente a los aparatos e instrumentos utilizados, las consideraciones teóricas, el desarrollo , las conclusiones y la bibliografía (30%)
BIBLIOGRAFÍA: Chapman Stephen J. Maquinas Eléctricas Ed. Mc.Graw Hill Colombia 1987 Liwschitz Garik Michael. Máquinas de Corriente Continua 1era. Edición Ed. CECSA, Colombia 1972 Dawes Chester L. Tratado de Electricidad, Corriente Continua Tomo 1 Gustavo Gili, S.A., México.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Zacatenco. CARRERA: Ingeniería Eléctrica. OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Conversión de la Energía. DEPARTAMENTO: Ingeniería Eléctrica.
ASIGNA TURA: Conversión de la Energía I SEMESTRE: Cuarto. CLAVE: CRÉDITOS: 9 VIGENTE: Agosto 2004. TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica. MODALIDAD: Escolarizada.
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA: 3 HRS/SEMANA/PRÁCTICA : 3 HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 54 HRS/TOTALES: 108
PROGRAMA ELAB ORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Conversión de la Energía. REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar. ESIME-ZACATENCO. Dr. Alberto Cornejo Lizarralde.
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA : Conversión de la Energía I.
CLAVE
HOJA:
2 DE 12
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Conversión de la Energía I contribuye a que el alumno obtenga, los conocimientos fundamentales referentes de las máquinas eléctricas rotatorias de corriente continua, que se utilizan para la transformación de otras fuentes de energía eléctrica. Está asignatura tiene su aplicación en los distintos sectores de la producción, bien sea su utilidad para mover maquinaria o el transporte eléctrico, así como para la iluminación e incluso para los procesos electroquímicos. El carácter teórico-práctico de la asignatura permitirá al alumno determinar las características y construcción de las maquinas de corriente continua, motores y de los generadores.
Las asignaturas: Antecedentes son: Fundamentos de álgebra, química básica, electricidad y magnetismo. Colaterales son: Física moderna, ingeniería mecánica I y II, circuitos eléctricos I, electrónica I, y materiales electrotécnicos. Consecuentes son: Conversión de la energía II, electrónica II y III, equipo eléctrico, circuitos eléctricos II y III y elementos de control eléctricos.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno comprobará el funcionamiento, la construcción y operación de las máquinas de corriente continua, así como los materiales de las que se encuentran constituidas.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Conversión de la Energía I.
No. UNIDAD
CLAVE:
HOJA : 3 DE 12
NOMBRE: Generalidades de conversión de la energía I.
I
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará las principales fuentes de energía primaria, su proceso de conversión en la obtención de energía eléctrica, destacando la importancia y aplicación de las máquinas de corriente continua.
No.1 TEMA
TEMAS
1.1
Generalidades de la conversión de la energía I.
1.1.1
Principales fuentes básicas de energía eléctrica.
1.1.2
Proceso de conversión de energía.
1.1.3
Importancia de las maquinas de corriente continua.
1.1.4
Campo de aplicación de las maquinas de corriente continua.
1.2
Tópicos especiales.
HORAS
T
P
2.0
5.0
5.0 1.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación bibliográfica del subtema: 1.1.1 y 1.2 Elaboración de un reporte por escrito. Discusión en clase con la coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen departamental abarcará la unidad I y II. Evaluación de participaciones, la investigación bibliográfica, reporte por escrito.
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC 1B, 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 7C, 8B, 9C, 10C
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA : Conversión de la energía I . No. UNIDAD II
CLAVE:
HOJA: 4 DE 12
NOMBRE: Construcción, materiales y devanados de la máquina de corriente continua y sus devanados
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno separará cada una de las partes que constituyen a una máquina de corriente continua, indicando la función que desempeñan cada una de ellas.
No.2 TEMA
TEMAS
2.1
Teoría y funcionamiento de las máquinas de corriente continúa.
2.1.1
Partes constitutivas de la maquina.
2.1.2
Función de cada una de las partes que constituyen a la máquina de corriente continua.
2.1.3
Materiales empleados en las máquinas de corriente continua.
2.1.4
Fabricación nacional y tópicos especiales.
2.3 2.3.1
Clasificación de los devanados: de armadura, imbricado, ondulado y múltiple.
HORAS
T
P
4.0
5.0
4.0
5.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
Cálculo de devanados.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación bibliográfica del subtema: 2.1.4 Realización de un cuadro sinóptico. Resolución de ejercicios en clase. Realización de tareas extra-clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Evaluación de la investigación bibliográfica, del cuadro sinóptico, de tareas extra-clase. 1er. Examen departamental abarcará de las unidades I y II.
1B, 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 8B, 9C, 10C, 11C
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ASIGNA TURA: Conversión de la energía I.
No. UNIDAD
CLAVE:
HOJA: 5 DE 12
NOMBRE: La fuerza electromotriz inducida, el circuito magnético y la conmutación.
III
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará la fuerza electromotriz inducida en un generador, señalando los factores que le afectan y sus parámetros.
