Guia Especifica Maquinas e INst. Electricas

7/23/2019 Guia Especifica Maquinas e INst. Electricas

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Carlos Sancho de Mingo

GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA

GRADOGUÍA DE ESTUDIO DE LA ASIGNATURA2ª PARTE | PLAN DE TRABAJO Y ORIENTACIONES PARA SU DESARROLLO

MÁQUINAS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS




Este documento constituye la segunda parte de la Guía de la asignatura MÁQUINAS EINSTALACIONES ELÉCTRICA, en el que ya, como a uno de los estudiantesmatriculados en ella, se le ofrece y sugiere un plan de trabajo para su estudio así comouna serie de orientaciones para su desarrollo. Por ello es conveniente y necesario queprimero conozca y haya leído con atención la primera parte de la Guía, que es eldocumento público con la información general de la asignatura, que se encuentra en elservidor de la UNED y que usted puede descargar en formato pdf.

1.- PLAN DE TRABAJO

La asignatura MÁQUINAS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS se encuentra ubicada en elprimer semestre del tercer curso del Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática de la UNED. En esta asignatura se aplican fundamentalmente los

conocimientos adquiridos en la asignatura TEORÍA DE CIRCUITOS, así como otrosprovenientes de asignaturas como CAMPOS Y ONDAS o FÍSICA.

En esta asignatura se describen sistemas eléctricos y sistemas electromecánicos de graninterés industrial. Debe tenerse en cuenta que uno de los objetivos de esta asignatura esmostrar los elementos existentes entre la red eléctrica, fundamentalmente de mediatensión, y los sistemas electromecánicos existentes en una industria con necesidades defuerza motriz de origen eléctrico. Por tanto, se realizarán análisis eléctricos así comootros en los que se combinan magnitudes mecánicas. Por este motivo debe dedicarleatención, esfuerzo y estudiar con profundidad su contenido y no imitarse únicamente aintentar aprobarla.

El contenido de la asignatura se ha dividido en tres bloques o Unidades Didácticas:

Unidad Didáctica 1: Transformadores eléctricos.

Unidad Didáctica 2: Motores eléctricos.

Unidad Didáctica 3: Instalaciones eléctricas.

La bibliografía básica necesaria para preparar y estudiar la asignatura está formada porlos textos siguientes:

Fraile Mora, Jesús. “MAQUINAS ELÉCTRICAS, (6ªEd)”, Ed. McGraw-Hill.

Guirado Torres, Rafael; Carpio Ibánez, José; Jurado Melguizo, Francisco; AsensiOrosa, Rafael. “TECNOLOGÍA ELÉCTRICA (1ª)”. Ed.McGraw-Hill.

Estos dos libros permiten el estudio de los contenidos de la asignatura de formacompleta y suficiente. De hecho, como usted mismo puede comprobar, el contenido deesos dos libros es mucho más amplio que el temario de la asignatura, encontrandoindicadas las acotaciones en esta guía. El texto de Fraile Mora también se utiliza en otrasasignaturas como MÁQUINAS ELÉCTRICAS I y II, además de ser un texto quehabitualmente el profesional consulta en su práctica diaria.



El número de créditos de esta asignatura es de 5 ECTS (créditos europeos).Considerando que cada crédito ECTS corresponde a unas 25-30 horas de trabajo delestudiante, resulta una dedicación de entre 125 y 150 horas de estudio y trabajo, aunqueaquellos estudiantes con dificultades formativas previas posiblemente deberían aumentardicha carga de trabajo.

Teniendo en cuenta las circunstancias personales de cada estudiante (evidentemente esusted quien mejor sabe del tiempo y las condiciones de las dispone para estudiar laasignatura), le sugerimos que estudie y trabaje en la asignatura de forma regular a lolargo del curso, durante las aproximadas catorce semanas, lo que suponeaproximadamente unas 12 horas de estudio efectivo semanal.

