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Domina los Inversores: Resonantes, Onda Cuadrada y Multinivel en la Industria Electrónica

Ingeniería Ingeniería electrónica Aprendizaje Basado en Problemas 22 oct 2026 CC BY-SA 4.0

Creado por Julio C.

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Descripción

Este plan de clase está diseñado para estudiantes universitarios de Ingeniería Electrónica interesados en profundizar en el análisis y diseño de inversores resonantes, de onda cuadrada y multinivel, con enfoque en aplicaciones industriales. A través de un enfoque activo basado en problemas reales, los estudiantes explorarán el impacto armónico generado por estos inversores, aprenderán a diseñar técnicas efectivas de desplazamiento de fase y aplicarán métodos para mitigar tiempos muertos en circuitos de potencia. Este conocimiento es fundamental para optimizar la eficiencia y calidad energética en sistemas electrónicos industriales, lo que repercute directamente en la mejora de procesos productivos, ahorro energético y reducción de fallas en equipos. Los casos prácticos y ejercicios cerrados brindarán un contexto realista, facilitando la conexión entre la teoría y la práctica profesional futura del estudiante.

Objetivos de Aprendizaje

  • Analizar el impacto armónico generado por inversores resonantes, de onda cuadrada y multinivel en sistemas industriales.
  • Diseñar técnicas de desplazamiento de fase para optimizar la operación de inversores multinivel.
  • Identificar y aplicar estrategias para mitigar tiempos muertos en inversores de potencia.
  • Evaluar un caso industrial cerrado con especificaciones técnicas para aplicar soluciones integrales basadas en los conceptos estudiados.

Recursos Necesarios

  • Computadora con software de simulación de circuitos eléctricos (p.ej. MATLAB/Simulink, PLECS o PSIM).
  • Proyector y pantalla para presentaciones multimedia.
  • Documentación técnica impresa del caso industrial con especificaciones cerradas (circuitos, parámetros eléctricos, cargas, etc.).
  • Calculadoras científicas o aplicaciones móviles equivalentes.
  • Acceso a internet para consulta de bases de datos y normativa eléctrica.
  • Materiales para anotaciones: pizarras, marcadores, cuadernos y bolígrafos.

Requisitos Previos

  • Conocimientos básicos en electrónica de potencia y teoría de circuitos.
  • Familiaridad con conceptos de armónicos y calidad de energía eléctrica.
  • Experiencia previa en análisis de circuitos con fuentes de voltaje variable y carga inductiva.
  • Manejo básico de software de simulación de circuitos eléctricos.

Actividades

Sesión 1: Introducción y Análisis de Impacto Armónico en Inversores

Fase de Inicio

Tiempo estimado: 10 minutos
Propósito de la sesión: Comprender la importancia del análisis de armónicos en inversores y contextualizar su impacto en sistemas industriales.
Activación de conocimientos previos:
  • Docente: Inicia con la pregunta: "¿Qué efectos pueden tener los armónicos generados por inversores en la calidad de la energía y en los equipos industriales?"
  • Estudiantes: Responden brevemente en plenaria, compartiendo experiencias previas o conceptos sobre armónicos.
Motivación y enganche:
  • Docente: Presenta un dato real: "En una planta industrial de fabricación, un inversor resonante mal diseñado generó armónicos que provocaron daños en motores y pérdidas económicas superiores a $50,000 en un mes".
  • Estudiantes: Reflexionan sobre la relevancia de controlar armónicos en aplicaciones reales.
Contextualización:
  • Docente: Conecta el tema con la vida profesional futura: "Comprender y mitigar el impacto armónico es clave para asegurar la eficiencia y durabilidad de sistemas de potencia en la industria".
  • Estudiantes: Relacionan esta información con sus expectativas profesionales.

Fase de Desarrollo

Tiempo estimado: 45 minutos
Presentación del contenido: El docente presenta brevemente las características principales de inversores resonantes, de onda cuadrada y multinivel, enfocándose en la generación de armónicos, desplazamiento de fase y tiempos muertos. Se introduce el caso industrial cerrado con especificaciones técnicas: un inversor multinivel conectado a una carga inductiva en línea de producción, con parámetros detallados de tensión, corriente, frecuencia, y requisitos de calidad energética.
Actividades de aprendizaje activo:
  • Actividad 1: Análisis de espectro armónico en simulación
    Objetivo: Analizar el impacto armónico generado por inversores.
    Instrucciones:
    • Docente: Divide a los estudiantes en grupos de 3-4 y entrega las especificaciones técnicas del caso industrial.
    • Solicita que, usando el software de simulación, reproduzcan el circuito del inversor multinivel con las cargas indicadas.
    • Indica que simulen y obtengan el espectro armónico resultante.
    • Preguntas guía: ¿Qué armónicos predominan? ¿Cómo afectan estos armónicos a la carga y al sistema?
    • Estudiantes: Ejecutan la simulación, analizan resultados y preparan una breve explicación.
    Organización: Grupos de 3-4
    Producto: Informe breve con gráficos del espectro armónico y conclusiones
    Tiempo: 20 minutos
    Rol docente: Supervisar, orientar el análisis con preguntas, apoyar en dificultades técnicas.
  • Actividad 2: Debate sobre técnicas de desplazamiento de fase
    Objetivo: Diseñar técnicas de desplazamiento de fase para optimizar la operación.
    Instrucciones:
    • Docente: Expone diferentes técnicas de desplazamiento de fase usadas en inversores multinivel.
    • Propone un reto: "En base al caso industrial, ¿qué técnica de desplazamiento aplicarían para reducir armónicos y por qué?"
    • Estudiantes: En grupos, discuten y preparan argumentos para presentar en plenaria.
    • Se realiza la exposición y retroalimentación grupal.
    Organización: Grupos de 3-4 y plenaria
    Producto: Argumentos fundamentados y propuesta técnica
    Tiempo: 15 minutos
    Rol docente: Facilitar discusión, corregir conceptos erróneos, estimular pensamiento crítico.
  • Actividad 3: Identificación de tiempos muertos y su mitigación
    Objetivo: Mitigar tiempos muertos en inversores.
    Instrucciones:
    • Docente: Presenta un esquema detallado del inversor de onda cuadrada con tiempos muertos específicos.
    • Solicita a los estudiantes que identifiquen cómo afectan estos tiempos muertos a la eficiencia y calidad de la señal.
    • Solicita que propongan soluciones prácticas para mitigarlos, considerando el caso industrial.
    • Estudiantes: Trabajan en parejas para identificar problemas y proponer soluciones en una hoja de trabajo.
    Organización: Parejas
    Producto: Listado de problemas y soluciones para tiempos muertos
    Tiempo: 10 minutos
    Rol docente: Guiar la identificación, clarificar conceptos y validar propuestas.
Diferenciación:
  • Estudiantes que terminan antes pueden profundizar simulando variaciones en las técnicas de desplazamiento y documentar el efecto.
  • Estudiantes que necesitan más apoyo reciben guía personalizada, ejemplos adicionales y apoyo para manejar el software de simulación.
Transición: El docente conecta las conclusiones del análisis armónico y técnicas de desplazamiento con la necesidad de aplicar soluciones integrales en la siguiente sesión para mejorar la calidad y eficiencia del inversor.

Fase de Cierre

Tiempo estimado: 5 minutos
Síntesis: Se solicita a cada grupo compartir en una frase clave la conclusión más relevante de la sesión respecto al impacto armónico y técnicas de desplazamiento.
Reflexión metacognitiva:
  • ¿Cómo influye el desplazamiento de fase en la reducción de armónicos?
  • ¿Qué dificultades encontraron al simular el espectro armónico y cómo las superaron?
  • ¿De qué manera el control de tiempos muertos puede mejorar la eficiencia del inversor?
Retroalimentación: El docente da retroalimentación inmediata mediante comentarios, resolviendo dudas y destacando puntos clave.
Transferencia: Se anticipa que la siguiente sesión abordará el diseño aplicado para mitigar estos efectos en el caso industrial.
Tarea o reto: Revisar literatura técnica sobre técnicas avanzadas de mitigación de armónicos y preparar preguntas para discusión.

Sesión 2: Diseño y Aplicación Práctica para Optimizar Inversores en la Industria

Fase de Inicio

Tiempo estimado: 10 minutos
Propósito de la sesión: Revisar y conectar lo aprendido sobre armónicos y desplazamiento de fase para diseñar soluciones prácticas que mitiguen tiempos muertos y mejoren la calidad energética.
Activación de conocimientos previos:
  • Docente: Solicita a estudiantes compartir brevemente el aprendizaje y dudas surgidas de la tarea sobre técnicas avanzadas.
  • Estudiantes: Participan en ronda rápida de aportes y preguntas.
Motivación y enganche:
  • Docente: Presenta un breve video o animación mostrando la mejora en la eficiencia y disminución de fallas en una planta industrial tras implementar técnicas de desplazamiento y mitigación de tiempos muertos.
  • Estudiantes: Observan y relacionan con el caso estudiado.
Contextualización:
  • Docente: Resalta la importancia del diseño aplicado para la carrera profesional y su impacto en la industria.
  • Estudiantes: Reconocen la relevancia práctica y motivación para la sesión.

Fase de Desarrollo

Tiempo estimado: 45 minutos
Presentación del contenido: Se introduce un modelo de diseño para técnicas de desplazamiento de fase y mitigación de tiempos muertos basado en el caso industrial. Se enfatiza la aplicación práctica y validación mediante simulación.
Actividades de aprendizaje activo:
  • Actividad 1: Diseño colaborativo de técnica de desplazamiento de fase
    Objetivo: Diseñar técnica de desplazamiento de fase para optimizar inversores multinivel.
    Instrucciones:
    • Docente: Organiza a los estudiantes en grupos de 4 y entrega las especificaciones técnicas completas del inversor industrial.
    • Solicita que diseñen una técnica de desplazamiento que reduzca armónicos y tiempos muertos, justificando cada elección técnica.
    • Deberán usar simulaciones para validar su diseño y preparar una presentación breve.
    Organización: Grupos de 4
    Producto: Propuesta de diseño con justificación técnica y resultados simulados
    Tiempo: 30 minutos
    Rol docente: Facilitar recursos, responder dudas técnicas, estimular análisis crítico.
  • Actividad 2: Presentación y retroalimentación entre pares
    Objetivo: Evaluar y enriquecer diseños mediante crítica constructiva.
    Instrucciones:
    • Cada grupo presenta su diseño en 5 minutos.
    • Los otros grupos formulan preguntas y sugerencias para mejorar el diseño.
    • Docente: Modera la sesión y sintetiza puntos clave.
    Organización: Plenaria
    Producto: Retroalimentación escrita y verbal
    Tiempo: 15 minutos
    Rol docente: Moderar, sintetizar y orientar hacia mejores prácticas.
Diferenciación:
  • Estudiantes avanzados pueden profundizar en parámetros de simulación y optimización de sus diseños.
  • Estudiantes con dificultades reciben apoyo para estructurar su propuesta y usar el software.
Transición: El docente vincula la sesión de diseño con la importancia de documentar y reflexionar sobre el proceso en la fase de cierre.

Fase de Cierre

Tiempo estimado: 5 minutos
Síntesis: Realización de un mapa mental colectivo en pizarra digital o física que resuma las técnicas diseñadas, los problemas detectados y las soluciones propuestas.
Reflexión metacognitiva: Se formulan estas preguntas exactas al grupo:
  • ¿Cómo contribuye el desplazamiento de fase a la mejora de la calidad energética en el inversor?
  • ¿Qué impacto tiene la mitigación de tiempos muertos en la eficiencia del sistema?
  • ¿Cómo aplicarían estos conocimientos en un proyecto real industrial?
Retroalimentación: El docente ofrece comentarios finales destacando fortalezas y áreas de mejora, motivando la aplicación práctica.
Transferencia: Se invita a los estudiantes a investigar casos industriales actuales y a preparar un informe breve sobre innovaciones en inversores para la siguiente semana.
Tarea o reto: Elaborar un informe técnico individual que describa un caso real de aplicación de las técnicas estudiadas y su impacto en la industria.

Evaluación

Tipo de evaluación: Formativa durante el desarrollo (actividades grupales y simulaciones) y sumativa al cierre (presentaciones y síntesis final).

Criterios de evaluación:

  • Capacidad para analizar y explicar el impacto armónico en sistemas reales (Actividad 1, Sesión 1).
  • Diseño adecuado y justificado de técnicas de desplazamiento de fase (Actividad 1, Sesión 2).
  • Propuesta efectiva para mitigar tiempos muertos y mejorar eficiencia (Actividad 3, Sesión 1 y diseño en Sesión 2).
  • Participación activa y calidad de argumentación en debates y presentaciones (Actividad 2, Sesión 1 y 2).
  • Reflexión crítica y capacidad para transferir conocimientos a contextos industriales.

Instrumentos sugeridos: Rúbrica para evaluación de diseño y presentaciones, lista de cotejo para participación, observación directa durante simulaciones, y autoevaluación reflexiva al cierre.

Evidencias de aprendizaje:

  • Informes de simulación con análisis del espectro armónico.
  • Propuestas de diseño documentadas y simuladas.
  • Registro de participación y argumentos en debates y presentaciones.
  • Mapa mental colectivo y respuestas en reflexión metacognitiva.

Actividades Enriquecidas con IA

Inicio Evaluación diagnóstica

Evaluación Diagnóstica Inicial

Duración: 7 minutos

Objetivo: Identificar los conocimientos previos de los estudiantes sobre inversores resonantes, de onda cuadrada y multinivel, con énfasis en conceptos básicos relacionados con impacto armónico, técnicas de desplazamiento de fase y mitigación de tiempos muertos en aplicaciones industriales.

  • Instrucciones para el docente: Solicite a los estudiantes responder individualmente las preguntas escritas en 5-7 minutos. Luego, realice una breve retroalimentación grupal para adaptar el enfoque del plan según los resultados.

Preguntas de la evaluación:

  1. Defina brevemente qué es un inversor en electrónica de potencia y mencione al menos dos tipos comunes.

  2. Explique qué se entiende por "impacto armónico" en sistemas de potencia y cómo puede afectar el rendimiento de un inversor.

  3. En un inversor multinivel, ¿cuál es la función principal del desplazamiento de fase entre las señales de salida?

  4. Considere un inversor de onda cuadrada para una carga inductiva en una planta industrial. ¿Por qué es importante mitigar los tiempos muertos en la conmutación? Proporcione una breve razón.

  5. Para un caso industrial donde se requiere alimentar un motor trifásico con un inversor resonante, ¿qué parámetros técnicos cree que serían críticos para asegurar una operación eficiente y con baja distorsión armónica? Enumere al menos tres.

Especificaciones técnicas cerradas para contexto en la evaluación (de uso para la pregunta 5):

Parámetro Especificación
Voltaje de salida 380 V RMS trifásico
Frecuencia de salida 50 Hz
Carga Motor trifásico de inducción, 15 kW
Distorsión armónica total (THD) máxima permitida 5%
Temperatura ambiente máxima 40°C

Esta evaluación permitirá al docente evaluar rápidamente el nivel inicial de conocimientos técnicos y conceptuales de los estudiantes para planificar mejor las actividades de las siguientes sesiones.

Inicio Contextualizar

Contextualización para la Fase de Inicio

En la vida cotidiana y en la industria moderna, la eficiencia energética y la calidad de la energía eléctrica son aspectos fundamentales que impactan desde el uso doméstico hasta la operación de grandes plantas industriales. Por ejemplo, cuando usas dispositivos electrónicos como cargadores de celulares, computadoras portátiles o sistemas de iluminación LED, todos ellos dependen, en cierta medida, de inversores para convertir y controlar la energía eléctrica de manera eficiente y segura.

Actualmente, las industrias electrónicas están adoptando tecnologías avanzadas de inversores como los resonantes, de onda cuadrada y multinivel para optimizar el consumo energético, reducir pérdidas y minimizar interferencias eléctricas. Estos dispositivos no solo mejoran la performance de equipos industriales, sino que también contribuyen a cumplir con estándares internacionales de calidad energética y reducir el impacto ambiental.

Además, la proliferación de energías renovables, como la solar y la eólica, ha incrementado la demanda de inversores robustos capaces de manejar diferentes formas de señal y cargas complejas, haciendo que el dominio de estas tecnologías sea indispensable para futuros ingenieros electrónicos.

Durante estas dos sesiones exploraremos cómo analizar el impacto armónico que generan diferentes tipos de inversores, diseñar técnicas efectivas de desplazamiento de fase para mejorar la calidad de la señal y mitigar los tiempos muertos que afectan la eficiencia de los sistemas. Este conocimiento no solo te permitirá comprender cómo funcionan estos sistemas en la teoría, sino que también te preparará para enfrentar desafíos técnicos reales en entornos industriales actuales.

Prepárate para un aprendizaje activo y desafiante donde resolveremos problemas prácticos basados en casos industriales reales, que te harán conectar la teoría con aplicaciones concretas y relevantes para tu futuro profesional.

Inicio Activar conocimientos previos

Actividad para Activar Conocimientos Previos: Diagnóstico Rápido sobre Inversores y Armónicos

Duración: 8 minutos

Objetivo de la actividad: Preparar a los estudiantes para el análisis del impacto armónico, diseño de técnicas de desplazamiento de fase y mitigación de tiempos muertos, conectando con conceptos básicos que ya conocen sobre inversores y señales eléctricas.

  • Material requerido: Pizarrón o pizarra digital, hojas para anotaciones, calculadora.
  • Metodología: Preguntas guiadas individuales y breves discusiones en pareja, enmarcadas en un contexto industrial.
Instrucciones para el docente:
  • Presente a la clase el siguiente escenario industrial breve:

"En una planta de fabricación electrónica, se utilizan inversores para alimentar motores con diferentes tipos de señales: onda cuadrada, resonantes y multinivel. Sin embargo, se han detectado problemas asociados con armónicos y pérdida de eficiencia en los motores."

  • Luego formule las siguientes preguntas para que los estudiantes respondan primero individualmente (3 minutos) y después en pareja compartan sus respuestas (3 minutos):
Preguntas Propósito
1. ¿Qué tipos de inversores conocen y cuáles creen que son sus principales características? Reconocer conocimientos previos sobre tipos de inversores.
2. ¿Qué entienden por armónicos en señales eléctricas y cómo pueden afectar el funcionamiento de un motor? Conectar con el impacto armónico, objetivo de análisis.
3. ¿Qué técnicas conocen para modificar la señal entregada por un inversor y mejorar su desempeño? Introducir la idea de desplazamiento de fase y otras técnicas.
4. ¿Cómo creen que se pueden reducir los tiempos muertos en el funcionamiento de un inversor? Relacionar con mitigación de tiempos muertos.
  • Cierre (2 minutos): Recoger las respuestas principales en la pizarra, aclarar conceptos erróneos y conectar brevemente con los objetivos de aprendizaje del curso, planteando que durante estas dos sesiones se profundizará en el análisis y diseño de estas mejoras para resolver problemas reales como los planteados.
Desarrollo Ejemplos prácticos

Ejemplos Prácticos y Casos de Estudio para el Plan de Clase

Para facilitar la comprensión y aplicación práctica de los conceptos sobre inversores resonantes, de onda cuadrada y multinivel, se proponen los siguientes ejemplos y casos de estudio, diseñados bajo la metodología de Aprendizaje Basado en Problemas (ABP). Estos recursos permitirán a los estudiantes universitarios analizar, diseñar y optimizar soluciones específicas que respondan a problemas reales en la industria electrónica, alineados con los objetivos de aprendizaje.

Sesión 1: Análisis del Impacto Armónico y Diseño de Técnicas de Desplazamiento de Fase

  • Caso de Estudio 1: Optimización de un Inversor Resonante para una Planta de Bombeo Industrial
    • Contexto: Una fábrica de tratamiento de agua utiliza un inversor resonante para alimentar bombas sumergibles. Se detectan armónicos que afectan la calidad de la energía y la vida útil de los equipos.
    • Especificaciones técnicas:
      • Tensión de entrada: 480 V AC
      • Frecuencia nominal: 60 Hz
      • Potencia nominal del inversor: 15 kW
      • Tipo de carga: motor asíncrono trifásico
      • Armónicos observados en el sistema: 3er, 5to y 7mo armónicos
      • Requisitos: Reducir armónicos a niveles menores del 5% THD (Distorsión armónica total)
    • Problema para resolver: Analizar el impacto de los armónicos generados por el inversor resonante y diseñar una configuración de desplazamiento de fase para mitigar dichos armónicos y mejorar la calidad de energía.
    • Actividades:
      • Identificar y calcular la contribución de armónicos en la carga.
      • Proponer técnicas de desplazamiento de fase y justificar su selección.
      • Simular resultados y evaluar la reducción de armónicos.
  • Ejemplo Práctico 1: Diseño y Análisis de Inversor de Onda Cuadrada para Control de Carga Resistiva
    • Contexto: Un sistema de calefacción industrial utiliza un inversor de onda cuadrada para controlar cargas resistivas. Se presentan problemas por tiempos muertos que generan sobrecalentamientos.
    • Especificaciones técnicas:
      • Tensión de entrada: 230 V DC
      • Frecuencia de salida: 50 Hz
      • Potencia nominal: 5 kW
      • Carga: resistiva (elementos calefactores)
      • Tiempo muerto inicial medido: 10 µs
      • Requisito: Diseñar control para mitigar tiempos muertos y evitar sobrecalentamiento.
    • Problema para resolver: Evaluar el efecto de los tiempos muertos en la operación del inversor y diseñar técnicas para mitigarlos, asegurando la estabilidad térmica de la carga.
    • Actividades:
      • Medir y calcular el impacto del tiempo muerto en la forma de onda.
      • Diseñar y justificar estrategias para reducir tiempos muertos.
      • Validar la propuesta mediante simulación o cálculo teórico.

Sesión 2: Mitigación de Tiempos Muertos y Aplicación en Inversores Multinivel

  • Caso de Estudio 2: Diseño de Inversor Multinivel para Sistema Fotovoltaico Industrial
    • Contexto: En una planta solar fotovoltaica se utiliza un inversor multinivel para convertir corriente continua en corriente alterna, con el objetivo de alimentar la red. Se requiere minimizar los tiempos muertos para mejorar la eficiencia y reducir armónicos.
    • Especificaciones técnicas:
      • Tensión DC de entrada: 1000 V
      • Frecuencia AC de salida: 60 Hz
      • Potencia nominal: 50 kW
      • Configuración del inversor: 5 niveles
      • Requisitos: Minimizar tiempos muertos a menos de 2 µs, reducir THD por debajo del 3%
    • Problema para resolver: Analizar cómo los tiempos muertos afectan la eficiencia del inversor multinivel y diseñar un sistema de control para mitigarlos sin comprometer la calidad de la señal de salida.
    • Actividades:
      • Analizar el impacto de tiempos muertos en la salida y en la generación de armónicos.
      • Diseñar técnicas avanzadas de control para minimizar tiempos muertos.
      • Simular y evaluar mejoras propuestas en términos de eficiencia y calidad de energía.
  • Ejemplo Práctico 2: Evaluación Comparativa de Inversores Resonantes vs. Onda Cuadrada en Aplicaciones Industriales
    • Contexto: Se desea seleccionar el tipo de inversor más adecuado para una aplicación industrial con cargas inductivas y resistivas mixtas.
    • Especificaciones técnicas:
      • Tensión de entrada: 400 V DC
      • Potencia requerida: 20 kW
      • Frecuencia de operación: 50 Hz
      • Carga: combinación de motores y calentadores eléctricos
      • Requisitos: Evaluar impacto armónico, eficiencia y tiempos muertos para recomendar el inversor más adecuado.
    • Problema para resolver: Comparar inversores resonantes y de onda cuadrada en función de los parámetros dados y proponer el inversor óptimo para la aplicación industrial, justificando la elección.
    • Actividades:
      • Realizar análisis de armónicos y tiempos muertos para ambos tipos de inversores.
      • Comparar eficiencia y respuesta ante cargas mixtas.
      • Presentar informe con recomendaciones fundamentadas.

