PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA : MÁQUINAS ELÉCTRICAS

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1 PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA SÍLABO MÁQUINAS ELÉCTRICAS 1. DATOS INFORMATIVOS Asignatura : MÁQUINAS ELÉCTRICAS Código : Programa Profesional : INGENIERÍA MECÁNICA Semestre Académico : 2015-I Ciclo de Estudio : V Créditos : 4 Horas Semanales : HT: 2 HPA: 2 HPL: 2 Prerrequisito : ELECTROTECNIA Docente : ING. DAVID APAZA CONDORI 2. SUMILLA El curso de Máquinas Eléctricas corresponde al quinto semestre del plan de estudios del programa profesional de Ingeniería Mecánica. Es de naturaleza teórica-práctica y tiene como objetivo proporcionar al estudiante los fundamentos y principios de: 1. Análisis del comportamiento de las máquinas eléctricas Estáticas y Rotativas. 2. Máquinas estáticas: circuitos magnéticos. 3. Transformadores monofásicos y trifásicos: paralelo de. 4. Máquinas rotativas: corriente continua. 5. Motores-generadores: corriente alterna síncrona y asíncrona. 6. Arranque de motores C.C. y C.A. 3. COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA 3.1. COMPETENCIA GENERAL DE LA ASIGNATURA Comprende los fundamentos, principio de funcionamiento de las máquinas eléctricas estáticas y rotativas, conoce las técnicas que permiten poner en marcha las máquinas eléctricas y mantenerlas operativas, aplicando los conocimientos de los circuitos eléctricos, teoría del campo electromagnético y dispositivos de arranque, trabajando en equipo con la debida responsabilidad y empeño que demanda dicha asignatura COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DE LA ASIGNATURA 1. COMPETENCIA ESPECÍFICA 01: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Y ROTATIVAS Conoce el principio de funcionamiento, partes, estructura interna y operación de las máquinas eléctricas en general, así como su aplicación en la vida diaria. 2. COMPETENCIA ESPECÍFICA 02: TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS Estudia analíticamente los principios fundamentales que rigen el comportamiento del transformador eléctrico y aplica los principios generales de los eléctricos para resolver problemas prácticos representativos en los sistemas eléctricos de nuestro entorno.

2 3. COMPETENCIA ESPECÍFICA 03: MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTÍNUA Comprende el principio de funcionamiento, la estructura interna, la puesta en marcha y operación de la máquina rotatoria eléctrica de corriente continua, conoce la generación de electricidad y su importancia en nuestra vida. 4. COMPETENCIA ESPECÍFICA 04: MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA Comprende el principio de funcionamiento, la estructura interna, la puesta en marcha y operación de la máquina rotatoria eléctrica de corriente alterna, conoce la generación de electricidad monofásica y trifásica. 5. COMPETENCIA ESPECÍFICA 05: ARRANQUE DE MOTORES ELÉCTRICOS Comprende el uso y aplicación de dispositivos eléctricos para la puesta en marcha y protección de los motores eléctricos, diferencia los tipos de componentes eléctricos para el control de un motor eléctrico. 4. PROGRAMACIÓN: PRIMERA UNIDAD: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS Y ROTATIVAS COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Conoce el principio de funcionamiento, partes, estructura interna y operación de las máquinas eléctricas en general, así como su aplicación en la vida diaria. Propiedades magnéticas de la materia. Concepto de circuito magnético. Principio de los cálculos de circuitos magnéticos. Práctica Nº 01: El electroimán. Transformadores principios generales. Relación de transformación. Circuitos acoplados. Funcionamiento del transformador ideal y sus ecuaciones. Analiza, deduce y aplica los circuitos magnéticos. Identifica cada una de las partes, y sus respectivas funciones, de un transformador eléctrico, realiza mediciones de corriente y voltaje. Práctica Nº 02: El transformador eléctrico monofásico. Las máquinas rotativas. Conversores de energía. Proceso de inducción estator - rotor. Ecuación mecánica. Tiempo de aceleración. Torque, clases y sus características. Identifica cada una de las partes, y sus respectivas funciones, de un motor eléctrico, realiza el arranque del mismo. Práctica Nº 03: El motor eléctrico monofásico. Valora la importancia del magnetismo en el desarrollo de las máquinas eléctricas. Valora la importancia del transformador eléctrico en nuestra vida diaria. Demuestra capacidad y orden al desarrollar las prácticas en el taller. Conoce los circuitos magnéticos y sus propiedades, realiza cálculos en los mismos. Conoce el transformador eléctrico, sus parámetros, características y los aplica correctamente. Resuelve con ejemplos prácticos el uso de las máquinas eléctricas en situaciones reales

