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Academic Year/course: 2018/19

434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering

29715 - Basic principles of electrical technology


Syllabus Information

Academic Year:
2018/19
Subject:
29715 - Basic principles of electrical technology
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
First semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1.1. Aims of the course

The subject “Fundamentals of Electrical Engineering” and its expected results meet the following approaches and objectives:

The course is intended to the acquisition of basic knowledge about the use of electric energy in its various forms (DC and AC current), and the need and use of electrical machines in the processes of energy transformation.

1.2. Context and importance of this course in the degree

“Fundamentals of Electrical Engineering” is part of the industrial sector subjects and it is taught in the second semester of the 2nd academic year in the Mechanical Engineering degree. In order to attend it, knowledge acquired in “Mathematics” and “Physics” subjects (1st academic year) are required. The subject explains important electrical bases related to the “Automatic Systems” subject, belonging to the 2nd semester of the 3rd academic year of the degree. It also presents contents that are important for the “Fundamentals of Electronics” subject, belonging to the 3rd academic year of the degree.

1.3. Recommendations to take this course

To take the subject of "Fundamentals of Electrical Engineering", basic knowledge of mathematics and general physics are essential. It is advisable to have taken the subjects of Mathematics I and II , and Physics I and II , which are taught in first year in the Degree in Chemical Engineering.

Continuous work is strongly recommended to pass the course.

2.3. Importance of learning goals

The successful completion of the subject aims to complete the scientific and technical training student, and set the basic electrical knowledge needed to develop job skills associated with the Degree in Chemical Engineering.

With this intention, it is intended that the student is able to:

• Analyze and solve basic electrical DC and AC circuits, containing passive elements (resistors , inductors and capacitors)

• Know the management of major electric measuring instruments (multimeters, powermeters, oscilloscopes, etc)

• Select an electrical machine according to the requirements on energy transformation

• Perform the electrical assembly of a circuit or connection with an electrical machine

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student must demonstrate that he/she has achieved the intended learning outcomes through the following evaluation activities:

Option 1 : To encourage ongoing work of the student, it can be applied an overall assessment, by means of the evaluation of the following activities:

  • Laboratory sessions (15% of the final mark): It is required to attend all the sessions. In order to evaluate each session, the student will present a final report, by filling in a questionnaire before the end of the session. To pass the course is necessary to obtain a minimum score of 5.
  • Tutorized works/cases (15% of the final mark): Throughout the semester, the resolution of practical cases, similar to those resolved in the contact sessions, will be proposed. The exercises will be reviewed personally to each student, and content, understanding and presentation will be evaluated.
  • Evaluation test (20% of the final mark): a midterm theoretical and practical written exam (test and problems) of 1,5 hours (approximately), is performed. This midterm exam cover topics related to units 1 to 6.
  • Final written exam (50% of the final mark). The final exam consist of a written exam to be performed at the end of the course. It consists of a theoretical part (test questionnaire) and a practical part (problem solving), which evaluates all the knowledge seen in lessons. Each one of the parts represents 50% of the exam, being necessary to obtain a minimum score of 3.5 in each part. To pass the course is necessary to obtain a minimum score of 4.0 on the final exam.
  • Final written exam (85% of the final mark): similar to the final exam in option 1. To pass the course is necessary to obtain a minimum score of 5.
  • Laboratory exam (15% of the final mark). A practical exam where the student will demonstrate that it is able to perform any of the sections proposed in the laboratory sessions. For this exam, students can have his/her lab notebook. To pass the course is necessary to obtain a minimum score of 5.

Option 2: Students who do not follow the assessment of Option 1 are entitled to an alternative assessment, consisting of:

  • Final written exam (85% of the final mark): similar to the final exam in option 1. To pass the course is necessary to obtain a minimum score of 5.
  • Laboratory exam (15% of the final mark). A practical exam where the student will demonstrate that it is able to perform any of the sections proposed in the laboratory sessions. For this exam, students can have his/her lab notebook. To pass the course is necessary to obtain a minimum score of 5.

4.1. Methodological overview

The learning process that is designed for this subject is based on the following:

The learning process has been proposed to encourage continued student work and focuses on the basic theoretical aspects to understand, analyze and apply that knowledge to solve real problems.

For the development of the subject, on the one hand, theoretical sessions will be held with the whole group, in which the theoretical foundations of the subject will be presented in the form of lectures. On the other hand, the theoretical sessions will be complemented with the solving of numerical problems and practical cases.

