Circuitos de Corriente Directa

En el curso se presentan los fundamentos básicos de la teoría de circuitos a partir del estudio de los sistemas eléctricos lineales e invariantes en el tiempo, se exploran diferentes técnicas de análisis de circuitos y sus aplicaciones. Los temas que se tratan en el curso incluyen: Fundamentos de la teoría de circuitos, modelado de los elementos de almacenamiento y disipación de energía eléctrica, modelos circuitales de fuentes de energía dependientes e independientes, análisis y diseño de circuitos básicos con amplificadores operacionales y estudio de la respuesta en el tiempo de circuitos de primer orden en estado transitorio y permanente de operación. En el curso se plantean los conceptos teóricos se presenta ejemplos y resuelven ejercicios, se realizan prácticas de laboratorio, además se incluye en uso de herramientas de software y hardware para la apropiación del conocimiento. Las habilidades adquiridas son útiles en áreas de la ingeniería tales como las comunicaciones, los sistemas de control y la electrónica de potencia.

Información general

  • Código: 300IGE014
  • Tipo de curso: Núcleo de Formación fundamental
  • Área de formación: Ciencias Básicas de la Ingeniería
  • Créditos y horas de contacto: 3 Créditos, 64 horas en el semestre (4 horas por semana, 2 clases por semana)
  • Horas de trabajo independiente: 80
  • Prerrequisitos: Cálculo Integral 300MAG007

Competencias

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

  • Actualizarse en el conocimiento de las técnicas de modelado y análisis, para la predicción del comportamiento de las variables eléctricas en los elementos de circuito, así mismo para el diseño y la construcción de dispositivos electrónicos.
  • Identificar problemas de desarrollo de sistemas electrónicos que planteen oportunidades de diseño y construcción de circuitos de corriente directa para aplicaciones específicas.
  • Proponer alternativas de diseño y construcción de sistemas electrónicos que operen con corriente directa en aplicaciones específicas en áreas de desarrollo de sistemas para, automatización industrial y universalización de servicios de telecomunicaciones.

Habilidades

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

  • Determinar antecedentes (A1: Technical Knowledge)
  • Interpretar comportamientos de sistemas (A4: Technical Knowledge)
  • Modelar (A6: Technical Knowledge)
  • Predecir comportamientos (A8: Technical Knowledge)
  • Implementar Circuitos (B5: Experimental Abilities)
  • Manejar instrumentos electrónicos de medición (B9: Experimental Abilities)
  • Medir (B10: Experimental Abilities)
  • Realizar prototipos (B11, K6: Experimental Abilities, Use of modern engineering tools )
  • Conformar grupos de trabajo (D1: Teamwork abilities)
  • Resolver conflictos(D4: Teamwork abilities)
  • Considerar restricciones del entorno(F2: Ethical responsibility)
  • Responsabilidad (F9: Ethical responsibility)
  • Justificar una propuesta (G4: Effective communication)
  • Registrar la historia del trabajo(G7: Effective communication)
  • Interpretar Simbología (K3: Use of modern engineering tools)
  • Usar herramientas de análisis, diseño y simulación (K7: Use of modern engineering tools)

Actitudes

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

  • Atención
  • Tolerancia
  • Responsabilidad

Contenido

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

Fundamentos de la teoría de circuitos

  • Sistema Internacional de Unidades - convenciones eléctricas
  • Variables eléctricas: corriente, voltaje, potencia y energía
  • Tipos de conexión: serie, paralelo y mixta
  • Conceptos que describen la topología de un circuito
  • Sistemas LTI y Modelos circuitales como relación V – I
  • Ley de Ohm
  • Leyes de Kirchhoff
  • Medición de variables eléctricas

Elementos de Circuito

  • Capacitores.
  • Inductores
  • Fuentes de energía; dependientes e independientes.
  • Arreglos de fuentes; Expansión y Reducción.

Herramientas para análisis de circuitos

  • Divisor de Corriente y Divisor de tensión
  • Análisis de circuitos por el método de los voltajes de nodo.
  • Análisis de circuitos por el método de las corrientes de malla
  • Transformación de fuentes como herramienta de análisis circuital.
  • Otras técnicas de análisis circuital.
  • Uso de herramientas de software para el análisis de circuitos de CD.

Introducción al análisis de redes de dos puertos

  • Amplificador Operacional: características eléctricas y modelo circuital, realimentación, configuraciones típicas de circuitos con OPAMPS.
  • Diseño de circuitos con OPAMPS.

Teoremas de circuitos

  • Sustitución.
  • Superposición.
  • Teoremas de Thevenin y Norton.
  • Máxima transferencia de Potencia.

Análisis Transitorio de circuitos

  • Funciones especiales de excitación: delta, escalón unitario, rampa.
  • Principio de continuidad
  • Circuitos de primer orden
  • Respuesta de entrada cero, de estado cero, transitoria y de estado estable.
  • El operador diferencial S
  • Introducción a los sistemas de segundo orden.

