Plan clase Fisica II[1].docx

UNIVERSIDAD IUEM

LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

1

AUTORIZADO POR:

M. en E. ESPERANZA MARTÍNEZ ORTA VIVERO

DIRECTORA GENERAL ACADÉMICA

REVISADO POR:

M. A. CARLOS ESPÍNDOLA HERNÁNDEZ

DIRECTOR DE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA

INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

TOTAL DE HORAS INDEPENDIENTES SEMANALES:

4

TOTAL DE HORAS PRÁCTICAS SEMANALES:

2

TOTAL DE HORAS TEÓRICAS SEMANALES:

4

ELABORADO POR:

COMITÉ DE DISEÑO CURRICULAR DE LA LICENCIATURA EN

INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

NOMBRE DE LA ASIGNATURA:

FÍSICA II

ÁREA ACADÉMICA Ó DISCIPLINAR:

TÉCNICA

CUATRIMESTRE:

5º

FECHA DE ELABORACIÓN:

DICIEMBRE DEL 2012

CLAVE:11952

NÚMERO DE CRÉDITOS:

10

PRESENTACIÓNLa asignatura de Física II es una materia transversal, común a todas las ramas de la Ingeniería, siendo su conocimiento fundamental para la formación de ingenieros. En el caso del Ingeniero Industrial y de Sistemas el conocimiento de circuitos eléctricos y máquinas eléctricas es del todo imprescindible para distinguir instalaciones eléctricas industriales de distinta naturaleza y función.

En el mundo del siglo XXI la electricidad es la base de cualquier actividad industrial, ningún equipo es capaz de funcionar sin electricidad bien sea aislado o conectado al resto del sistema eléctrico. Por tanto el conocimiento de la electricidad, de su uso y de sus protecciones es básico para el desarrollo del Ingeniero Industrial y de Sistemas.

Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Industrial la capacidad de estudiar y comprender el proceso actual de generación de electricidad, comportamiento y medición de los elementos y parámetros eléctricos básicos que intervienen en la dinámica de circuitoseléctricos, la transformación de la energía eléctrica en cuestiones domésticas e industriales, así como la interpretación de los resultados y circuitos de los fenómenos involucrados en los procesos de generación y conversión eléctrica y el uso eficiente de la energía.

Para integrarla se ha hecho un análisis del campo de la física, identificando los temas de electricidad, circuitos eléctricos, conversión de la energía eléctrica que tienen una mayor aplicación en su quehacer profesional.

Debido a su amplio espectro esta asignatura contiene un parte teórica y otra eminentemente práctica, aunque su evaluación será siempre práctica.

Se organiza el temario, en siete unidades. Abordando en las primeras Unidades, temas que van desde la Introducción a la Ingeniería Eléctrica así como las leyes que se aplican en la electricidad buscando una visión del comportamiento de los circuitos. Al estudiar cada ley se incluyen los conceptos involucrados con ella para hacer una comprensión más significativa, oportuna e integral de dichos conceptos ya que son esenciales para fundamentar una visión del flujo, conversión o comportamiento de los elementos de un circuito en su dinámica de trabajo cuando existe la presencia de electricidad en él.

En las unidades subsecuentes se conocen los elementos principales de la generación y distribución en el establecimiento de las obras eléctricas, tanto como los instrumentos y dispositivos eléctricos que lo forman; el funcionamiento de los motores, generadores y todos los dispositivosauxiliares que forman parte de estos sistemas, así como las normatividades que regulan su uso y consumo..

2

CONTENIDO GENERAL DEL PROGRAMA (ÍNDICE DE UNIDADES):

UNIDAD I

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA ELÉCTRICA

UNIDAD II

INDUCCIÓN ELÉCTRICA

UNIDAD III

LEYES Y ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

UNIDAD IV

CIRCUITOS MONOFÁSICOS Y TRIFÁSICOS

UNIDAD V

DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA EN ALTA Y BAJA TENSIÓN

UNIDAD VI

CONTROL DE CONSUMO Y COSTOS ELÉCTRICOS

UNIDAD VII

NORMATIVIDAD EN ALTA Y BAJA TENSIÓN

3

OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA:

Analizar la transmisión de la energía eléctrica en alta y baja tensión a las líneas de producción así como los indicadores de control mediante el uso eficiente de la energía eléctrica para reducir costos y evitar desviaciones de presupuestos de gastos de operación de plantas industriales.

