Introducción y Programa de Circuitos


Introducción a la Asignatura


La asignatura de Circuitos es Troncal de Ingeniería Industrial del primer ciclo (7,5 Créditos).

Contenidos de la asignatura

El objetivo primordial de esta asignatura es transmitir los conceptos fundamentales de la Teoría de Circuitos a los alumnos de ingeniería y su aplicación a problemas eléctricos de distinta índole. Estos conceptos representan el fundamento de la Electrotecnia que aglutina a diversas técnicas (Electrónica, Electricidad de Potencia, Control y Regulación, Máquinas Eléctricas, etc) que son la base de la industria actual.

El contenido de la asignatura está dividido en tres partes: La primera, en la que se trabajan los conceptos fundamentales de la Teoría de Redes Lineales. Esta primera parte se concreta en primer lugar en la aplicación al Estudio del Régimen Transitorio, en la que se analiza la conexión y la desconexión de circuitos eléctricos de cualquier tipo y, en segundo lugar, en el Estudio de la Corriente Alterna en Régimen Permanente, con el que se pretende dar una visión general del funcionamiento de los sistemas eléctricos industriales y los conceptos básicos de la Electrotecnia.

Conocimientos que se adquirirán Los conocimientos de la asignatura serán de utilidad en el ejercicio profesional en empresas eléctricas, auxiliares, mantenimiento, etc.

Leyes de Maxwell - Leyes de Kirchhoff.

Elementos ideales biterminales.

Elementos reales y circuitos equivalentes.

Medida de resistencias en CC e impedancias en CA.

Elementos ideales triterminales.

Formas de onda.

Impedancias operacionales y complejas.

Métodos de resolución de circuitos: ecuaciones de equilibrio en base de corrientes (mallas) y de tensiones (nudos).

Teoremas de las redes.

Redes de dos puertas.

Estudio de fenómenos transitorios.

Estudio de la Corriente Alterna: Redes monofásicas y trifásicas, Diagramas Vectoriales y Potencia en CA

Metodología Créditos Teóricos  
Lección magistral (70% teoría y 30% problemas)

Preguntas-respuestas entre profesor y alumnos


Créditos prácticos

 
Ejercicios y Problemas resueltos en clase.

Uno o dos seminarios en el semestre (a petición de los alumnos).

Una clase práctica en la que se presentan los fundamentos del programa de simulación SPICE.

Una clase práctica en la que se observa el régimen transitorio de distintos circuitos simples.

Tres Prácticas de Laboratorio en grupos de tres alumnos:
 

Medidas de Impedancias en CA - Utilización del Osciloscopio - Filtros Básicos

Estudio del Transitorio de Circuitos

Medidas de Potencia en CA monofásica y trifásica


Trabajo de simulación de un Circuito en CC, CA, Transitorio y Respuesta en Frecuencia (Programa SPICE).
    Se realizará en grupos de 3 alumnos; los mismos grupos que eligen en las Prácticas de Laboratorio.

Evaluación Examen incial sobre conocimientos previos.

El examen final escrito puntúa con 8 puntos sobre 10.

Un examen de Laboratorio (individual) sobre las tres prácticas que vale 1.0 punto sobre 10.

El trabajo de simulación con SPICE representa 1.0 puntos de la nota final.

El examen final escrito consiste en un 40% de cuestiones teóricas y un 60% de problemas prácticos.

Conocimientos previos requeridos Circuitos básicos en régimen permanente CC.

Leyes básicas del Electromagnetismo.

Operación y manejo de los números complejos.

Conocimientos básicos de Ecuaciones Diferenciales lineales.