Objetivos Instruccionales

  1. Determinar los Fundamentos de la teoría de circuitos.
    1. Interpretar el comportamiento de los sistemas eléctricos excitados con fuentes de corriente continua.
    2. Predecir el comportamiento de las variables eléctricas en diferentes topologías de los sistemas eléctricos y electrónicos excitados por fuentes de corriente continua.
    3. Interpretar la simbología empleada en los circuitos eléctricos excitados con fuentes de corriente continua.
  2. Identificar las características eléctricas fundamentales de los elementos de circuito.
    1. Interpretar simbología de representación de elementos de circuito.
    2. Predecir el comportamiento de los elementos de circuito en sistemas electrónicos que operan con fuentes de corriente continua.
    3. Implementar circuitos, realizar prototipos y manejar instrumentos electrónicos de medición para el análisis del comportamiento de las variables eléctricas fundamentales en componentes electrónicos como resistencias, bobinas, condensadores y fuentes energía.
  3. Aplicar herramientas de análisis y simulación de circuitos para interpretar el comportamiento de los sistemas eléctricos y electrónicos.
    1. Manejar herramientas de análisis y simulación para el conocimiento de los de sistemas eléctricos y electrónicos lineales e invariantes en el tiempo.
    2. Interpretar simbologías asociadas con las técnicas sistémicas de análisis de circuitos eléctricos.
    3. Aplicar métodos sistémicos de análisis de circuitos para describir el comportamiento de las variables en sistemas eléctricos excitados con corriente continua.
  4. Analizar circuitos con amplificadores operacionales a partir del análisis de las redes de dos puertos.
    1. Interpretar simbología empleada en circuitos con amplificadores operacionales.
    2. Predecir el comportamiento de circuitos electrónicos con amplificadores operacionales excitados con fuentes de corriente continua.
    3. Implementar circuitos y usar instrumentos de medición rastrear las variables eléctricas en sistemas que operen con amplificadores operacionales excitados con corriente continua.
  5. Teoremas de análisis de circuitos.
    1. Determinar los antecedentes de las técnicas de reducción de sistemas mediante la aplicación de los teoremas de análisis LTI Aplicar los principios de superposición y homogeneidad a sistemas eléctricos lineales e invariantes en el tiempo.
    2. Identificar las restricciones de las herramientas sistémicas de análisis de circuitos.
    3. Interpretar simbologías y predecir el comportamiento de sistemas electrónicos, empleando los teoremas de análisis de circuitos.
    4. Implementar circuitos que cumplan con las condiciones óptimas para la transferencia de máxima potencia entre redes de sistemas eléctricos y electrónicos.
  6. Determinar antecedentes de las metodologías de análisis transitorio de circuitos eléctricos.
    1. Modelar sistemas eléctricos de primer orden
    2. Interpretar el comportamiento de las variables eléctricas en circuitos de primer orden.
    3. Predecir el comportamiento de sistemas electrónicos de primer orden en régimen transitorio y permanente de operación.
    4. Implementar circuitos y manejar instrumentos de medición para verificar el comportamiento dinámico de los sistemas de primer orden.

Actividades curriculares

Clase magistral y talleres de compresión sobre Fundamentos de la teoría de circuitos

Desarrollar habilidades para predecir e interpretar el comportamiento de los sistemas eléctricos a través del estudio de los Fundamentos de la teoría de circuitos suscitando la atención y la responsabilidad, mediante sesiones de clase magistral y talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, A8, K3, K5, K6, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 1 - 3

Clase magistral y talleres de comprensión sobre elementos de circuito

Desarrollar las habilidades para identificar simbologías y características eléctricas de los elementos de circuito, predecir el comportamiento de los parámetros eléctricos de los modelos circuitales LTI , realizar prototipos y manejar instrumentos de medición para verificar la condición de operación de circuitos eléctricos excitados con fuentes de corriente continua, suscitando en el estudiante la atención, el rigor y la responsabilidad, mediante clases magistrales y talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, A8, B5, B9, B11

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		6
Horas sin acompañamiento:		6
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 3 - 4

Clase magistral y talleres de comprensión para el dominio de las herramientas de análisis de circuitos

Desarrollar las habilidades para describir teorías, aplicar métodos sistémicos de análisis, interpretar simbologías, implementar circuitos y manejar instrumentos para el estudio de sistemas eléctricos y electrónicos lineales e lineales e invariantes en el tiempo (LTI), suscitando en el estudiante la atención y la responsabilidad, mediante clases magistrales y talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, K3, K5, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 5 - 7

Clase magistral y talleres de compresión Introducción al análisis de redes de dos puertos

Desarrollar las habilidades interpretar simbologías, predecir comportamientos e implementar sistemas electrónicos que operen con amplificadores operacionales, suscitando la atención y la responsabilidad a través de clases magistrales, talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, A8, B5, B9, B11.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		4
Horas sin acompañamiento:		6
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 8 - 9