4

Programa de la Unidad I

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA ELÉCTRICA

Objetivos específicos de la Unidad I:Calcular circuitos monofásicos a través de determinar la magnitud de campos eléctricos y magnéticos y su efecto dañino en instalaciones de señal y

transmisión de datos para poder seleccionar los conductores apropiados.

No. de Sesión

Contenido de Temas y subtemas Conocimientos

Habilidades Actitudes Valores

Actividades de aprendizaje

bajo la conducción del

Docente

Actividades de Aprendizaje Independientes

Métodos, Medios y

Materiales Didácticos

Estrategias de Evaluación

Referencias Bibliográficas y/o

Electrónicas

1

2

3

4

5

1.1 Voltaje, corriente, resistencia y ley de Ohm

1.2 Capacitancia y dieléctricos

1.3 Circuitos de corriente continua

1.4 Campo magnético

1.5 Ley de Ampere

1.6 Interferencia en cables de señal por campos magnéticos

Principales conceptos del comportamiento de las variables eléctricas en los diversos conductores a través de sus secciones transversales.

Principio del comportamiento de un capacitor en un circuito.

Técnicas para calcular circuitos de corriente continua.

Procedimientos para calcular la magnitud de los campos eléctricos y magnéticos

Aplicar la ley de Ohm en circuitos de corriente continua y dimensionar tamaño de conductores.

Seleccionar los tipos de cables de señal y datos apropiados y las distancias de instalación de estos con respecto a las fuentes de los campos.

Para analizar los cálculos relacionados con circuitos de corriente continua, magnitud de campos eléctricos

Entusiasmo en la investigación de equipos industriales de medición de variables eléctricas

Cooperación para el trabajo en equipo.

Iniciativa propia para el aprendizaje independiente

Integridad para hacer tareas sin copiar a otros compañeros.

Tolerancia para escuchar las preguntas de sus compañeros hacia el profesor.

Puntualidad para asistir, mantener la atención en clase.

Lealtad al equipo de trabajo.

Elaboración de diagramas para desarrollar los cálculos que relacionan las variables eléctricas en el pizarrón.

Elaboración de mapas mentales en el pizarrón.

Representación gráfica de los resultados obtenidos en equipo.

Elaboración de mapas conceptuales.

Tareas de series de ejercicios.

Elaboración del formulario

Esquemas y cálculos de sistemas de fuerzas en el pizarrón.

Hojas de Rotafolio

Plumones.

Observación y registro de participación en el aula.

Registro de aciertos en las tareas.

Reporte de investigación sobre equipos de carga industriales, evaluado con rúbrica.

Mapas conceptuales y mentales evaluados con rúbrica.

Serway, R. A., Jewett, J. W., & Campos, O. V. (2009). Fisica: Electricidad y magnetismo. México: Cengage Learning.

Gutiérrez, A. C., Garcia, A. G., & Mata, H. R. (2009). Experimentos de electricidad basica. México: McGraw-Hill/Interamericana.

5

Programa de la Unidad II

INDUCCIÓN ELÉCTRICA

Objetivos específicos de la Unidad II:Aplicar los principios del magnetismo para entender cómo se produce el movimiento en un motor de inducción por medio de la generación de la

fuerza eléctrica motriz en la generación de fuerza electromotriz en un conductor, para conocer su aplicación en sistemas de potencia de reguladores de velocidad en motores de C.C. y C.A.

No. de Sesión





Docente


Métodos, Medios y



Referencias Bibliográfica

s y/o Electrónicas

6

7

8

9

10

11

12

13

2 Magnetismo

2.1.1 Ley de inducción de Faraday

2.1.2 Ley de Lenz

2.2 Fuerza electromotriz inducida

2.2.1 Inductancia

2.2.2 El generador

2.2.3 El motor de inducción

2.2.4 Generador tacométrico

2.2.5 Regulador de velocidad C.C.

2.3 Motores de corriente alterna

2.3.1 Encoder

2.3.2 Inversor de frecuencia

Historia del origen de la atracción de un imán natural a partículas metálicas ferrosas.

