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1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura : Administración y Contabilidad

Carrera : Ingeniería Mecatrónica

Clave de la asignatura : MTC-1001

SATCA1 2-2-4 2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura.

La presente materia aporta al perfil del Ingeniero en MECATRONICA, la capacidad para aplicar los conceptos de administración y contabilidad que le permitan manejar correctamente los recursos materiales y humanos, así como conocer las habilidades para el manejo de grupos de trabajo que le permitan asegurar la calidad, así como la interpretación de los estados financieros como instrumento esencial para la toma de decisiones.

Intención didáctica.

El temario de la asignatura está estructurado de acuerdo a los contenidos conceptuales de la asignatura de la siguiente manera: en la primera unidad el estudiante conocerá el concepto de administración, características e importancia, así como las tendencias actuales de la misma, en la unidad dos comprenderán el concepto de empresa como sus áreas funcionales, el concepto de proceso administrativo y sus etapas, la planeación, organización, dirección y control, principios, etapas y técnicas.

La unidad 3 se verá Generalidades y estructura general de la información financiera, los conceptos básicos de la contabilidad, cuentas de activo de pasivo así como su clasificación y su naturaleza.

En la unidad número cuatro identificación de la contabilidad de costos, objetivos, principales cuentas de costos de un producto, con ello comprenderá la importancia de los costos en una empresa, y será capaz de calcular los costos unitarios de producción. En la unidad 5 conocerá las herramientas para el análisis e interpretación de la información financiera así mismo identificara las técnicas presupuestales.

1 Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas:

Aplicar los conceptos de administración y contabilidad en el desempeño profesional para la toma de decisiones

Competencias genéricas: Competencias instrumentales

Capacidad de análisis y síntesis

Capacidad de organizar y planificar

Comunicación oral y escrita

Habilidades básicas de manejo de la computadora

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas

Solución de problemas

Toma de decisiones.

Competencias interpersonales

Capacidad crítica y autocrítica

Trabajo en equipo

Habilidades interpersonales

Capacidad de comunicarse con profesionales de otras áreas

Capacidad de trabajar en equipo multidisciplinario

Competencias sistémicas

Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica

Habilidades de investigación

Capacidad de aprender

Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)

Habilidad para trabajar en forma autónoma

Búsqueda del logro

4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de

elaboración o revisión Participantes Evento

Instituto Tecnológico Superior de Irapuato del 24 al 28 de agosto de 2009.

Representantes de los Institutos Tecnológicos de: Apizaco, Celaya, Ciudad Cuauhtémoc, Cuautla, Durango, Guanajuato, Hermosillo, Huichapan, Irapuato, Jilotepec, Jocotitlán, La Laguna, Oriente del Estado de Hidalgo, Pabellón de Arteaga, Parral, Reynosa, Saltillo, San Luis Potosí, Tlalnepantla, Toluca y Zacapoaxtla.

Reunión Nacional de Diseño e Innovación Curricular para el Desarrollo y Formación de Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniería Mecatrónica.

Desarrollo de Programas en Competencias Profesionales por los Institutos Tecnológicos del 1 de septiembre al 15 de diciembre de 2009.

Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de:

Reynosa y San Luis Potosí,

Elaboración del programa de estudio propuesto en la Reunión Nacional de Diseño Curricular de la Carrera de Ingeniería Mecatrónica.

Instituto Tecnológico de Mexicali del 25 al 29 de enero de 2010.

Representantes de los Institutos Tecnológicos de: Apizaco, Celaya, Ciudad Cuauhtémoc, Cuautla, Durango, Guanajuato, Hermosillo, Huichapan, Irapuato, Jilotepec, Jocotitlán, La Laguna, Mexicali, Oriente del Estado de Hidalgo, Pabellón de Arteaga, Reynosa, Saltillo, San Luis Potosí, Toluca y Zacapoaxtla.

Reunión Nacional de Consolidación de los Programas en Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniería Mecatrónica.

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Aplicar los conceptos de administración y contabilidad en el desempeño profesional para la toma de decisiones. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Habilidad para el pensamiento critico.

Dominio de operaciones matemáticas básicas.

Capacidad para la resolución de problemas.

Capacidad para trabajar en equipo. .

7.- TEMARIO

Unidad Temas Subtemas

1 Administración, origen y tendencias

1.1. Concepto de administración, importancia, características.

1.2. Funciones de la administración 1.3. Relación con otras ciencias 1.4. Roles del administrador. 1.5. Antecedentes históricos de la

administración. 1.6. Aportación de las teorías administrativas. 1.7. Corrientes actuales de administración.

2 Empresa y Proceso administrativo

2.1 Definición de empresa y clasificación tipos, funciones y valores institucionales 2.2. Concepto del proceso administrativo. 2.3 Concepto y principios de planeación 2.4. Etapas y técnicas de planeación 2.5. Concepto y principios de organización 2.6. Etapas y técnicas de Organización 2.7. Concepto y principios de Dirección 2.8. Etapas y técnicas de dirección 2.9 Concepto y principios de Control 2.10 Etapas y técnicas de control

3

Generalidades y estructura general de la información financiera

3.1 Definición, funciones y conceptos principales de la contabilidad

3.1.1 Objetivo 3.1. 2 Importancia y finalidad 3.1.3 Características 3.1.4 Tipos de contabilidad 3.2 Estructura básica de la contabilidad 3.3 Naturaleza y significado de las cuentas

contables más usuales.

