Análisis de Transitorios

IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
SEMESTRE:
Quinto
OBJETIVO GENERAL:
El alumno analizará el estado transitorio de los circuitos eléctricos comprobando los cálculos realizados con
instrumentos de medición para diferenciar el estado transitorio del estado estable.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.
II.
III.
IV.
V.
Análisis de Redes en el Dominio del Tiempo.
Elementos Generales Tipo Serie y Tipo Paralelo con Transformada de Laplace.
Método de Mallas y Método de Nodos.
Funciones de Transferencia.
Introducción a la Síntesis de Circuitos Pasivos.
METODOLOGÍA:
Búsqueda de conceptos por parte del alumno.
Exposiciones por parte de los alumnos abriendo discusión para la participación masiva con la guía del
profesor.
Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios.
Formación de grupos coordinados por el profesor para proponer prácticas de laboratorio de los temas.
Reforzamiento de conceptos con prácticas de laboratorio y el reporte correspondiente.
Realización de tareas y trabajos extra clase.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Tres exámenes departamentales.
Participaciones en actividades individuales y de equipo.
Prácticas de laboratorio reportadas.
Tareas entregadas y trabajos extra clase.
BIBLIOGRAFÍA:
Jiménez, Garza Ramos F., Análisis de Circuitos Eléctricos, Teoría y Problemas, Editorial Limusa, México,
D. F., 1995, 115-526 páginas.
Benítez, Serrano I., Teoría de los Circuitos, Volumen III, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE - ESIME Zacatenco, México, D. F., 2001, 227 páginas.
Jiménez, Garza Ramos F., Introducción a la Síntesis de Circuitos Eléctricos, Editorial Limusa. México, D.
F., 1996, 255 páginas.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica.
OPCIÓN:
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica.
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
SEMESTRE: Quinto
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto de 2005.
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica.
MODALIDAD: Escolarizada.
TIEMPOS ASIGNADOS
HORAS/SEMANA/TEORÍA:
HORAS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
HORAS/SEMESTRE/TEORÍA:
HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA:
54
27
HORAS/TOTALES:
81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Academias de circuitos eléctricos, unidades
Culhuacan y Zacatenco.
REVISADO POR: Subdirecciones académicas
unidades Culhuacan y Zacatenco.
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo
Escolar, Ing. Ernesto Mercado Escutia y
M. en C. Jesús Reyes García
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de
Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
CLAVE:
HOJA: 2 DE 9
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
La comunidad científica continuamente se enfrenta a problemas generados por desarrollo tecnológico y al constante
crecimiento del área del conocimiento. Debido a lo anterior, ciertos materiales o temas de estudio impartidos
inicialmente a niveles avanzados son transferidos en forma selectiva a cursos de niveles inferiores. Por esta razón es
necesario que se seleccionen y ofrezcan conceptos y teorías, como es el caso de Transitorios en Circuitos Eléctricos,
para que puedan ser manejados en un amplio rango de aplicaciones. Esta asignatura resulta además valiosa para los
estudiantes que se especializan en otras ramas de las ciencias físicas, ya que es un buen modelo para estudiar los
sistemas de energía en general y por la matemática aplicada, la física y la topología a la que es necesario recurrir.
Esta asignatura además: Proporciona los conceptos de síntesis de circuitos para facilitar el estudio de asignaturas
especializadas en el comportamiento de circuitos eléctricos o electrónicos a cualquier tipo se señal. Se desarrollan las
habilidades necesarias en el análisis de transitorios para el diseño en el área de la Ingeniería Eléctrica, Electrónica,
Electromecánica, Sistemas de Potencia, Sistemas de Control y Comunicaciones. Proporciona los conocimientos para
realizar estudios de especialidad, maestrías o doctorados en control, instrumentación, bioelectrónica y
comunicaciones.
La importancia de esta asignatura para el desempeño profesional del ingeniero en comunicaciones y electrónica
radica en que le facilita al ingeniero entender los fenómenos electromagnéticos que se manifiestan durante los
periodos de conexión y desconexión de equipo eléctrico y electrónico, con la finalidad de minimizar los efectos que los
transitorios causan a las instalaciones y equipos diseñados para comunicación.
Esta asignatura tiene como antecedentes: Ecuaciones Diferenciales, Transformada de Funciones, Teoremas de
Circuitos y Circuitos de Corriente Directa y Corriente Alterna.
Asignaturas consecuentes: Electrónica, Control y Comunicaciones.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno analizará el estado transitorio de los circuitos eléctricos comprobando los cálculos realizados con
instrumentos de medición para diferenciar el estado transitorio del estado estable.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
No. UNIDAD I
CLAVE:
HOJA: 3 DE 9
NOMBRE: Análisis de Redes en el Dominio del Tiempo.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá el comportamiento de elementos básicos ante corriente directa e identificará el estado transitorio
y permanente.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
T
P
EC
1.1
Introducción a la asignatura.