La experiencia acumulada en cursos anteriores, en los diversos planes existentes hastaahora, nos induce a sugerir al estudiante que se centre en la teoría de cada tema delprograma. Así, por ejemplo, la primera hora de estudio de un tema nunca deberíautilizarla para realizar problemas o ejercicios, concentrándose únicamente en la

estructura del tema y sus conceptos fundamentales. Lecturas posteriores deberíanprofundizar en la comprensión de cada uno de los citados conceptos. Finalmente,debería abordarse la resolución de ejercicios y problemas para poner a prueba losconceptos estudiados y, en su caso, revisar los conceptos que se demuestren equívocosal comprobarlos en esa parte práctica. Después de seguir estos pasos, el estudio decada tema debería concluir con la realización de un esquema resumen que le facilitará lavisión de conjunto de cada tema así como el inevitable repaso de lo asimilado.

De forma orientativa le proponemos el siguiente cronograma temporizado de actividades:

SEMANA ACTIVIDAD

Semanas 1 a 3 Estudio de la Unidad Didáctica 1: Transformadores eléctricos Instalaciones eléctricas.

Semanas 4 a 6 Estudio de la Unidad Didáctica 2: Motores eléctricos.

Semana 7 Repaso de las Unidades Didácticas 1 y 2.

Semanas 8 a 12 Estudio de la Unidad Didáctica 3:.

Semana 13

Repaso de la Unidad Didáctica 3.

Realización de las Pruebas de Evaluación a Distancia y envío al profesor-tutor de su Centro

Asociado para su corrección.

Semana 14 Repaso general final de la asignatura.

Al finalizar el

semestre.

Prácticas de laboratorio, se convocará a los estudiantes que superen las pruebas

presenciales.




Este cronograma le puede servir de ayuda ya que propone unas pautas temporalesadecuadas para que el estudiante medio, que comienza a estudiar al principio delsemestre, logre alcanzar los objetivos propuestos al final del cuatrimestre mediante untrabajo constante en el tiempo.

A continuación se desarrollan estas actividades indicando para cada Unidad Didácticasus contenidos y su relación con la bibliografía básica.

Estudio de la Unidad Didáctica 1: transformadores eléctricos.

Contenido:

Tema 1. Introducción al sistema eléctrico. Circuitos magnéticos.Tema 2. Estudio del transformador monofásico: esquemas equivalentes, ensayos.

Tema 3. Transformadores trifásicos. Puesta en paralelo de transformadores.Transformadores de medida y autotransformadores.

Descripción y objetivos:

En esta unidad se presenta, de forma un tanto panorámica, una introducción al estudiode la red eléctrica para, a continuación, centrarse en el estudio de uno de los elementosfundamentales de dicha red como es el transformador y que se ubica en una parte deaquella como son los centros de transformación.Para la adecuada comprensión de los transformadores es imprescindible comenzar elestudio por los circuitos magnéticos, ya que el núcleo del transformador es una de suspartes fundamentales.Se prosigue por el estudio del transformador monofásico y sus esquemas equivalentes,así como los ensayos que permiten conocer sus características. Una vez conocidos estosconceptos se pasa al análisis del transformador en régimen permanente y que nosconduce al cálculo de caídas de tensión en carga, rendimientos y otras magnitudes deinterés.Se finaliza el estudio de esta unidad didáctica aplicando estos conceptos y métodos tantoa los transformadores trifásicos como a la puesta en paralelo de transformadores, asícomo a tipos especializados como son los transformadores de medida (de tensión y decorriente) y los autotransformadores.

Una vez estudiada esta unidad didáctica, el estudiante debe ser capaz de:

Conocer los conceptos relacionados con los circuitos magnéticos y saber calculartodos los aspectos necesarios para realizar su diseño.

Comprender la representación de máquinas eléctricas mediante modeloseléctricos que permiten el cálculo de las magnitudes existentes en la máquina real.