3.3.1 Cuentas de activo, pasivo y capital 3.3.2 Cuentas de resultados 3.4 Origen estructuración y significado de los

estados financieros 3.4.1. Estado de resultados 3.4.2 Estado de posición financiera 3.4.3 Flujo de efectivo 3.4.4.Estado de variación en el capital 3.4.5. Interrelación de los estados

financieros 3.4.6 casos prácticos

4

Contabilidad de costos

4.1 Conceptos de contabilidad de costos 4.2.Objetivos 4.3.Finalidad 4.4.Conceptos de costos 4.5.Diferenciación de los costos 4.6 Clasificación de los costos 4.7.Principales cuentas de la contabilidad 4.8 Estados de costos de producción y ventas 4.9.Elementos de costos 4.9.1.Materia prima directa 4.9.1.1 Conceptos 4.9.1.2.Clasificación 4.9.2.Mano de obra directa 4.9.2.1.Conceptos 4.9.2.2.Clasificación 4.9.3.Cargos indirectos 4.9.3.1.Concepto 4.10 Control y contabilización de los elementos

del costo 4.11. Sistemas del costo 4.12.Calculo de los costos unitarios

5 Aplicación de la planeacion con métodos, análisis e interpretación de estados financieros.

5.1 Importancia de los objetivos generales y particulares en la planeación

5.2 El papel de los presupuestos en la planeación

5.3 Proceso del presupuesto 5.4 Desarrollo del presupuesto maestro 5.5 Importancia y objetivos del análisis e

interpretación de estados financieros 5.6 Diversas técnicas de análisis e

interpretación 5.6.1 Razones financieras 5.6.2 Porcientos integrales 5.6.3 Método de tendencias 5.6.4 Casos prácticos

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS

El profesor debe:

Reforzar la integración y continuidad de los equipos de trabajo; propiciar la realización de investigaciones.

Fomentar el uso de las tecnologías de información y comunicación.

Dar cabida a la flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes.

Ser conocedor de las disciplinas que están bajo su responsabilidad, conocer su origen, desarrollo histórico para poder abordar los temas ,

Propiciar que los estudiantes busquen en diferentes fuentes de información como en revistas, direcciones electrónicas los temas para investigación documental.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN

La evaluación debe ser continua y cotidiana por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: o Reportes escritos de los resultados u observaciones obtenidas durante las

actividades realizadas en cada unidad, así como de las conclusiones obtenidas de dichas observaciones.

o Información recabada durante las consultas e investigaciones solicitadas, plasmadas en documentos escritos.

o Trabajo en equipo. o Elaboración de mapas conceptuales o Exámenes escritos para comprobar la efectividad del educando en la

resolución de casos prácticos o Portafolio de evidencias

. 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad 1: Administración, origen y tendencias. Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer, el concepto de administración, sus características e importancia así como sus roles y funciones.

Reconocer los antecedentes de la administración y sus corrientes actuales.

Investigar el concepto de administración y elaborar un concepto propio.

Identificar las funciones de la administración elaborar un cuadro sinóptico donde muestre la relación de la administración con otras ciencias

Describir los Roles del administrador.

Elaborar un mapa mental de los Antecedentes históricos de la administración.

Exponer un cuadro comparativo de las Aportación de las teorías administrativas con corrientes actuales de administración.

Unidad 2: Empresa y proceso administrativo Competencia específica a desarrollar

Actividades de Aprendizaje

Conocer el concepto de empresa y sus funciones y tipos de recursos con que está integrada.

Reconocer cada una de las etapas del proceso administrativo.

Investigar el concepto de empresa y sus áreas funcionales y discutir y formalizar grupalmente lo investigado.

Investigar cada fase del proceso administrativo, y realizar mapa conceptual, y exponer en equipos de trabajo.

Unidad 3: Generalidades y estructura general de la información financiera Competencia específica a desarrollar


Conocer el concepto, funciones y aplicación de la contabilidad conocer las cuentas de activo, pasivo, capital y de resultados

Investigar los conceptos básicos de contabilidad diferentes tipos de contabilidad, usuarios, bases legales, exponer por equipos y llegar a una conclusión

Clasificar las cuentas que conforman un catalogo de cuentas, e identificar cada una de ellas, su clasificación y su naturaleza.

Investigar el concepto estados financieros

mediante un esquema identificar las características de los estados financieros.

Analizar y distinguir el concepto los elementos que lo integran y las formas de presentación de los estados financiera.

.Resolver ejercicios en los que elaboren

Estados financieros.

Unidad 4: Contabilidad de costos Competencia específica a desarrollar


Identificar los conceptos de costos, tipos de costos y su clasificación

Iidentificar los elementos del costo, que forman parte de un producto. para determinar su costo unitario.

Consultar en diferentes fuentes los conceptos de costo, así como su clasificación.

