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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN INFORME FINAL DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN “TEXTO: CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO ENFOQUE” AUTOR: ING. SANTIAGO LINDER RUBIÑOS JIMENEZ (PERIODO DE EJECUCIÓN: Del 01 de Octubre de 2011 al 30 de Setiembre de 2012 RESOLUCIÓN RECTORAL Nº 1041-2011-R) Setiembre de 2012 CALLAO - PERÚ
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA YELECTRÓNICA
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN
INFORME FINAL DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
“TEXTO: CIRCUITOS ELECTRICOS II, UNNUEVO ENFOQUE”
AUTOR: ING. SANTIAGO LINDER RUBIÑOS JIMENEZ
(PERIODO DE EJECUCIÓN:
Del 01 de Octubre de 2011 al 30 de Setiembre de 2012
RESOLUCIÓN RECTORAL Nº 1041-2011-R)
Setiembre de 2012
CALLAO - PERÚ
ii
a) ÍNDICE
a) Índice ii
b) Resumen iii
c) Introducción iv
d) Marco teórico vii
e) Materiales y métodos viii
f) Resultados ix
g) Discusión x
h) Referenciales x
iii
b) Resumen
El presente Proyecto de Investigación tuvo como propósito la elaboración de un texto
universitario titulado CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO ENFOQUE. El
texto se propone apoyar la formación profesional de los alumnos de las Escuelas
Profesionales de Ingeniería Eléctrica y de Ingeniería Electrónica, en el curso de
Circuitos Eléctricos II. Se trata de un texto básico que expone de manera sucinta los
temas teóricos correspondientes a teoría de circuitos eléctricos y pone mayor énfasis
a la resolución de problemas que tienen aplicaciones en Ingeniería Eléctrica y en
Ingeniería Electrónica.
La elaboración de este texto tiene la ventaja de adecuarse a la estructura curricular del
curso de circuitos Eléctricos II, de la Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica y del
de la Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica de la Facultad de Ingeniería
Eléctrica y Electrónica de la Universidad Nacional del Callao. Además, los diversos
temas tratados en este texto son abordados bajo un nuevo enfoque práctico, que es la
forma correcta de resolver las diversas situaciones problemáticas presentadas.
El texto CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO ENFOQUE presenta al inicio
de cada capítulo las referencias bibliográficas así como un resumen teórico y luego
problemas de aplicación referidos a los temas tratados como son: Estados
Transitorios, dominio del tiempo, dominio de la frecuencia, potencia compleja, lugares
geométricos, trifásicos, entre otros.
iv
c) Introducción
El proyecto de investigación realizado está referido a la elaboración de un texto
universitario, cuya finalidad es apoyar en la formación profesional de los alumnos de la
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, en el curso de Circuitos Eléctricos II.
Durante mi experiencia en la docencia universitaria, en el intento de encontrar textos
necesarios para la enseñanza de los cursos de Circuitos Eléctricos II, he comprobado
que los textos utilizados son muy extensos y en su mayoría no tienen una metodología
didáctica, donde los temas de estudio se hallan muy dispersos y por lo general se
encuentran en una secuencia que no necesariamente corresponde a la secuencia de
un curso para los alumnos de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, por tal
motivo es necesario hacer una sistematización de acuerdo al sílabo de la asignatura
que estudia los temas: Circuitos Eléctricos II.
El Texto CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO ENFOQUE elaborado por el autor
es único en el Perú. No se conoce actualmente un texto similar.
c.1 Planteamiento del problema de investigación
- DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DEL TEMA
El presente trabajo de investigación Texto: “Circuitos Eléctricos II, un Nuevo
Enfoque”, pone a disposición del alumno conocimientos sólidos de las leyes y
principios del estudio de la teoría de circuitos eléctricos II y de los fundamentos
matemáticos que se requieren sobre todo para resolver los diferentes tipos de
problemas que se presentan, utilizando para ello un nuevo enfoque basado en el
v
desarrollo detallado de la resolución de ejercicios y del argumento teórico que
sustenta este desarrollo.
El desarrollo de este trabajo será de gran ayuda al estudiante como texto que
contenga los lineamientos básicos del estudio del comportamiento de los circuitos
eléctricos, para que le sirva como guía para poder resolver problemas de circuitos
eléctricos II, a su vez será un aporte a nuestros futuros ingenieros, quienes
encontraran en este texto las herramientas matemáticas (formularios) y
conceptuales (criterios, Demostraciones, etc.).
ANÁLISIS DEL TEMA
El tema central está conectado con los siguientes sub-temas: CIRCUITOS EN
ESTADO TRANSITORIO, EN EL DOMINIO DEL TIEMPO, DOMINIO DE LA
FRECUENCIA, POTENCIA COMPLEJA, LUGARES GEOMETRICOS, SISTEMAS
TRIFASICOS, CIRCUITOS ACOPLADOS, FILTROS, ENTRE OTROS.
c.2 OBJETIVOS Y ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN
Objetivo General:
Elaborar el texto: Circuitos Eléctricos II, un Nuevo enfoque, para contribuir
mediante un nuevo enfoque a mejorar el Rendimiento Académico del estudiante
de la FIEE en la Asignatura de Circuitos Eléctricos II.
Objetivos Específicos:
Elaborar una metodología en el desarrollo de los problemas de circuitos
eléctricos II, para lograr que el estudiante de la FIEE pueda entender el desarrollo
de los problemas de Circuitos Eléctricos II.
vi
Proponer nuevas alternativas de resolución de ejercicios que llevara a
Desarrollar criterios Para analizar los diferentes tipos de circuitos y sus
comportamientos.
Proponer un modelo Teórico-Práctico para de esta manera lograr que el
estudiante de la FIEE resuelva diferentes tipos de problemas de aplicación práctica
de Circuitos Eléctricos II, sin mayor dificultad.
Alcances de la investigación
El texto: “Circuitos Eléctricos II, un nuevo Enfoque” será de utilidad para
estudiantes y docentes de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y electrónica de la
Universidad Nacional del callao y otras instituciones.
El texto: “Circuitos Eléctricos II, un nuevo Enfoque” presentará un nuevo
enfoque en la que los conceptos y la resolución de problemas de circuitos
eléctricos II sea detallada y entendible para cualquier lector.
c. 3 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACIÓN
IMPORTANCIA
El desarrollo del trabajo de investigación TEXTO: “CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN
NUEVO ENFOQUE” será de suma importancia porque constituye un trabajo de
divulgación científica, en donde se abordará los diversos temas de la Asignatura de
Circuitos Eléctricos II, que son fundamentales en la formación profesional del
Ingeniero Electricista e Ingeniero Electrónico.
vii
JUSTIFICACION
Por lo expresado anteriormente el proyecto está completamente justificado, porque es
un aporte académico que beneficiará a los estudiantes de ingeniería, principalmente
de ingeniería Eléctrica y Electrónica, y a los profesores que enseñan la Asignatura de
Circuitos Eléctricos II.
d) Marco teórico
En la presente investigación se presenta la teoría resumida y simplificada para los
doce capítulos del presente texto.
Por ejemplo, en el capítulo 1 “Régimen Transitorio en circuitos de Primer y Segundo
Orden” se trata los temas: Ecuaciones diferenciales aplicadas a los circuitos,
relaciones volt-ampere, teoremas de la energía, circuitos de primer orden, circuitos de
segundo orden, tipos de excitación, estos temas nos permitirán centrar al estudiante
en el comportamiento de los circuitos cuando existen tiempo muy pequeños de acción
como por ejemplo en encendido y apagado de la fuente de un sistema.
En el capítulo 2 “Señales”, se ha dado de manera directa las definiciones de señales,
magnitudes asociadas a las señales, análisis de señales, formas de onda, problemas
resueltos.
En el capítulo 3 “Circuitos Eléctricos en el Dominio del tiempo” se describe el
comportamiento de los circuitos cuando están sometidos al régimen del tiempo, y
cuyas funciones de entrada son dependientes del tiempo.
En el capítulo 4 “Circuitos Eléctricos en el dominio de la frecuencia” se describe el
comportamiento de los circuitos cuando están sometidos al régimen de la frecuencia, y
cuyas funciones de entrada son del tipo fasorial.
viii
En el capítulo 5 “Métodos para resolver circuitos Eléctricos” se describen los
diferentes métodos que existen para resolver algunos problemas sobre circuitos, como
por ejemplo el método de nodos, mallas, superposición, thevenin, norton, etc.
En el capítulo 6 “Potencia Compleja” se describe a la potencia como un numero
complejo que me representa a los valores de potencia activa y reactiva de un sistema,
así como la linealidad de la potencia total.
En el capítulo 7 “Lugares geométricos” se describe el comportamiento espacial de las
impedancias, admitancias, conductancias y suceptancias en función a la variación de
las reactancias y las resistencias.
En el capítulo 8 “Resonancia” se describe el comportamiento de un sistema cuando
está en estado de resonancia.
En el capítulo 9 “Circuitos Magnéticamente Acoplados” se describen el
comportamiento de un sistema por acción de otro sistema, es decir la influencia de un
circuito sobre otro.
En el capítulo 10 “Sistemas trifásicos” se describen los sistemas delta-estrella así
como el comportamiento de cada uno de ellos.
En el capítulo 11 “Análisis de Circuitos Mediante la Transformada de Laplace y
Fourier” se plantea el desarrollo de los circuitos aplicando herramientas matemáticas
conocidas, como son la transformada de laplace y Fourier.
En el capítulo 12 “Filtros” se plantea el desarrollo de los diferentes tipos de filtros
activos y pasivos.
e) Materiales y métodos
Materiales:
- Materiales de oficina
- Material bibliográfico
ix
- Material de cómputo e impresión
Métodos
La elaboración del presente Texto: “CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO
ENFOQUE”, propósito de la investigación, le demandó al autor ordenar toda la
información reunida durante su experiencia en el dictado de la asignatura de circuitos
eléctricos II.
La estructuración del texto responde a la experiencia del autor como docente de la
materia en la Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica y en la Escuela Profesional
de Ingeniería Electrónica de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la
Universidad Nacional del Callao.
Para la elaboración del texto, se tuvo cuidado en recurrir a la síntesis de los aspectos
teóricos, evitando en lo posible de hacer extensiones que confundan a los alumnos.
En cuanto a los problemas resueltos que se presentan en los diversos capítulos, se
ha seleccionado los problemas más apropiados que están propuestos en los diversos
textos que se han utilizado como bibliografía. Además, la resolución de estos
problemas se presenta de una manera ordenada y muy didáctica ya que se ha
recurrido al uso de muchos dibujos y gráficos.
f) Resultado
El resultado de la presente investigación es la elaboración del texto universitario
titulado Texto: “CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO ENFOQUE”, el cual se
adjunta al presente. El texto contiene doce capítulos.
x
La teoría desarrollada en el texto, responde a los aspectos básicos de la Teoría de
Circuitos Eléctricos II. Los problemas resueltos en el texto, tienen el propósito de dar
las pautas de la aplicación de la teoría desarrollada.
Se ha logrado un texto base para la asignatura de Circuitos Eléctricos II, asignatura
fundamental en la formación universitaria del estudiante de Ingeniería Eléctrica e
ingeniería Electrónica.
g) Discusión
El texto universitario titulado “CIRCUITOS ELECTRICOS II, UN NUEVO ENFOQUE”
es el resultado de la investigación a que se refiere el presente informe, se caracteriza
por presentar la teoría de manera resumida y dando mayor énfasis a la resolución de
problemas de aplicación. Los problemas resueltos han sido cuidadosamente
seleccionados de tal forma que nos permitan comprobar las leyes y principios
fundamentales de la teoría sobre Circuitos Eléctricos II.
h) Referenciales
1. Charles I. Hubert.- Circuitos Eléctricos CA/CC.- Mc.Graw-Hill, 1985.
2. Hayt, Jr & J.E. Kemmerly - Análisis de Circuitos en Ingeniería- Mc.Graw-Hill, 1988.
3. I.S. Bobrow.- Análisis de Circuitos Eléctricos.- Interamericana, 1985.
4. Joseph A. Administer. - Circuitos Eléctricos- Serie de Compendios Schaums.-Mc.Graw-Hill, 19700.
5. Salvador Acha Daza. - Solución transitoria de circuitos RLC con inductancia no
lineal, usando microcomputadora personal.- Escuela de Ingeniería Eléctrica.
U.M.S.N.H. Mayo 1985
