Guía Metodológica Ingeniería Eléctrica v1.1

 Universidad de Cuenca Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica Guía Metodológica para el Examen Complexivo v1.1 Mayo 2016 Equipo de Coordinación Académica: Ing. Lizandro Solano Quinde PhD. Subdecano de la Facultad de Ingeniería Ing. Priscila Cedillo Orellana Mgt. Directora de la Escuela de Ingeniería de Sistemas Ing. Fabián Jaramillo Palacios MSc. Director de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Ing. Esteban Pacheco Tobar MSc. Director de la Escuela de Ingeniería Civil Ing. Juan Sanango Fernández Mgt. Director de la Escuela de Ingeniería Eléctrica Ing. Alcídes Araujo Pacheco Msc. Ing. Sofía Arévalo Maldonado Mgt. Ing. Luis González Morales PhD. Ing. Ismael Minchala Ávila PhD. Ing. Carlos Morocho Cabrera Msc. Ing. Martín Ortega Ortega Mgt. Ing. Modesto Salgado Rodríguez Mgt. 2 Guía Metodológica Examen Complexivo Contenido 1. Presentación ................................................................................................................................................ 4 2. Antecedentes ............................................................................................................................................... 4 3. Cronograma ................................................................................................................................................. 5 3.1. Proceso de Acompañamiento ...................................................................................................... 5 4. Perfil Profesional del Ingeniero Eléctrico ....................................................................................... 6 4.1. Perfil Profesional .............................................................................................................................. 6 5. El Examen ..................................................................................................................................................... 7 5.1. Organización del Examen. ............................................................................................................. 7 5.2. El Componente Teórico-­‐Metodológico .................................................................................... 7 5.2.1. Reactivo simple o de respuesta única. ............................................................................ 8 5.2.2. Reactivo de relación de columnas ..................................................................................... 8 5.2.3. Reactivo de ordenamiento o jerarquización ................................................................ 9 5.2.4. Reactivo de elección de elementos ................................................................................... 9 5.2.5. Multirreactivo ......................................................................................................................... 10 5.3. El Componente Práctico .............................................................................................................. 11 6. Ejes Temáticos y Temas. .................................................................................................................... 13 6.1. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA ................................................................................ 13 6.1.1. Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia. ............................................................. 13 6.1.2. Sistemas de Distribución ................................................................................................... 14 6.1.3. Líneas de Transmisión y Distribución ......................................................................... 15 6.1.4. Sistemas de Generación. ..................................................................................................... 15 6.1.5. Instalaciones Eléctricas en medio y bajo voltaje. .................................................... 16 6.2. Electrónica ........................................................................................................................................ 17 6.2.1. Electrónica Analógica .......................................................................................................... 17 6.2.2. Electrónica Digital ................................................................................................................. 18 6.2.3. Electrónica de Potencia ...................................................................................................... 18 6.3. Control y Automatización. ......................................................................................................... 19 6.3.1. Control Moderno. .................................................................................................................. 19 6.3.2. Control Automático .............................................................................................................. 20 6.4. Telecomunicaciones ..................................................................................................................... 21 6.4.1. Sistemas de Comunicación ................................................................................................ 21 6.4.2. Telefonía Fija ........................................................................................................................... 22 6.4.3. Telefonía Móvil ....................................................................................................................... 22 Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 3 Guía Metodológica Examen Complexivo 7. Indicaciones Generales ........................................................................................................................ 23 8. Mensaje Final ........................................................................................................................................... 23 Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 4 Guía Metodológica Examen Complexivo 1. Presentación La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Cuenca, dando cumplimiento a la Disposición Transitoria Sexta, Literal c, del Reglamento de Régimen Académico, expedido por el Consejo de Educación Superior, ha convocado a todos los egresados, que han culminado sus estudios hasta el 21 de noviembre de 2008, de sus carreras a rendir el examen complexivo. El examen complexivo es una modalidad de titulación que busca determinar la idoneidad del egresado para el ejercicio de su profesión y versará sobre los logros de aprendizaje del perfil de egreso de la carrera respectiva. En este contexto, el examen complexivo incluye un componente teórico-­‐metodológico y un componente práctico, los cuales en conjunto serán calificados sobre 100 puntos, siendo la nota mínima para su aprobación 60 puntos. En la presente guía metodológica se describen las áreas temáticas y temas que estarán incluidos en el examen, así como la bibliografía recomendada e información relacionada. 