Principios de la generación de fuerza electromotriz en un conductor al cortar las líneas de fuerza magnética.

Teoría de la conservación de la energía cuando una FEM induce su propio campo magnético oponiéndose al movimiento que lo genera.

Conceptos de funcionamiento de motores de C.C y C.A. y donde debe de aplicarse cada uno.

Procesos de sincronía de velocidad entre motores.

Calcular la magnitud de campos magnéticos.

Seleccionar motores de inducción de acuerdo a la aplicación industrial.

Distinguir la forma de operar de un generador tacométrico y un encoder, así como su aplicación.

Disponibilidad para el trabajo en equipo.

Disciplina y constancia en el estudio.

De compromiso de analizar lo impartido en clase.

Honestidad para hacer tareas sin copiar a otros compañeros.

Autocrítica para lograr un mayor y mejor conocimiento.

Responsabilidad para asistir, mantener la atención en clase y responder a las preguntas del Docente.

Análisis y solución de problemas y casos prácticos

Elaboración y análisis de diagramas

Investigación previa y exposición de clase por el alumno.

Elaboración de resúmenes

Solución de ejercicios extra - clase

Elaboración de mapas conceptuales y mentales

Elaboración de ilustraciones descriptivas

Estudio del tema previo a la clase

Consulta en portales de internet

Solución de ejercicios

Elaboración de proyecto integrador

Solucionar problemas en el pizarrón.

Observación y registro de participaciones en el aula.

Solución de ejercicios y casos prácticos.


Portafolio de evidencias (ilustraciones, resúmenes y formularios).

Evaluación de avance del proyecto a partir de rúbrica preestablecida.

Robinson, R., & Vericat, I. (2008). Electricidad. México, D.F: Sexto Piso.

Rela, A., & Sztrajman, J. (2005). Fisica. Argentina: Aique.

Law, F., Boulter, S., Radford, K., & Xact (Firm : Delhi, India). (2008). Electricidad. León, España: Everest.

6

Programa de la Unidad III

LEYES Y ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Objetivos específicos de la Unidad III:Conocer los elementos que constituyen un circuito y su función dentro de él, para evaluar el comportamiento de componentes en circuitos eléctricos

por medio de cálculos y aplicando las leyes que los rigen.

No. de Sesión

Contenido de Temas y subtemas

ConocimientosHabilidades Actitudes Valores

Actividades de aprendizaje bajo la conducción del

Docente


Métodos, Medios y Materiales Didácticos


Referencias Bibliográficas y/o

Electrónicas

14

15

16

17

18

19

20

3.1 Leyes de Kirckoff3.2 Fasores

3.3 Circuitos C.A.

3.3.1 Resistencia en circuitos C.A.3.3.2 Inductancia3.3.3 Reactancia inductiva3.4 Condensadores3.4.1 Condensadores serie y paralelo

3.4.2 Efecto de capacitores en circuitos de C.A.3.4.3 Reactancia capacitiva3.4.4 Reactancia

3.4.5 Impedancia

Conceptos de movimiento de portadores de carga en circuitos con resistencias, inductancias y capacitancias, en serie y paralelo.

Principales teorías de los circuitos industriales de inductancias, capacitancias e impedancias

Procesos de funcionamiento de los condensadores

Conceptos de capacitores , reactancia e impedancia y su aplicación industrial

Evaluar caídas de tensión en circuitos por resistores

Identificar en los circuitos las variaciones en la potencia cuando se adelanta o se atrasa la corriente respecto al voltaje debido a inductancias y capacitancias.

Participar entusiastamente en clase.

Mantener el orden al participar en clase.

Disponibilidad para realizar los trabajos en equipo en tiempo y forma.

Autocrítica en el estudio del conocimiento

Integridad para la elaboración de los reportes previos; así como de los ejercicios propuestos.

Respeto para atender las sesiones en tiempo y forma.

Realizar ejemplos numéricos en el pizarrón.

Representación gráfica de los resultados obtenidos en equipo.