The lab sessions will be conducted in small groups, where students will work as a member of a pair. The purpose of the internship is to apply the knowledge acquired in the theoretical sessions, focusing on circuit assemblies, electrical measurements and connections and use of electrical machines.

Simultaneously, during the different weeks of the semester, students will have to solve exercises supervised by the teacher. In addition to this, two written control exams, distributed throughout the semester, will be proposed.

4.2. Learning tasks

The program that the student is offered includes the following activities ...

Classroom Lessons (45 hours; 1.8 Cr). The explanation of theoretical contents will be made, related to the analysis of DC and AC circuits (single phase and three phase circuits), and with different types of electrical machines (constructive parts, operating principles, connection, selection, etc.). Different written material prepared by teachers will be available on the educational web platform (http://moodle2.unizar.es/), to help the lesson understanding (lecture notes and lecture slides). In addition, case studies related to the theoretical presentations (circuit calculation, selection of electrical machines, etc.) will be developed.

Laboratory Lessons (15 hours; 0.6 Cr). The student will use a lab notebook, available on the educational web platform (http://moodle2.unizar.es/) with the description of each lab session.

Tutorized Work (24 hours; 0.96 Cr). During the first weeks of the course, at the end of each topic, students will be suggested to solve numerical problems and practical cases, similar to those solved in the classroom. The statements of these jobs will be available on the educational web platform (http://moodle2.unizar.es/).

Individual study (60 hours; 2.4 Cr). These hours of personal work are distributed along the 15 weeks of the course. The ongoing work of the student will be promoted, by the distribution of the different learning activities throughout the semester.

Assessment exams (4,5 hours; 0.18 Cr). The evaluation is also a learning tool with which the student checks the degree of understanding and assimilation of knowledge and skills achieved. Because of this reason,  there are not only a final written exam, but also a midterm written exam.

4.3. Syllabus

Introduction.

Unit 1: Electric and magnetic fields Electric Circuit Theory.

Unit 2: Elements of an electrical circuit

Unit 3: Electrical DC circuits

Unit 4: Electrical single-phase AC circuits

Unit 5: Power in single-phase AC circuits

Unit 6: Electrical three-phase AC circuits

Electric machines.

Unit 7: Electrical machines: introduction

Unit 8: Electrical DC machines

Unit 9: Electrical asynchronous AC machines

Unit 10: Electrical transformers

Power lines.

Unit 11: Low-voltage power lines: wires and protections

4.4. Course planning and calendar

The subject consists of 6 ECTS credits, equivalent to 150 hours of student work, to perform both as classroom contact hours, distributed as follows:

• 45 hours of classroom lessons, divided into 3 hours per week. Theoretical contents will be explained, and problems and practical cases (coordinated with theoretical presentations) will be developed.

• 1,5 hours of a control test, corresponding to a written (theoretical and practical) exam.

• 15 hours of laboratory lessons, over 5 sessions of 3 hours/lesson, throughout the semester.

• 24 hours of supervised work, which will consist of the solving of numerical problem and practical cases (similar to those solved in the classroom). The cases will be distributed during the course.

• 60 hours of personal study.

• 3 hours of examination, corresponding to the official written test.

The lessons in the classroom (3hours per week) will serve to present the theoretical and practical contents of the subject, as well as perform numerical problems/cases.

Five laboratory sessions (3hours per lab session) will be made, distributed along the semester (one lesson every two weeks). The three first sessions will be related to circuit analysis (units 2 to 6), and the two last ones will be related to the electrical machines (units 7 to 10).

Students will be asked to resolve several practical cases, distributed in 4 tutorized works, corresponding to units 3, 4-5, 6 and 8-9, respectively.

A theoretical and practical written exam will be made at mid-term (corresponding to units 1 to 6). In addition to this, there will be a self-assessment questionnaire on the educational web platform (http://moodle2.unizar.es/) for each one of the 11 units of the course. The student can answer each questionnaire from a personal PC, using all the necessary material (notes, slides, bibliography, etc).

Through advertisements given by the teacher in class, via e-mail or through educational web platform, specific dates for completion of each activity will be detailed.

 


Curso Académico: 2018/19

434 - Graduado en Ingeniería Mecánica

29715 - Fundamentos de electrotecnia


Información del Plan Docente

Año académico:
2018/19
Asignatura:
29715 - Fundamentos de electrotecnia
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
434 - Graduado en Ingeniería Mecánica
Créditos:
6.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Módulo:
---

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura de "Fundamentos de Electrotecnia" va orientada a la adquisición de conocimientos básicos sobre la utilización de la energía eléctrica, al análisis de circuitos eléctricos en sus diversas formas de alimentación (corriente continua y corriente alterna), y al estudio del principio de funcionamiento, características principales y el uso de las máquinas eléctricas en los procesos de transformación energética.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

“Fundamentos de Electrotecnia” forma parte del módulo de asignaturas de rama industrial, y se imparte en el segundo semestre del 2º curso del Grado en Ingeniería Mecánica.