2. Antecedentes El Consejo de Educación Superior en su Reglamento de Régimen Académico en la Disposición Transitoria Sexta establece que “Los estudiantes que hayan finalizado sus estudios antes del 21 de noviembre del 2008, deberán aprobar en la misma IES un examen complexivo o grado articulado al perfil de una carrera o programa vigente o no vigente habilitado para registro de títulos.” El examen complexivo es un examen teórico-­‐práctico que guarda correspondencia con los resultados de aprendizaje definidos en el perfil de egreso de los estudiantes. La finalidad del examen es la demostración de las capacidades para resolver problemas haciendo uso creativo y crítico del conocimiento. En definitiva, el estudiante debe demostrar que puede hacer uso de sus conocimientos para hacer propuestas prácticas de resolución de problemas de su profesión. La Facultad de Ingeniería en cumplimiento con la disposición del CES, y preocupada por la culminación exitosa de sus estudiantes, en concordancia con los altos estándares que la caracterizan, ha designado un equipo de académicos de cada una de las carreras para que preparen el examen complexivo y brinden acompañamiento durante este proceso. El examen se desarrollará el día 25 de Agosto de 2016, y habrá una segunda convocatoria o examen de gracia el día 4 de Septiembre de 2016. Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 5 Guía Metodológica Examen Complexivo 3. Cronograma El Honorable Consejo Directivo de la Facultad de Ingeniería, en su sesión celebrada el día 28 de abril del 2016, aprobó el cronograma con el que se llevará a cabo el examen complexivo, el cual se lo detalla a continuación. Actividad Convocatoria en la prensa Inscripciones para el Examen Complexivo Informe de Aptitud Proceso de Acompañamiento Preparación autónoma Primer Examen Complexivo Presentación de Calificaciones del Primer Examen Apelación a los Resultados del Primer Examen Resolución de Apelaciones del Primer Examen Examen de Gracia Presentación de Calificaciones del Examen de Gracia Apelación a los Resultados del Examen de Gracia Resolución de Apelaciones del Examen de Gracia Informe al Decano Incorporaciones Fecha Sábado 30 de Abril Lunes 9 de Mayo – Viernes 20 de Mayo Viernes 27 de Mayo Lunes 30 de Mayo – Jueves 3 de Agosto Viernes 4 de Agosto – Miérc. 24 de Agosto Jueves 25 de Agosto Lunes 29 de Agosto Martes 30 de Agosto – Miérc. 31 de Agosto Viernes 2 de Septiembre Jueves 8 de Septiembre Lunes 12 de Septiembre Martes 13 de Septiembre -­‐ Miércoles 14 de Septiembre Viernes 16 de Septiembre Lunes 19 de Septiembre De acuerdo a la planificación de la Facultad 3.1. Proceso de Acompañamiento Con la finalidad de apoyar al estudiante en la preparación para rendir el examen complexivo, el cronograma aprobado incorpora un Proceso de Acompañamiento, el cual ha sido planificado en cuatro etapas: • Preparación, cuyo objetivo es familiarizar al estudiante con el tipo de examen, particularmente con los reactivos y las rúbricas. Esta charla de preparación se impartirá el día jueves 2 de Junio de 17:00 a 19:00, en el aula 202. • Exposición de ejes temáticos y contenidos, pretende familiarizar al estudiante con los contenidos sobre los que versará el examen, articulados a la forma de evaluar. Para la exposición de ejes temáticos se dispondrá de una sesión de dos horas por cada eje temático, desde el 6 de junio al 12 de junio en el horario de 17:00 a 19:00, en el aula 202. • Ejercicios con reactivos, cuyo objetivo es dar al estudiante una visión del estilo de preguntas del examen. Esta etapa está organizada en una sesión de dos horas por cada eje temático, durante la semana comprendida del 13 de junio al 19 de junio en el horario de 17:00 a 19:00, en el aula 202. Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 6 Guía Metodológica Examen Complexivo •
Tutorías, en el periodo comprendido entre el 20 de junio al 3 de Agosto, de carácter personalizado, bajo demanda, en sesiones a acordar con los estudiantes. El objetivo de las tutorías es resolver dudas en torno a los temas específicos de los ejes. Por lo tanto, es importante indicar que las sesiones de tutorías no son sesiones para resolución de ejercicios, sino mas bien deben ser aprovechadas para consultar temas conceptuales y su aplicación en el marco de la resolución de ejercicios. Para coordinar la sesión de tutoría, el estudiante deberá contactar al Ing. Juan Sanango Fernández al correo juan.sanango@cuenca.edu.ec Es importante indicar que la asistencia o participación en las diferentes etapas del proceso de acompañamiento no constituye un requisito para rendir el examen complexivo, por lo que es de carácter completamente voluntario, sin embargo, es fuertemente recomendado. 4. Perfil Profesional del Ingeniero Eléctrico De acuerdo al Reglamento de Régimen Académico promulgado por el CES, el examen complexivo debe evaluar los resultados de aprendizaje guardando relación directa con el perfil de salida. En este contexto, el perfil profesional para el Ingeniero Eléctrico se indica a continuación. 4.1. Perfil Profesional El nuevo profesional de la Carrera de Ingeniería Eléctrica deberá tener un perfil enmarcado en los siguientes aspectos. • Planificar, gestionar, implementar y administrar proyectos de generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. • Planificar, gestionar, implementar y administrar proyectos de automatización y control de procesos. • Gestionar, implementar y administrar proyectos de comunicaciones en telefonía fija y móvil. • Participar en equipos multidisciplinarios de investigación y desarrollo. • Evaluar y seleccionar las tecnologías en base a criterios técnico-­‐económicos a fin de optimizar procesos. • Trabajar bajo sólidos principios éticos y con conciencia social. • Mantener una actuación permanente con base en el auto aprendizaje y la educación formal. Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 7 Guía Metodológica Examen Complexivo •