Elaboración de ilustraciones construccionales

Asesoría para la realización del proyecto

Estudio del tema previo a la clase.

Elaboración de analogías.

Solución de ejercicios extra – clase.

Elaboración y análisis de cuadros sinópticos.

Elaboración de formulario.

Esquemas en el pizarrón.

Mapas conceptuales en el pizarrón

Libros.

Retroalimentación sobre dudas encontradas en el desarrollo del proyecto.



Portafolio de evidencias(Analogías, cuadros sinópticos, resúmenes y formularios).

Avance del proyecto.

Serway, R. A., Jewett, J. W., & Campos, O. V. (2009). Fisica: Electricidad y magnetismo. México: Cengage Learning.


7

Programa de la Unidad IV

CIRCUITOS MONOFÁSICOS Y TRIFÁSICOS

Objetivos específicos de la Unidad IV:Diferenciar entre un circuito en delta y uno en estrella, así como la combinación de los dos por medio de las relaciones matemáticas que permitan el

cálculo para realizar su aplicación de estos circuitos en la alimentación de motores de inducción trifásicos

No. de Sesión

Contenido de Temas y subtemas

ConocimientosHabilidades Actitudes Valores



Docente


Métodos, Medios y



Referencias Bibliográficas

y/o Electrónicas

21

22

23

24

25

26

27

28

4.1 Potencia4.1.1 Factor de potencia y su corrección4.2 Circuitos monofásicos4.2.1 Resistencia e inductancia en serie4.2.2 Resistencia y capacitancia en serie4.2.3 Resistencia, inductancia y capacitancia en serie4.2.4 Impedancia en serie4.2.5 Circuitos en paralelo4.3 Circuitos trifásicos4.3.1 Circuitos en estrella4.3.2 Circuitos en delta4.3.3 Circuitos estrella-delta

Procesos y relaciones para calcular la potencia en circuitos.

Significado físico del factor de potencia.

Principios de KVAR en circuitos con motores de inducción y la forma de corregirlo.

Conocer las relaciones con las que se evalúan los circuitos trifásicos en delta y en estrella.

Criterios para la aplicación apropiada de los circuitos en delta y en estrella.

Aplicar el valor de la potencia y del factor de potencia, así como la forma de mantenerlo en los límites convenientes.

Comprender los tipos de circuitos y su alimentación en motores de inducción

Seleccionar el uso de circuitos delta o estrella de acuerdo a condiciones de operación industriales.

Muestra interés por la aportación de ideas en la solución del problema

Participación activa en clase.

Disponibilidad para elaborar un trabajo de investigación que contenga los elementos vistos en clase.

Responsabilidad para proponer y realizar los diferentes casos prácticos.

Respeto a las opiniones de los compañeros y docentes en la participación grupal.

Tolerancia a las diferentes formas de pensamiento de los integrantes del grupo


Elaborar mapas mentales y conceptuales.

Análisis y solución de ejercicios en clase.

Representación gráfica de los resultados.

Asesoría para la elaboración del proyecto.

Elaboración de ilustraciones construccionales.

Elaboración de formulario.

Análisis y solución de problemas y casos prácticos extra-clase.

Tareas de series de ejercicios.

Solucionar problemas en el pizarrón.

Dinámicas grupales.

Mapas conceptuales en el pizarrón.


Portafolio de evidencias (ilustraciones construccionales, mapas mentales y conceptuales, cuadros sinópticos y formularios).

Avance del proyecto.

Robinson, R. (2007). Electricity. New York: Black Cat.


8

Programa de la Unidad V

DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA EN ALTA Y BAJA TENSIÓN

Objetivos específicos de la Unidad V:Conocer diversas formas de distribución eléctrica en alta y baja tensión así como los elementos que conforman las subestaciones receptoras y los

equipos empleados para mejorar la calidad, la operación y las normas de seguridad del suministro.

No. de Sesión




bajo la conducción del Docente


Métodos, Medios y




s y/o Electrónicas

29

30

31

32

33

5.1 Voltajes de la CFE5.1.1 Calidad del suministro de CFE, sistemas de protección5.2 Acometida eléctrica5.2.1 Subestación receptora5.2.2 Distribución interna en alta tensión.

