INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Y BACHILLERATO "HERNÁN PÉREZ DEL PULGAR"

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1 INSTITUTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Y BACHILLERATO "HERNÁN PÉREZ DEL PULGAR" CIUDAD REAL PROGRAMACIÓN DE ELECTROTECNIA DE 2º DE BACHILLERATO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. MARCO LEGISLATIVO. 3. FUNDAMENTOS DE LA MATERIA. 4. OBJETIVOS GENERALES DEL BACHILLERATO 5. OBJETIVOS GENERALES DE ELECTROTECNIA 6. BLOQUES DE CONTENIDOS 7. CONTENIDOS POR UNIDADES - Unidad 1 - Unidad 2 - Unidad 3 - Unidad 4 - Unidad 5 - Unidad 6 - Unidad 7 8. TEMPORALIOZACION 9. METODOLOGIA 10. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 11. PROCEDIMIENTOS E INTRUMENTOS DE EVALUACIÓN Y RECUPERACIÓN 12. CONTENIDOS MÍNIMOS 13. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN Y REFUERZO

3 1.- INTRODUCCIÓN La materia de Electrotecnia se imparte en el Centro en 2º de bachillerato en su modalidad de Ciencias de la Naturaleza y de la Salud de forma optativa. Según figura en el proyecto educativo del centro, nuestro alumnado, aunque es heterogéneo en su procedencia, con un elevado número de alumnos de los pueblos cercanos, es homogéneo en cuanto a sus expectativas. En una encuesta realizada hace unos años el 70% del alumnado de ESO quería cursar estudios de bachillerato. En cuanto al alumnado de bachillerato, un 64 % manifestaba su intención de cursar una carrera universitaria de grado superior y un 32 % esperaban cursar una carrera universitaria de grado medio. Se trata por tanto de un alumnado motivado por seguir estudiando lo que habrá de tenerse en cuenta a la hora de elaborar la presente programación en sus objetivos, contenidos y criterios de evaluación. PROFESORADO D. Domingo Moreno Rodríguez. ALUMNADO OPTATIVA ELECTROTECNIA DE 2º DE BACHILLERATO. GRUPOS Nº ALUMNOS Nº HORAS SEMANALES 2º BTO 10 4 TOTAL= 1 Grupos 10 4

4 2.- MARCO LEGISLATIVO. - L.O.D.E. Ley Orgánica 8/1985, de 3 de julio, reguladora del Derecho a la Educación (BOE núm. 159, 4 de julio 1985) - L.O.E. Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación (BOE núm. 106, 4 mayo 2006) - Real Decreto 806/2006, de 30 de junio, por el que se establece el calendario de aplicación de la nueva ordenación del sistema educativo, establecida por la Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación (BOE núm. 167, 14/07/2006) - Real Decreto 1537/2003, de 5 de diciembre, por el que se establecen los requisitos mínimos de los centros que impartan enseñanzas escolares de régimen general. (BOE núm. 295,10 diciembre 2003) - Decreto 3/2008 de de la Convivencia Escolar en Castilla La-Mancha (DOCM de ). - Decreto 138/2002, de , por el que se ordena la respuesta educativa a la diversidad del alumnado en la Comunidad Autónoma. (DOCM, 11 de octubre de 2002) - Decreto 43 /2005, de 26 de abril, por el que se regula la Orientación educativa y profesional en la Comunidad Autónoma de Castilla-La Mancha. (DOCM. 29 de abril de 2005) - Decreto 272/2003, de 9 de septiembre de 2003, por el que se regula el registro, la supervisión y la selección de materiales curriculares para las enseñanzas de régimen general. (DOCM, 12 de septiembre- - Orden de 28 de febrero de 2005, por la que se convocan proyectos para la realización e implantación del Plan de Lectura en los centros docentes de titularidad pública de la Comunidad Autónoma. (DOCM, 8 de marzo) - Decreto 85/2008, de , por el que se establece y ordena el currículo del Bachillerato en la Comunidad Autónoma de Castilla-La Mancha. 3.- FUNDAMENTOS DE LA MATERIA La Electrotecnia es una materia aplicada que permite la consolidación de los aprendizajes sobre las leyes que permiten conocer los fenómenos eléctricos y sus aplicaciones con fines industriales, científicos, etc. Incluye, por tanto, aspectos relativos a la generación, tratamiento y transporte de la electricidad, así como al diseño y construcción de aparatos y circuitos eléctricos Se trata, con ello, de proporcionar aprendizajes relevantes que ayuden a consolidar una sólida formación de carácter tecnológico abriendo, además, un gran abanico de posibilidades en múltiples opciones de formación electrotécnica más especializada. La Electrotecnia contribuye al desarrollo de las capacidades recogidas en los objetivos generales de la etapa, especialmente en aquellas orientadas al conocimiento