Aplicar y actuar bajo estándares internacionales para garantizar niveles óptimos de desempeño y calidad. 5. El Examen El examen complexivo es una modalidad de titulación que busca determinar si el estudiante posee las competencias teóricas-­‐metodológicas, así como la capacidad para plantear las conexiones entre la teoría y la práctica, necesarios para abordar y solucionar problemas, garantizando, al mismo tiempo, la integralidad de la solución. De esta manera, el objetivo del examen no es de ninguna manera el medir el nivel de memorización del estudiante. En concordancia con el perfil de egreso y los logros de aprendizaje de la carrera de Ingeniería Eléctrica, el examen complexivo está organizado en cuatro ejes temáticos, indicados a continuación. 1. Sistemas Eléctricos de Potencia 2. Electrónica 3. Control y Automatización 4. Telecomunicaciones 5.1. Organización del Examen. Debido a la naturaleza del examen, está organizado en dos componentes, un teórico-­‐
metodológico y uno práctico. El componente teórico-­‐metodológico busca determinar si el estudiante posee estas competencias a través del desarrollo de casos o problemas básicos de la profesión. El componente práctico le permite al estudiante demostrar su capacidad para aplicar los conocimientos teóricos y las metodologías en la solución de problemas de su profesión, con un enfoque integral. El examen complexivo será valorado sobre cien puntos, siendo necesaria una puntuación mínima de 60/100 para aprobar. En consideración a lo indicado, el componente teórico-­‐metodológico tiene una valoración del 60% de la nota total, mientras que el componente práctico tiene una valoración del 40%. 5.2. El Componente Teórico-­‐Metodológico Como se indicó anteriormente, el componente teórico-­‐metodológico permite al estudiante demostrar el dominio de estas competencias para la resolución de problemas de la ciencia y la profesión. Para la resolución de este componente del examen complexivo, el estudiante dispondrá de dos horas. Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 8 Guía Metodológica Examen Complexivo La evaluación de este componente se realizara a través de reactivos. Un reactivo es un problema o planteamiento que tiene varias opciones de respuesta estructurada, de las cuales sólo una es la correcta. Su propósito es evidenciar la presencia o ausencia de un conocimiento, habilidad o competencia. Un reactivo está compuesto por la Base y las Opciones. La base es una pregunta, afirmación, enunciado o gráfico acompañado de una instrucción que plantea un problema explícitamente. Las opciones son cuatro alternativas: una respuesta correcta y tres distractores. El examen complexivo puede incorporar cinco tipos de reactivos: i)
simple o de respuesta única, ii)
de relación de columnas, iii)
de ordenamiento o jerarquización, iv)
elección de elementos, y v)
multirreactivo. 5.2.1. Reactivo simple o de respuesta única. Se desarrolla en torno a una idea, situación o problema. Cada reactivo consta de un enunciado y cuatro opciones de respuesta, de las cuales únicamente una completa correctamente el enunciado o resuelve el problema planteado. Ejemplo 1: Base o enunciado Opciones Opción correcta Una red de distribución eléctrica es alimentada por un transformador monofásico (T1) de características: Potencia 15 kVA, relación de transformación 12,7kV/240-­‐120V, frecuencia 60 Hz. De un estudio de demanda se tiene que la carga se incrementará en 30 kVA. Se cuenta con dos transformadores monofásicos con características: T2: Potencia 25 kVA, relación de transformación 12,7kV/240-­‐120V a 60 Hz. T3: Potencia 5 kVA, relación de transformación 12,7kV/240-­‐120V, a 60 Hz. La conexión adecuada para incorporar a T2 y T3 al sistema eléctrico de manera que la carga sea satisfecha es: A. Conectar los tres transformadores en una configuración ∆ − ∆. B. Conectar los tres transformadores en una configuración ∆ − Y. C. Conectar los transformadores T2 y T3 en configuración ∆ abierta, en paralelo a T1. D. Conectar a los transformadores T2 y T3 en paralelo al transformador T1. D 5.2.2. Reactivo de relación de columnas Se debe encontrar, entre las opciones, la que contiene la combinación correcta entre dos o más listados, de los cuales únicamente una completa correctamente el enunciado o resuelve el problema planteado. Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 9 Guía Metodológica Examen Complexivo Ejemplo 2: Base o enunciado Opciones Respuesta Para la conversión de corriente alterna a corriente continua se utiliza varios tipos de circuitos rectificadores, que están constituidos en general diodos de germanio y silicio de material tipo N y material de tipo P. A. Rectificador de media onda. 1. Incorpora cuatro diodos B. Rectificador de onda completa rectificadores en el circuito. mediante puente de Greatz. 2. Utiliza dos semiconductores en el C. Rectificador de onda completa circuito. mediante transformador de toma 3. Está presente un solo diodo en el central. circuito rectificador. A-­‐3, B-­‐1, C-­‐2. 5.2.3. Reactivo de ordenamiento o jerarquización Se indica una lista de elementos o datos, a los cuales debe dar un orden específico de acuerdo a el criterio que se indica en las instrucciones y en la base. Ejemplo 3: Base o enunciado Lista de datos Respuesta En un sistema de control, se necesita reducir el tiempo de estabilización de la respuesta del sistema. Utilizando un criterio adecuado, ordenar la siguiente secuencia. -­‐ Diseñar el controlador. 1.-­‐ -­‐ Determinar la estabilidad relativa del sistema. 2.-­‐ -­‐ Obtener el modelo matemático del Secuencia sistema. correcta 3.-­‐ -­‐ Calcular la función de 4.-­‐ transferencia del sistema a lazo cerrado. -­‐ Obtener el modelo matemático del sistema. -­‐ Calcular la función de transferencia del sistema a lazo cerrado. -­‐ Determinar la estabilidad relativa del sistema. -­‐ Diseñar el controlador. 5.2.4. Reactivo de elección de elementos Se presenta un conjunto de elementos en un listado, de los cuales se eligen algunos de acuerdo a un criterio determinado en el planteamiento. Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 10 Guía Metodológica Examen Complexivo Ejemplo 4: Base o enunciado Elementos de los Sistemas de Energía Eléctrica Respuesta De la siguiente lista seleccione los componentes generales básicos de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP). -­‐ Sistema de Transmisión de Energía Eléctrica. -­‐ Presa de almacenamiento de agua. -­‐ Subestación Eléctrica. -­‐ Central Eólica. -­‐ Motor de Inducción. Elementos -­‐ Central de Generación Eléctrica. generales -­‐ Carga Eléctrica. básicos de -­‐ Reactores. un SEP -­‐ Motor Síncrono. -­‐ Sistema de Distribución de Energía Eléctrica. -­‐ Central Fotovoltaica. -­‐ Alumbrado Público. -­‐ Central de Generación Eléctrica. -­‐ Subestación Eléctrica. -­‐ Sistemas de Transmisión de Energía Eléctrica. -­‐ Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica. 5.2.5. Multirreactivo Como su nombre lo indica, se caracteriza por contener varios reactivos, de tres a cinco, que se desprenden de un planteamiento inicial. Estos reactivos son independientes entre sí y pueden tomar uno de los tres formatos anteriormente indicados. Ejemplo 5: Lectura La Energía Eléctrica es una transformación de otro tipo de Energía como la Mecánica, Química, Térmica, etc. En la actualidad en el Ecuador la mayor generación eléctrica (en GWh) proviene de las grandes centrales hidroeléctricas y de pequeñas centrales termoeléctricas, estas últimas utilizadas básicamente para aliviar la demanda en las denominadas horas picos (horas de demanda máxima de un sistema eléctrico y por su rápido arranque, en reserva para una eventual contingencia). En la actualidad la incorporación de nuevas fuentes de generación eléctrica (eólica, solar, biomasa, etc) denominadas energías renovables, ha llevado a que el impacto de estas en un sistema eléctrico de potencia sea causa de un análisis en cuanto a la seguridad y estabilidad del sistema. Así pues en la actualidad las nuevas tecnologías de la generación apuntan a buscar los mecanismos necesarios para que las fuentes de energía renovables puedan incorporase a los SEP sin causar en ellos perturbaciones.(DESESTABILIDAD) Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 11 Guía Metodológica Examen Complexivo Base o De acuerdo al texto anterior y según las estadísticas eléctricas del Ecuador elija la opción enunciado correcta: A. En el Ecuador las mayor generación de energía eléctrica proviene de fuentes de energía renovables (eólica, solar, biomasa, etc) B. Los grandes proyectos hidroeléctricos generan la mayor cantidad de energía en el Opciones Ecuador. C. Las centrales termoeléctricas producen desestabilización en los Sistemas Eléctricos de Potencia. D. Las grandes centrales hidroeléctricas son fuentes renovables de energía. Opción B correcta Base o enunciado Lista de datos Respuesta Ordene de mayor a menor la siguiente secuencia, considerando la cantidad de producción de energía eléctrica en el Ecuador. -­‐ Centrales termoeléctricas. 1.-­‐ -­‐ Centrales no convencionales. Secuencia 2.-­‐ -­‐ Centrales hidroeléctricas. correcta 3.-­‐ -­‐ Microcentrales hidroeléctricas. 4.-­‐ -­‐ Centrales hidroeléctricas. -­‐ Centrales termoeléctricas. -­‐ Centrales no convencionales. -­‐ Microcentrales hidroeléctricas. Base o enunciado Opciones Respuesta En base a la lectura anterior realice el aparejamiento respectivo. A. Sistema Eléctrico de Potencia. B. Fuentes de energía renovables. C. Energía Eléctrica. 1.
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Se obtiene de transformación de energías como la mecánica, térmica, etc. Están formados por los sistemas de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Su incorporación puede producir perturbaciones y desestabilización den los SEP. A-­‐2, B-­‐3, C-­‐1. 5.3. El Componente Práctico El componente práctico le permite al estudiante demostrar su capacidad para aplicar los conocimientos teóricos y las metodologías, de manera integral, en la solución de problemas de su profesión. Para la resolución de este componente del examen complexivo, el estudiante dispondrá de dos horas. La evaluación de este componente se realizará a través de problemas directamente relacionados a los ejes temáticos indicados para la carrera. Los problemas contendrán el planteamiento de la situación, en adición a los requerimientos de la solución requerida. Cada uno de los problemas planteados estará acompañado de su rúbrica Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 12 Guía Metodológica Examen Complexivo correspondiente, lo cual indicará al estudiante de manera precisa los criterios utilizados en la evaluación de su solución. Una rúbrica es un instrumento que facilita la evaluación de la solución planteada por un estudiante, a un problema o situación. La evaluación se realiza a través de una matriz de criterios específicos que permiten asignar una valoración a dicha solución, basándose en una escala de niveles de desempeño y en un listado de aspectos que evidencian el aprendizaje del estudiante sobre un tema particular. A continuación se indica un problema y la rúbrica que sería utilizada para su evaluación. Ejemplo 6: Planteamiento del Problema: El Municipio de Cuenca, con la finalidad de incentivar el deporte en la ciudadanía, ha visto la necesidad de construir un coliseo cuyas dimensiones y características arquitectónicas se adjuntan al problema. Se necesita realizar el diseño lumínico y de fuerza del coliseo así como el cálculo de calibre de conductores, protecciones, estación de transformación y demás elementos que permitan tener una instalación eléctrica segura y confiable. Se debe considerar que la red de media tensión cercana al terreno donde se construirá la edificación es monofásica de 12,7 kV. Rúbrica: Muy Bueno Diseño Diseño bien estructurado, ordenado, intuitivo y fácil Información y objetivos Información completa, clara y precisa que refleja los objetivos Gramática y ortografía No presenta errores gramaticales ni ortográficos Cantidad y calidad de enlaces Número adecuado de enlaces relevantes Bueno Diseño adecuadamente estructurado, ordenado, intuitivo y fácil Información necesaria, que permite identificar los objetivos Presenta mínimos errores gramaticales y ortográficos Número significativo de enlaces relevantes Regular Insuficiente Diseño estructurado, no muy ordenado, y no muy amigable No se nota una estructura y orden definidos. Difícil de usar Información mínima que no sigue una secuencia ordenada Información no es clara y no refleja los objetivos Presenta algunos errores gramaticales y ortográficos Frecuentes errores gramaticales y ortográficos Buen número de enlaces pero la mitad de fuentes no confiables Los enlaces son irrelevantes y no confiables Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 13 Guía Metodológica Examen Complexivo 6. Ejes Temáticos y Temas. En consideración con los resultados de aprendizaje de la carrera de Ingeniería Eléctrica, el examen complexivo se ha organizado en cuatro ejes temáticos, para cada uno de los cuales se han definido los temas específicos sobre los cuales versarán los componentes teórico-­‐metodológico y práctico del examen. A continuación se introducen los ejes temáticos, así como los temas y la bibliografía recomendada para la preparación del estudiante. 6.1. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA 6.1.1. Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • John J. Grainger, William D. Stevenson, Análisis de Sistemas de Potencia, McGraw-­‐Hill, México,2002 1.