5.2.3 Aparta-rayos en líneas aéreas5.3 Subestaciones derivadas, elementos que la constituyen, sistemas de tierras

5.3.1 Transformadores de potencia, sistema de taps5.3.2 Distribución en baja tensión5.3.3 Caída de tensión5.3.4 Transitorios y armónicas dañinas y su prevención.

Criterios para seleccionar el voltaje de suministro por parte de CFE a las industrias de acuerdo al potencial requerido.

Instrumentos para mejorar la calidad del suministro eléctrico.

Contrastes entre para-rayos y aparta-rayos.

Técnicas para la distribución interna en la planta industrial del potencial.

Evaluar la cantidad de energía eléctrica requerída en una planta, seleccionando el suministro apropiado y calculando costo-beneficio.

Identificar todos los elementos que constituyen la distribución en alta y baja tensión.

Seleccionar equipos para pro-tejer a las instalaciones de transitorios y armónicas.

Orden y paciencia para solicitar información en CFE.

Disciplina en la investigación de equipos industriales donde intervienen

Cooperación en los trabajos en equipo.

Equidad para realizar los diferentes casos prácticos.

Honestidad para la elaboración y entrega del proyecto de investigación en equipo en tiempo y forma

Puntualidad en la entrega de trabajos

Trabajo en equipo para análisis y elaboración de casos prácticos.

Elaboración y análisis de diagramasInvestigación previa y exposición de clase por el alumno.

Análisis y solución de problemas y casos prácticos.





Simulador de tablero de circuitos (apoyado por software).

Cañón para exposición.

Pizarrón.

Lectura de libros especializados.


Portafolio de evidencias (ilustraciones, cuadros sinópticos, resúmenes y formularios).

Proyecto (prototipo) final de aplicación.


Law, F., Boulter, S., Radford, K., & Xact (Firm : Delhi, India). (2008). Electricidad. León, España: Everest.

9

Programa de la Unidad VI

CONTROL DE CONSUMO Y COSTOS ELÉCTRICOS

Objetivos específicos de la Unidad VI:Programar arranques de plantas a través del control de consumo y sus costos eléctricos de los equipos con mayor demanda para detectar áreas de

oportunidad en la operación de plantas industriales.

No. de Sesión






Métodos, Medios y




s y/o Electrónicas

34

35

36

37

6.1 Demanda máxima

6.2 Formas de controlar la demanda máxima para reducir costos

6.3 Arrancadores a tensión reducida

6.4 Tarifa por demanda máxima

6.5 Tarifa en base, intermedia y en pico

6.6 Planeación de la producción para reducción de costos por consumo eléctrico de acuerdo a las diferentes tarifas durante el día

6.7 Tarifa por bajo factor de potencia

6.8 Elaboración de estándares óptimos de consumo eléctrico por unidades productivas

Historia del origen y efectos de la demanda máxima en las instalaciones eléctricas y en costos.

Técnicas para operar de arrancadores a tensión reducida y su aplicación industrial.

Clasificación de las tarifas de CFE de acuerdo a cantidad demandada a través del día y al voltaje de suministro.

Criterios utilizados para las lecturas de consumo de energía eléctrica por día o por turno y su comparación con la producción para determinar eficiencias de operación.

Programación de arranque de planta, sin afectación de la producción controlando a la cantidad mínima posible la demanda máxima.

Establecer están-dares óptimos de consumo de energía eléctrica por unidades producidas.

Analizar los consumos de energía eléctrica para su correcta interpretación.

Cooperaciónpara elaborar un análisis de la demanda en las instalaciones eléctricas

Compromiso en la investigación de equipos industriales donde intervienen.

Entusiasmo y puntualidad en los trabajos en equipo.

Integridad para proponer y realizar los diferentes casos prácticos.

Puntualidad para la elaboración y entrega del proyecto de investigación en equipo.

Responsabilidad para la asignación de trabajos y su integración en equipo











Pizarrón.





Examen escrito.

Página Web de la ComisiónFederal de Electricidad.

Página Web deWesting-house.