No.3 TEMA
3.1
TEMAS
HORAS
T Concepto de la fuerza electromotriz.
3.1.1
Descripción, partes y deducción de la fórmula de un circuito magnético.
3.1.2
Curvas, cálculos y factores que afectan la fuerza electromotriz.
3.2
Trayectoria y cálculos de un circuito magnético.
3.3
Analogías de un circuito magnético y eléctrico, tópicos especiales.
3.4
Auto inducción e inducción mutua.
3.5
Flujos de dispersión.
3.6
Tiempo de inducción mutua y tensión de reactancia.
3.7
Amperes-vuelta de los polos de conmutación.
P
4.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC 1B, 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 7C, 8B, 9C, 10C, 11C
4.0 4.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de ejercicios en clase. Análisis de curvas típicas. Realización de un resumen por escrito. Discusión en clase con la coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen departamental abarcará la unidad III, IV y V Evaluación de participaciones, del resumen por escrito y de los ejercicios en clase.
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA: Conversión de la energía I.
No. UNIDAD
CLAVE:
HOJA: 6 DE 12
NOMBRE: Clasificación, características y excitación en los generadores.
IV
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno clasificará los diversos generadores de corriente continua, destacando sus ventajas y desventajas.
No.4 TEMA
4.1
TEMAS
Generalidades y clasificación de los generadores.
4.1.1
Generador derivado: con excitación separada y auto excitado.
4.1.2
Generador serie auto excitado.
4.1.3
Generador mixto auto-excitado: integral y diferencial.
4.1.4
Métodos modernos de control de excitación.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Construcción de un mapa conceptual. Discusión en clase con la coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen departamental abarcará la unidad III, IV y V. Evaluación de participaciones y del mapa conceptual.
HORAS
T
P
4.0
19.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC 1B, 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 7C, 8B, 9C, 10C, 11C
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ASIGNA TURA: Conversión de la energía I.
CLAVE:
HOJA: 7 DE 12
No. UNIDAD
NOMBRE: Reacción de armadura.
V
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno interpretará los efectos y reacciones de los fenómenos electromagnéticos en la armadura, mediante sus cálculos y sus principales métodos de compensación.
No.5 TEMA
5.1 5.1.1
TEMAS
HORAS
T Concepto de reacción de armadura.
4.0
Reacción de armadura cualitativa y cuantitativa.
5.2
Deducción de la fórmula de la reacción de armadura.
5.3
Compensación y cálculos de la reacción de armadura.
P
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación de conceptos y del subtema: 5.2 Realización de ejercicios en clase. Discusión en clase con la coordinación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Evaluación de participaciones, la investigación de conceptos y del subtema. 2do. Examen departamental abarcará de las unidades III, IV y V.
EC 1B, 2B, 4C, 5C, 6B, 8C, 11C, 15C, 16C
5.0 3.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA: Conversión de la energía I.
No. UNIDAD VI
CLAVE:
HOJA : 8 DE 12
NOMBRE: Motores de corriente continua y su arranque.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno clasificará los motores de corriente continua y sus curvas de variación de potencia contra velocidad, así como el cálculo de los arrancadores.
No.6 TEMA
TEMAS
HORAS
T
6.1
Clasificación de motores: derivado, serie y mixto.
6.2
Fuerza contraelectromotriz.
6.3
Clasificación de los arrancadores y su cálculo.
6.4
Curvas de variación de potencia contra velocidad de los diferentes tipos de motor.
6.5
Par desarrollado y controladores de velocidad.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Análisis de curvas típicas. Resolución de ejercicios en clase. Realización de tareas extra-clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen departamental abarcará la unidad VI, VII y VIII. Evaluación de tareas extra-clase.
7.0
7.0
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC 1B, 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 7C, 9C, 10C
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA: Conversión de la energía I.
No. UNIDAD
CLAVE:
HOJA: 9 DE 12
NOMBRE: Curvas características de par contra carga.
VII
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará las curvas características de par contra carga de los diversos motores, señalando sus ventajas y desventajas.
No.7 TEMA
TEMAS
7.1 7.2
HORAS
T
P
Curvas características de par contra carga de los motores: derivados, serie y mixto.
7.0
3.0
Ventajas y desventajas de los tipos de motores.
6.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de un trabajo de exposición.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen departamental abarcará la unidad VI, VII y VIII. Evaluación de participaciones y del trabajo de exposición.
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC 1B, 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 7C, 8B, 10C, 11C
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA : Conversión de la energía I.
No. UNIDAD
CLAVE:
HOJA: 10 DE 12
NOMBRE: Pérdidas y rendimiento de las máquinas de corriente continúa.
VIII
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará la medición de pérdidas mediante pruebas para determinar el rendimiento de la máquina de corriente continua,
No.8 TEMA
TEMAS
8.1
Conceptos generales sobre el rendimiento en la máquina de corriente continúa.
8.1.1 8.2
HORAS
T
P
3.0
3.0
Fórmula del rendimiento. Tipos, separación y medición de pérdidas mediante pruebas.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación de conceptos. Resolución de ejercicios. Realización de ejercicios extra-clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Evaluación de conceptos y de tareas extra-clase. 3er. Examen departamental abarcará de las unidades VI, VII y VIII.