5 científico-tecnológico i) y sus aplicaciones j) contribuyendo a orientar a todo aquel alumnado que opte por el ámbito de los ciclos formativos o que elijan la vía universitaria en el campo de los estudios técnicos. Asimismo contribuye, como el resto de materias, al desarrollo de otras capacidades recogidas los objetivos a), b), c), e), g) y k). A través de esta materia todo alumnado desarrolla los conocimientos que forman parte de competencia científica y tecnológica y que están relacionados con la comprensión de los problemas actuales desde una aproximación crítica a las ciencias. Asimismo desarrolla competencias comunes como la comunicación lingüística y el tratamiento de la información y competencia digital, la competencia social y ciudadana, la autonomía y espíritu emprendedor y la competencia emocional. Se trata de adquirir, por tanto, junto a los conceptos necesarios para comprender los diferentes fenómenos y con-solidar el dominio del método científico, aquellos valores que conducen a una mejora en la calidad de vida personal, social y ambiental. La enseñanza de la Electrotecnia conjuga de manera equilibrada tres ejes: la fundamentación científica para comprender los fenómenos y las aplicaciones; el conocimiento de las soluciones técnicas de uso de los fenómenos electromagnéticos en una amplia variedad de aplicaciones; y, en tercer lugar, la experimentación y trabajo de taller con los dispositivos electrotécnicos. Los contenidos se organizan en tres bloques: el primero profundiza en los conceptos y fenómenos eléctricos; el segundo estudia los conceptos y fenómenos electromagnéticos; y el tercero, las técnicas de diseño y construcción de dispositivos eléctricos característicos, ya sean circuitos, máquinas o sistemas complejos, y las técnicas de análisis de cálculo y medida de magnitudes en ellos. Por último, el tratamiento didáctico de la materia requiere un enfoque eminentemente práctico a través de actividades de experimentación, montajes, ensayos y medidas.

6 4.- OBJETIVOS DEL BACHILLERATO. El bachillerato contribuirá a desarrollar en los alumnos y las alumnas Los siguientes objetivos que les permitan: a. Ejercer la ciudadanía democrática, desde una perspectiva global, y adquirir una conciencia cívica responsable, inspirada por los valores de la Constitución española y por los derechos humanos, que fomente la corresponsabilidad en la construcción de una sociedad justa y equitativa y favorezca la sostenibilidad. b. Consolidar una madurez personal y social que les permita actuar de forma responsable y autónoma y desarrollar su espíritu crítico, y prever y resolver pacíficamente los conflictos personales, familiares y sociales. c. Fomentar la igualdad efectiva de derechos y oportunidades entre hombres y mujeres, analizar y valorar críticamente las desigualdades existentes e impulsar la igualdad real y la no discriminación de las personas con discapacidad. d. Afianzar los hábitos de lectura, estudio y disciplina, como condiciones necesarias para el eficaz aprovechamiento del aprendizaje, y como medio de desarrollo personal. e. Dominar, tanto en su expresión oral como escrita, la lengua castellana. f. Expresarse con fluidez y corrección en una o más lenguas extranjeras. g. Utilizar con solvencia y responsabilidad las tecnologías de la información y la comunicación. h. Conocer y valorar críticamente las realidades del mundo contemporáneo, sus antecedentes históricos y los principales factores de su evolución, y participar de forma solidaria en el desarrollo y mejora de su entorno social. i. Acceder a los conocimientos científicos y tecnológicos fundamentales y dominar las habilidades básicas propias de la modalidad elegida. j. Comprender los elementos y procedimientos fundamentales de la investigación y de los métodos científicos. Conocer y valorar de forma crítica la contribución de la ciencia y la tecnología en el cambio de las condiciones de vida, así como afianzar la sensibilidad y el respeto hacia el medio ambiente. k. Afianzar el espíritu emprendedor con actitudes de creatividad, flexibilidad, iniciativa, trabajo en equipo, confianza en uno mismo y sentido crítico. l. Desarrollar la sensibilidad artística y literaria, así como el criterio estético, como fuentes de formación y enriquecimiento cultural. m. Utilizar la educación física y el deporte para favorecer el desarrollo personal y social. n. Afianzar actitudes de respeto y prevención en el ámbito de la seguridad vial. o. Conocer, valorar y respetar el patrimonio natural, cultural histórico de Castilla-La Mancha, para participar de forma cooperativa y solidaria para su desarrollo y mejora.

7 5.- OBJETIVOS GENERALES DE ELECTROTECNIA La enseñanza de la Electrotecnia tendrá como finalidad el desarrollo de las siguientes capacidades: 1. Comprender el comportamiento de dispositivos eléctricos sencillos y los principios y leyes físicas que los fundamentan. 2. Entender el funcionamiento y utilizar los componentes de un circuito eléctrico que responda a una finalidad predeterminada. 3. Obtener el valor de las principales magnitudes de un circuito eléctrico compuesto por elementos discretos en régimen permanente por medio de la medida o el cálculo. 4. Analizar e interpretar esquemas y planos de instalaciones y equipos eléctricos característicos, comprendiendo la función de un elemento o grupo funcional de elementos en el conjunto. 5. Seleccionar e interpretar información adecuada para plantear y valorar soluciones, en el ámbito de la electrotecnia, a problemas técnicos comunes. 6. Conocer el funcionamiento y utilizar adecuadamente los aparatos de medida de magnitudes eléctricas, estimando su orden de magnitud y valorando su grado de precisión. 7. Proponer soluciones a problemas en el campo de la electrotecnia con un nivel de precisión coherente con el de las diversas magnitudes que intervienen en ellos. 8. Comprender descripciones y características de los dispositivos eléctricos y transmitir con precisión conocimientos e ideas sobre ellos utilizando vocabulario, símbolos y formas de expresión apropiadas. 9. Actuar con autonomía, confianza y seguridad al inspeccionar, manipular e intervenir en circuitos y máquinas eléctricas para comprender su funcionamiento.