Previa consulta bibliográfica el grupo discutirá y extraerá conclusiones consensuadas de los elementos del costo de un producto para determinar si costo unitario

Unidad 5: Aplicación de la planeación con métodos, análisis e interpretación de estados financieros. Competencia específica a desarrollar


Conocer las herramientas para el análisis, interpretación y evaluación financiera de la empresa Conocer las técnicas e importancia de los presupuestos como parte de la planeacion y herramienta de control para el logro de los objetivos

Investigar las distintas formas de elaborar un presupuesto.

Desarrollar presupuestos para diferentes funciones de la empresa

Realizar una discusión sobre anales e interpretación de los estados financieros

Investigar las técnicas de análisis e interpretación de los estados financieros.

Realizar prácticas.

Haga clic aquí para escribir texto.

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Agustín Reyes Ponce, Administración de Personal, I parte, Ed. Limusa, México, DF.

1979 2. Sergio Hernández y Rodríguez, Administración. Pensamiento, Proceso, Estrategia y

Vanguardia, Ed. Mc Graw Hill 3. Munch Galindo, Fundamentos de Administración, Ed. Trillas 4. Idalberto Chiavenato, Introducción a la Teoría General de la Administración, Ed. Mc

Graw Hill 5. Koontz y Weirich, Administración. Una Perspectiva Global, Ed. Mc Graw Hill 6. Robbins, Administración, Ed. Prentice Hill 7. www.unamosapuntes.com.mx 8. www.gestiopolis.com 9. www.administratehoy.com 10. Elizondo López, Arturo. Proceso Contable 1. Contabilidad Fundamental Ed. Ecafsa. 11. Moreno Fernández Joaquín. Contabilidad Básica. Ed. CECSA. México (2002) 12. Romero López Javier. Principios de Contabilidad. Ed. Mc. Graw Hill. (2003) 13. Guajardo Cantú Gerardo. Contabilidad Financiera. Ed Mc. Graw Hill 14. Colin García Juan. Costos Ed. Mc. Graw Hill (2004) 15. Guajardo Cantú Gerardo. Contabilidad Un enfoque para Usuarios Ed. Mc Graw Hill. 16. Instituto Mexicano de Contadores Públicos. Principios de Contabilidad Generalmente

Aceptados. IMCP México

17. Rayburn, Gayle L., Contabilidad y Administración de Costos, Ed. Mc Graw Hill. 18. Juan García Colín, Contabilidad de Costos, Ed. Mc Graw Hill. 19. Cristóbal del Río González, Costos Históricos I, Ed. ECASA 20. Guadalupe Ochoa, Administración Financiera, Ed. Mc Graw Hill. 21. Burbano Ruiz, Jorge, Presupuestos. Enfoque moderno de planeación y control de

recursos, Ed. Mc Graw Hill. 22. David Noel Ramírez Padilla, Contabilidad Administrativa, Ed. Mc Graw Hill.

12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS

1. Presentar resultados de las investigaciones., intercambiar ideas y sacar conclusiones.

2. Elaborar mapas conceptuales para explicar en clase los diversos temas de las unidades

3. Realiza lecturas de los contenidos temáticos y entregar ensayos, reseñas cuadro comparativo

4. Elaborar los procedimientos para obtener los estados financieros. 5. Elaborar presupuesto maestro 6. Realizar análisis e interpretación de estados financieros para conocer

objetivos fallas desviaciones de las empresas 7. Realizar estados de costo de producción.

http://www.administratehoy.com/


Nombre de la asignatura : Análisis de Circuitos Eléctricos


Clave de la asignatura : MTJ-1002

SATCA1 4 - 2 - 6

2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura.

Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para analizar, diseñar, simular y construir circuitos eléctricos de corriente directa y alterna eficientes, para su uso en sistemas de alimentación y control en procesos industriales.

La materia en su constitución ha tenido especial interés en abordar los principales temas de la ingeniería y de la tecnología eléctrica en aplicaciones de corriente directa y alterna, sin dejar de lado mencionar la importancia que revisten en el quehacer profesional.

La asignatura es columna vertebral de toda la rama electrónica de la ingeniería mecatrónica, pues ofrece el conocimiento de diversos métodos de análisis de circuitos eléctricos y de sus características fundamentales de respuesta y simulación. Temas como ley de Ohm, Kirchoff, Thevenin, Norton, superposición y otros más son considerados con especial atención contemplando los enfoques de corriente directa y corriente alterna (fasores) en el tratamiento de las señales involucrado en el proceso de análisis.

El profesional en el desempeño cotidiano será capaz de comprender las características, parámetros y conceptos intrínsecos de un sistema eléctrico al observar sus diferentes respuestas ante entradas diversas, de este modo será capaz de comprender su respuesta y diseñar, de tal manera que le permita optimizar sistemas. Intención didáctica.

El temario considera tres unidades, contemplando en su primera unidad el manejo de herramientas computacionales de dibujo y simulación de circuitos.

La unidad dos describe los tipos de señales eléctricas existentes y se caracterizan.


También define las fuentes dependientes e independientes, de corriente y voltaje.