1.5
1.2
Respuesta libre, respuesta forzada y respuesta total de
circuitos RC, RL y RLC con ecuaciones diferenciales de 1º
y 2º orden.
7.5
12.0
Subtotal
9.0
12.0 9.0
1.5
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B, 2B, 6C, 4C
7.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
•
•
•
•
•
Evaluación diagnóstica con preguntas claves por parte del profesor para inicio de la unidad.
Investigación de conceptos por parte del alumno.
Comparación de las respuestas libre y forzada por parte de los alumnos en una presentación.
Formación de grupos coordinados por el profesor para la solución de ejercicios.
Realización de tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
•
•
Primer examen departamental, unidades I y II junto con el reporte de las prácticas 1,2 y 3.
Participaciones en clase, tareas, así como la exposición de información recabada por alumnos.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
No. UNIDAD II
CLAVE:
HOJA: 4 DE 9
NOMBRE: Elementos Generales Tipo Serie y Tipo Paralelo con Transformada de
Laplace.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno expresará las ecuaciones de elementos generales tipo serie y tipo paralelo con transformada de Laplace
para su aplicación posterior.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
T
P
EC
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B, 2B, 6C, 4C
2.1
Transformada de Laplace y funciones singulares en
circuitos eléctricos.
4.5
4.5
2.2
Ecuaciones transformadas del elemento general tipo
serie. Condiciones iniciales en capacitor y bobina
1.5
1.5
2.3
Ecuaciones transformadas del elemento general tipo
paralelo. Condiciones iniciales en capacitor y bobina
1.5
1.5
Subtotal
7.5
7.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
•
•
•
•
Evaluación diagnóstica con preguntas claves por parte del profesor para inicio de la unidad.
Investigación de conceptos por parte del alumno.
Formación de grupos coordinados por el profesor para la discusión de conceptos, definiciones, solución de
ejercicios, discusión de propuestas de prácticas y los posibles resultados de las mismas.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
•
•
Primer examen departamental unidades I y II junto con el reporte de las prácticas 1, 2 y 3.
Participaciones en clase, tareas entregadas, así como la exposición de información recabada por los
alumnos en forma grupal o individual.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
No. UNIDAD III
CLAVE:
HOJA: 5 DE 9
NOMBRE: Método de Mallas y Método de Nodos.
.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los métodos de mallas y nodos en el dominio de Laplace a redes eléctricas obteniendo la
respuesta transitoria y estable.
HORAS
No.
TEMA
3.1
TEMAS
El método de las mallas con transformada de
Laplace.
3.2
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
1B,2B,6C
El método de los nodos con transformada de Laplace.
3.3
3.0
3.0
Concepto de impedancia y admitancia de estructuras
pasivas de dos terminales.
12.0
9.0
12.0
Subtotal
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
•
•
•
•
•
•
Evaluación diagnóstica con preguntas claves por parte del profesor para inicio de la unidad.
Exposición de temas específicos por parte del profesor.
Búsqueda de información por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejercicios.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
•
•
Segundo examen departamental al término de la unidad III , junto con las prácticas 4 y 5 realizadas en el
laboratorio.
Participaciones en clase, tareas entregadas, así como temas expuestos por parte de los alumnos.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
No. UNIDAD IV
CLAVE:
HOJA: 6 DE 9
NOMBRE: Funciones de Transferencia.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará el concepto de función de transferencia y las propiedades de la misma, analizando respuestas
en C. A., C. D. e impulso.
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
1.5
4.1
Definición de función de transferencia.
1.5
4.2
Tipos de funciones de transferencia.
3.0
3.0
3.0
4.3
Propiedades.
3.0
3.0
3.0
4.4
Concepto de estabilidad.
3.0
3.0
10.5 6.0
10.5
Subtotal
1B, 2B,6C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
•
•
•
•
•
Evaluación diagnóstica en matemáticas referidas a funciones.
Búsqueda de conceptos por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados y propuestas de prácticas de la unidad.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
•
•
Tercer examen departamental de las unidades IV y V, junto con la práctica 6 realizada en el laboratorio y
entrega del reporte.
Participaciones en clase, tareas entregadas, así como temas expuestos por parte de los alumnos.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
No. UNIDAD V
CLAVE:
HOJA: 7 DE 9
NOMBRE: Introducción a la Síntesis de Circuitos Pasivos.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará la síntesis de redes eléctricas sintetizando circuitos mediante los métodos de Foster y Cauer
HORAS
No.
TEMA
TEMAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
5.1
Funciones reales y positivas.
3.0
3.0
5.2
Polinomios Hurwitz.
3.0
3.0
5.3
Condiciones de realizabilidad.
3.0
3.0
5.4
Síntesis de redes de 2 terminales por métodos de
Foster y Cauer.