8 6.- BLOQUES DE CONTENIDOS Bloque 1. Conceptos y fenómenos eléctricos básicos y medidas electrotécnicas: - Magnitudes y unidades eléctricas. Diferencia de potencial. Fuerza electromotriz. Intensidad y densidad de corriente. Resistencia eléctrica. - Condensador. Carga y descarga del condensador. - Potencia, trabajo y energía. - Efectos de la corriente eléctrica. - Medidas en circuitos. Medida de magnitudes de corriente continua y corriente alterna. - Instrumentos. Procedimientos de medida. Errores. Bloque 2. Conceptos y fenómenos electromagnéticos: - Imanes. Intensidad del campo magnético. Inducción y flujo magnético. - Campos y fuerzas magnéticas creadas por corrientes eléctricas. Fuerzas electromagnética y electrodinámica. - Fuerza sobre una corriente en un campo magnético. - Propiedades magnéticas de los materiales. Circuito magnético. Fuerza magnetomotriz. Reluctancia. - Inducción electromagnética. Leyes fundamentales. - Inductancia. Autoinducción. Bloque 3. Circuitos y máquinas eléctricos: - Circuito eléctrico de corriente continua. Resistencias y condensadores. Características. Identificación. Pilas y acumuladores. - Análisis de circuitos de corriente continua. Leyes y procedimientos. Acoplamientos de receptores. Divisor de tensión e intensidad. - Características y magnitudes de la corriente alterna. Efectos de la resistencia, autoinducción y capacidad en la corriente alterna. Reactancia. Impedancia. Variación de la impedancia con la frecuencia. Representación gráfica. - Análisis de circuitos de corriente alterna monofásicos. Leyes y procedimientos. Circuitos simples. Potencia en corriente alterna monofásica. Factor de potencia y su corrección. Representación gráfica. Sistemas trifásicos: generación, acoplamiento, tipos y potencias.

9 - Semiconductores. Diodos, transistores, tiristores. Valores característicos y su comprobación. - Seguridad en instalaciones eléctricas. - Transformadores. Funcionamiento. Constitución. Pérdidas. Rendimiento. - Máquinas de corriente continua. Funcionamiento. Tipos. Conexionados. - Máquinas de corriente alterna. Funcionamiento. Tipos. Conexionado. - Eficiencia energética de los dispositivos electrónicos. 7. CONTENIDOS POR UNIDADES: UNIDAD 1 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CORRIENTE CONTINUA, CONSTITUIDO POR ELEMENTOS RESISTIVOS. A) Estructura de contenidos En la figura 1 se muestra la estructura de contenidos de esta Unidad. En ella se pueden observar tres caminos diferentes, cada uno de los cuales ofrece un grado de complejidad distinto. En el primer caso, el circuito está constituido, sencillamente, por un sólo generador y una sola resistencia. En el segundo, existen varios generadores y varias resistencias. Por último, el tercer camino presenta un circuito formada por varias mallas.

10 COMIENZO Varias Una o varias mallas? una si Mas de un generador y mas de un receptor Estudio del circuito Estudio del circuito Cálculo de f.e.m. equivalente no Estudio del circuito Aplicación métodos de resolución de circuitos: mallas, Thevenin, Norton Cálculo de R equivalente Calculo ddp, corrientes y potencias FIN Fig. 1

11 B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de CC constituidos por elementos resistivos: Estudio y resolución de circuitos formados por un solo generador y una sola resistencia. Estudio y resolución de circuitos con varias resistencias en serie y/o en paralelo. Estudio y resolución de circuitos formados por varias mallas. Contenido soporte - Magnitudes del circuito eléctrico: Tensión eléctrica, fem y ddp Carga eléctrica e intensidad de corriente. Resistividad y resistencia. - Leyes y reglas aplicables al circuito: Ley de Ohm, ecuación general del circuito. Ley de Joule, potencia y energía. Resistencia equivalente. Método de las mallas, teoremas de Thevenin y Norton

12 UNIDAD 2 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CC, CONSTITUIDO POR ELEMENTOS RESISTIVOS Y CAPACITIVOS. A) Estructura de contenidos La estructura de contenidos de esta Unidad se muestra en la Figura 2. En este caso también existen tres caminos diferentes de complejidad creciente. En el caso más elemental se estudia y resuelve el proceso de carga de un condensador. En el segundo, no mucho más complejo, que el anterior, se muestra el proceso de descarga. El tercero, más complejo que los anteriores, presenta un circuito en el que intervienen varios condensadores interconectados en serie y/o en paralelo. COMIENZO Circuito con si mas de un condensador? descarga no Proceso de carga o descarga? carga Estudio del circuito Cálculo de C equivalente Estudio del circuito Estudio del Fig. circuito 2 Cálculo de las Q, Q total, de las ddp y de la ddp final. Cálculo de t para una ddp o de v para t. FIN. Fig. 2

13 B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de CC formados por resistencia y condensadores: Estudio y resolución de circuitos alimentados por un solo generador y una sola resistencia. Estudio y resolución de circuitos RC en el proceso de descarga. Estudio y resolución de circuitos formados por varios condensadores Contenido soporte - Magnitudes propias del circuito: Capacidad del condensador. Tiempos de carga y descarga. - Principio de funcionamiento de los condensadores. - Leyes y normas aplicables al circuito: Ecuación Q=CV Ecuaciones de la tensión de carga y de descarga Capacidad equivalente

14 UNIDAD 3 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CC, CONSTITUIDO POR ELEMENTOS RESISTIVOS E INDUSTIVOS. A) Estructura de contenidos En la fig.3, se muestra la estructura de contenidos de esta Unidad. En ella se puede observar una primera bifurcación en dos caminos diferentes. Por uno de ellos se analizan los fenómenos eléctricos que tienen lugar en el circuito y por el otro los fenómenos magnéticos. Cada uno de los dos caminos se divide, a su vez, en otros dos, obteniéndose, por lo tanto, un total de cuatro vías de diferente grado de complejidad. Dentro del análisis de los fenómenos eléctricos, es conveniente, en primer lugar, abordar el estudio y resolución de un circuito RL, durante el proceso de establecimiento de la corriente y, a continuación, el proceso de extinción de la misma. En el terreno de los fenómenos magnéticos, en primer lugar, se estudiará el circuito magnético que se origina como consecuencia del paso de una corriente por una autoinducción, hallando el valor de la fuerzo magnetomotriz (fmm) necesaria para que circule un determinado flujo. Por último, se llevará a cabo un proceso inverso, calculando el flujo por el circuito magnético cuando se aplica una cierta fmm.