Conocer y saber aplicar los métodos de caracterización de los modelos de lostransformadores como son los ensayos de vacío y de cortocircuito.

Conocer y saber realizar los diagramas vectoriales de tensiones e intensidadescaracterísticos de un transformador monofásico.

Conocer y saber analizar un transformador trifásico, además de poder realizar su

puesta en paralelo.



Conocer y saber analizar otros tipos de transformadores especiales como son lostransformadores de medida y los autotransformadores.

Estudio de la Unidad Didáctica 2: motores eléctricos.

Contenido:

Tema 4. Fundamentos de máquinas eléctricas rotativas.Tema 5. Máquinas asíncronas.Tema 6. Máquinas síncronas.


La mayoría de los receptores industriales están formados por máquinas eléctricasrotativas como compresores, molinos, rotativas, máquinas de corte, etc., en las que los

motores eléctricos suelen ser parte fundamental. Por tanto, se dedica esta unidaddidáctica al estudio de los tipos más habituales, como son los motores asíncronos y losmotores síncronos. Además, teniendo en cuenta que estas máquinas son reversibles, lasmáquinas síncronas son, con diferencia, las más utilizadas en generación de energíaeléctrica, por lo que el estudio de esta faceta también es de interés preferente para elfuturo profesional. :Una vez estudiada esta unidad didáctica, el estudiante debe ser capaz de:

Comprender los fundamentos de las máquinas eléctricas rotativas, en especial elprincipio motriz y la generación de campos rotativos.

Conocer y saber utilizar correctamente los conceptos relacionados con los

principales tipos de máquinas eléctricas rotativas atendiendo a las disposicionesde los campos magnéticos en el entrehierro.

Conocer y entender las estructuras básicas y partes constituyentes de los motoresde corriente alterna, síncronos y asíncronos.

Saber analizar, mediante modelos, las máquinas asíncronas. Comprender y saber utilizar los principales ensayos de las máquinas asíncronas. Conocer y saber realizar y utilizar los diagramas vectoriales de tensiones,

intensidades y magnitudes magnéticas, por fase, correspondientes a una máquinasíncrona.

Conocer las expresiones fundamentales de una máquina síncrona y saber

analizarla.

Estudio de la Unidad Didáctica 3: Instalaciones eléctricas.

Contenido:

Tema 7. El sistema eléctrico. Estructura de un sistema eléctrico: red de transporte, redde distribución y red de suministro. Alta y baja tensión. El sistema eléctricoespañol. Tipos de centrales eléctricas. Cálculo en valores por unidad, cambio

de base.




Tema 8. Líneas y cables eléctricos. Características eléctricas de las líneas eléctricas:efectos resistivo, inductivo y capacitivo. Líneas cortas y medias. Conductores ycables eléctricos. Aparatos de maniobra de circuitos.

Tema 9. Faltas simétricas.Tema 10. Centros de transformación y esquemas de distribución en baja tensión. Tierras.Tema 11. Instalaciones de baja tensión. Protección contra sobreintensidades y

sobretensiones.


Una vez estudiado tanto los elementos de transformación como las principales cargas dela red (motores), esta última unidad didáctica trata de los conceptos básicos relacionadoscon la red eléctrica. Aunque aporta nociones acerca de la red de transporte y dedistribución, se centra en una parte de esta última y en el suministro en baja tensión ya

que el estudiante presumiblemente deberá enfrentarse a diseños de este tipo onecesitará de estos conocimientos para adecuar los receptores que diseñe a lascaracterísticas de la instalación en la que deba funcionar. Una vez estudiada, elestudiante debe ser capaz de:

Conocer la estructura del sistema eléctrico así como los elementos fundamentalesen líneas y sistemas de media y baja tensión.

Conocer el método de cálculo basado en valores por unidad y su aplicación acasos de sistemas básicos.