Para cursarla se requieren conocimientos adquiridos en las asignaturas de Matemáticas I y II, y Física I y II, correspondientes al curso 1º, y se recomienda también haber cursado la asignatura de Matemáticas III del semestre primero del 2º curso. 

La asignatura, así mismo, presenta contenidos de naturaleza eléctrica que son importantes para la asignatura “Fundamentos de Electrónica”, del 3º curso de la titulación. También explica las bases eléctricas relacionadas con algunos sistemas de automatización, importantes en la asignatura de “Sistemas Automáticos”, también perteneciente al 3º curso del grado.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar la asignatura de “Fundamentos de Electrotecnia” son imprescindibles conocimientos básicos de matemáticas y de física general, por lo que es recomendable haber cursado y superado las asignaturas de Matemáticas I, II y III, y Física I y II, que se imparten en primer y segundo curso del Grado de Ingeniería Mecánica.

El estudio y trabajo continuado, desde el primer día del curso, son fundamentales para superar con el máximo aprovechamiento la asignatura.

2.1. Competencias

Competencias específicas:

C21:  Conocimiento y utilización de los principios de teoría de circuitos y máquinas eléctricas.

Competencias genéricas:

C4: Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.

C5: Capacidad para comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en castellano.

2.2. Resultados de aprendizaje

  1. Analiza y resuelve circuitos eléctricos básicos, de corriente continua y alterna, que contengan elementos pasivos
  2. Conoce el manejo de los principales aparatos de medidas eléctricas (polímetro, vatímetro, osciloscopio, etc.)
  3. Selecciona una máquina eléctrica en función de las necesidades de transformación energéticas
  4. Realiza, con cierta destreza, el montaje eléctrico de un circuito o máquina eléctrica

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El seguimiento y superación de la asignatura tiene como finalidad completar la formación científica y técnica del estudiante, y fijar los conocimientos eléctricos básicos necesarios para poder desarrollar las competencias laborales asociadas al Grado en Ingeniería Mecánica.

Con esta intención, se pretende que el alumno sea capaz de:

  • Analizar y resolver circuitos eléctricos básicos, de corriente continua y alterna, que contengan elementos pasivos (resistencia, bobinas y condensadores)
  • Conocer el manejo de los principales aparatos de medidas eléctricas (polímetro, vatímetro, osciloscopio, etc.)
  • Seleccionar una máquina eléctrica en función de las necesidades de transformación energéticas
  • Realizar, con cierta destreza, el montaje eléctrico de un circuito o máquina eléctrica

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Opción 1: Con el fin de incentivar el trabajo continuado del estudiante, se aplicará una evaluación global compuesta por la valoración de las siguientes actividades:

  • Prácticas de laboratorio (15% de la nota final): Cada práctica se valorará por separado. La nota será función del trabajo realizado por el alumno en cada sesión de prácticas, para lo cual será necesario que éste presente un informe final, rellenando un cuestionario que el profesor le entregará antes de finalizar la sesión. La no asistencia a alguna práctica supone un 0 en la nota general de prácticas. Para superar la asignatura es necesario obtener una puntuación mínima de 5 sobre 10.
  • Ejercicios tutelados (15% de la nota final): A lo largo del semestre, se planteará la resolución de casos prácticos, similares a los resueltos en las clases presenciales. Los ejercicios serán revisados de forma personal a cada alumno, y se valorará su contenido, comprensión y presentación.
  • Pruebas de control (20% de la nota final): Se realizará una prueba de control teórico-práctica (test y problemas) de 1,5 horas de duración (aproximadamente), relacionada con los temas 1 a 6. En esta prueba, el alumno demostrará su capacidad para realizar el análisis de circuitos, demostrando que sabe calcular el consumo de corriente, potencia eléctrica, etc. de los diferentes elementos de un circuito, alimentado con c.c. o con c.a. monofásica y trifásica.
  • Examen final (50% de la nota final): Consistirá en una prueba escrita, a realizar dentro del período de exámenes, con una parte teórica (tipo test) y una parte práctica (resolución de problemas), que evalúa todos los conocimientos vistos en las clases presenciales. Cada una de las partes supone un 50% de la nota del examen, siendo necesario obtener una puntuación mínima de 3,5 sobre 10 en cada una de ellas para poder promediar. Para superar la asignatura es necesario obtener una puntuación mínima de 4,0 sobre 10.