15 COMIENZO Magnéticos Análisis de fenómenos eléctricos o magnéticos? Eléctricos Extinción Cálculo Proceso de establecimiento o extinción de t? Estudio o calculo del circuito Establecimiento Estudio Estudio del circuito Estudio del circuito Dado el deducir fmm Cálculo Calculo de i o de t FIN Fig. 3

16 B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de CC formados por elementos resistivos e inductivos: Estudio y resolución de circuitos RL en el proceso de establecimiento de la corriente. Estudio y resolución de circuitos RL durante el proceso de extinción de la corriente. Estudio de circuito magnético, deduciendo la fmm. Cálculo del flujo magnético para una fmm dada. Contenido soporte - Magnitudes del circuito eléctrico: Coeficiente de autoinducción. Tiempos de estabilización y extinción de la corriente. - Magnitudes del circuito magnético: Flujo magnético e inducción. Fuerza magnetomotriz. Permeabilidad. Reluctancia magnética. - Origen del campo magnético creado por un inductor - Leyes y normas aplicables al circuito eléctrico: Relación flujo/intensidad de corriente. Ecuaciones de establecimiento y extinción de la corriente. - Leyes y normas aplicables al circuito magnético: Ley de Hopkinson. Intensidad del campo magnético. Relación entre la inducción y la intensidad del campo magnético.

17 UNIDAD 4 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CORRIENTE ALTERNA. A) Estructura de contenidos En la figura 4 se muestra la correspondiente estructura de contenidos, una de las más extensas pero de fácil comprensión. En ella se aprecian cinco caminos diferentes, que van incrementándose en complejidad a medida que aumentan los tipos de elementos pasivos o el número de mallas que constituyen el circuito. En el primer caso o camino más sencillo se abordan circuitos formados por un sólo componente resistivo, capacitivo o inductivo. En segundo lugar se analizan los circuitos formados por dos componentes. El número total de circuitos es, también en este caso, igual a tres: circuito RC, RL y LC. En el tercer caso se aborda un circuito formado por los tres tipos de componentes pasivos, es decir, un circuito RLC. El cuarto camino es cualitativamente diferente a los anteriores, aunque su análisis requiere el conocimiento de aquéllos. En este tipo de circuitos formados por varias mallas, cada una de las cuales está constituida por varias impedancias y varios generadores.

18 COMIENZO Una o varias mallas varias una Estudio del circuito. si Circuito con múltiple impedancia? Estudio del circuito no Aplicación de métodos de resolución de circuitos Circuito con tres tipos de elementos pasivos? si Cálculo de la Z equivalente. no Estudio del circuito dos Circuito con uno o dos tipos de elementos pasivos? Estudio del circuito uno Cálculo de la Z equivalente. Cálculo de la Z equivalente Estudio del circuito Cálculo de I,V, Potencia, etc. FIN Fig.4

19 B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de Corriente alterna, monofásicos y polifásicos: Estudio y resolución de circuitos formados por un solo elemento pasivo. Estudio y resolución de circuitos formados por varios componentes pasivos. Estudio y resolución de circuitos RLC. Estudio y resolución de circuitos formados por múltiples impedancias. Estudio y resolución de circuitos formados por varias mallas. Aplicaciones prácticas del calculo de circuitos en instalaciones. Contenido soporte - Naturaleza de la corriente alterna. - Magnitudes del circuito: Reactancia inductiva Reactancia capacitiva. Impedancia. Resonancia - Leyes y normas aplicables al circuito: Ley de Ohm generalizada. Impedancia equivalente. Métodos y teoremas de resolución de circuitos.

20 UNIDAD 5 TRANSFORMACION DE LA CORRIENTE ALTERNA (análisis y cálculo de transformadores de baja potencia) A) Estructura de contenidos La estructura de contenidos de esta Unidad se muestra en la Fig.5. En ella se pueden observar dos caminos diferentes. En el primero, de carácter más teórico, se recoge el análisis de un transformador funcionando en vacío y es tratado como un dispositivo ideal, es decir, sin pérdidas. En esta primera parte, se analizan y fundamentan los fenómenos de inducción o fuerza electromotriz inducida y de autoinducción o de fem de autoinducción en el propio arrollamiento que genera un flujo variable, conectando con los efectos que se producen en los circuitos RL alimentados por corriente continua o corriente alterna. En la segunda parte, apoyándose fuertemente en la primera, se estudia el funcionamiento en carga de un transformador real, es decir, con pérdidas, y se define el método de cálculo de un pequeño transformador, aplicándolo a un caso concreto. COMIENZO Carga Funcionami ento en vacío o en carga? Vacío Estudio del circuito Estudio del circuito Cálculo de n,, B, H, X l, etc. Cálculo de un transformador real. FIN Fig. 5

21 B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis y resolución de circuitos constituidos por un transformador sin carga: Constitución básica del transformador. Funcionamiento en vacío. Cálculo de las magnitudes del circuito y de la relación de transformación. - Análisis y resolución de transformadores con carga en el secundario: Funcionamiento en carga. Cálculo de los elementos de un transformador (Sección del núcleo, espiras de primario y de secundario, diámetro del hilo de primario y secundario). Contenido soporte - Principio de funcionamiento de un transformador. - Magnitudes del circuito: Fuerza electromotriz inducida. Relación de transformación. Tensión y corriente de cortocircuito. Potencia y rendimiento. - Leyes y normas más importantes aplicables al circuito: Ley de Faraday. Ley de Lenz. Relación entre las tensiones y el flujo.

22 MAQUINAS ELECTRICAS UNIDAD 6 A) Estructura de contenidos La estructura de contenidos de esta extensa Unidad, se muestra en la figura 8. En ella podemos observar un bloque introductorio y, posteriormente, tres niveles diferentes de elaboración. En primer lugar, se presenta una panorámica global de las máquinas eléctricas, en términos de generalidades. Debido a una serie de circunstancias ligadas a las características de la materia y a la complejidad de los dispositivos que la constituyen así como a la finalidad del área y a su ubicación en una etapa como el Bachillerato, es prácticamente imposible presentar este primer apartado mediante aplicaciones concretas. En un primer nivel de elaboración se desdobla el concepto de máquina eléctrica en sus diferentes versiones de máquinas de corriente continua (CC) y máquinas de corriente alterna (CA). Inicialmente se abordan las de corriente continua por varias razones: en primer lugar, con las máquinas que históricamente aparecieron primero; en segundo lugar, su estudio es más sencillo y representativo que el de las de corriente alterna. Dentro de este bloque, y en un segundo nivel de colaboración, el estudio se centra en los motores, ofreciendo, en un tercer nivel, un recorrido detallado de los diferentes tipos, clasificados en orden a la forma de excitación. El estudio de las máquinas de CC termina con un resumen en el que se comparan las características, las aplicaciones más comunes y los métodos de arranque y regulación de cada tipo de motor. Una vez finalizado el estudio de las de CC., se abordan las máquinas de CA, con un esquema similar. En el primer nivel de elaboración se estudian los elementos comunes a todas ellas, exponiendo las diferencias más significativas entre las máquinas síncronas y las asíncronas. En el segundo nivel, el análisis se centra en los motores asíncronos, para detallar, en el último y tercer nivel, el estudio de cada uno de ellos. Como en el caso anterior, este conjunto de contenidos finaliza con un resumen, utilizando como hilo conductor las características de cada motor así como las aplicaciones más relevantes y los sistemas de arranque y regulación de velocidad. La Unidad termina con un resumen de todas las máquinas, centrado en la exposición de las causas y los fenómenos en los que se basa el funcionamiento de los diferentes tipos de motores y generadores: campo magnético fijo, campo magnético giratorio, fem inducida, parmotor, etc. Los contenidos de soporte, en este caso, son de tipo procedimental. El análisis de máquinas, cálculo de magnitudes y experimentación y ensayos se llevarán a cabo en paralelo, siguiendo la secuencia marcada por el contenido organizador.

23 MAQUINAS ELÉCTRICAS Clasificación Clasificación por tipos funcionales Constitución (básica y real) Maquinas Principios de funcionamientos: eléctricas - Fuerza y par C.C. - Síncronas - Fem inducida - Asíncronas Constitución Maquinas eléctricas C.A. Resumen general Funcionamiento. Clasificación. Motores de C.C. Dinamos Maquinas síncronas Motores asíncronos Excitación independiente Excitación Derivac. Excitación serie Excitación Compue. Res./Sint. Motores c.c. Trifásico Jaula Ard. Trifásico rotor bobinado Monofásico Universal Res./Sin Motores asincron. Características - Par - Velocidad - Característi cas mecánicas - Características más relevantes. - Control: Arranque Regulación Velocidad Inversión de giro - Constitución real - Funcionamiento CA trifásica C.M.G. - Velocidad y desplazamiento - Carácter. Par-velocidad - Arranque - Rendimiento y factor de potencia. Fig. 8 - Constitución - Arranque - Constitución - Funcionamiento - Métodos arranque - Constitución - Funcionamiento - Características - Control: Arranque Regulación velocidad Inversión giro

24 B) Relación de contenidos Contenido organizador - Las máquinas eléctricas: clasificación. Generadores. Transformadores. Motores. - Máquinas eléctricas de corriente continua: Constitución básica de las máquinas eléctricas. Principio de funcionamiento de las máquinas de CC. - Motores de corriente continua: Funcionamiento de los motores de CC. Clasificación de los motores de CC. Motor con excitación independiente. Motor con excitación shunt o derivación. Motor con excitación serie. Motor con excitación compuesta. Características y aplicaciones de los motores de CC. Control de los motores de CC. - Máquinas eléctricas de corriente alterna: Constitución de las máquinas síncronas. Constitución de las máquinas asíncronas. - Motores asíncronos: Motores asíncronos trifásicos con rotor jaula de ardilla. Motores asíncronos trifásicos con rotor bobinado. Motores de inducción monofásicos. Motor universal. Características y aplicaciones de los motores asíncronos. Control de los motores asíncronos. - Fenómenos en los que se basa el funcionamiento de las máquinas eléctricas.

25 Contenido soporte - Análisis de los elementos reales de las máquinas eléctricas: Función de cada uno de los órganos. Interrelación entre los diferentes elementos. - Cálculo de magnitudes: Velocidad de los motores. Potencia y consumo de corriente. Valor de la fem inducida. Valor del par motor. - Experimentación, ensayos y medidas: Medida de magnitudes eléctricas. Ensayo en vacío. Regulación de velocidad. Obtención de la característica mecánica (par-velocidad) de los motores más representativos.

26 UNIDAD 7 ILUMINACION Y CALEFACCION A) Estructura de contenidos En la Figura 9 se muestra la estructura de contenidos de esta última Unidad. El esquema es bastante simple; como ya hemos señalado, el contenido organizador son los conocimientos, aunque según detallaremos más adelante, existe una parte de la Unidad cuya orientación es de tipo procedimental. La misión de este conjunto de contenidos no es la de desarrollar habilidades y/o destrezas con proyección directa sobre el sistema productivo, sino la de reafirmar los conocimientos adquiridos en la parte anterior. Al principio, se expone, con carácter general, la transformación de la energía eléctrica en otros tipos de energía: mecánica, luminosa, calorífica, etc. En un primer nivel de elaboración, se presentan dos grandes bloques de contenidos. En el primero se estudian los fenómenos luminosos, las magnitudes más relevantes y sus unidades. En el segundo, el calor, los fenómenos relacionados con la propagación y los distintos tipos de utilización de la energía eléctrica para crear sistemas de calefacción. Los contenidos del segundo nivel de elaboración tienen un carácter más tecnológico. En el caso de la iluminación, se exponen las fuentes de iluminación, los diferentes tipos de dispositivos luminosos y las aplicaciones más comunes. En el caso de la calefacción, se estudian los sistemas de propagación de calor y los tipos de calefacción más comunes que tienen un origen eléctrico. Por otra parte, abordaremos un tercer bloque de carácter práctico en el que se proyectarán de forma combinada los conocimientos adquiridos en las dos partes anteriores para resolver un caso concreto. En este apartado se expondrán, en dos niveles de elaboración, los procedimientos de diseño, cálculo y selección de dispositivos necesarios para elaborar un proyecto de acondicionamiento (iluminación y calefacción) de una vivienda. El proyecto, o parte de él, se materializará utilizando materiales de carácter didáctico.

27 TRANSFORMACION DE LA ENERGIA ELECTRICA Naturaleza de la luz ILUMINACION Radiaciones electromagnéticas Magnitudes Calorimetría Calor y temperatura Cantidad de calor Calorimetría CALEFACCION PROYECTO DE ACONDICIONA MIENTO DE UNA VIVIENDA Fuentes de iluminación Tipos de lamparas Tipos de iluminación Tipos de propagación Tipos de calefacción Estudio de especific. Diseño de la instalac. Elección de elementos Cálculo de conduc. y protec. - Piroluminiscan - Incandesc. - Interiores - Conducción - Resistencias - Incandescenc. - Vapor - Locales indus. - Convección espirales - Luminiscencia mercantil. - Comercios - Radiación - Calefactores Fluorescencia - Halogenuros y escaparates - Infrarojos - Fluorescencia - Granjas - Hilo radiante - Sodio - Placas de inducción Fig. 9.

28 B) Relación de contenidos - Transformación de la energía eléctrica. - Iluminación: Naturaleza de la luz. Radiaciones electromagnéticas. Magnitudes básicas en iluminación y sus unidades. Colorimetría. Fuentes de iluminación. Tipos de lámparas. Tipos de iluminación. - Calefacción: Calor y temperatura. Cantidad de calor. Calorimetría. Propagación del calor. Tipos de calefacción de origen eléctrico. - Proyecto de acondicionamiento de una vivienda: Estudio de las especificaciones. Diseño de la instalación. Elección de los elementos. Cálculo de los conductores y de las protecciones. 28

29 8.- TEMPORALIZACIÓN 1º Trimestre. Tema 1: El Circuito Eléctrico En Corriente Continua, Constituido Por Elementos Resistivos. Tema 2: El Circuito Eléctrico En Cc, Constituido Por Elementos Resistivos Y Capacitivos. Tema 3: El Circuito Eléctrico En Cc, Constituido Por Elementos Resistivos E Inductivos. 2º Trimestre. Tema 4: El Circuito Eléctrico En Corriente Alterna. Tema 5: Transformación De La Corriente Alterna. 3º Trimestre. Tema 6: Maquinas Eléctricas. Tema 7: Iluminación y Calefacción 29

30 9.- METODOLOGÍA La electrotecnia esta ubicada en segundo de bachillerato, entendemos que esta asignatura no debe tener un carácter eminentemente practico, dirigido a formar unos alumnos para un trabajo inmediato sino como un área tecnológica con carácter propio pero con un cierto grado de generalidad, de tal manera que forme base para la formación profesional especifica o estudios de grado superiores. En el desarrollo de las clases adquieren un papel relevante los dispositivos eléctricos y electrónicos y sobre todo los métodos y técnicas que corrientemente se utilizan para dar soluciones a problemas concretos. Esta asignatura dispone de 4 horas semanales para abordar todo su temario. El departamento dispone de un aula taller, con operadores de Alekop que son operadores modulares de fácil ensamblaje y rápido conexionado así como placas multiconexión y equipos de medida como polímetros, osciloscopio, generadores de función etc. básicamente los mismos talleres que se utilizan para la asignatura de tecnología. Las clases en el aula se organizarán de forma que el profesor mediante unos conocimientos bien estructurados les plantee los fenómenos que rodean este área, para que mediante la investigación en los talleres ellos mismos saquen su propias conclusiones haciendo este área una asignatura de concepción cognitiva de carácter básico organizada y secuenciada en torno a los procedimientos y conocimientos del área. Para llevar a cavo esta metodología es necesario utilizar una hora semanal el aula-taller para que durante los dos primeros trimestres del curso hagamos prácticas de laboratorio, lo que se ha comunicado a jefatura de estudios para que lo tenga en cuenta en la elaboración de horarios. 30