La unidad tres comprende el entendimiento claro de lo que significa el análisis de circuitos eléctricos de corriente directa y de la aplicabilidad de las diferentes leyes y teoremas eléctricos como lo son la ley de Ohm y Kirchoff y el teorema de Thevenin y Norton. Considera el análisis de diversos circuitos ante diferentes entradas, con la obtención analítica de sus salidas. Centralmente se evalúan la magnitud de las corrientes y voltajes de los circuitos mediante diferentes técnicas. Se considera el análisis de la respuesta en circuitos alimentados con corriente directa. Dentro de los temas determinantes en esta unidad esta el análisis de la respuesta transitoria de circuitos con elementos resistivos, capacitivos e inductivos, resolviendo las ecuaciones diferenciales que resultan de la aplicación de las leyes eléctricas a estos circuitos.

La cuarta unidad es dedicada al estudio del concepto de fasor como una cantidad que describe el comportamiento de los circuitos eléctricos ante una entrada senoidal alterna. Los fasores contienen información relacionada con la amplitud y el desfasamiento de cualquier corriente y voltaje de interés en un circuito. Adicionalmente se describe la importancia de las diferentes formas de evaluar la potencia (instantánea, promedio o eficaz) así como sus parámetros como por ejemplo, el factor de potencia.

En la quinta unidad se presentan los circuitos de corriente alterna trifásicos considerando cargas estrella y delta, balanceados y desbalanceados.

Decididamente el énfasis fundamental de la materia es brindar todo el conocimiento existente en el terreno de estudio del análisis de circuitos eléctricos y prepararse para materias posteriores donde los conceptos clave y técnicas persistirán pero componentes semiconductores como el diodo y el transistor añadirán funcionalidad y utilidad a los circuitos eléctricos.

Las unidades están interrelacionadas y es necesario contar con cierto dominio matemático. Es necesario saber resolver ecuaciones diferenciales y sistemas de ecuaciones lineales, así como el manejo de números complejos (rectangular y polar), destacando que estas herramientas matemáticas son fundamentales en el estudio de las ecuaciones matemáticas que resultan del análisis de los circuitos.

Dentro del curso se contempla la posibilidad del desarrollo de actividades prácticas que promuevan, de los temas básicos a los avanzados, el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, análisis y medición de variables de los circuitos eléctricos de corriente directa o alterna, considerando las corrientes

o voltajes de interés; el planteamiento de hipótesis y el trabajo en equipo propician procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado, así, por ejemplo, el análisis de circuitos eléctricos es posible observarlo en aplicaciones prácticas que brinden una mejor comprensión de sus características. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a analizar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.

Se sugiere una actividad integradora (proyecto final) que permita aplicar los conceptos de análisis estudiados durante el curso. Esto permite dar un cierre a la materia mostrándola como útil por sí misma en el desempeño profesional, independientemente de la utilidad que representa en el tratamiento de temas en materias posteriores.

La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales

La materia prevé la necesidad de utilizar herramientas de apoyo computacional, diversos software que estén disponibles en la institución pueden ser seleccionados para la comprensión de los diferentes temas. Las herramientas software sugeridas para el dibujo de circuitos reales son CircuitMaker, Orcad, Proteus, Multisim, PSPICE, etc. las cuales cuentan también con la opción de simulación de los circuitos utilizando una variedad de análisis.

En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Esta resolución de problemas no se especifica en la descripción de actividades, por ser más familiar en el desarrollo de cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o sobrantes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos

relevantes y elaboración de supuestos.

Se pretende que durante el curso de manera integral se conforme una visión del futuro profesionista y se pueda crear la confianza en él que permita interpretar el mundo que le rodea, sea este dentro de su desempeño laboral o no, donde fundamentalmente el enfoque sistemático será una herramienta de desempeño de la profesión, así mismo del desarrollo humano.

En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía.

Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura.

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Conocer y manejar software de

aplicación para el diseño y simulación de circuitos eléctricos

Analizar, calcular, simular y construir circuitos de corriente directa

Investigar y explicar el funcionamiento de las fuentes de alimentación independientes y dependientes

Analizar, calcular, simular y construir circuitos de corriente alterna

Conocer la importancia de la potencia en los circuitos eléctricos de corriente alterna

Calcular y corregir el factor de potencia

Calcular la eficiencia de un circuito de corriente alterna para el ahorro en el consumo energía eléctrica en instalaciones industriales

Analizar y calcular circuitos de corriente alterna con fuentes y cargas trifasicas

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita Resolución de ecuaciones

diferenciales, sistemas de ecuaciones lineales y manejo de números complejos

Habilidades en la generación de las ecuaciones que resulten de la aplicación de las leyes eléctricas.


Habilidad de manejo de software de Ingeniería

Habilidad para simular mediante modelaje matemático de circuitos eléctricos

Conocimiento de instrumentos de medición


Solución de problemas Toma de decisiones.

Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Creatividad Habilidad de modelar

Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos

en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas

(creatividad)


Búsqueda del logro







Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de: Estudios Superiores de Jilotepec, Hermosillo, Pabellón de Arteaga, Reynosa, San Luis Potosí, Superior de Irapuato, y Superior del Oriente del Estado de Hidalgo.