Opción 2: Aquellos alumnos que no sigan la evaluación de la opción 1, tienen derecho a una evaluación global consistente en:

  • Examen de convocatoria (85% de la nota final): prueba escrita de similares características que el examen final de la opción 1.
  • Examen de prácticas (15% de la nota final): prueba en laboratorio donde el estudiante demostrará que es capaz de realizar cualquiera de los apartados propuestos en los guiones de prácticas. Para este ejercicio, el alumno podrá disponer de su cuaderno de prácticas.

Para superar la asignatura siguiendo esta evaluación alternativa es necesario obtener una puntuación mínima de 5 sobre 10 en cada una de las dos partes.

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje se ha planteado para fomentar el trabajo continuado del estudiante y se centra en los aspectos teóricos básicos para poder comprender, analizar y aplicar esos conocimientos a la resolución de problemas reales.

Para el desarrollo de la asignatura, por una parte se impartirán sesiones teóricas con el grupo completo, en las que se expondrán los fundamentos teóricos de la asignatura en forma de clase magistral y se complementarán con la resolución de problemas-tipo.

Por otra parte se realizarán sesiones de laboratorio en grupos reducidos donde el alumno trabajará como miembro de un grupo de dos o tres alumnos. La finalidad de las prácticas es aplicar los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas, incidiendo en montajes de circuitos,  en medidas eléctricas y en el conexionado y uso de máquinas eléctricas. Con las prácticas de laboratorio se pretende que el alumno conozca aparatos y máquinas eléctricas, que adquiera destreza manual, y que refuerce los conocimientos teóricos adquiridos.

Paralelamente, durante las 15 semanas del semestre, el alumno tendrá que resolver unos ejercicios tutelados por el profesor.

También se realizarán diversas pruebas de control escritas, distribuidas a lo largo del periodo lectivo.

4.2. Actividades de aprendizaje

La asistencia a todas las actividades de aprendizaje es de especial relevancia para adquirir las competencias de la asignatura.

Clases presenciales (45 horas presenciales). Por un lado, se realizarán sesiones de exposición y explicación de contenidos teóricos, relacionados con el análisis de circuitos de cc y ca (monofásicos y trifásicos), y con los diferentes tipos de máquinas eléctricas (partes constructivas, principios de funcionamiento, conexionado, etc.). El alumno dispondrá de material docente preparado por el profesorado, y disponible en el Anillo Digital Docente (htt://moodle.unizar.es/), que le ayude al seguimiento de las clases teóricas. Por otro lado, y de forma coordinada,  se desarrollarán problemas y casos prácticos relacionados con las exposiciones teóricas (cálculo de circuitos, selección de máquinas eléctricas, etc.).

Prácticas de laboratorio (15 horas presenciales). El alumno dispondrá de un cuaderno de prácticas, disponible en el Anillo Digital Docente (htt://moodle.unizar.es/) con los guiones de cada práctica, que deberán ser leídos previamente a cada sesión, y en los que realizar anotaciones sobre las actividades realizadas.

Trabajos tutelados (24 horas no presenciales). Durante las primeras semanas de curso, al finalizar cada tema, se propondrá a los alumnos la resolución de problemas y casos prácticos propuestos por el profesor, similares a los resueltos en el aula. Los enunciados de tales trabajos estarán disponibles en el Anillo Digital Docente (htt://moodle.unizar.es/).

Estudio individual (60 horas no presenciales), repartidas a lo largo de las 15 semanas de duración del curso. Se fomentará el trabajo continuado del estudiante, mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje.

Pruebas de evaluación (4,5 horas presenciales). Como la evaluación también es una herramienta de aprendizaje con la que el alumno comprueba el grado de comprensión y asimilación de conocimientos y destrezas conseguido, al examen de convocatoria le añadimos pruebas de autoevaluación (voluntarias) y una prueba de control, distribuidas en el curso. De las 4,5 horas, 1,5 horas corresponden a una prueba de control coordinadas temporalmente con las clases presenciales en el aula, y 3 horas corresponden al examen de convocatoria.