Clases magistrales y talleres de compresión sobre Teoremas de circuitos

Desarrollar las habilidades para aplicar conceptos, interpretar simbologías y restricciones, predecir el comportamiento de sistemas de sistemas eléctricos y electrónicos LTI mediante el estudio de los Teoremas de circuitos, también implementar circuitos electrónicos que cumplan con las condiciones óptimas de transferencia de máxima potencia, suscitando en el estudiante la atención y la responsabilidad mediante clases magistrales, talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, A8, B5, B9.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		6
Horas sin acompañamiento:		8
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 10 - 12

Clase magistral y talleres de comprensión sobre el Análisis Transitorio de circuitos

Desarrollar las habilidades para comparar modelos, predecir e interpretar comportamientos de sistemas eléctricos y electrónicos de primer orden tanto en régimen transitorio como permanente de operación, suscitando en el estudiante la atención y la responsabilidad mediante clases magistrales, talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, A6, A8, B5, B9.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semanas de la 13 y 14

Laboratorios

Desarrollar las habilidades para conformar grupos de trabajo, interpretar simbologías, implementar circuito, manejar instrumentos, medir y usar herramientas de análisis y simulación de circuitos, suscitando la atención, la responsabilidad y la tolerancia mediante la experimentación relacionada con el estudio de los elementos de circuito, las herramientas para análisis de circuito, amplificadores operacionales, los teoremas de circuitos y el análisis transitorio de circuitos.

Indicadores de desempeño: B5, B9, B10, D1, K3, K7.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		10
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semana 3 - 16

Proyecto

Desarrollar las habilidades para justificar una propuesta considerando restricciones, sustentar una idea, registrar la historia de un trabajo, usar herramientas de diseño análisis y simulación, implementar circuitos y realizar prototipos suscitando atención, rigor, compromiso y respeto, mediante el desarrollo de trabajo en grupo denominado proyecto de semestre.

Indicadores de desempeño: B9, F2, F9, G4, G7, K6, K7.

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		6
Horas sin acompañamiento:		24
Ubicación en el semestre:		Semanas 2 - 16

Evaluación

Actividad Evaluación Porcentajes
1, 2, 3, 4, 5, 6 Tres exámenes parciales 55%
Pruebas escritas cortas y talleres en clase 10%
7: Laboratorios Trabajos escritos sobre el desarrollo de las prácticas de
laboratorio. (Preinformes + informes) + trabajo práctico
10%
8: Proyecto Cronograma del proyecto 3%
Dos informes parciales de avance del proyecto 10%
Funcionamiento, informe final y paper 12%
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 funcionar en equipos multidisciplinarios.
  • La habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería.
  • Habilidad para resolver problemas en ingeniería.
  • 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 1 1 2 2
Resultados de programa Indicadores de desempeño Actividades curriculares Contenido
Habilidad para aplicar conocimiento científico y de ingeniería A1, A4, A6, A8 1, 2, 3, 4, 5, 6 Todos
Habilidad experimental y análisis de información B5, B9, B11 2, 4,6, 5, 7,8 Todos
Habilidad para trabajo en grupo D1, D4 7,8 Todos
Habilidad para resolver problemas en ingeniería F2, F9 8 Todos
Habilidad para comunicación efectiva G4, G7 8 Todos
Habilidad para usar herramientas modernas de ingeniería K3, K6, K7 1, 3, 7, 8 Todos

Recomendaciones del Director del Programa

Reglas del curso

La asistencia a clase y a las prácticas de laboratorio es obligatoria, las fechas programadas para la entrega de reportes escritos son de estricto cumplimiento.

Calificación: Ver Evaluación del curso

Uso de material en exámenes: No está permitido el uso de notas de clase, bibliografía, calculadoras, computadores personales ni teléfonos celulares.

Asistencia: Obligatoria.

Matriculación (últimos tres años)

Recursos

Salones de clase con las ayudas audiovisuales necesarias, Laboratorios con dotación tecnológica completa.

Aula virtual

Plataforma Blackboard: Contenido y planificación del curso, lineamientos de trabajos del curso, enunciado de Proyecto de semestre, presentaciones, talleres, prácticas de laboratorio, manuales de equipos y de herramientas de software además de exámenes de periodos anteriores.

Bibliografía

  1. DORF, Richard C, CIRCUITOS ELECTRICOS. INTRODUCCION AL ANALISIS Y DISEÑO. Octava Edición, Alfaomega.
  2. NILSSON, James, CIRCUITOS ELECTRICOS, Séptima edición, Adisson Wesley.
  3. SADIKU and ALEXANDER; FUNDAMENTALS OF ELÉCTRIC CIRCUITS. Second Edition. Mc Graw Hill.
  4. IRWIN J. David, ANALISIS BASICO DE CIRCUITOS EN INGENIERIA, Sexta edición, Sexta Edición, Prentice Hall.
 
materias/circuitos_de_corriente_directa.txt · Última modificación: 2015/08/10 08:27 por alexvalencia
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