6.0
6.0
15.0
15.0
Subtotal
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
•
•
•
•
•
Evaluación diagnóstica en matemáticas referidas a funciones singulares.
Búsqueda de conceptos por parte del alumno.
Técnicas grupales para la solución de ejemplos.
Formación de grupos para la discusión de resultados.
Tareas y trabajos extra clase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
•
•
Tercer examen departamental de unidades IV y V.
Participaciones en clase, entrega de tareas, y temas expuestos por los alumnos.
3B, 5C
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
CLAVE:
HOJA: 8 DE 9
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
NÚMERO
DE
PRÁCTICA
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
RELACIÓN DE
UNIDADES
TEMÁTICAS
HORAS
DE
PRÁCTICA
1.
Circuito RC.
I
3.0
2.
Circuito RL.
I
3.0
3.
Circuito RLC serie y paralelo.
I
6.0
4.
Método de mallas.
II, III
4.5
5.
Método de nodos.
II, III
4.5
6.
Funciones de transferencia.
IV
6.0
Subtotal
LUGAR DE REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
realizarán
en
los
laboratorios de circuitos
27.0
Las prácticas de la 1-5 se realizarán con instrumentos y simuladas en equipo de cómputo. La práctica 6 sólo
será simulada en equipo de cómputo.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
PERÍODO UNIDAD
1
I,II
2
III
IV, V
3
CLAVE:
HOJA: 9 DE 9
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Primer examen departamental 60%.
Participación en clase, tareas y exposiciones 10%.
Prácticas 1, 2 y 3 realizadas en el laboratorio y el reporte de las mismas 30%.
Segundo examen departamental 60%.
Participación en clase, tareas y exposiciones 10%.
Prácticas 4 y 5 realizadas en el laboratorio y el reporte de las mismas 30%.
Tercer examen departamental 60%.
Participación en clase, tareas y exposiciones 10%.
Práctica 6 realizada en el laboratorio y el reporte de la misma 30%.
Se deberá aprobar como mínimo el 80% de las prácticas programadas, de no ser así, se
asignará calificación reprobatoria.
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
1
X
Jiménez, Garza Ramos F., Análisis de Circuitos Eléctricos, Teoría y Problemas,
Editorial Limusa. México, D. F., 1995, 115-526 páginas.
2
X
Benítez, Serrano I., Teoría de los Circuitos, Volumen III, Academia de Circuitos
Eléctricos, ICE - ESIME - Zacatenco, México, D. F., 2001, 227 páginas.
3
X
Jiménez, Garza Ramos F., Introducción a la Síntesis de Circuitos Eléctricos, Editorial
Limusa. México, D. F., 1996, 255 páginas.
4
X
Cheng, David K., Analisys of Linear Systems, Editorial Addison Wesley Publishing
Co., 1959, 431 páginas.,
5
X
Kuo Franklin F. Network Analysis and Synthesis, Editorial Wiley.
6
X
Valkenburg, Van., Análisis de Redes, Editorial Limusa. Mexico, D.F.,1999, 582
páginas.
IN ST IT U T O P OL IT É CN ICO N A CION A L
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ÁREA:
BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE:
D. INGENIERÍA
Quinto
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Análisis de Transitorios
Circuitos Eléctricos.
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Eléctrica, Comunicaciones,
Electrónica y ramas afines.
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno analizará el estado transitorio de los circuitos
eléctricos comprobando los cálculos realizados con instrumentos de medición para diferenciar el
estado transitorio del estado estable.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
Haber impartido clases.
Ecuaciones diferenciales
y
transformadas
de Formación pedagógica.
Laplace.
Haber trabajado mínimo
Método de mallas y cinco años en el área de
método de nodos.
ingeniería
eléctrica,
electrónica
o
tener
Teoremas de circuitos posgrado en áreas afines
eléctricos.
a
comunicaciones
y
electrónica.
HABILIDADES
ACTITUDES
Dominio de la asignatura. Tener vocación por la
docencia.
Liderazgo de grupos.
Honestidad, tolerancia y
Comunicación
ética.
(transmisión del
conocimiento).
Ejercicio de la crítica
fundamentada.
Capacidad de análisis y
Respeto (buena relación
síntesis.
maestro-alumno).
Motivación al alumno.
Espíritu de colaboración.
Manejo de materiales
didácticos.
Superación docente y
profesional.
Manejo de computadoras
Compromiso social.
Creatividad.
ELABORÓ
Ing. Andrés Carmona Blando
REVISÓ
M. en C. Alberto Paz Gutiérrez
AUTORIZÓ
Ing. Ernesto Mercado Escutia
Ing. Adrián Pantle Abris
Ing. Guillermo Santillán Guevara
M. en C. Jesús Reyes García
______________________
______________________
PRESIDENTES DE ACADEMIA
SUBDIRECTORES ACADÉMICOS
___________________________
DIRECTORES DE LAS UNIDADES
FECHA: 12 de Octubre de 2004