ELECTROTECNIA GUIA 1
Guía de trabajo autónomo
I
Parte. Administrativa
Institución educativa: Colegio Técnico Profesional de
Las Palmitas
Nombre del docente: Ing. Martín Matas Franceschi M.Sc.
Taller Exploratorio/Especialidad
Técnica: Electrotecnia
Subárea:
Automatismos Industriales
Unidad de estudio: PLC y Variadores de Frecuencia
Nivel: Duodécimo
Horario de atención a distancia: De
Lunes a Viernes de 7 am a 4: 30 pm
Período establecido para el desarrollo de
la guía:
Del
14 de Mayo al 22 de Mayo del 2020
Entregables en fotografía del cuaderno
1-Resumen de los contenidos
2-Cuestionario resuelto en el
cuaderno
3-La tercera parte: III Parte. Instrumento para el registro del
proceso de autoaprendizaje y autoevaluación de los criterios de desempeño.
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II Parte. Planificación Pedagógica
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Tema
(s).
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Controladores Lógicos
Programables
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Resultados
de aprendizaje
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El
estudiante:
Establece las características técnicas de los diferentes tipos de
controladores lógicos programables (PLC).
Aplica los diferentes tipos de de programación utilizados en PLC´s.
Emplea PLC´s en control de procesos industriales.
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Contenidos
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1- Partes del PLC:
2- Sección de entradas y salidas.
3- E/S analógicas y digitales.
4- Capacidad de corriente y tensión.
5- CPU.
6- Velocidad de procesamiento.
7- Contadores.
8- Temporizadores.
9- Dispositivos de programación.
10- Computadora.
11- Programadoras especiales.
12- Tipos de PLC´s (marcas).
13- Programación en términos mnemotécnicos.
14- Programación con diagramas de contactos (escalera).
15- Otros tipos de programación
(Compuertas lógicas, gráficos).
16- Instalación de PLC´s.
17- Programas con funciones básicas (cargar, OR, AND, entre otras).
18- Programas con funciones intermedias ( RS, temporizadores, Contactores, etc.).
19- Utilización de transductores de:
20- Desplazamiento, proximidad, presión, medida de espesores, acústicos,
temperatura, iluminación, humedad en conjunto con el PLC.
Variadores
de Frecuencia
1-
Utilizar variadores de frecuencia
en procesos de control industrial.
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Valores
o actitudes.
|
·
Perseverancia
y buena actitud frente a la situación actual.
·
Convivencia pacífica con
los y las compañeras y los docentes sin discriminación de género.
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Materiales o recursos didácticos que voy a
necesitar:
(Importante considerar la situación de cada
uno de los
estudiantes)
|
·
Un
cuaderno
·
Lapicero
o lápiz
·
Regla,
·
Dispositvos:
Celular con whatsapp, o PC con
Whatsapp Web o Aceso a plataforma
TEAM.
·
Acceso
a Internet
|
Condiciones que debe tener el lugar donde se
van a implementar las actividades propuestas.
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Un lugar tranquilo, ventilado con buena
iluminación.
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Indicaciones generales:
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Para realizar la
presente guía el estudiante debe leer cuidadosamente las actividades
descritas en esta guía en la parte de abajo según lo que se le pide, se puede
apoyar en familiares o personas adultas que puedan colaborar con la
realización del trabajo.
Se puede realizar en
grupo físico según burbuja social o grupo virtual en videoconferencia o
individual. La presentación del resumen y cuestionario es en forma individual.
Se puede apoyar en
internet para buscar vocabulario desconocido.
Una vez que se lean
las actividades se debe proceder a realizarlas en las hojas blancas o en el
cuaderno según sea la facilidad de cada estudiante, las planificación de las
actividades se describen a continuación en el cuadro de:
Planificación
de las actividades que realiza el estudiante.
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Preguntas
exploratorias para responder y reflexionar en torno al tema planteado y el valor
o actitud.
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Cuestioonario
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Planificación de las actividades que
realiza el estudiante.
Actividades para el aprendizaje
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Evidencias
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Realizar
las siguientes actividades según lo que se pide, al final de la guía se
adjuntan links y también un resumen donde se pueden apoyar para la
elaboración del trabajo.