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FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA 1.1. El producto electricidad y su importancia 1.2. Razones para el empleo masivo de la electricidad 1.3. Representación de los sistemas eléctricos de potencia 1.3.1.1. Diagramas unifilares 1.3.1.2. Diagramas de impedancia y reactancia ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA 2.1. Principios básicos 2.1.1. Potencia en circuitos de C.A. monofásicos 2.1.2. Potencia compleja 2.1.3. El triángulo de potencia 2.1.4. Voltaje y corriente en circuitos trifásicos balanceados 2.1.5. Potencia en circuitos trifásicos balanceados 2.2. Sistema en por unidad 2.3. Generadores síncronos 2.3.1. Máquina síncrona de polos salientes 2.3.2. Máquina síncrona de rotor cilíndrico 2.3.3. Control del generador síncrono dentro de un sistema de potencia 2.3.3.1. Control P-­‐f 2.3.3.2. Control Q-­‐V 2.4. Transformadores monofásicos y trifásicos de potencia 2.4.1. Reactancias y circuitos equivalentes 2.4.2. Desfasamiento y circuitos equivalentes 2.5. Líneas eléctricas 2.5.1. Modelos aproximados de líneas eléctrica 2.5.1.1. Línea eléctrica de longitud corta 2.5.1.2. Línea eléctrica de longitud media, modelos π, T. 2.5.2. Relaciones voltaje-­‐potencia 2.5.3. Regulación de voltaje y pérdidas 2.5.4. Capacidad de transporte de una línea eléctrica Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 14 Guía Metodológica Examen Complexivo 3.
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ANÁLISIS DE REDES 3.1. El modelo de admitancia y cálculo de redes 3.2. El modelo de impedancias y los cálculos de red FLUJO DE POTENCIA 4.1. Formulación del problema 4.2. Método de Gauss-­‐Seidel 4.3. Método de Newton-­‐Raphson 4.4. Método desacoplado rápido ANÁLISIS DE FALLAS 5.1. Tipos de fallas 5.2. Fallas simétricas 5.3. Fallas asimétricas ESTABILIDAD DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA 6.1. Estabilidad en los Sistemas Eléctricos de Potencia. 6.2. Dinámica del rotor y la ecuación de oscilación 6.3. La ecuación potencia-­‐ángulo 6.4. Criterio de áreas iguales para estabilidad 6.5. Factores que afectan la estabilidad transitoria 6.6. Mejora de la estabilidad 6.1.2. Sistemas de Distribución BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Samuel Ramírez Castaño, Redes de Distribución de Energía, Universidad Nacional de Colombia. Redes de Distribución de Energía, Limusa, Colombia, 2010. • Enríquez Harper Gilberto, Sistemas de Transmisión Distribución de Potencia Eléctrica, Limusa, México 2005 1. FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE DISTRIBUCIÓN 1.1. Generalidades 1.2. Componentes 1.3. Configuraciones topológicas 1.4. Niveles de voltaje 1.5. Subestaciones de distribución 1.6. Sistemas de subtransmisión 1.7. Cargas 2. CARGA ELÉCTRICA Y CARACTERÍSTICAS 2.1. Clasificación de las cargas 2.2. Curvas de carga y definiciones 2.3. Factores de carga 3. ALIMENTADORES PRIMARIOS 3.1. Cálculo de conductor por carga, voltaje y pérdidas 3.2. Protección de sobrecorriente 3.3. Regulación de voltaje 3.4. Corrección del factor de potencia Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 15 Guía Metodológica Examen Complexivo 4.
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TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN Y REDES SECUNDARIAS 4.1. Características principales de los transformadores de distribución y su especificación 4.2. Dimensionamiento de transformadores de distribución 4.3. Dimensionamiento de redes secundarias CONFIABILIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO ELÉCTRICO 5.2. Definiciones sobre calidad de energía eléctrica 5.3. Regulación de calidad en Ecuador 6.1.3. Líneas de Transmisión y Distribución BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • John J. Grainger, William D. Stevenson, Análisis de Sistemas de Potencia, McGraw-­‐Hill, México,2002 • Jacinto Viqueira L., Redes Eléctricas, Primera Parte, Representaciones y Servicios de Ingeniería S.A., México, 1973 1. PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 1.1. Descripción física 1.2. Parámetros eléctricos 1.3. Impedancia serie de líneas de transmisión 1.4. Capacitancia de líneas de transmisión 1.5. Aplicaciones 6.1.4. Sistemas de Generación. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Marcelo A. Sobrevila, Alberto Farina, Instalaciones de Potencia, Librería y Editorial ALSINA, Argentina, 2009 • Rafael Guirado Torres, Rafael Asensi Orosa, Francisco Jurado Melguizo, José Carpio Ibáñez, Tecnología Eléctrica, McGraw-­‐Hill, España, 2006 • Fabio García, Gabriel Hernández, Manual de Estadísticas Energéticas, Organización Latinoamericana de Energía-­‐OLADE, 2011 1.
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FUENTES DE ENERGÍA 1.1. Fuentes de energía primaria 1.2. Fuentes de energía secundaria GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA 2.1. Centrales de potencia base 2.2. Centrales de potencia intermedia 2.3. Centrales de generación pico 2.4. Centrales de generación según su fuente de energía primaria TECNOLOGÍAS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA 3.1. GENERACIÓN TÉRMICA 3.1.1. Centrales con grupos diésel 3.1.2. Centrales a vapor 3.1.3. Centrales con turbinas a gas Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 16 Guía Metodológica Examen Complexivo 3.1.4. Centrales de ciclos combinados 3.2. GENERACIÓN HIDRÁULICA 3.2.1. Tipos de turbinas y aplicaciones 3.2.2. Centrales de pasada 3.2.3. Centrales de embalse 3.3. GENERACIÓN NO CONVENCIONAL 3.3.1. Generación fotovoltaica 3.3.2. Generación eólica 3.3.3. Generación mareomotriz 3.3.4. Generación química 3.3.5. Generación geotérmica 6.1.5. Instalaciones Eléctricas en medio y bajo voltaje. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • José Luis Sanz Serrano, José Carlos Toledano, Instalaciones de Distribución, Ediciones Paraninfo S.A., España, 2010 • Rafael Guirado Torres, Rafael Asensi Orosa, Francisco Jurado Melguizo, José Carpio Ibáñez, Tecnología Eléctrica, McGraw-­‐Hill, España, 2006 1.