Conocer y saber utilizar los conceptos relacionado con los cables y líneaseléctricas, así como el cálculo de los parámetros característicos en casos

sencillos. Conocer y saber seleccionar los dispositivos de protección contra

sobreintensidades así como aplicar las leyes fundamentales de la Electricidadpara calcular las intensidades de faltas simétricas.

Conocer y saber calcular las corrientes de defecto en los diversos esquemas dedistribución de neutro y tierras, así como la selección del dispositivo másadecuado a cada situación.

Conocer los conceptos fundamentales relacionados con los centros detransformación y sus partes constitutivas más características.

2.- ORIENTACIONES PARA EL ESTUDIO DE LOS CONTENIDOS

Como ya se indicó en la “Guía de la asignatura, 1ª parte: Información general”, loscontenidos de esta asignatura son fundamentales para la mayoría de las demásasignaturas que usted verá en la titulación de Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática. Por este motivo volvemos a insistir en que debe dedicarle tiempo, atención yesfuerzo a su estudio, comprendiendo muy bien todos los conceptos que en ella seexponen y los métodos de análisis que se desarrollan. Y por favor, ¡no se limite a intentaraprobarla, intente comprenderla!



Conocimientos previos

También, como se indicó en ese documento, le recomendamos que para abordar conunas mínimas garantías de éxito esta asignatura debe tener unos sólidos conocimientos

de electromagnetismo (vistos en las asignaturas de FÍSICA y de CAMPOS Y ONDAS) y,sobre todo, los fundamentos de análisis de circuitos adquiridos en la asignatura TEORÍADE CIRCUITOS. También se recuerda que el estudiante debe poseer unos mínimosconocimientos matemáticos, principalmente de cálculo vectorial y operación con númeroscomplejos, resolución de sistemas de ecuaciones lineales y de ecuaciones de segundogrado, trigonometría, cálculo diferencial e integral (conceptos de derivación e integración,derivada e integral de funciones simples); conocimiento y uso de funcionesexponenciales y logarítmicas.

Orientaciones para el estudio

En el apartado anterior ya se han desarrollado los contenidos de cada una de las tresUnidades Didácticas en las que se ha ordenado el contenido de la asignatura, así comolos conocimientos y objetivos que el estudiante deberá haber adquirido y logradodespués de su estudio.

A continuación le damos una serie de consejos u orientaciones para el estudio de loscontenidos de la asignatura que son el fruto de muchos años de docencia. Muchos deellos son de sentido común (ya se sabe lo que se dice del sentido común), pero aun asíes bueno tenerlos en cuenta.

A continuación le incluimos una serie de consejos prácticos que esperamos le sean útilesa la hora de preparar la asignatura y, luego, de enfrentarse a la Prueba Presencial. Concarácter general:

1. Utilice de forma correcta y apropiada las unidades y símbolos del SistemaInternacional (en el curso virtual se colgará un documento al respecto). Piense quees nuestro “vocabulario” propio y, por tanto, hay que utilizarlo bien.

2. Cuando dé el resultado numérico de cualquier magnitud recuerde que el símbolo dela unidad correspondiente también es parte de ese resultado: decir que una tensiónes, por ejemplo, igual a 4 (cuatro) no es suficiente, hay que decir que es igual a 4 V

(cuatro voltios), 4 kV (cuatro kilovoltios) o 4 mV (cuatro milivoltios).3. "Nunca aprenda nada que no entienda": cuando encuentre algún punto del

contenido de la asignatura que no entienda o tenga alguna duda que no separesolver, consulte en otros textos, con el tutor de su centro asociado o póngase encontacto con nosotros (aunque no caiga en la tentación de preguntarinmediatamente cualquier cosa que, en un primer momento, no entienda)

4. Uno de los objetivos que se persigue no es sólo que usted sepa resolverproblemas, sino que sepa analizar los resultados, es decir, que sea consciente decomprobar si son o no numéricamente posibles, que sean congruentes y quecumplan con los principios básicos de la electrotecnia (las Leyes de Kirchhoff, el

balance de potencias, etc.). Así, por ejemplo, si usted observa que el resultado queobtiene es erróneo, es decir, que "no puede ser" y no encuentra el fallo, indique que




es consciente de que existe ese error y el porqué: eso demuestra que usted sabe,aunque haya cometido algún fallo en el cálculo o a lo largo del desarrollo.