3 SEGUNDA UNIDAD: TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Estudia analíticamente los principios fundamentales que rigen el comportamiento del transformador eléctrico y aplica los principios generales de los eléctricos para resolver problemas prácticos representativos en los sistemas eléctricos de nuestro entorno. Núcleos de hierro en los. Tensión inducida. Relaciones entre tensión inducida, flujo e intensidad de corriente. Corriente de excitación, forma de onda para flujo senoidal. Expresión armónica, valor eficaz y representación vectorial. Práctica Nº 04: El transformador ideal. Transformador real circuitos equivalentes. Diagrama fasorial. Determinación de parámetros, prueba en circuito abierto y cortocircuito. Resuelve las ecuaciones que describen el funcionamiento de un transformador eléctrico y diseña. Conoce los materiales utilizados en la fabricación de los eléctricos, diseña e implementa. Considera la importancia de los nuevos conocimientos para su formación. Realiza una buena toma de decisiones del mejor método de solución de un circuito eléctrico. Práctica Nº 05: Aplicaciones del transformador eléctrico monofásico. Auto usos, ventajas y desventajas. Autotransformador ideal. Relaciones entre tensiones y corrientes. Autotransformador real. Circuitos equivalentes. Ecuaciones fasoriales. Conoce los materiales utilizados en la fabricación de los auto eléctricos, diseña e implementa auto eléctricos reales. Práctica Nº 06: El autotransformador eléctrico monofásico. Transformadores en sistema trifásico. Conexiones trifásicas. Conexión delta-delta. Conexión estrella-estrella. Conexión delta-estrella. Conexión estrella-delta. Esquemas y diagramas fasoriales. Describe el principio de funcionamiento de los eléctricos trifásicos e implementa los conexiones, aplicando correctamente cada configuración. Práctica Nº 07: El transformador eléctrico trifásico. Respeta las consideraciones técnicas de sus compañeros. Participa activamente en clase y con responsabilidad. Conoce los eléctricos, sus principios y ecuaciones. 4 Diseña, ensambla eléctricos reales y los aplica en los sistemas eléctricos. Diseña, ensambla auto eléctricos reales y los aplica en los sistemas eléctricos. Conoce los eléctricos trifásicos y los aplica en la industria EXAMEN PRIMER PERIODO: Semana 08

4 TERCERA UNIDAD: MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTÍNUA COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Comprende el principio de funcionamiento, la estructura interna, la puesta en marcha y operación de la máquina rotatoria eléctrica de corriente continua, conoce la generación de electricidad y su importancia en nuestra vida. Constitución mecánica y eléctrica de los motores. Características nominales de funcionamiento. Tensión inducida e inductancia rotacional. Reacción de la armadura. El colector y sus partes. Ecuaciones eléctricas de los motores. Práctica Nº 09: El motor paso a paso. Torque electromagnético - momento de inercia y coeficiente de fricción. Pérdidas en las máquinas de corriente continua. Sistemas de arranque, protección, control y mando. Protocolo de pruebas normalizados IEC Conoce la constitución, parámetros y funcionamiento transitorio y permanente de los motores de CC. Conoce la operación dinámica de los motores de C.C. y la tecnología en reguladores de velocidad y protección multifunción de los motores de C.C. Práctica Nº 10: El motor eléctrico de C.C. Clasificación y constitución mecánica y eléctrica de los generadores eléctricos. Características nominales de funcionamiento. Proceso de autoinducción. Ecuaciones eléctricas y mecánicas, tensión inducida interna. Torque electromagnético. Cálculo de la eficiencia. Conoce el principio de funcionamiento y parámetros que intervienen en la operación de los generadores de C.C. Práctica Nº 11: El generador eléctrico de corriente continua. Participa activamente con responsabilidad e intervención en clase. Valora la importancia de los motores de corriente continua en la industria. Fomenta la investigación de temas especiales relacionados con las máquinas eléctricas. Identifica los elementos fundamentales que constituyen los motores eléctricos, aplica sus ecuaciones y conoce sus parámetros como corriente y voltaje. Selecciona e implementa los elementos y accesorios necesarios para operar, proteger y controlar los motores eléctricos de C.C. Comprende el principio de funcionamiento de la máquina de corriente continua trabajando como generador CUARTA UNIDAD: MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Comprende el principio de funcionamiento, la estructura interna, la puesta en marcha y operación de la máquina rotatoria eléctrica de corriente alterna, conoce la generación de electricidad monofásica y trifásica. Introducción a las máquinas síncronas, aspectos constructivos, Conoce el proceso de arranque de un motor Identifica y entiende los Reconoce y comprende las metodologías y 12