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CÁLCULO ELÉCTRICO DE CONDUCTORES 1.1. Cálculo de la sección de un conductor INSTALACIONES DE ENLACE 2.1. Previsión de cargas 2.2. La instalación de enlace 2.3. Caja general de protección 2.4. Corriente de cortocircuito al principio de la instalación 2.5. Línea general de alimentación 2.6. Centralización de medidores 2.7. Derivación individual 2.8. Dispositivos generales de mando y protección APARAMENTA EN BAJO VOLTAJE 3.1. Definición y clasificación 3.2. Características generales de los aparatos de maniobra 3.3. Características generales de los aparatos de protección 3.4. Protección contra sobrecargas y cortocircuitos 3.5. Selectividad ILUMINACIÓN INTERIOR Y EXTERIOR 4.1. Luminotecnia 4.2. Propiedades de la luz 4.3. Magnitudes y unidades luminosas 4.4. Leyes fundamentales de la luminotecnia 4.5. Lámparas y luminarias 4.6. Diagramas de iluminación 4.7. Alumbrado de interiores 4.8. Alumbrado de exteriores Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 17 Guía Metodológica Examen Complexivo 5.
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PUESTA A TIERRA 5.1. Generalidades 5.2. Partes que consta una puesta a tierra 5.3. Esquemas de conexión a tierra 5.4. Voltaje de contacto y voltaje de paso CENTROS DE TRANSFORMACIÓN 6.1. Definición y funciones 6.2. Clasificación y componentes 6.3. Aparamenta de maniobra y protección en MV en los CT 6.2. Electrónica 6.2.1. Electrónica Analógica BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Boylestad, Robert L. y Nashelsky Louis. Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. Décima Edición, Person Educación, México, 2009. • Malvino, Albert Paúl, Principios de Electrónica, McGRAW HILL, / Interamericana de España S. A. U Sexta Edición, 2000 1. SEMICONDUCTORES 1.1. Conceptos básicos de la física de los semiconductores. 1.2. La unión de materiales tipo N y tipo P 1.2.1. Polarización directa e inversa de los semiconductores 1.2.2. Características de voltaje y corriente de los semiconductores 1.2.3. Efectos de la temperatura en los semiconductores 1.3. Diodos Zener 1.4. Análisis de circuitos con diodos 1.4.1. Método de la línea o recta de carga 1.4.2. Fuentes de alimentación de voltaje aplicando diodos rectificadores 1.4.3. Estructura general de las etapas que conforman una fuente de voltaje 1.5. Ejercicios de aplicación 2. TRANSISTORES BJT Y FET. ANÁLISIS EN CORRIENTE CONTINUA 2.1. Estructura y operación del transistor BJT 2.2. Especificaciones técnicas y de medición de los transistores BJT 2.2.1. Valores nominales y máximos de voltaje y corriente 2.2.2. Efectos de la temperatura 2.2.3. Zona activa, corte y saturación 2.3. Curvas características 2.4. Análisis de circuitos con transistores BJT, método de línea de carga 2.4.1. Polarización fija 2.4.2. Polarización por divisor de voltaje 2.5. El transistor JFET (Junction Field-­‐Effect Transistor) 2.5.1. Estructura y principio de funcionamiento de los transistores JFET 2.5.2. Operación y características técnicas básicas de los transistores JFET 2.5.3. Parámetros de voltaje, corriente y valores nominales del transistor JFET 2.5.4. Características de la curva de transferencia del transistor JFET 3. LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES (AO) 3.1. Introducción a los circuitos integrados de amplificadores operacionales 3.1.1. Arquitectura, configuración y funcionamiento Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 18 Guía Metodológica Examen Complexivo 3.2. Parámetros técnicos de los Amplificadores Operacionales 3.3. Circuitos prácticos con amplificadores operacionales 3.3.1. Amplificador Inversor 3.3.2. Amplificador No-­‐Inversor 3.3.3. Amplificador Sumador 3.3.4. Amplificador Diferenciador o Restador 3.3.5. Amplificador Integrador 3.3.6. Amplificador Derivador 3.3.7. Oscilador de Schmitt 3.4. Ejercicios de Aplicación 6.2.2. Electrónica Digital BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Tocci, Ronald. Sistemas Digitales. Décima Edición. • Maxinez David G. y Alcala Jessica. VHDL El Arte de Programar Sistemas Digitales, Primera Edición. • M. Morris Mano y Charles R. Kime. Fundamentos de Diseño Lógico y Computadoras, Segudna Edición. 1. SISTEMAS COMBINACIONALES 1.1. Algebra de conmutaciones y circuitos lógicos 1.2. Notación estándar para lógica combinacional 1.3. Mapa de Karnaugh 1.4. Diseño e implementación de sistemas combinacionales 2. SISTEMAS SECUENCIALES 2.1. Latches y Flip Flop tipos SR, JK, D, T 2.2. Circuitos contadores 2.3. Circuitos aritméticos 2.4. Análisis de sistemas secuenciales 2.5. FSM: modelos de Moore y Mealy, tablas de estado, diagramas de estado, secuencias se estado, diagramas de tiempo 2.6. Diseño de sistemas secuenciales 3. LENGUAJE DE DESCRIPCIÓN DE HARDWARE 3.1. Estructura de un programa en VHDL 3.2. Sistemas combinacionales con VHDL 3.3. Sistemas secuenciales con VHDL 3.4. FSM y ASM con VHDL 6.2.3. Electrónica de Potencia BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Mahummad H. Rashid. ELECTRÓNICA DE POTENCIA. CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y APLICACIONES. Segunda Edición. • Kassakian J. G. PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Segunda Edición. 1.