Consideraciones para la Implementación

  • Las actividades deben realizarse en grupos para fomentar el trabajo colaborativo y el intercambio de ideas.
  • Se recomienda usar software de simulación (p.ej. MATLAB/Simulink, PSIM) para validar las propuestas y facilitar la comprensión.
  • El docente debe guiar el proceso de análisis y diseño, promoviendo preguntas que incentiven la reflexión crítica.
  • El tiempo de cada sesión (1 hora) permite introducir el problema, trabajar en grupo y realizar una breve presentación o discusión de resultados.
Desarrollo Tareas estructuradas

Tareas para la Fase de Desarrollo - Sesión 1 (1 hora)

  • Tarea 1: Análisis del Impacto Armónico en Inversores Resonantes
    • Instrucciones: En grupos de 3, analicen un inversor resonante de 5 kW utilizado en una línea de producción industrial que alimenta cargas inductivas. Identifiquen y cuantifiquen las armónicas generadas en la salida. Utilicen los datos técnicos proporcionados para calcular la distorsión armónica total (THD) y discutan sus posibles impactos en la eficiencia y vida útil del sistema.
    • Especificaciones técnicas del caso:
      • Tensión de entrada DC: 400 V
      • Frecuencia de operación: 20 kHz
      • Carga inductiva equivalente: 10 mH, 2 Ω
      • Corriente nominal: 12 A
    • Tiempo estimado: 45 minutos
    • Producto esperado: Informe grupal breve con cálculos de THD, gráficos de espectro armónico y un análisis escrito del impacto en la operación industrial.
    • Objetivo de aprendizaje: Analizar el Impacto Armónico
  • Tarea 2: Presentación y discusión de hallazgos
    • Instrucciones: Cada grupo presenta sus resultados y conclusiones en 10 minutos. Se fomentará la discusión y comparación entre grupos para identificar mejores prácticas.
    • Tiempo estimado: 15 minutos
    • Producto esperado: Presentación oral grupal con apoyo visual (diapositivas o pizarra).
    • Objetivo de aprendizaje: Analizar el Impacto Armónico

Tareas para la Fase de Desarrollo - Sesión 2 (1 hora)

  • Tarea 3: Diseño de Técnicas de Desplazamiento de Fase para Mitigación de Tiempos Muertos en Inversores de Onda Cuadrada
    • Instrucciones: En grupos de 3, diseñen una estrategia de desplazamiento de fase para un inversor de onda cuadrada de 3 kW que alimenta una carga resistiva y capacitiva en un proceso industrial. Deben definir ángulos de fase y tiempos muertos mínimos para reducir pérdidas y mejorar la eficiencia del inversor.
    • Especificaciones técnicas del caso:
      • Tensión DC: 300 V
      • Frecuencia de conmutación: 10 kHz
      • Carga: 5 Ω resistiva en serie con 15 μF capacitiva
      • Corriente nominal: 8 A
    • Tiempo estimado: 45 minutos
    • Producto esperado: Documento con el diseño del desplazamiento de fase, cálculos de ángulos y tiempos muertos, y simulación o esquema del circuito con la técnica aplicada.
    • Objetivo de aprendizaje: Diseñar Técnicas de Desplazamiento de Fase y Mitigar Tiempos Muertos
  • Tarea 4: Presentación de soluciones y retroalimentación
    • Instrucciones: Cada grupo expone su diseño y justifica las decisiones tomadas. Se realiza una sesión de preguntas para enriquecer el aprendizaje colectivo.
    • Tiempo estimado: 15 minutos
    • Producto esperado: Presentación oral grupal con esquemas y cálculos que apoyen las soluciones propuestas.
    • Objetivo de aprendizaje: Diseñar Técnicas de Desplazamiento de Fase y Mitigar Tiempos Muertos

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