3.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC 2C, 3B, 4B, 5C, 6C, 7C, 8B, 9C, 10C
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA: Conversión de la energía I.
CLAVE:
HOJA: 11 DE 12
RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
LUGAR DE REALIZACIÓN
LABORATORIOS PESADOS II
1
Visita al laboratorio de conversión de la energía I.
I
5.0
2
Identificación de los instrumentos y de las maquinas de corriente continua en el laboratorio.
I
5.0
3
Diferenciación de las partes que constituyen una máquina de corriente continúa.
II
5.0
4
Identificación de las terminales en las máquinas de corriente continúa.
II
5.0
5
Medición de las resistencias: óhmica y de aislamiento.
III, IV
6.0
6
Tipos de conexión en los generadores: derivados y serie.
IV
6.0
7
Generador derivado con independiente y auto-excitado.
IV
6.0
8
Conexión del generador mixto, características externas y operación.
sus
IV
5.0
9
Características de saturación del generador derivado en vacío.
IV
5.0
10
Arranque del motor de corriente continúa.
VII
6.0
excitación
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FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNA TURA: Materiales Electrotécnicos.
PERÍODO UNIDAD 1er. 2do. 3er.
CLAVE:
HOJA: 12 DE: 12
PROCEDIMIENTO DE EVAL UACIÓN Tres exámenes departamentales por escrito que corresponden al 60% de su calificación teórica, participaciones 10% y actividades complementarias el 30%, en sumatoria representan el 70% del total de la calificación teórica, y el 30% restante corresponde al laboratorio. Para acreditar el laboratorio los alumnos presentarán: Un reporte por escrito que contendrá los resultados obtenidos en la práctica, los diagramas de conexión y medición, la información correspondiente a los aparatos e instrumentos utilizados, las consideraciones teóricas, el desarrollo, las conclusiones y la bibliografía (30%)
CLAVE
B
1
X
2
C
Chapman Stephen J. Máquinas Eléctricas Ed.McGraw Hill. Colombia 1897 X
3
X
4
X
5
BIBLIOGRAFÍA Luca M. Carlos. Máquinas Eléctricas 1era. Parte 3era. Edición. Ed. Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A. México 1968 Liwschitz Garik Máquinas De Corriente Continua. 1era. Edición. Ed. CECSA España 1972 Langsdorf Alexander S. Principios de las Maquinas de Corriente Continua. Ed. McGraw Hill. Book Company España, 1964 . Kostenco M.P. Máquinas Eléctricas I Tomo I Ed. MIR. Moscú, 1975.
X
6
X
Kosow Irving I. Máquinas Eléctricas y Transformadores. Ed. Reverté S.A. España, 1978 Lister Eugene G. Máquinas y Circuitos Eléctricos 3era. EDICIÓN Ed. McGraw Hill Book Company, España, 1967.
7
X Dawes Chester L. Tratado de Electricidad, Corriente Continua, Tomo I Ed. Reverté Gustavo Gili, S.A. Barcelona. 1999
8
X Vázquez Lara David. Colección de Problemas de Ingeniería Eléctrica, Conversión de la Energía I, Máquinas de Corriente Continua. Ed. ESIME, México. 2001
9
X Martínez García Felipe. Prácticas de Laboratorio de Ingeniería Eléctrica, Conversión de la Energía I, Maquinas de Corriente Continua. Ed. ESIME México. 1985
10 X
Martínez García Felipe. Devanados de Máquinas de Corriente Continua Ed. ESIME México. 1985 11
X
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FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA. CARRERA: ÁREA :
ZACATENCO - UPALM
SEMESTRE Cuarto
Ingeniería Eléctrica. BÁ SICAS C. INGENIERÍA
D. INGENIERÍA
ACA DEMIA: Conversión de la Energía
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA:
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Conversión de la Energía I
LICENCIATURA EN INGENIERIA
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno probará el funcionamiento, la construcción y operación de las maquinas de corriente continua, así como los materiales de cada una de las partes que la constituyen. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS
EXPERIENCIA PROFESIONAL
*En las leyes fundamentales *De preferencia del electromagnetismo. experiencia docente.
HABILIDADES
ACTITUDES
con *Expresarse con claridad. *Facilidad de palabra...
*En los materiales que constituyen las partes de la maquina de corriente continua.
*Cumplido. *Tolerante.
Transmitir sus conocimientos *Justo y congruente. de manera clara. *Paciente. *
*Respetuoso. *Responsable y con vocación de servicio. *Dispuesto al cambio. *Compromiso social.
ELABORÓ ING. MODESTO CASTRO HINOJOSA PRESIDENTE DE ACADEMIA
REVISÓ
AUTORIZÓ
ING. GUILLERMO SANTILLAN GUEVARA SUBDIRECTOR ACADEMICO
DR. ALBERTO CORNEJO LIZARRALDE DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA:
Marzo de 2004