INTRODUCCIÓN 1.1. Aplicaciones de la Electrónica de Potencia 1.2. Dispositivos semiconductores de Potencia 1.3. Características de control de los dispositivos de potencia Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 19 Guía Metodológica Examen Complexivo 2.
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1.4. Tipos de circuitos electrónicos de potencia CIRCUITOS CON DIODOS Y CIRCUITOS RECTIFICADORES 2.1. Diodos con cargas RC y RL 2.2. Diodos de marcha libre 2.3. Rectificadores de potencia de media onda 2.4. Parámetros de rendimiento 2.5. Rectificadores monofásicos de onda completa 2.6. Rectificadores monofásicos de onda completa con carga RL 2.7. Rectificadores trifásicos en puente 2.8. Rectificadores trifásicos con carga RL RECTIFICADORES CONTROLADOS 3.1. Principio de operación del convertidor controlado por fase 3.2. Semiconvertidores monofásicos 3.3. Convertidores monofásicos completos 3.4. Convertidores trifásicos de media onda 3.5. Semiconvertidores trifásicos 3.6. Convertidores trifásicos completos 3.7. Diseño de circuitos convertidores CONTROLADORES DE VOLTAJE C.A. 4.1. Principio de control de fase 4.2. Controladores bidireccionales monofásicos con cargas resistivas 4.3. Controladores monofásicos con cargas inductivas 4.4. Controladores trifásicos de media onda 4.5. Controladores trifásicos de onda completa 4.6. Controladores trifásicos bidireccionales conectados en delta 4.7. Cambiadores de derivaciones de un transformador monofásico 4.8. Cicloconvertidores 4.9. Controladores de voltaje de C.A. con control PWM 4.10. Diseño de circuitos de controladores de voltaje C.A. INVERSORES 5.1. Principio de operación 5.2. Parámetros de rendimiento 5.3. Inversores monofásicos en puente 5.4. Inversores trifásicos 5.5. Control de voltaje de inversores monofásicos 5.6. Control de voltaje en inversores trifásicos 5.7. Técnicas avanzadas de modulación 6.3. Control y Automatización. 6.3.1. Control Moderno. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Katsuhiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna (5ta edición), Prentice Hall; 2009. • Benjamín Kuo, Sistemas de Control Automático (9na edición), Wiley; 2010. 1.
MODELACIÓN MATEMÁTICA DE SISTEMAS DE CONTROL 1.1. La transformada de Laplace Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 20 Guía Metodológica Examen Complexivo 1.2. Función de transferencia 1.3. Modelización de sistemas eléctricos 1.4. Modelización de sistemas mecánicos 2.
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ANÁLISIS DE LA RESPUESTA TRANSITORIA DE SISTEMAS DE CONTROL 2.1. Sistemas de primer orden 2.2. Sistemas de segundo orden 2.3. Sistemas de orden superior 2.4. Criterio de estabilidad de Routh 2.5. Análisis del error en estado error EL MÉTODO DEL LUGAR DE RAÍCES 3.1. Gráficas del lugar geométrico de raíces 3.2. Gráficas del lugar geométrico de raíces en sistemas con realimentación positiva 3.3. Diseño de compensadores en adelanto 3.4. Diseño de compensadores en retraso 3.5. Diseño de compensadores en retraso-­‐adelanto ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CONTROL POR EL MÉTODO DE FRECUENCIA 4.1. Sistemas de segundo orden 4.2. Diagramas polares 4.3. Diagramas de Nyquist 4.4. Criterio de estabilidad de Nyquist 4.5. Análisis de estabilidad relativa 4.6. Diseño de compensadores en adelanto 4.7. Diseño de compensadores en retraso 4.8. Diseño de compensadores en atraso-­‐adelanto 5.
CONTROLADORES PID 5.1. Método de Ziegler-­‐Nichols 5.2. Modificaciones de los controladores PID 5.3. Controladores de dos grados de libertad 6.3.2. Control Automático BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Katsuhiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna (5ta edición), Prentice Hall; 2009. • Benjamín Kuo, Sistemas de Control Automático (9na edición), Wiley; 2010. 1.
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SISTEMAS DE CONTROL EN EL ESPACIO DE ESTADOS 1.1. Representación de funciones de transferencia en el espacio de estados 1.2. Solución de ecuaciones de estado 1.3. Controlabilidad 1.4. Observabilidad MUESTREADOR – RETENEDOR 2.1. Circuitos de muestreo y retención 2.2. Retenedor de orden cero 2.3. Retenedor de primer orden 2.4. Teorema de muestreo de Nyquist ESTABILIDAD DE SISTEMAS DE TIEMPO DISCRETO 3.1. Función de transferencia discreta 3.2. Criterio de estabilidad de Jury Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 21 Guía Metodológica Examen Complexivo 4.