Analizar, diseñar, simular e implementar circuitos eléctricos de corriente directa y alterna básicos con elementos pasivos y activos lineales para su aplicación en sistemas eléctricos. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Conocimientos básicos de electricidad y magnetismo, leyes y postulados. Calculo diferencial e integral Matrices y determinantes Dominio del algebra vectorial y operaciones básicas con números complejos Solución de ecuaciones diferenciales. Manejo y uso de computadora en ambientes Windows. Saber medir voltaje, corriente, resistencia, inductancia y capacitancia. Competencia en la operación de los equipos de medición de los parámetros

eléctricos e interpretación de las lecturas de las mediciones 7.- TEMARIO


1 Manejo de paquetes computacionales para la simulación de circuitos eléctricos

1.1 Modelado y simulación de circuitos eléctricos con el paquete de software disponible (CircuitMaker, Orcad, Multisim, PSPICE, Proteus, Labview) 1.1.1 Instalación del software que se va

utilizar durante el curso 1.1.2 Manejo de las herramientas del

software 1.1.3 Hoja de Trabajo

1.2 Simulación y diseño de circuitos impresos

2 Conceptos básicos de circuitos

2.1 Tipos y características de las señales eléctricas 2.1.1 Señales directas 2.1.2 Señales alternas

2.1.2.1 Senoidal, cuadrada, triangular, diente de sierra, escalón, impulso

2.1.2.2 Frecuencia, período, amplitud, fase, valor promedio, valor eficaz, valor pico, valor pico a pico.

2.2 Fuentes de alimentación en corriente directa y alterna

2.2.1 Fuentes independientes 2.2.2 Fuentes dependientes

3 Análisis de circuitos de corriente directa

3.1 Circuito resistivo 3.1.1 Ley de Ohm 3.1.2 Conexiones serie, paralelo, mixto,

estrella y delta 3.1.2 Divisor de voltaje 3.1.3 Divisor de corriente 3.1.4 Leyes de Kirchhoff 3.1.5 Teorema de Superposición 3.1.6 Teorema de Thevenin 3.1.7 Teorema de Norton 3.1.8 Teorema de máxima transferencia de potencia

3.2 Análisis transitorio del circuito inductivo, RL

3.3 Análisis transitorio del circuito capacitivo, RC

3.4 Análisis transitorio del circuito RLC

4 Análisis de circuitos de corriente alterna

4.1 Representación de la función en el tiempo 4.1.1 Ángulo de adelanto 4.1.2 Ángulo de atraso

4.2 Fasores y diagramas fasoriales 4.3 Leyes y Teoremas

4.3.1 Ohm 4.3.2 Mallas 4.3.3 Nodos 4.3.4 Superposición 4.3.5 Thevenin y Norton

4.4 Potencia 4.4.1 Potencia instantánea 4.4.2 Valor medio y eficaz 4.4.3 Factor de potencia y corrección

del factor de potencia 4.4.4 Potencia compleja 4.4.5 Máxima transferencia de potencia

5 Circuitos polifásicos

5.1 Fuente trifásica 5.2 Cargas delta y estrella 5.3 Análisis de cargas balaceadas 5.4 Análisis de cargas desbalanceadas 5.5 Potencia trifásica


El profesor debe:

Ser conocedor de la disciplina de análisis de circuitos eléctricos, la cual está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad,

señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer el tipo de conexión de un circuito eléctrico, el cual puede ser serie o paralelo: reconocimiento de patrones; elaboración de un principio a partir de una serie de observaciones producto de un experimento: síntesis.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar comportamientos como aquellos de los circuitos RC contra los RL, identificando puntos de coincidencia y diferencia entre ellos en cada situación concreta (tiempo de decrecimiento del voltaje y corriente respectivamente).

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones hechas a partir de software de simulación (CircuitMaker) y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase.

Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Ejemplos: el proyecto final se realizará tomando en cuenta el contenido de todas las unidades.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: señalar que la clase de electrónica analógica, digital y de potencia están basadas en las técnicas de análisis estudiadas en esta clase y que solo es necesario caracterizar el comportamiento de componentes semiconductores que se abordaran después para agregarlos en las ecuaciones resultantes de la aplicación de los postulados eléctricos y que todo ello se aplica en procesos industriales de producción, etc.

Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las

actividades de experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas durante las observaciones.

Facilitar el contacto directo con componentes eléctricos e instrumentos de medición, al llevar a cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para el trabajo experimental como: identificación, manejo y medición de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.

Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.

Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución.

Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente. Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejor

comprensión del estudiante. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura

(Proteus, Orcad, Matlab, CircuitMaker, Internet, etc.).


La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en:

Ejercicios y problemas en clase Exposición de temas por parte de los alumnos con apoyo y asesoría del

profesor Evaluación el contenido teórico de cada unidad Evaluación trabajos de investigación entregados en forma escrita Examen por unidad para comprobar el manejo de aspectos teóricos y

declarativos Evaluación de las prácticas por unidad, considerando los temas que ésta

contiene Evaluación de las aplicaciones del contenido de la materia Considerar reporte de un proyecto final que describa las actividades

realizadas y las conclusiones del mismo 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Manejo de paquetes computacionales para la simulación de circuitos de eléctricos Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Aprender a utilizar paquetería de modelado y simulación de circuitos eléctricos como herramienta de análisis

Investigar programas computacionales existentes en el mercado para la simulación y análisis de resultados de circuitos eléctricos.