31 10.- CRITERIOS DE EVALUACION 1. Explicar cualitativamente el funcionamiento de circuitos destinados a producir luz, movimiento o calor y señalar las relaciones e interacciones entre los fenómenos que tienen lugar. Este criterio comprobará el conocimiento de los efectos de la corriente eléctrica y sus aplicaciones más importantes; la evaluación que los estudiantes hacen de las necesidades energéticas que la sociedad tiene en la actualidad y la valoración cuantitativa de las posibles alternativas para obtener en cada una de las aplicaciones una mayor eficiencia energética y con ello una mayor reducción del consumo de energía, disminuyendo con ello el impacto medioambiental (objetivos 1 y 2). 2. Seleccionar elementos o componentes de valor adecuado y conectarlos correctamente para formar un circuito, característico y sencillo. Este criterio valora la competencia para realizar circuitos eléctricos desarrollados de forma esquemática y de utilizar y dimensionar los elementos necesarios para su realización. Se comprobará si se comprende su funcionamiento en su conjunto y el de cada uno de los elementos que lo componen (objetivos 1 y 2). 3. Explicar las consecuencias de los fenómenos derivados de una alteración en un elemento de un circuito eléctrico sencillo y describir las variaciones que se espera que tomen los valores de tensión y corriente. Este criterio valora la competencia para calcular con antelación las variaciones de las magnitudes presentes en un circuito cuando en éste se produce la variación de alguno de sus parámetros; si se conocen aquellos casos en los que estas variaciones pueden producir situaciones peligrosas para las instalaciones y para los usuarios de las mismas, desde el punto de vista de la seguridad eléctrica (objetivos 1 y 2). 4. Calcular y representar vectorialmente las magnitudes básicas de un circuito mixto simple, compuesto por cargas resistivas y reactivas y alimentado por un generador senoidal monofásico. Este criterio comprobará si se conoce la metodología necesaria para calcular un circuito conectado a la red de distribución eléctrica y la capacidad de utilizar las herramientas de cálculo necesarias para cuantificar las distintas magnitudes eléctricas presentes en cada uno de los elementos de un circuito mixto (objetivo 3 y 7). 5. Analizar planos de circuitos, instalaciones y equipos eléctricos de uso común e identificar la función de un elemento discreto o de un bloque funcional en el conjunto. Este criterio evalúa la competencia para analizar y desarrollar planos de instalaciones eléctricas habituales, de realizar dichos planos en función del fin que tenga la instalación, y de valorar la importancia que para otro tipo de profesionales tiene la adecuada realización de los mismos (objetivo 4). 31

32 6. Representar gráficamente en un esquema de conexiones o en un diagrama de bloques funcionales la composición y el funcionamiento de una instalación o equipo eléctrico sencillo y de uso común. Este criterio valora si se identifican, mediante los sistemas gráficos de representación, los elementos que componen un sistema y si se conoce cuál es el uso común de cada uno de ellos, su razón de ser dentro del conjunto del sistema y la adecuación o no a la aplicación en la que se encuentra incluido, desde el punto de vista técnico y económico (objetivo 4 y 5). 7. Interpretar las especificaciones técnicas de un elemento o dispositivo eléctrico y determinar las magnitudes principales de su comportamiento en condiciones nominales. Este criterio valora el conocimiento de las especificaciones básicas de un componente de un sistema eléctrico, la capacidad para seleccionar y dimensionar adecuadamente cada uno de los componentes de un sistema eléctrico y predecir el comportamiento del mismo en condiciones nominales (objetivo 5). 8. Medir las magnitudes básicas de un circuito eléctrico y seleccionar el aparato de medida adecuado, conectándolo correctamente y eligiendo la escala óptima. Este criterio valora la competencia para seleccionar el aparato de medida necesario para realizar la medida de la magnitud deseada, la escala de medida en previsión del valor estimado de la medida, previsión del error, el modo correcto de realización de la medida en el procedimiento y en la forma de conexión del equipo de medida, y realizar la misma de forma que resulte segura tanto para ellos como para las instalaciones sobre las cuales se desea medir (objetivo 6). 9. Interpretar las medidas efectuadas sobre circuitos eléctricos o sobre sus componentes para verificar su correcto funcionamiento, localizar averías e identificar sus posibles causas. Este criterio valora si conoce la importancia de la realización de la medida de las magnitudes eléctricas de un circuito para la comprobación del correcto funcionamiento del mismo y/o el hallazgo de las posibles averías que pudiera presentar. También si se es capaz de realizar un procedimiento pautado de localización de averías a través de la realización de diferentes medidas eléctricas que permitan identificar las posibles causas de la misma, minimizando el coste del mantenimiento correctivo sobre la avería y el tiempo de desconexión del circuito, y maximizando, en todo caso, la seguridad del sistema. Asimismo, se valorarán los resultados del proceso de verificaciones eléctricas y la capacidad de dictaminar si el circuito eléctrico está en las condiciones mínimas exigibles para su conexión a un suministro eléctrico (objetivo 5, 8 y 9). 10. Utilizar las magnitudes de referencia de forma coherente y correcta a la hora de expresar la solución de los problemas. Este criterio persigue valorar la competencia para utilizar de forma rigurosa el lenguaje matemático en las distintas situaciones y experiencias propuestas (objetivo 7). 32

33 11. PROCEDIMIENTOS E INSTRUMENTOS DE CALIFICACIÓN Y RECUPERACIÓN El curso está estructurado en tres evaluaciones trimestrales, durante las cuales se realizará diversas recogidas de datos. En esta asignatura se evaluará mediante la observación en clase, ejercicios teóricos y trabajo para casa, mediante pruebas objetivas de conocimiento, que se irán realizando a lo largo de cada evaluación así mismo se evaluaran también las prácticas de laboratorio mediante la elaboración por parte del alumno de fichas explicativas de cada una de las prácticas donde el alumno resumirá cada práctica sacando sus propias conclusiones. Los elementos evaluados y su cuantificación se indican en el siguiente cuadro. Instrumento evaluador Elementos evaluados Valoración Observación sistemática - Participación en las actividades. - Hábito de trabajo. - Actitud. 10% Elaboración de documentación: Memoria del prácticas Ejercicios propuestos Cuaderno de clase - Puntualidad en la entrega. - Presentación y limpieza. - Normalización y simbología. - Claridad de contenidos y síntesis. - Expresión escrita. 10% Pruebas objetivas - Adquisición de conceptos - Comprensión. - Razonamiento. 80% Después de cada evaluación los alumnos suspensos, tendrán una recuperación que se hará antes la evaluación siguiente. 33