Componentes electrónicos simples: diodo, transistor, etc

Asignaturas complementarias Electromagnetismo

Sistemas Eléctricos

Laboratorio de Sistemas Eléctricos

Asignaturas Coordinadas Física I

Electromagnetismo

Sistemas Eléctricos

Laboratorio de Sistemas Eléctricos

Tecnología Eléctrica

Sistemas de Potencia

Instalaciones Eléctricas

Recursos Recursos humanos  
Profesor de la asignatura

Dos profesores ayudantes

Profesor encargado de Laboratorio de Electrotecnia


Recursos materiales didácticos:

 
Pizarra

Proyector de transparencias

Computador

Presentaciones en PowerPoint (cañón de vídeo)

Laboratorio de Electrotecnia (diversos aparatos eléctricos de medida)

Aula informática para el trabajo de SPICE

[Principio]


Programa de la Asignatura


Teoría de Redes Lineales
 

Capítulo 1 Fundamentos de la Teoría de Circuitos

Introducción. Ecuaciones de Maxwell e Hipótesis Simplificativas de la Teoría de Circuitos. Leyes de Kirchoff: Ley de las Corrientes. Ley de las Tensiones. Resumen de Conceptos Básicos: Magnitudes Eléctricas. Diferencia de Potencial y Tensión. Corriente. Potencia y Energía.

Capítulo 2 Elementos Ideales Biterminales

Introducción. Elementos Ideales Pasivos y Ecuaciones Características: Resistencia. Inductancia. Capacidad. Energía Almacenada. Generadores Ideales Independientes de Tensión y de Corriente. Asociación de Elementos Pasivos. Otros Elementos Ideales Biterminales: Interruptor. Diodo. Elementos Reales y Esquemas Equivalentes: Resistencia Real. Bobina Real. Condensador Real. Generadores Reales. Diodo Real.

Capítulo 3 Circuitos En DC. Medida de Resistencias

Introducción. Elementos de Medición en Corriente Continua: Galvanómetro. Amperímetro. Voltímetro. Medida de Resistencias: Métodos Industriales. Puentes: Puente de Wheatstone. Puente de Lord Kelvin.

Capítulo 4 Elementos Ideales Triterminales

Introducción. Definición y Caracterización de Elementos Ideales Triterminales: Generadores Dependientes. Representación de Triterminales. Transistor: Definición. Representación con Generadores Dependientes. Inductancia Mutua: Definición. Acoplamiento Perfecto. Transformador Ideal: Transformador Ideal y Acoplamiento Perfecto. Transformador Ideal e Inductancia Mutua. Transformador Ideal y Generadores Dependientes.

Capítulo 5 Formas de Onda. Señales

Introducción. Funciones Exponenciales: Exponencial Real. Exponencial Compleja. Funciones Periódicas: Funciones Periódicas Sinusoidales. Propiedades. Funciones Singulares: Escalón. Rampa. Impulso. Aplicaciones de las Funciones Singulares: Representación de Funciones Causales. Pulsos.

Capítulo 6 Impedancias Operacionales y Complejas

Introducción. Transformada de Laplace: Ideas Básicas. Impedancias Operacionales y Generadores de condiciones iniciales. Transformadas de Generadores. Transformadas de las Leyes de Kirchoff. Asociación de Impedancias. Equivalencia de Generadores. Impedancias Complejas.

Capítulo 7 Ecuaciones de Equilibrio: Base de Corrientes

Introducción. Descripción Geométrica de una red. Ecuaciones de Equilibrio por Mallas. Escritura directa de Ecuaciones de Equilibrio. Problemas planteados por algunos Elementos Ideales.

Capítulo 8 Ecuaciones de Equilibrio: Base de Tensiones

Introducción. Cortes y Nudos. Ecuaciones de Equilibrio por Nudos. Escritura directa de Ecuaciones de Equilibrio. Problemas planteados por algunos Elementos Ideales.

Capítulo 9 Teoremas de Redes Lineales

Introducción. Teorema de Superposición. Teorema de Sustitución. Teorema de Millmann. Teorema de Thevenin. Teorema de Norton. Transformación Estrella-Triángulo. Teorema de Máxima Transferencia de Potencia.

Capítulo 10 Redes de Dos Puertas. Filtros

Introducción. Definición y Caracterización de una Red de Dos Puertas: Parámetros Inmitancia. Parámetros Híbridos. Parámetros de Transmisión. Relación entre Parámetros. Redes Especiales y Sus Caracterizaciones.