Promover el trabajo en equipo, para investigar y exponer sobre el software que existe para la simulación de circuitos eléctricos.

Diseñar circuitos eléctricos de corriente directa y alterna apoyándose en software de simulación como CircuitMaker, multisim, OrCad, Proteus.

Unidad 2: Conceptos básicos de circuitos Competencia específica a desarrollar


Comprender los conceptos de fuentes de corriente y voltaje dependiente e independiente e identificar su simbología para analizar los circuitos eléctricos que

Investigar en distintas fuentes las definiciones de Voltaje, Corriente eléctrica, Resistencia, Potencia, Inductancia, Capacitancia e Impedancia, como recordatorio de

impliquen este tipo de representaciones y seleccionarlas de acuerdo a las necesidades requeridas.

estos conceptos. En equipo, reflexionar sobre las

distintas definiciones de la misma variable y construir una definición propia validada del concepto investigado.

En plenaria debatir las definiciones obtenidas y concluir con una propia del grupo.

Investigar la definición de la Ley de Ohm, en distintas fuentes de información.

En equipo comparar los enunciados, construir un enunciado propio y memorizarlo

Redactar un ensayo sobre la trascendencia de la Ley de Ohm en la ingeniería

Investigar los conceptos de fuente de alimentación Dependiente e Independiente para Corriente Directa.

Analizar, en equipo, los resultados de la investigación y construir una definición propia validada del concepto fuente de corriente directa

Unidad 3: Análisis de circuitos de corriente directa Competencia específica a desarrollar


Analizar el comportamiento de circuitos que contienen fuentes de voltaje y corriente, tanto independientes como dependientes

Analizará e interpretará circuitos de CD a través de las Leyes de Ohm y Kirchhoff

Aplicar las leyes de Kirchhoff, Teorema de Superposición, Thevenin y Norton para la simplificación y solución de circuitos de corriente directa

Analizar el funcionamiento de las fuentes de voltaje de corriente directa, dependientes e independientes

Resolver problemas de circuitos eléctricos en C.D.

Interpretar resultados de circuitos analizados, modelados y simulados.

Implementar y demostrar el comportamiento de los circuitos eléctricos prácticamente.

Análisis, modelado y simulación de circuitos de CD a través de nodos.

Análisis, modelado y simulación de

Aplicará el teorema a aplicar para el análisis y solución de un circuito

Realizar el análisis del

transitorio de circuitos conteniendo combinaciones de elementos RLC

circuitos de CD a través de mallas. Análisis, modelado y simulación de

circuitos de CD utilizando el teorema de Thévenin.

Análisis, modelado y simulación de circuitos de CD utilizando el teorema de Norton.

Análisis, modelado y simulación de circuitos de CD utilizando el teorema de superposición.

Derivar las formulas de decaimiento de voltaje y corriente en circuitos RC, RL y RLC, así como su aplicación en diversos circuitos

Llevar a cabos prácticas de circuitos eléctricos de corriente directa para verificar resultados teóricos mediante el uso de osciloscopio y multímetro

Interpretación y validación de resultados obtenidos a través de la práctica.

Validación de teoría a través de ejemplos de aplicación prácticos.

Unidad 4: Análisis de circuitos de corriente alterna Competencia específica a desarrollar


Analizará circuitos excitados con señales de Corriente Alterna.

Resolverá problemas que involucren conceptos de voltaje, corriente y potencia de circuitos monofásicos

Aplicar las leyes de Kirchhoff, Teorema de Superposición, Thevenin y Norton para la simplificación y solución de circuitos de corriente alterna

Análisis, solución, modelado y simulación de circuitos de CA utilizando Teoremas.

Realizar problemas sobre valor promedio y eficaz de voltaje, potencia y corriente.

Realizar problemas para la determinación del factor de potencia y métodos de corrección del mismo.

Aplicación del teorema de máxima transferencia de potencia.

Llevar a cabos prácticas de circuitos eléctricos de corriente alterna para verificar resultados teóricos mediante el uso de osciloscopio y multímetro

Visita a empresas generadoras de energía eléctrica

Visita a empresas que utilizan gran cantidad de energía eléctrica

Unidad 5: Circuitos polifásicos Competencia específica a desarrollar


Identificar entre circuitos monofásicos y polifásicos

Analizar las características de un circuito eléctrico trifásico

Resolver problemas que impliquen circuitos eléctricos trifásicos

Comparar la generación monofásica con la trifásica.

Documentar el proceso de generación de energía eléctrica trifásica por la C.F.E. y las características de la señal generada.

Resolver problemas de circuitos eléctricos trifásicos balanceados y desbalanceados.

Resuelve problemas que impliquen determinar el factor de potencia y analizar si es necesario su corrección.

Implementar en el laboratorio los circuitos y/o simularlos para comprobar los conceptos teóricos y resultados de ejercicios o problemas.