5 sistemas de excitación. Principio de funcionamiento y diagrama fasorial. Análisis lineal del motor síncrono. eléctrico síncrono, su control de velocidad y giro. Práctica Nº 12: El motor síncrono trifásico. Introducción a las máquinas asíncronas, aspectos constructivos y principio de funcionamiento. Circuito equivalente del motor asíncrono. Arranque de los motores de jaula de ardilla. Conoce el proceso de arranque de un motor eléctrico asíncrono, su control de velocidad y giro. Práctica Nº 13: El motor asíncrono trifásico. Los generadores eléctricos de C.A. Características nominales de funcionamiento. Proceso de autoinducción. Ecuaciones eléctricas y mecánicas, tensión inducida interna. Torque electromagnético. Conoce el principio de funcionamiento y parámetros que intervienen en la operación de los generadores eléctricos de corriente alterna. Práctica Nº 14: El generador eléctrico de A.C. riesgos que implica trabajar con máquinas eléctricas. Participa activamente en las exposiciones, demostrando dominio del tema. Reconoce la importancia de las máquinas eléctricas en los sistemas de energía y en la industria. procedimientos necesarios para arrancar motores de inducción. Identifica y conoce los conexión del motor eléctrico asíncrono, su arranque y control de velocidad. Conoce la operación y principio de funcionamiento de los generadores eléctricos QUINTA UNIDAD: ARRANQUE DE MOTORES ELÉCTRICOS COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Comprende el uso y aplicación de dispositivos eléctricos para la puesta en marcha y protección de los motores eléctricos, diferencia los tipos de componentes eléctricos para el control de un motor eléctrico. Sistemas de accionamiento. El contactor, relé térmico e interruptor automático. Normalización IEC 947. Práctica Nº 15: El relé térmico. Sistemas de arranque estrella triángulo, tipo rampa y a tensión reducida. Reguladores de velocidad. Conoce la metodología en el cálculo de los elementos que conforman los sistemas de accionamiento utilizados en los motores asíncronos. Conoce los arranques estrella triángulo, tipo rampa y por transformador. Valora la importancia de los elementos de protección y control aplicados a los motores. Utiliza adecuadamente los equipos e instrumentos del taller. Selecciona correctamente los equipos de accionamiento y realiza el montaje respectivo. Conoce los diferentes tipos de arranque y los aplica de manera correcta

6 Práctica Nº 14: El arranque estrella triángulo. EXAMEN SEGUNDO PERIODO: Semana 17 EXAMEN DE SUBSANACIÓN: Semana RECURSOS EDUCATIVOS Material Educativo: Textos básicos, separatas, pizarra, plumones, módulos de aprendizaje, organizadores previos, direcciones electrónicas. Material Didáctico: Diapositivas, audios, vídeos, fotografías, libros electrónicos, sistemas multimedia, aplicaciones WEB, direcciones WEB. 6. EVALUACIÓN PROCEDIMIENTO PORCENTAJE PONDERACIÓN INSTRUMENTO Prueba Escrita. 40 % 8 Prueba de Ensayo. Promedio de Prácticas en Laboratorio. 25 % 5 Prácticas Calificadas. Promedio de Prácticas en Clase. 10 % 2 Prácticas Calificadas. Asistencia y Puntualidad. 5% 1 Lista de Cotejos. Elaboración y Sustentación del Trabajo de Investigación. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 20 % 4 Presentación y Exposición del Trabajo de Investigación. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr. Stephen D. Umans. MAQUINAS ELECTRICAS, Editorial. Mc Graw Hill USA CHAPMAN, Stephen J. "Máquinas eléctricas". México, Ed. McGraw-Hill/Interamericana, BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: Gilberto Enríquez Harper, El libro práctico de los generadores, y motores eléctricos. Editorial Limusa, 2005, 252 páginas. Juan Corrales Martín. Calculo industrial de máquinas eléctricas tomo I y II. George Patrick Shult - Transformadores y motores - A Division of Prentice Hall. Arequipa, 13 de Marzo del Ing. David Apaza Condori Ing. Electrónico Docente UASF CIP: