Resol. N.º 123/12

Universidad Nacional de La Pampa Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Electromecánica Departamento de: Tec. Básicas y Aplic. de Electromecánica

H. 1/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS Carga Horaria:

Objetivos:

Teoría

Laboratorio

70

50

Problemas Tipo/Rutinarios 10

Problemas Abiertos 10

Proyecto y Diseño 20

Total 160

Este espacio de aprendizaje pretende como propósitos fundamentales que el estudiante pueda: - Comprender la noción de conversión de energía (tanto eléctrica en mecánica cuanto mecánica en eléctrica o eléctrica en eléctrica) y la forma en que ésta es llevada a la práctica. - Describir los diferentes tipos de máquinas y sus usos en el estado actual de la técnica. - Iniciar a los estudiantes en el conocimiento cualitativo en general así como en los principios de cálculo de los parámetros fundamentales de los distintos tipos de máquinas y aparatos eléctricos. - Comprender la problemática del todo que incluya a la máquina operada y sus propios parámetros (inercia, velocidades requeridas, aceleraciones, etc.), incluyendo el sistema de alimentación y la medición de los diferentes parámetros. - Interpretar y comprender la noción de metrología y su utilidad en el mundo moderno. - Ser conscientes de la necesidad de contar con patrones de medidas comunes como medio de entendimiento técnico y la consecuente necesidad de los elementos de medición para cuantificar las grandezas. - Reconocer los principios sobre los que se basan los diferentes instrumentos, las formas clásicas y modernas con que se las encuentra, las maneras de registro de los datos y la noción de las diferentes formas de conexión. Realizar trabajos prácticos y actividades con diversos elementos según cada caso, orientados al desarrollo de estrategias de aprendizaje que permitan resolver un diferentes problemas de medida más que a una ejecución pasiva de lecturas.  Transformadores de Potencia y Medición. Bancos de transformación.  Conversión de energía.  Máquinas de corriente continua. Motores y generadores.  Máquinas de corriente alternada. Campo deslizante. Motores y generadores.  Aplicaciones con imán permanente. Límites y ventajas. Máquinas de CC con Imán permanente. Motores sincrónicos con imán permanente.

Contenidos Mínimos:

 Máquinas de velocidad variable en CC. y CA. Diferentes tipos de comandos.  Motores de reluctancia.  Motores paso a paso (step motors). Parámetros que lo caracterizan.  Tipos especiales de máquinas eléctricas.  Metrología eléctrica.

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H. 2/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS  Evaluaciones de los resultados de la medición.  Instrumentos.  Métodos de equilibrio.  Introducción a la instrumentación eléctrica.  Trabajos prácticos.  Proyecto y Diseño de Ingeniería (Aplicación de una motorización: brazo, cinta transportadora, transporte interno, etc.).

Contenidos Mínimos:

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H. 3/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS Programa Analítico:

1. TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y MEDICIÓN. BANCOS DE TRANSFORMACIÓN. Transformador monofásico. Ecuación general. Diagramas vectoriales y esquemas equivalentes. Transformador polifásico. Diferentes tipos. Paralelo de transformadores. Transformadores de medidas: de tensión y de corriente. Autotransformadores. 2. CONVERSIÓN DE ENERGÍA. Efecto electrodinámico. Concepto de mínima energía de campo. Relación entre las fuerzas magnetomotrices rotóricas, estatóricas y los esfuerzos tangenciales en una máquina. Torque y potencia. Necesidad de la existencia de campos estacionarios entre si. Reversibilidad de la máquina eléctrica. 3. MÁQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA. MOTORES Y GENERADORES. Descripción y principio de funcionamiento. Inductor, inducido y conmutador. Conmutador en estado sólido. Circuito magnético. Reacción de inducido. Formas de excitación. Ensayos de máquinas de corriente continua. Aplicación y selección de las máquinas de CC. La máquina de CC como generador para soldadura. 4. MÁQUINAS DE CORRIENTE ALTERNADA. CAMPOS DESLIZANTES. MOTORES Y GENERADORES. Campos deslizantes producidos por capas de corriente y por bobinados reales. Descripción y funcionamiento de la máquina sincrónica. Inductor e inducido. Reacción de inducido. Polos lisos y polos salientes. Excitación de la máquina sincrónica. Análisis de la estabilidad. Descripción y funcionamiento de las máquinas asincrónicas. Curvas de par y corriente. 5. APLICACIONES CON IMÁN PERMANENTE. LÍMITES Y VENTAJAS. MÁQUINAS DE CC CON IMÁN PERMANENTE. MOTORES SÍNCRONOS CON IMÁN PERMANENTE. Circuito magnético. Ejemplos prácticos. Desmagnetización por reacción de inducido. Límite de corriente. Posibilidad de alto torque con baja inercia. Motores de CC con imán permanente. Ejecución práctica. Motores sincrónicos de imán permanente. Ejecuciones prácticas. Selección de un motor por sus características de par. Exigencias de las máquinas modernas. Velocidad y aceleración. 6. MÁQUINAS DE VELOCIDAD VARIABLE EN CC y CA. DIFERENTES TIPOS DE COMANDO: Usos más comunes a que se las destina. Aplicaciones tipo CNC (Control numérico computarizado). Aplicaciones en robótica. Comando por variación de tensión, corriente y frecuencia. Monitoreo sobre los parámetros eléctricos y de posición. 7. MOTORES DE RELUCTANCIA. Geometría de las máquinas de reluctancia. Par engendrado. Potencia. Motores de Jaula con rotor ranurado trabajando como máquina sincrona. Pull -in y Pull –out.

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H. 4/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS Programa Analítico:

8. MOTORES PASO A PASO (STEP MOTORS) PARÁMETROS QUE LO CARACTERIZAN. Motores de reluctancia y de excitación. Características de salida. Ángulo de paso, error de paso, cupla de retención y resonancia. Característica cupla -velocidad. 9. TIPOS ESPECIALES DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS. Dínamos como tacómetro. Máquinas para ambientes peligrosos. 10. METROLOGÍA ELÉCTRICA. Unidad. Sistema de unidades. Ecuación dimensional. Realización y mantenimiento de patrones de medición. 11. EVALUACIONES DE LOS RESULTADOS DE LA MEDICIÓN. Industrial y de laboratorio. Clasificación de los errores. Incertidumbre de medición. Clase de exactitud de los instrumentos. Normas. Límites de error de garantía. Aplicación a la teoría estadística. 12. INSTRUMENTOS. Indicadores analógicos y numéricos (digital). Registradores e integradores. Características de respuesta. Normas. Principios básicos de funcionamiento. Su modalidad de conexión. Distintos tipos de lectura y adquisición de datos de medición vinculados a computadora. Medición de las magnitudes eléctricas: de tensión, corriente, potencia, factor de potencia, etc. y energía con excitaciones en continua y alterna mono y trifásica. Aplicación de transformadores de medición. Telemedición. 13. MÉTODOS DE EQUILIBRIO. Sus aplicaciones a la medición de componentes y parámetros circuitales. Características principales de los puentes de corriente continua y alterna. Uso del potenciómetro de corriente continua en la medición de magnitudes de tensión, corriente y potencia. 14. INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN ELÉCTRICA. Transductores eléctricos y magnéticos para la medición de magnitudes eléctricas y/o magnéticas. Distintos tipos de sensores para la medición de magnitudes no eléctricas (mecánicas, térmicas, acústicas, etc.), mediante métodos eléctricos, cadena de medición, linealidad, respuestas de distinto tipo. 15. TRABAJOS PRÁCTICOS. Ensayos de máquinas. Aplicaciones en motorización de diversos aparatos y su medición. Experimentación con los diferentes tipos de aparatos de medida.

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H. 5/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS Descripción de las actividades teóricas y prácticas: Las actividades teóricas son fundamentalmente inductivas, con presentación de los fundamentos y conocimientos previos en los que se apoya la adquisición de los nuevos saberes. Las actividades prácticas se desarrollan principalmente en laboratorio con la toma de contacto del alumno con máquinas y equipos (motores, transformadores, instrumentos, etc.) hasta familiarizarse con ellos. También estas actividades implican la solución problemas con aplicación de los métodos de cálculo que se explican en la teoría y la selección de equipos e instrumentos.

Metodología de Enseñanza: En la enseñanza de los saberes validados para este espacio curricular se aplican diferentes metodologías y estrategias. Básicamente se dictan clases teóricas en las que se apela fuertemente a recuperar los conocimientos previos de los alumnos y se los guía a obtener conclusiones sobre los tópicos tratados. Como esta estrategia no siempre resulta en lo esperado por los docentes (muchas veces por la condicionante del tiempo) como alternativa la clase se vuelve magistral, retornando a la inducción cada vez que es posible. Para fortalecer estos aprendizajes se apela a la resolución de problemas en clase por parte de los alumnos con trabajo al frente de manera individual o por grupos de alumnos elegidos aleatoriamente. En algunas oportunidades el problema se resuelve totalmente y en otras se orienta y discute dejando la finalización del mismo como tarea para completar en la casa (casi siempre con presentación de un informe al JTP). Otra estrategia didáctica que se utiliza programáticamente es la realización de trabajos prácticos por grupos en el laboratorio. Una parte importante de la asignatura es un trabajo que deben realizar los alumnos sobre aplicación de una motorización que cada año se plantea y que se trata de no repetir, al menos en camadas de alumnos cercanas en el tiempo. La aprobación de este trabajo es siempre condición necesaria para acceder al segundo examen parcial. También se requiere de los alumnos que preparen una clase sobre un determinado tipo de instrumento, la que debe ser presentada a los colegas y los docentes para evaluación.

Forma de Evaluación: Existen dos modalidades para la aprobación de la materia. La primera es por promoción y la segunda por aprobación de un examen final. En la modalidad “por promoción” el alumno deberá presentarse a 2 (dos) exámenes parciales con fechas fijadas con anterioridad al inicio de la cursada, con uso de hasta una instancia de recuperación (sólo puede recuperar uno de los parciales). Tanto las evaluaciones parciales como el recuperatorio se harán por evaluación subjetiva (desarrollo de uno o más temas) u objetiva (múltiple choice), de acuerdo con lo que se indique en cada caso, y también podrá existir en las evaluaciones resolución de problemas. Podrán presentarse a las instancias de examen parcial los alumnos que hayan cumplido con los requisitos que para cada caso se plantean, y que se refieren a la obligación de cumplir con los trabajos prácticos que se les han presentado, sea individualmente o en grupos.

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H. 6/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS Forma de Evaluación (Continuación): En las instancias de examen final los alumnos deben satisfacer similares requisitos pero en una presentación oral que puede incluir explicaciones sobre maneras de resolver en la práctica situaciones determinadas, para lo que se emplearán los equipos de que se dispone en el laboratorio. Si el alumno que se presenta a examen final no hubiere hecho los prácticos y resuelto los problemas a que están obligados los alumnos en la cursada normal, se le tomará previo al examen una prueba de competencia en los saberes que debería haber desarrollado resolviendo esas cuestiones.

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H. 7/7 Área: Tec. Aplicadas

Asignatura: MÁQUINAS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS Bibliografía: 1. Apuntes para un curso de electrotecnia general. Faradje, R., Kahn, L. Bs. Aires. Norte, 1977. 2. Calentamiento y refrigeración de las máquinas eléctricas-Gotter, G. Tucumán, bibliografía Argentina, 1951. 3. Conversión electromecánica de la energía –Ellison, A. J. Bs. Aires Librería de las naciones- 1969 4. Diseño de aparatos eléctricos – Kuhlmann. 5. Electromagnetismo aplicado – Hammond, P. Barcelona, labor, 1976 6. Estudio experimental de transductores de traslación y rotación – Lópina, M.D.N. Bs. Aires. CEI – “La linea recta” 7. Fundamentos de electricidad y magnetismo – Kip, A. I. México, Mc Grw hill, 1972. 8. Fundamentos de metrología eléctrica- Tomo I, II y III. Karcz. 9. Instrumentos electrodinámicos – Perez, C. 10. La escuela del técnico electricista. 11. Máquinas de corriente alterna – Liwschitz, Garik, Whipple. México, CECSA, 1974. 12. Máquinas eléctricas y sus aplicaciones – hindmarsh, J. Urmo. 13. Máquinas eléctricas, Tomo I – Gray, A. R. Eudeba, 1965. 14. Máquinas eléctricas, Tomo I y II – Kostenko, M.P., Piotrovsky, L.M. Moscú, MIR, 1975. 15. Puesta a tierra –NORMAS IRAM. 16. Selección y aplicación de motores eléctricos – Lobosco y Dias. Marcombo. Barcelona, 1990. 17. Técnicas de las medidas eléctricas – Stöckl – Winterling. 18. Teoría de las máquinas de corriente alterna. LANGSDORF, A.S. México, Mc Graw Hill, 1977. 19. Teoría y análisis de las máquinas eléctricas – Fitzgerald, A., Kingsley, C.H., Kusko, A.

VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA AÑO 2012

PROFESOR RESPONSABLE

FIRMA

TELLERIA, Roberto Carlos VISADO

JEFE DEPARTAMENTO

SECRETARIO ACADÉMICO

DECANO