10

Programa de la Unidad VII

NORMATIVIDAD EN ALTA Y BAJA TENSIÓN

Objetivos específicos de la Unidad VII:Conocer la normatividad oficial de la operación de instalaciones eléctricas por medio de las normas de seguridad de la STPS Y de PROFEPA para

realizar su mantenimiento y programación fundamental de las instalaciones en alta y baja tensión.

No. de Sesión






Métodos, Medios y




s y/o Electrónicas

38

39

40

41

42

7.1 Libranza del suministro eléctrico en alta tensión

7.2 Formas de evitar retroceso de corriente, una vez suspendido el suministro eléctrico en alta tensión

7.3 Actividades que marca la normatividad para asegurar que el equipo de protección personal en alta tensión es apto para su uso.

7.4 Recuperación de la rigidez dieléctrica del aceite de transformador7.5 Información del estado del transformador que proporciona un análisis de aceite7.6 Rutinas de mantenimiento7.7 Seguridad industrial en alta y baja tensión

Procesos para conocer el trámite ante CFE para suspender el suministro para mantenimiento u otra razón.

Procedimientos de seguridad para intervenir en instalaciones eléctricas en alta y baja tensión.

Mantenimiento al equipo de protección personal.

Mantenimiento en subestaciones receptora y derivadas

Obtener en CFE los requerimientos y costo de una libranza.

Consultar y hacer resumen de actividades que marca la norma oficial.

Programar frecuencia de mantenimiento a instalaciones de alta y baja tensión de acuerdo a las diversas formas de operación de las empresas.

Iniciativa para realizar un análisis crítico del suministro de energía eléctrica industrial.

Interés en la investigación de equipos industriales donde intervienen

Entusiasmo y compromiso en los trabajos en equipo.

Honestidad para proponer y realizar los diferentes casos prácticos.

Responsabilidad para la elaboración y entrega del proyecto de investigación en equipo en tiempo y forma

Solidaridad con las actividades asignadas en el equipo de trabajo y en la realización del proyecto.



Elaboración de cuadros sinópticos

Elaboración y análisis de diagramas.

Elaboración de ilustraciones construccionales

Elaboración de resúmenes

Solución de ejercicios extra - clase

Elaboración de mapas conceptuales y mentales

Elaboración de ilustraciones descriptivas

Estudio del tema previo a la clase




Pizarrón.





Examen escrito.

Página Web de la Comisión Federal de Electricidad

Página Web de la Secretaría del Trabajo y Previsión Social.

Página Web de la Procuraduría Federal de Protección al Medio Ambiente.

11

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BÁSICAS

1. Serway, R. A., Jewett, J. W., & Campos, O. V. (2009). Fisica: Electricidad y magnetismo. México: Cengage Learning.

2. Gutiérrez, A. C., Garcia, A. G., & Mata, H. R. (2009). Experimentos de electricidad basica. México: McGraw-Hill/Interamericana.

3. Robinson, R., & Vericat, I. (2008). Electricidad. México, D.F: Sexto Piso.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS COMPLEMENTARIAS

1. Robinson, R. (2007). Electricity. New York: Black Cat.

2. Rela, A., & Sztrajman, J. (2005). Fisica. Argentina: Aique.

3. Law, F., Boulter, S., Radford, K., & Xact (Firm : Delhi, India). (2008). Electricidad. León, España: Everest.

4. Página Web de la Comisión Federal de Electricidad

5. Página Web de la Secreta-ría del Traba-jo y Previsión Social.

6. Página Web de la Procuraduría Federal de Protección al Medio Ambiente.

7. Página Web de Westing-house.

12

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Primer Parcial Segundo Parcial

Examen escritoExposiciónPracticasProyecto integrador

TOTAL

Nota: Serie de ejercicios (Derecho a examen)

50%10%30%10%

100%

Examen escritoExposiciónProyecto Integrador finalPracticas

TOTAL

50%10%20%20%

100%

Nota: Serie de ejercicios (Derecho a examen)

13

Evaluación Ordinaria

Examen escrito 100%

TOTAL 100%

14

Plan clase Fisica II[1].docx

Documents

Transcript of Plan clase Fisica II[1].docx