1- Hacer
un resumen en el cuadreno del folleto al final de esta guía. Este resumen será utilizado como evidencia
del trabajo en casa y será usado en la evaluación del trabajo cotidiano.
2- Constestar en
el cuaderno el cuestionario. Favor
poner la pregunta y la respuestas completas.Este cuestionario y sus
respuestas será utilizado como evidencia del trabajo en casa y será usado en
la evaluación del trabajo cotidiano.
Una
vez completado se envía por whatsapp las fotos del trabajo realizado con el
nombre de cada estudiante
|
Evidencias de Conocimiento:
Define
mediante un resumen en el cuaderono.
Respondiendo
en el cuaderno el cuestionario.
Evidencias
de Desempeño:
·
Cita cada una de las partes que componen el
PLC.
·
Describe el funcionamiento de cada una de las
partes que componen el PLC.
·
Explica las características de los PLC´s de
mayor uso en el mercado industrial.
·
Programa PLC´s, utilizando diferentes tipos
de programación.
·
Reconoce las partes del PLC y menciona que
función tiene.
·
Describe la utilización de los PLC´s en
procesos industriales.
·
Emplea PLC´s en control de procesos
industriales, usándolo en conjunto con contactores, transductores, máquinas
eléctricas, entre otros.
Evidencias
de Producto:
·
Reconoce las partes del PLC y menciona que
función tiene.
·
Nombra los diferentes tipos de programación
de PLC´s.
·
Compara las características de los diferentes
tipos de programación de PLC´s.
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Resumen de apoyo para el estudiante
Material de apoyo
Aplicar los diferentes tipos de programación utilizados
en PLC´s.
¿Qué son los lenguajes de
programación de PLC?
Los lenguajes de programación de PLC son
símbolos, caracteres y reglas de uso que fueron diseñados para poder tener una comunicación
de los usuarios con las máquinas. Gracias a este vínculo, podemos ser capaces
de crear un programa con instrucciones para controlar el funcionamiento de
cualquier proceso o máquina.
Comunicación
entre dos o más PLC’s
La comunicación entre dos o más plc’s sucede
a través de una conexión especial a base de reglas, que permiten la
transferencia de datos o información entre cada uno de estos. A este tipo de
reglas se les conoce como «protocolo
de comunicación», algunos de estos son: Profibus, Fieldbus, Modbus,
Devicenet, Interbuss, entre algunos otros.
Tipos de lenguajes de
programación de PLC
Existe diversidad dentro de los lenguajes de
programación debido a que los usuarios tienen diferente formación en diferentes
ramas de la ingeniería, por ejemplo, los ingenieros o técnicos eléctricos y
electrónicos están acostumbrados a utilizar símbolos en los diagramas
eléctricos, mientras que los ingenieros en sistemas siempre utilizan lenguajes
escritos, por lo cual unos prefieren programar un lenguaje más visual y otros
prefieren un lenguaje escrito.
Los lenguajes de programación de PLC se
pueden clasificarse en dos clases, lenguajes de alto y bajo nivel cada uno con
diferentes tipos.
Lenguajes de alto nivel
En esta categoría se encuentran los lenguajes
que son gráficos, ya que estos utilizan una interfaz de símbolos para declarar
las instrucciones de control, una de las desventajas de estos lenguajes
visuales es que la programación está limitada a los símbolos que se
proporcionan.
Diagrama
escalera o ladder
Este lenguaje fue uno de los pioneros ya que fue uno de los
primeros en ser utilizados, ya que se asemeja mucho a los diagramas con
relevadores. Se le llama de escalera porque es muy similar a la estructura de
una escalera, ya que contiene dos rieles verticales, y varios rieles
horizontales (en este caso serían los escalones).
Características principales:
- Los 2 rieles verticales son de alimentación (en el caso
de VCD uno es voltaje y otra tierra y en VCA son L1 y L2)
- Las instrucciones se colocan del lado izquierdo
- Las salidas siempre se colocan del lado derecho.
- Se pueden colocar varias instrucciones o varias salidas
en paralelo.
- El procesador del plc interpreta los datos de arriba
hacia a abajo y de izquierda a derecha.
Diagrama de bloques
En este tipo de programación se utilizan bloques de símbolo
lógicos. Las salidas no se requieren incorporar a una bobina de salida,
porque la salida está asignada en las salidas de los bloques lógicos. Estos
diagramas en su mayoría son preferidos por personas acostumbrados a trabajar
con circuitos de compuertas lógicas, ya que la simbología utilizada es
equivalente.
Características principales:
- Las salidas de los bloques no se conectarán entre sí.
- La evaluación de una red se termina antes de iniciar la
siguiente
Diagrama
a bloques
Lenguajes de bajo nivel
En este tipo se encuentran los lenguajes de
programación a través de texto, utilizando cadenas de caracteres para indicar
las instrucciones de control.
Lista de instrucciones
Este tipo de lenguaje es el más antiguo y es la
base para todos los lenguajes de programación que existen, este lenguaje es el
precursor del diagrama escalera ya que este se utilizaba cuando las
computadoras aun no tenían capacidad gráfica. Todos los lenguajes son
traducidos a lista de instrucciones.
Características principales:
- Todos los lenguajes pueden ser traducidos a lista de
instrucciones, pero no al revés.
- La programación es más compacta.
- Este lenguaje es el más completo de todos.
Lista de instrucciones
Texto estructurado
El texto estructurado se compone de una serie
de instrucciones que se pueden ejecutar, como sucede con los lenguajes
superiores, de forma condicionada. Este lenguaje es muy similar al lenguaje C y
sobre todo a PASCAL
(«IF..THEN..ELSE») o en bucles secuenciales
(WHILE..DO).
Características principales:
- Trata
indistintamente las mayúsculas y las minúsculas
- Soporta
instrucciones aritméticas complejas.
- Soporta
ciclos de iteración (repeat – until, while – do)
¿Qué es un PLC?
Un PLC (controlador lógico programable) también conocido
como autómata programable es básicamente una computadora industrial la
cual procesa todos los datos de una máquina como pueden ser sensores, botones,
temporizadores y cualquier señal de entrada. Para posteriormente controlar los
actuadores como pistones, motores, válvulas, etc… y así poder controlar
cualquier proceso industrial de manera automática.
¿Cómo funciona un PLC?
Para que un PLC pueda procesar y controlar cualquier
sistema se necesita que este previamente programado para la tarea que va a
realizar. Para poder programarlo se necesita un software que es especifico
dependiendo la marca y cada programa cuenta con diversos lenguajes de programación en los cual escribes
instrucción por instrucción lo que se va a procesar y controlar.
¿De qué partes está compuesto un PLC?
se puede dividir en diferentes partes, las cuales pueden
estar integradas o por módulos:
- Fuente de alimentación
- Unidad de procesamiento central (CPU)
Fuente de alimentación
La función de la fuente de alimentación, es suministrar
la energía eléctrica a la CPU y demás tarjetas del PLC.
CPU
La unidad central de procesamiento como su nombre lo
indica se encarga se encarga de interpretar cada una de las instrucciones que
tiene programado el PLC.
<
Módulos
Son una de las características prescindibles ya que a
través de los módulos de entrada y salida es posible hacer una conexión física
entre el CPU y el sistema a controlar.
Módulo de entrada A través de este módulo se le manda una
retroalimentación al PLC para que este pueda procesar los datos.
Módulo de salida Una
vez que el PLC recibe la retroalimentación y procesa los datos en base a su
programa manda una respuesta a los actuadores para controlar al proceso.
Módulos de memorias
En
los modulos de memoria es donde se guarda el programa del PLC.
Tipos de memorias
- RAM
- ROM
- PROM
- EAROM
- NVRAM
¿Qué tipos de PLC existen?
Pueden clasificarse, en función de sus características en:
- Nano
- Compacto
- Modular
Nano
Generalmente integran la fuente de alimentación, la CPU y
las entradas y salidas la diferencia entre
el tipo compacto es que maneja un conjunto reducido de entradas y salidas. el
tipo nano permite manejar entradas y salidas digitales y algunos módulos especiales.
Compacto
Tienen incorporada la fuente de alimentación, su CPU y
los módulos de entrada y salida en un solo módulo principal y permiten manejar
desde unas pocas entradas y salidas hasta varios cientos, pero no pueden
expandir sus modelos, su tamaño es superior a los de tipo Nano y soportan una
gran variedad de módulos especiales, tales como:
- entradas y salidas
análogas
- módulos contadores
rápidos
- módulos de
comunicaciones
- interfaces de
operador
- expansiones de
entrada y salida
Modular
Este tipo tiene la ventaja de que pueden ser configurados
conforme a las necesidades ya que cada modulo esta por separado y puedes armar
tu PLC según tus necesidades.
Variadores de Frecuencia
Utilizar variadores de frecuencia en procesos
de control industrial.
¿Qué es un variador de
frecuencia: Definición, cómo funciona, características y ventajas?
El variador de
frecuencia es la solución eficaz para mejorar la eficiencia energética, reducir
el consumo de energía y las emisiones de dióxido de carbono. En esta página
hablaremos de las características, las ventajas y el funcionamiento de los
variadores de frecuencia.
Los motores eléctricos juegan un papel muy importante en
nuestros negocios y vidas ya que controlan básicamente todo lo que
necesitamos para nuestro trabajo y actividades de ocio. Todos estos motores
funcionan con electricidad y necesitan una cantidad determinada de energía
eléctrica para poder realizar su trabajo de proporcionar par y
velocidad. La velocidad de un motor debería coincidir exactamente con la que
exige el proceso en cuestión, y usar solo la energía necesaria.
El variador de frecuencia regula la velocidad de motores
eléctricos para que la electricidad que llega al motor se ajuste a la demanda
real de la aplicación, reduciendo el consumo energético del motor entre un 20 y
un 70%.
Un variador de frecuencia por definición es un regulador
industrial que se encuentra entre la alimentación energética y el motor. La
energía de la red pasa por el variador y regula la energía antes de que ésta
llegue al motor para luego ajustar la frecuencia y la tensión en función de los
requisitos del procedimiento.
Los variadores reducen la potencia de salida de una
aplicación, como una bomba
o un ventilador, mediante
el control de la velocidad del motor, garantizando que no funcione a una velocidad
superior a la necesaria.
El uso de variadores de frecuencia para el control
inteligente de los motores tiene muchas ventajas financieras, operativas y
medioambientales ya que supone una mejora de la productividad, incrementa la
eficiencia energética y a la vez alarga la vida útil de los equipos,
previniendo el deterioro y evitando paradas inesperadas que provocan tiempos de
improductividad.
El variador de frecuencia también es conocido como
convertidor de frecuencia de corriente alterna, convertidor de velocidad
variable, variador de velocidad, VSD, VFC o VFD por sus siglas en inglés o
simplemente variador o convertidor. A menudo hay confusiones sobre la
diferencia entre variador de velocidad y variador de frecuencia o convertidor
de frecuencia. Si tomamos como referencia las siglas más ampliamente usadas a
nivel internacional (“VFD” del inglés “Variable Frequency Drive”), y lo
traducimos literalmente, nos conduciría a “Accionamiento de Frecuencia
Variable”. Sin embargo, los términos más utilizados actualmente en nuestro país
son convertidor de frecuencia y variador de frecuencia.
Los variadores funcionan mediante la conversión de
alimentación de CA de frecuencia fija en frecuencia variable, variable de
tensión de alimentación de CA.
Así es como actúa el variador de frecuencia:
1. Convertir CA entrante en CC
2.
Suavizar la onda DC
3.
Convertir la CC a la variable de CA
4.
Calcular y repetir
Factores a considerar al incorporar variadores de frecuencia para
procesos industriales
Los
variadores de frecuencia para procesos industriales, también llamados VFD, son
dispositivos electrónicos que permiten controlar la velocidad de un motor
de corriente alterna. Su función principal es generar un voltaje de CA que
puede ajustarse para cumplir con los requisitos del cliente; es decir,
controlar la frecuencia y el voltaje de salida del motor, suministrándole la
energía al proceso.
El beneficio
más trascendental de utilizar estos dispositivos es que se usan para cambiar
sin problemas la velocidad de un motor de prácticamente cero a su velocidad
nominal requerida, logrando así tener acceso a un rango de velocidad
significativamente mayor. El par del motor se mantiene sin
cambios. Por lo tanto, los operadores de planta pueden adaptar su tecnología
de accionamiento a las condiciones que requieran en cualquier momento.
Existen dos tipos diferentes de
variadores de frecuencia:
1.
Convertidores de frecuencia
controlados por corriente: Mantienen la relación de
corriente a frecuencia (I / f) en un nivel constante en todo momento y son
adecuados para su uso en aplicaciones en el rango de alto megavatio. Son
aplicados para accionamientos de bombas, ventiladores, máquinas de
procesamiento, cintas transportadoras, líneas de montaje, o grúas y sistemas de
manejo: Los convertidores de frecuencia ahora son indispensables en la
producción industrial.
2.
Convertidores de frecuencia
controlados por voltaje: Representan la última
tecnología de punta. Mantienen la relación de voltaje a frecuencia a un
nivel constante en todo momento: Si un motor diseñado para un voltaje de 230 V
y una frecuencia de 50 Hz funciona con 25 Hz, el voltaje también se reduce a la
mitad a 115 V.
Se debe
tener claro que, cuando se agrega una unidad de frecuencia variable a un
sistema existente, pueden surgir muchos problemas potenciales. En este
documento se abordan algunos de los factores a considerar al incorporar
variadores de frecuencia para procesos industriales, de forma tal que se pueda
garantizar operaciones seguras y eficientes en las fábricas y usted esté
informado en cómo seleccionar variadores de frecuencia
para mejorar el control y eficiencia de los motores.
5 factores a considerar al incorporar variadores de frecuencia para procesos
industriales
1.
Refrigeración reducida a
velocidad reducida: Este factor tiene mayor
incidencia en los motores que funcionan en línea, los cuales dependen de un
ventilador interno impulsado por el eje para la refrigeración. Cuando el
motor funciona con un VFD, la velocidad del eje del motor (velocidad del motor)
disminuye y causará una disminución del enfriamiento del ventilador impulsado
por el eje.
Cuando es el
caso en que la carga del motor disminuye exponencialmente con la velocidad, es
posible que no se necesite refrigeración adicional. Sin embargo, si el motor
existente se instala en una aplicación como un compresor, bomba recíproca,
fresadora o extrusora, la misma carga permanecerá en el motor a medida que se
reduce la velocidad y el motor se sobrecalentará.
Para este
tipo de aplicación, se recomienda agregar un soplador externo (o ventilador
auxiliar) que proporcione suficiente enfriamiento para que el motor funcione
por debajo de la velocidad nominal.
2.
Aumento del calentamiento debido
a los armónicos: La distorsión armónica se puede
manifestar cómo un número excesivo de fusibles fundidos en bancos de
condensadores, sobrecalentamiento y vibraciones mecánicas en transformadores y
motores, disparo inexplicable de interruptores, operación incorrecta de
contactores y relés.
Debido a que
lodos los variadores de frecuencia para procesos industriales producen un nivel
adicional de calor en los motores, es necesario verificar con el proveedor la
tensión que experimentan en los terminales del motor, ya que se busca es que no
haya reducción de energía del motor y que las ondas de salidas sean
armónicamente limpias.
3.
Voltaje del motor: Los
voltajes de salida están disponibles para que los variadores de frecuencia
coincidan con casi cualquier voltaje existente del motor. Sin embargo, muy
pocos, o ningún VFD, tienen una salida directa de para motores de muy alto
voltaje.
En estos
casos, es un factor a considerar el incorporar variadores de frecuencia para
procesos industriales porque a menudo es necesario utilizar un transformador
elevador en la salida del VFD que coincida con la tensión del motor. Este
transformador representará aproximadamente un 1% más de pérdida en el sistema
VFD, y esto debe evaluarse para determinar su rentabilidad.
4.
Frecuencia del motor: Como
el VFD controla la velocidad y la frecuencia del motor, esto puede permitir que
un motor con capacidad para un sistema de energía, 60 hertz (Hz), por ejemplo,
sea operado de manera efectiva y con una capacidad máxima en un sistema de
energía de 50 Hz.
5.
Velocidad del motor: Los
cojinetes del motor pueden depender de la velocidad para la lubricación, por
tanto, los de tipo antifricción son adecuados para operaciones de velocidad
variable, pero aquellos de manga pueden necesitar una atención especial para
asegurarse de que estén lubricados correctamente, ya que el motor funciona a
velocidades más bajas y es el factor que mayor atención amerita porque afecta
directamente la eficiencia y productividad de la planta.
Esto
probablemente sería más crítico para operaciones de muy baja velocidad, tales
como arrastramiento, posicionamiento, calentamiento o bajada de la costa. Dado
que un variador de frecuencia para procesos industriales puede controlar un
motor a cualquier velocidad dentro de su rango de velocidad permitido, se debe
tener cuidado para evitar que el motor funcione a una velocidad cercana a su resonancia.
Citas:
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CUESTIONARIO
Responda
en forma amplia y completa las preguntas.
Se debe escribir la pregunta y la respuesta, esta evidencia será
considerada en su momento como trabajo cotidiano.
PLC
1- ¿Qué son los lenguajes de
programación de PLC?
2- La comunicación entre dos
Comunicación entre dos o más PLC’s
3- -Que son los protocolos de
comunicación?
4- ¿Como se clasifican los
leguajes de programación acorde a su nivel?
5- ¿Cuál es la diferencia
entre un lenguaje de alto y bajo nivel?
6- ¿Que es un Diagrama
escalera o ladder y sus características? Haga el diagrama.
7- ¿Que es un PLC?
8- ¿Cómo funciona un PLC?
9- ¿De qué partes está compuesto un PLC?
10- Haga el diagrama
11- Explique su funcionamiento
12- Cite y explique qué tipo de memorias existen.
13- ¿Qué tipos de PLC existen?
Variadores de Frecuencia
14-¿Qué es un variador de frecuencia: Definición, cómo
funciona, características y ventajas?
15-¿Cómo
actúa el variador de frecuencia?
16-Factores
a considerar al incorporar variadores de frecuencia para procesos industriales
___________________________________________________________________
III Parte. Instrumento
para el registro del proceso de autoaprendizaje y autoevaluación de los
criterios de desempeño, considerados en las actividades de mediación y
estrategias de evaluación diagnóstica y formativa, planificadas en la guía de
trabajo autónomo.
En cuanto al proceso de autoaprendizaje
durante el desarrollo de la guía de trabajo autónomo.
|
|
Reviso las
acciones realizadas durante la
construcción del trabajo.
Marco una X encima de cada símbolo al valorar
el desarrollo de las acciones efectuadas durante la construcción del trabajo.
|
|
Leí las indicaciones con detenimiento.
|
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Apliqué hábitos de higiene y seguridad
durante el desarrollo del trabajo
|
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Mostré una actitud positiva hacia el
trabajo.
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|
Utilicé los materiales o recursos
didácticos.
|
|
Realimenté constantemente los
conocimientos, habilidades y destrezas desarrollados.
|
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Consulté a mi familia o amigos que
conocen del tema
|
|
Considero satisfactorio el trabajo que
realicé.
|
|
En
cuanto al proceso de autoevaluación de los criterios de desempeño,
considerados en las actividades de mediación y de evaluación diagnóstica y
formativa, planificadas en la guía de trabajo autónomo.
|
|
Valoro lo
realizado al terminar por completo el trabajo.
Marca una X encima de cada símbolo al
valorar el desempeño del trabajo realizado a través de la autoevaluación.
|
|
Menciona correctamente las principales
magnitudes eléctricas y de los fenómenos que dan origen a éstas.
|
|
Cita con claridad las características
básicas de los PLC
|
|
Describe
eficientemente las partes y funcionamiento de los PLC.
|
|
Describe
los diferentes tipos de PLC
|
|
Describe
que es un variador de frecuencia, como funciona y para que sirve.
|
|
¡Sé la mejor versión de ti mismo”
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