5. Cuando esté estudiando la asignatura y tenga que hacer un problema ¡resuélvalo

hasta el final!, no vale eso de decir “… y operando se llega al resultado” . Es tristever que en muchos casos el verdadero problema es no saber matemáticas o tenerproblemas de poca soltura de cálculo.

6. Cuando resuelva un circuito, le sugerimos que dé el resultado de tensiones eintensidades en cada elemento sobre el propio circuito: esto le permitirá comprobarrápidamente si se cumplen las dos Leyes de Kirchhoff. Si ha realizado algunatransformación del circuito para facilitar su resolución (por ejemplo, utilizando unequivalente), recuerde "deshacer" el cambio, ya que el resultado hay que darlosobre el circuito original.

7. Por último, cuando responda a los problemas de la Prueba Presencial sea claro y

no "se enrolle" innecesariamente: escribir mucho no equivale a saber. Sea claro enel desarrollo de su resolución (debe demostrar que usted sabe resolverlo) y procureque su letra sea legible (piense que nosotros debemos poder entenderlo para podercorregirlo). A modo de orientación, la resolución de cada problema suele ocuparcomo máximo dos páginas; en cuanto al tiempo, está bien calculado por lo que nole faltará, aunque también le avisamos que no le va a sobrar.

Como consejo final insistir en que debe dedicarle tiempo a la asignatura, un estudiocontinuado (no lo deje todo para el final, para una preparación intensa en la últimasemana, le garantizamos que eso es prácticamente imposible) y, sobre todo, no sedesanime: muchos antes que usted hemos aprobado esta asignatura. No es una

asignatura fácil, pero le aseguramos que descubrirá que es muy interesante.

Bibliografía complementaria

Como se ha indicado, las Unidades Didácticas que debe utilizar como bibliografía básicason autosuficientes para el estudio de la asignatura y en ellas se desarrollan de formacompleta su contenido.

De todas formas, para aquellos estudiantes que deseen consultar o profundizar algúnpunto de la asignatura en otros libros, a continuación se dan algunas referencias

ampliamente conocidas. En ningún caso se trata de una lista exhaustiva o de libros quese deban consultar.

J. FRAILE MORA. “Problemas de máquinas eléctricas”. Ed. McGraw-Hill, 2005(Colección Schaum)-

J. Fraile Mora y otros. “Líneas e instalaciones eléctricas”. Servicio depublicaciones de la E.T.S. de Ingenieros de caminos canales y puertos. U.Politécnica de Madrid.

Ministerio de industria. “Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (R.B.T.,

R.D.842/2002) e Instrucciones Técnicas Complementarias”. (Accesible en la webdel Ministerio de Industria).



Ministerio de Industria. “Guía técnica de aplicación del Reglamento Electrotécnicode Baja Tensión”. (Accesible en la web del Ministerio de Industria).

Ministerio de Industria. “Reglamento sobre Centrales Eléctricas, Subestaciones yCentros de Transformación”. (Accesible en la web del Ministerio de Industria).

F. Barrero. “Sistemas de energía eléctrica”. Ed. Thomson-Paraninfo. 2004.

3.- ORIENTACIONES PARA LA REALIZACIÓN DEL PLAN DE ACTIVIDADES

A partir del cronograma de actividades y tiempos propuesto en el primer apartado de estaGuía, a continuación se explican las distintas actividades en el plan.

Realización de las Pruebas de evaluación a distancia (PED).