[Principio]


Estudio del Transitorio

Capítulo 11 Estudio Operacional de Circuitos

Introducción. Método Clásico: Análisis Clásico de circuito RL. Análisis Clásico de circuito RC. Planteamiento Operacional del Problema: Circuito Operacional Equivalente. Variables Independientes y Ecuaciones de Equilibrio. Resolución del Problema. Ecuación Característica y sus Raíces. Descomposición en Fracciones Simples. Cálculo de las Constantes (Heaviside). Respuestas Temporales. Condiciones Iniciales: Cambio de Estado en Régimen Permanente DC. Cambio de Estado Condicional.

Capítulo 12 Invarianza en el Tiempo

Introducción. Partes de la Respuesta: Respuesta a Estado Cero. Respuesta a Entrada Nula. Transitorio y Estacionario. Invarianza en el Tiempo: Excitaciones y Respuestas Trasladadas en el Tiempo. Excitaciones Discontinuas: Procedimiento Operacional. División en intervalos continuos. Respuestas de Circuitos Simples a distintas entradas: Escalón. Rampa. Impulso.

Capítulo 13 Respuesta a Excitaciones Periódicas

Introducción. Excitaciones Periódicas: Planteamiento del Problema. Condición Inicial desconocida. Etapas para la Resolución del Problema. Resolución del Problema: Procedimiento Operacional. División en intervalos continuos. Equivalencia de ambos Procedimientos.

Capítulo 14 Discontinuidad en Condiciones Iniciales

Introducción. Discontinuidad en Capacidades en serie (bucles): Planteamiento Físico. Planteamiento Diferencial. Planteamiento Operacional. Discontinuidad en inductancias en paralelo (cortes): Planteamiento Físico. Planteamiento Diferencial. Planteamiento Operacional.
 

[Principio]


Estudio de Corriente Alterna
 

Capítulo 15 Corriente Alterna

Introducción. Estudio Operacional de la respuesta de un Circuito a excitación alterna sinusoidal. Respuesta Compleja y Temporal de los Elementos Ideales: Resistencia. Inductancia. Capacidad. General. Amperímetros y Voltímetros de Corriente Alterna.

Capítulo 16 Introducción al Estudio de CA Monofásica

Introducción. Medida de Impedancias. Métodos Industriales: Corta Derivación. Larga Derivación. Tres Voltímetros. Tres Amperímetros. Puentes de Corriente Alterna: Medida de Capacidades. Medida de Inductancias. Medida de Frecuencia. Respuesta en frecuencia. Resonancia: Resonancia Serie. Resonancia Paralelo. Sintonización. Filtros: Definición. El Transformador como Filtro. Pasa Baja. Pasa Alta. Pasa Banda. Stop-banda. Otros Filtros: Activos y de Butterworth.

Capítulo 17 Redes Trifásicas

Introducción. Generadores Trifásicos: Conexión. Relación entre tensiones. Secuencia de Fases. Tensiones Simples y Compuestas. Cargas Trifásicas y Su Conexión. Sistemas Trifásicos Equilibrados: Esquema Monofásico Equivalente. Sistemas Trifásicos Desequilibrados.

Capítulo 18 Diagramas Fasoriales

Introducción. Plano Complejo: Coordenadas Polares y Cartesianas. Tensión y Corriente en los elementos simples y representación fasorial: Resistencia. Inductancia. Capacidad. Leyes de Kirchoff. Asociaciones de impedancias. Diagramas Fasoriales Trifásicos: de Posición. Normales.

Capítulo 19 Potencia en CA

Introducción. Potencia Instantánea y Valor Medio: Potencia Activa. Potencias Reactiva y Aparente: Triángulo de Potencias. Conservación de las potencias activa y reactiva. Potencia en Sistemas Trifásicos: Sistemas Equilibrados.

Capítulo 20 Medición de Potencia

Introducción. Vatímetros de Corriente Alterna: Medida de Potencia en cargas monofásicas. Medida de Potencia en Redes Trifásicas: Sistemas con Neutro. Sistemas sin Neutro. Medida de Potencia Reactiva: Con Varímetros. Con Vatímetros: Redes con neutro, redes sin neutro, redes equilibradas.
 

[Principio]