CONTROLADORES DIGITALES 4.1. Discretización aproximada 4.2. Digitalización de controladores 5. MÉTODO DE LA FUNCIÓN DESCRIPTIVA 6. MÉTODO DEL PLANO DE FASE 7. APLICACIÓN DEL CRITERIO DE ESTABILIDAD DE LYAPUNOV 8. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES PLC 8.1. Automatización con PLCs 8.1.1. Introducción a la automatización con PLCs 8.1.2. Programación AWL 8.1.3. Programación gráfica 9. COMUNICACIONES INDUSTRIALES 9.1. Profibus 9.2. DeviceNet 9.3. CAN 9.4. OPC 6.4. Telecomunicaciones 6.4.1. Sistemas de Comunicación BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Proakis, John G.; Salehi Masoud. DIGITAL COMMUNICATIONS. Quinta Edición. New York, McGraw-­‐Hill, 2008. • Lathi, B. P.; Ding, Zhi. MODERN DIGITAL AND ANALOG COMMUNICATION SYSTEMS. Cuarta Edición. New York: Oxford University Press, 2010. • Sklar, Bernard. DIGITAL COMMUNICATIONS: FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS. Segunda Edición. New Jersey. Prentice Hall, 2013. • Stallings, William. ISDN AND BROADBAND ISDN WITH FRAME RELAY AND ATM. Tercera Edición. New Yersey. Prentice Hall, 1995. 1.
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MODULACIÓN DE AMPLITUD 1.1. Modulación de amplitud de portadora suprimida y gran portadora 1.2. FDM 1.3. Modulación de simple banda lateral 1.4. Modulación de banda lateral residual MODULACIÓN DE ANGULO 2.1. FM y PM 2.2. FM de banda estrecha 2.3. FM de banda ancha 2.4. Modulación de fase 2.5. Generación de señales FM 2.6. Razón señal ruido en la recepción FM Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 22 Guía Metodológica Examen Complexivo 3.
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MODULACIÓN DE PULSO 3.1. PAM 3.2. TDM 3.3. Formación de pulsos e interferencia inter símbolo 3.4. PWM y PPM 3.5. Razón señal ruido en modulación análoga de pulso 3.6. MIC 3.7. Señales PCM MODULACIÓN DIGITAL 4.1. ASK, FSK, PSK 4.2. QAM, QPSK 4.3. Comparación de métodos de modulación digital 6.4.2. Telefonía Fija BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Recomendaciones de la serie Q.500 UIT. • Manual Básico de Telefonía Tradicional. • Normas de Planta Externa ETAPA. 1. CONMUTACIÓN TELEFÓNICA 1.1. Definición y aspectos históricos 1.2. Fases de una comunicación 1.3. Fundamentos de conmutación telefónica 1.4. Central telefónica 2. INTERCONEXIÓN DE CENTRALES 2.1. Conceptos básicos 2.2. Jerarquía de centrales 2.3. Encaminamiento del tráfico telefónico 2.4. Central internacional 2.5. Otras centrales 3. PLANTA EXTERIOR 3.1. Red de usuario 3.2. Secciones de la red de usuario 3.3. Tipos de redes 6.4.3. Telefonía Móvil BIBLIOGRAFÍA BÁSICA • Rappatport Theodore. WIRELESS COMMUNICATIONS PRINCIPLES AND PRACTICE. Segunda Edición. Prentice Hall, 2001 1.
FUNDAMENTOS DE SISTEMAS CELULARES 1.1. Reuso de Frecuencia 1.2. Interferencia y capacidad del sistema Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 23 Guía Metodológica Examen Complexivo 2.
1.3. Propagación multicamino 1.4. Estrategias de asignación de canal y estrategias de traspaso 1.5. Grado de Servicio REDES INALÁMBRICAS MÓVILES 2.1. Redes móviles basadas en TDMA y CDMA 2.2. Características del Sistema Global para Comunicación Móvil (GSM) 2.3. Parámetros de optimización de la red 7. Indicaciones Generales •
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El estudiante debe presentarse en la secretaria de la Facultad de Ingeniería el día jueves 25 de agosto de 2016 a las 8:00 para el examen teórico-­‐metodológico, y el día viernes 26 de agosto de 2016 a las 8:00 para el examen práctico. Para rendir el examen el estudiante deberá presentar como documento único de identidad su cédula de ciudadanía o pasaporte en caso de ser extranjero. El estudiante debe utilizar únicamente su número de cédula para identificar su examen. Está prohibido el uso de cualquier dispositivo electrónico, así como de material bibliográfico, al momento de rendir el examen. La Facultad de Ingeniería publicará los resultados del primer examen complexivo, y examen de gracia, en el término de cuatro días luego de haberse rendido el examen. El estudiante tiene derecho a recalificación del primer examen complexivo, así como también del examen de gracia, para lo cual debe realizar la solicitud al Señor Decano de la Facultad de Ingeniería en el termino de dos días luego de conocer oficialmente las notas, es decir hasta las 17:00 del 31 de Agosto, para el primer examen complexivo, y hasta las 17:00 del 14 de Septiembre, para el examen de gracia. El estudiante que no alcance el mínimo requerido en el primer examen complexivo puede presentarse al examen de gracia, los días jueves 8 y viernes 9 de septiembre a las 08:00 en la Secretaria de la Facultad. La organización y ejes temáticos sobre los que versará el examen de gracia serán los mismos que para el primer examen complexivo. El estudiante debe cumplir el código de ética y los reglamentos de la Universidad de Cuenca, así como las leyes y reglamentos promulgados por los organismos rectores de la educación superior del Ecuador. 8. Mensaje Final Entre las metas importantes que solemos fijamos los seres humanos en la vida, está la de obtener un título profesional que lo habilite a ejercer una labor u oficio de manera calificada, tanto mejor Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica 24 Guía Metodológica Examen Complexivo si este documento lleva el sello de calidad de la Universidad de Cuenca; por tanto, queremos animarte para que este esfuerzo final que debes realizar para rendir exitosamente este examen complexivo rinda los frutos anhelados, pues será para la Facultad de Ingeniería un inmenso placer poder contarte próximamente como uno de sus graduados y eso de seguro significará también un motivo de alegría y satisfacción para tus seres queridos y fundamentalmente para ti que, en gran medida, ya formas parte de ese grupo de triunfadores que han alcanzado un título en nuestra universidad. ¡¡ÉXITOS!! Universidad de Cuenca Mayo 2016 Ingeniería Eléctrica