34 La calificación final del alumno será la media aritmética de las tres evaluaciones, teniendo en cuenta que deberá tener calificación positiva, es decir, igual o superior a 5 en las tres evaluaciones. Los alumnos que hubieran suspendido alguna evaluación tendrán otra recuperación en Junio, si se ha suspendido una evaluación se examinará de esa, pero si se ha suspendido más de una evaluación el alumno se presentará a un examen final de junio de toda la asignatura. Los alumnos que no superen la asignatura tendrán que presentarse a la recuperación en las pruebas extraordinarias de septiembre teniendo que examinarse de toda la materia. 34

35 12.- CONTENIDOS MÍNIMOS. UNIDAD 1 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CORRIENTE CONTINUA, CONSTITUIDO POR ELEMENTOS RESISTIVOS. B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de CC constituidos por elementos resistivos: Estudio y resolución de circuitos formados por un solo generador y una sola resistencia. Estudio y resolución de circuitos con varias resistencias en serie y/o en paralelo. Estudio y resolución de circuitos formados por varias mallas. Contenido soporte - Magnitudes del circuito eléctrico: Tensión eléctrica, fem y ddp Carga eléctrica e intensidad de corriente. Resistividad y resistencia. - Leyes y reglas aplicables al circuito: Ley de Ohm, ecuación general del circuito. Ley de Joule, potencia y energía. Resistencia equivalente. Método de las mallas, corrientes de mallas. 35

36 UNIDAD 2 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CC, CONSTITUIDO POR ELEMENTOS RESISTIVOS Y CAPACITIVOS. B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de CC formados por resistencia y condensadores: Estudio y resolución de circuitos alimentados por un solo generador y una sola resistencia. Estudio y resolución de circuitos RC en el proceso de descarga. Estudio y resolución de circuitos formados por varios condensadores Contenido soporte - Magnitudes propias del circuito: Capacidad del condensador. - Principio de funcionamiento de los condensadores. - Leyes y normas aplicables al circuito: Ecuación Q=CV Capacidad equivalente 36

37 UNIDAD 3 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CC, CONSTITUIDO POR ELEMENTOS RESISTIVOS E INDUCTIVOS. B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de CC formados por elementos resistivos e inductivos: Estudio y resolución de circuitos RL en el proceso de establecimiento de la corriente. Estudio y resolución de circuitos RL durante el proceso de extinción de la corriente. Estudio de circuito magnético, deduciendo la fmm. Cálculo del flujo magnético para una fmm dada. Contenido soporte - Magnitudes del circuito eléctrico: Coeficiente de autoinducción. - Magnitudes del circuito magnético: Flujo magnético e inducción. Fuerza magnetomotriz. Permeabilidad. Reluctancia magnética. - Origen del campo magnético creado por un inductor - Leyes y normas aplicables al circuito eléctrico: Relación flujo/intensidad de corriente. Ecuaciones de establecimiento y extinción de la corriente. - Leyes y normas aplicables al circuito magnético: Intensidad del campo magnético. Relación entre la inducción y la intensidad del campo magnético. 37

38 UNIDAD 4 EL CIRCUITO ELECTRICO EN CORRIENTE ALTERNA. B) Relación de contenidos Contenido organizador - Análisis de circuitos de Corriente alterna, monofásicos y polifásicos: Estudio y resolución de circuitos formados por un solo elemento pasivo. Estudio y resolución de circuitos formados por varios componentes pasivos. Estudio y resolución de circuitos RLC. Estudio y resolución de circuitos formados por múltiples impedancias. Estudio y resolución de circuitos formados por varias mallas. Aplicaciones prácticas del calculo de circuitos de ca. Contenido soporte - Naturaleza de la corriente alterna. - Magnitudes del circuito: Reactancia inductiva Reactancia capacitiva. Impedancia. Resonancia - Leyes y normas aplicables al circuito: Ley de Ohm generalizada. Impedancia equivalente. Métodos y teoremas de resolución de circuitos. 38

39 UNIDAD 6 MÁQUINAS ELÉCTRICAS B) Relación de contenidos Contenido organizador - Las máquinas eléctricas: clasificación. Generadores. Motores. - Máquinas eléctricas de corriente continua: Constitución básica de las máquinas eléctricas. Principio de funcionamiento de las máquinas de CC. - Motores de corriente continua: Funcionamiento de los motores de CC. Clasificación de los motores de CC. Motor con excitación independiente. Motor con excitación shunt o derivación. Motor con excitación serie. Motor con excitación compuesta. Características y aplicaciones de los motores de CC. Contenido soporte - Análisis de los elementos reales de las máquinas eléctricas: Función de cada uno de los órganos. Interrelación entre los diferentes elementos. - Cálculo de magnitudes: Velocidad de los motores. Potencia y consumo de corriente. Valor de la fem inducida. Valor del par motor. - Experimentación, ensayos y medidas: 39

40 Medida de magnitudes eléctricas. Ensayo en vacío. Regulación de velocidad. Obtención de la característica mecánica (par-velocidad) de los motores más representativos. 13. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN Y REFUERZO. Las actividades de ampliación y refuerzo estarán colgadas de la Web de tecnología 40