La evaluación continua supone un aspecto muy importante dentro de un proceso generalde aprendizaje de EEES y en particular es una herramienta fundamental para fomentar elautoaprendizaje. Las denominadas Pruebas de evaluación a distancia (PED) son uno delos instrumentos que se ponen a disposición del estudiante para este fin y le permitiránver por sí mismo el grado de asimilación de los contenidos estudiados mediante laresolución de una colección de cuestiones y problemas similares a los que encontrará enla Prueba Presencial.

La realización de las Pruebas de evaluación a distancia es voluntaria y su finalidad esúnicamente incentivar, temporizar y facilitar el estudio de la asignatura.

Estas pruebas las podrá realizar el estudiante a lo largo del cuatrimestre. Serán dos, unacorrespondiente a los contenidos de las Unidades Didácticas 1 y 2, y la siguiente a los dela Unidad 3. Se pondrán por el Equipo Docente en el curso virtual de la asignatura(plataforma aLF), al inicio de las semanas indicadas en el cronograma, y de donde elestudiante las podrá descargar.

Es importante que se ponga en contacto con el profesor-tutor de su centro asociado yaque es él quién se las supervisará y a quién se las debe enviar, una vez realizadas, parasu corrección y comentarios. La evaluación se las PED se incluirá como parte del Informedel tutor que sobre usted nos enviará su profesor-tutor.

Realización de las Prácticas de laboratorio.

Las Prácticas de laboratorio consistirán en la realización presencial (montaje, análisis ymedidas) de una serie de circuitos eléctricos que utilicen equipos reales. El contenido delas prácticas y el cuadernillo que debe utilizar el estudiante lo fijará el Equipo Docente. Larealización de las Prácticas de laboratorio es obligatoria (por tanto, para aprobar laasignatura es condición necesaria haberlas realizado y superado en el curso actual.Debe realizar las Prácticas de laboratorio en la Sede Central, conforme al calendario quedesigne la Dirección de la Escuela, aunque debe tenerse presente que el EquipoDocente sólo convocará a los estudiantes que superen las pruebas presenciales.




Realización de las Pruebas Presenciales (PP).

La otra herramienta de evaluación presencial, además de las Prácticas de laboratorio, loconstituyen las Pruebas Presenciales (PP), que es como en la UNED llamamos a los

exámenes. Existen dos convocatorias por curso para esta asignatura: una ordinaria, en junio, y otra extraordinaria, en septiembre. Estas pruebas las debe realizar en su Centro Asociado, según el calendario oficial de Pruebas Presenciales publicado por la UNED.

La Prueba Presencial consta de varios problemas o ejercicios de contenido teórico y,principalmente, práctico. La nota de la prueba será la media de las notas de esosejercicios, siendo necesario para aprobar obtener una nota mínima en cada uno de ellos.La prueba tiene una duración de dos horas y el estudiante no podrá utilizar ningún tipo dematerial para su realización, permitiéndose únicamente el uso de calculadora noprogramable.

En el caso de que el estudiante esté en desacuerdo con la nota obtenida, deberácontactar con el Equipo Docente por escrito para solicitar la revisión del examen, en losplazos establecidos, conforme al proceso establecido por la UNED.

Evaluación final de la asignatura

Con los resultados de la prueba presencial, con los obtenidos en las prácticas y con losinformes tutoriales, además de la valoración de las pruebas de evaluación a distancia, seprocederá a evaluar de forma global el semestre y a asignar la nota final obtenida porcada estudiante.

4.- GLOSARIO

Esta asignatura no requiere que el estudiante tenga un glosario elaborado por el EquipoDocente con los términos y conceptos propios de su contenido. En este sentido, labibliografía básica es autosuficiente.

Sin embargo, sí se recomienda que sea el propio estudiante el que elabore un glosario a

la vez que estudia la asignatura, especialmente para conocer y dominar la definición ydenominación de las magnitudes eléctricas, con sus unidades y símbolos, y de losprincipales términos y conceptos técnicos referentes al análisis de los circuitos eléctricos.

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