4.3. Programa

El programa de la asignatura se divide en dos bloques principales, en los que se desarrollan conceptos sobre “Teoría de Circuitos” y sobre “Máquinas Eléctricas”, si bien se añade un primer tema introductorio, con objeto de repasar cuestiones básicas que sirven de base para la asignatura, y un tema final, para describir las líneas eléctricas a las que se conectan las máquinas eléctricas. Así pues, el temario se distribuye de la siguiente manera.

Introducción:

  • Tema 1:         Campos eléctricos y magnéticos

Teoría de Circuitos:

  • Tema 2:         Elementos de un circuito eléctrico
  • Tema 3:         Circuitos eléctricos de corriente continua
  • Tema 4:         Circuitos eléctricos de corriente alterna monofásica
  • Tema 5:         Potencia en circuitos eléctricos de c. a. monofásica
  • Tema 6:         Circuitos eléctricos de corriente alterna trifásica

Máquinas eléctricas:

  • Tema 7:         Máquinas eléctricas: generalidades
  • Tema 8:         Máquinas eléctricas de corriente continua
  • Tema 9:         Máquinas eléctricas de corriente alterna asíncronas
  • Tema 10:       Transformadores

Líneas eléctricas:

  • Tema 11:       Líneas eléctricas de baja tensión: cables y protecciones

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Se trata de una asignatura de 6 créditos ETCS, lo que equivale a 150 horas de trabajo del estudiante, a realizar tanto en horas presenciales como no presenciales, repartidas del siguiente modo:

  • 45 horas de clase presencial, distribuidas en 3 horas semanales. En ellas se realizará la exposición de contenidos teóricos, y se desarrollarán problemas y casos prácticos coordinados con las exposiciones teóricas.
  • 1,5 horas correspondientes a una prueba escrita teórico-práctica, realizada a mitad de curso.
  • 15 horas de prácticas de laboratorio, repartidas en 5 sesiones de 3h cada una, a lo largo del semestre.
  • 24 horas de trabajos tutelados, que consistirán en la resolución de problemas y casos prácticos propuestos por el profesor, similares a los resueltos en el aula, distribuidos durante el curso.
  • 60 horas de estudio personal, repartidas a lo largo de las 15 semanas de duración del curso.
  • 3 horas de examen, correspondientes a la convocatoria oficial.

La relación de fechas y actividades concretas, así como todo tipo de información y documentación sobre la asignatura, se publicará en el Anillo Digital Docente (htt://moodle.unizar.es/)  (para el acceso a esta web, el estudiante deberá estar matriculado).

La siguiente tabla muestra una distribución temporal aproximada, a lo largo de las 15 semanas del semestre, de los diferentes temas y de las horas dedicadas a las actividades correspondientes. El reparto definitivo de horas dependerá del calendario académico exacto correspondiente al año en curso.

Se-
mana

Tema

                                          

Clase presencial Practicas laboratorio

Ejercicios tutelados

Trabajo personal

Controles y examen

1

T1. Campos eléctr. y magn.

3 h

 

 

4 h

 

2

T2. Elementos de un circuito
T3. Circuitos de c.c.
1,5 h
1,5 h

 

 

4 h

 

3

T3. Circuitos de c.c.

3 h

P1 (3h)

Ej. 1 (5h)

4 h

 

4

T4. Circuitos c.a. monofas.

3 h

 

 

4 h

 

5

T4. Circuitos c.a. monofas.
T5. Potencia en circuitos c.a.
2 h
1 h

P2 (3h)

 

4 h

 

6

T5. Potencia en circuitos c.a.

3 h

 

Ej. 2 (7h)

4 h

1,5 h

7

T6. Circuitos c.a. trifasicos

3 h

 

 

4 h

 

8

T6. Circuitos c.a. trifasicos

3 h

P3 (3h)

 

4 h

 

9

T6. Circuitos c.a. trifasicos
T7. M. Electr.: generalidades
2 h
1 h

 

Ej. 3 (7h)

4 h

 

10

T7. M. Electr.: generalidades
T8. M. Electr. C.C.
1 h
2 h

 

 

4 h

1,5 h

11

T8. M. Electr. C.C.
T9. M. Electr. C.A. asíncrona
1 h
2 h

P4 (3h)

 

4 h

 

12

T9. M. Electr. C.A. asíncrona

3 h

 

 

4 h

 

13

T9. M. Electr. C.A. asíncrona

3 h

P5 (3h)

Ej. 4 (5h)

4 h

 

14

T10. Transformadores

3 h

 

 

4 h

 

15

T11. Líneas eléctricas

3 h

 

 

4 h

 

 

Examen final

 

 

 

 

3 h

 

Total horas

45 h

15 h

24 h

60 h

6 h