Aplicar las técnicas de medición de potencia trifásica.

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Johnson y Jonson, Análisis básico de circuitos eléctricos, Ed. Prentice Hall 2. Dorf, Richard C., Introducción a los circuitos eléctricos, Ed. Wiley 3. Hayt-Kemmerly, Análisis de circuitos en ingeniería, Ed. Mc Graw-Hill 4. Boleystad Robert, Electrónica Teoría de Circuitos, 5ª. Edición, Prentice Hall 5. Edministez Joseph A., Nahvi, Circuitos Eléctricos y Electrónicos, 1ª.

Edición, Mc.Graw-Hill Interamericana, Serie Schaums, Lugar de edición: España

6. Nasor Paul, Unnewher, Introducción a la Ingeniería Electrónica, Análisis de Circuitos. Mc. Graw-Hill, México 1999. Ia. ED.

7. Kerchner Russell M. & Corcoran George F., Circuitos de Corriente Alterna, ED. CECSA. 14 Edición. México, D.F

8. Floyd Thomas L. Principios de Circuitos Eléctricos, 8ª. Edición. Pearson Prentice Hall, México, 2007


1. Calcular y construir circuitos en serie, paralelo y mixto utilizando una fuente de corriente directa y comprobar con el uso de un multímetro la corriente y voltaje en cada elemento.

2. Diseñar un circuito resistivo con tres mallas y calcular la corriente en cada una de ellas y verificar los resultados con el uso del multímetro.

3. Diseñar un circuito RC en serie y paralelo para calcular el tiempo de carga del capacitor y usar el osciloscopio para comprobar los resultados teóricos.

4. Diseñar un circuito RL en serie y paralelo para calcular el tiempo de almacenamiento de energía y usar el osciloscopio para comprobar los resultados teóricos.

5. Diseñar un circuito RLC y calcular las señales transitorias e impedancias del circuito para una configuración serie y paralelo y comprobar los resultados con osciloscopio y multímetro.


Nombre de la asignatura : Análisis de Fluidos



SATCA1 2-2-4


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero Mecatrónico la capacidad de analizar los tipos de fluidos y su comportamiento para con ello poder aplicar en el desarrollo de un producto mecatrónico.

La asignatura consta de la explicación de los conceptos básicos de la mecánica de fluidos, los tipos de fluidos, las características necesarias de los sistemas y la simulación de los flujos.

Esta materia brindará soporte para asignaturas posteriores relacionadas con el desempeño profesional, por lo que se inserta a mitad de la trayectoria escolar.

Posteriormente aplicarán parte de estos conceptos en asignaturas como Circuitos Hidráulicos y Neumáticos Intención didáctica.

Se organiza el temario con tres unidades, en la primera unidad se aborda de forma conceptual, de tal manera que se vayan introduciendo los conceptos básicos que se manejarán durante la materia, así como la ecuación básica de continuidad.

En la segunda unidad se analizan los fluidos compresibles, las características necesarias para su transporte y se analizan las ecuaciones que las rigen, al analizarlas también se aclaran conceptos relativos a las leyes. Además de simular su comportamiento en un sistema.

En la tercera unidad se analizan los fluidos incompresibles, las características necesarias para su transporte así como las ecuaciones y principios que las rigen. Además de simular su comportamiento en un sistema.


La idea es abordar reiteradamente los conceptos fundamentales hasta conseguir su comprensión. Se propone abordar la mecánica de fluidos desde un punto de vista conceptual, partiendo de la identificación de fluidos en el entorno cotidiano o el de desempeño profesional.

El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.


Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura


Aplicar los principios de la mecánica de fluidos en sistemas Mecatrónicos




Conocimientos básicos de la carrera





Toma de decisiones.



Trabajo en equipo


Competencias sistémicas A Capacidad de aplicar los

conocimientos en la práctica





Búsqueda del logro








Durango, la Laguna y Mexicali






Aplicar los principios de la mecánica de fluidos en sistemas Mecatrónicos

6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Conocer propiedades de los fluidos

Conocer y resolver las ecuaciones diferenciales

Conocer sistemas de unidades

Desarrollar análisis dimensionales

Medir variables físicas

7.- TEMARIO


1 Fundamentos de mecánica de fluidos

1. 1. Conceptos básicos 1. 2. Clasificación de fluidos 1. 3. Propiedades de los fluidos 1. 4. Ecuación de continuidad

2 Fluidos compresibles 2. 1. Tuberías 2. 2. Leyes de los gases 2. 3. Ecuación de conservación de la

energía 2. 4. Cálculos básicos de redes de tuberías 2. 5. Simulación de diseño de redes de

tuberías

3 Fluidos incompresibles

3. 1. Tuberías 3. 2. Principio de pascal 3. 3. Golpe de Ariete 3. 4. Ecuación de conservación de la energía 3. 5. Principio de Arquímedes 3. 6. Simulación de diseño de tuberías


El profesor debe:

Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: un análisis, una síntesis, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer los conceptos fundamentales, luego se abordara la aplicación de la misma.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar definiciones de las leyes identificando puntos de coincidencia entre unas y otras definiciones e identificar cada ley en situaciones concretas.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase.

Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Ejemplos: En una automatización, una comparación de dos robots, uno hidráulico y otro neumático, analizar los tipos de fluidos que intervienen.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: identificar las formas de transmisión de calor en con circuitos de hidráulicos y neumáticos.

Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las actividades de experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas durante las observaciones.

Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para el trabajo experimental como: identificación manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.




Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; cuidando la forma del manejo de los fluidos.

Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión del estudiante.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (procesador de texto, hoja de cálculo, base de datos, graficador, Internet, etc.).

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el

desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: o Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades,

así como de las conclusiones obtenidas de dichas observaciones. o Información obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada en

documentos escritos. o Descripción de otras experiencias concretas que podrían realizarse

adicionalmente. o Exámenes escritos para comprobar el manejo de aspectos teóricos y

declarativos o Exámenes prácticos para validar el uso de instrumentos y equipo o Reportes escritos de las prácticas desarrolladas y sus conclusiones de

dichas prácticas.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad 1: Fundamentos de Mecánica de Fluidos Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Reconocer los conceptos y ecuaciones básicas de la mecánica de fluidos.

Investigar los conceptos básicos de mecánica de fluidos

Investigar los distintos sistemas de unidades que existen y sus variables

Analizar ejemplos clásicos de sistemas industriales que utilicen fluidos

Investigar los distintos clasificaciones de los fluidos y los más usuales para el campo de la ingeniería Mecatrónica

Investigar las propiedades básicas de un fluido

Analizar con dos fluidos (Ejemplo: agua, aire, etc.) las propiedades básicas de los fluidos

Resolver problemas que involucren la ecuación de continuidad

Unidad 2: Fluidos compresibles Competencia específica a desarrollar


Explicar la relación de las variables en un sistema con flujo compresible.

Investigar las características de las tuberías que transportan flujos compresibles

Utilizando una red de distribución de aire comprimido, explicar las características de

las tuberías de transporte

Resolver problemas utilizando la ley de los gases para la aplicación de las mismas

Discutir sobre las implicaciones necesarias a considerar debido a las pérdidas de presión basado en los fluidos compresibles.

Analizar las leyes que rigen las propiedades de los fluidos compresibles

Simular en software, el flujo compresible para verificar las áreas criticas donde se requiera mayor control

Unidad 3: Fluidos incompresibles Competencia específica a desarrollar


Explicar las características necesarias básicas a verificar en un sistema con flujo incompresible.

Investigar las características de las tuberías que transportan flujos incompresibles

Utilizando una red de distribución de agua y/o aceite, explicar las características de las tuberías de transporte

Investigar los principios de Pascal y Arquímedes para identificar conceptos fundamentales en los fluidos incompresibles

Analizar los efectos del fenómeno de golpe de ariete

Resolver problemas utilizando la ley de la conservación de la energía

Discutir sobre las implicaciones necesarias a considerar debido a las pérdidas de presión en redes de tuberías

Analizar las leyes que rigen las propiedades de los fluidos incompresibles

Simular en software, el flujo incompresible para verificar las áreas críticas donde se requiera mayor control


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Robert L. Mott, Mecánica de Fluidos Aplicada, Ed. Prentice Hall 2. White, Frank, M., Mecánica De Fluidos, Ed. Mc Graw Hill 3. Robert W. Fox Y Alan T. Mc Donald, Introducción a la Mecánica de fluidos, Ed.

Mc Graw Hill. 4. Cengel y Zimbala, Mecánica de Fluidos, Ed. McGrawHill


Realizar mediciones de variables en fluidos compresibles e incompresibles: densidad, viscosidad, presión, flujo.

Elaborar croquis de redes de tuberías

Caracterización de tuberías mediante uso de software


Nombre de la asignatura : Ciencia e Ingeniería de Materiales


Clave de la asignatura : MTF-1004

SATCA1 3-2-5


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero Mecatrónico, el conocimiento de las propiedades y aplicaciones de los materiales para la selección y uso eficiente en componentes mecatrónicos utilizados en la industria.

Para integrar esta asignatura se debe tener el conocimiento y manejo adecuado de la tabla periódica que integran los diferentes materiales utilizados en las industrias de la transformación.

Puesto que esta materia dará soporte a otras, más directamente vinculadas con desempeños profesionales; se inserta en la primera mitad de la trayectoria escolar; antes de cursar aquéllas a las que da soporte. De manera particular, lo trabajado en esta asignatura se aplica en el estudio de los temas: propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas y térmicas, Intención didáctica.

Se organiza el temario en seis unidades:

En la primera unidad se abarca los conceptos básicos de estructura atómica, así como los defectos e imperfecciones y movimientos de átomos por difusión

En la segunda unidad se analizan las propiedades mecánicas, magnéticas y térmicas de los materiales usados en la ingeniería y se sugiere realizar las prácticas correspondientes para comprobar estas propiedades.

En la tercera unidad se estudia uno de los materiales más utilizados en el campo industrial como es el hierro y sus aleaciones, obtención, y designación así como el estudio de los metales y aleaciones no ferrosas.

En la cuarta unidad se trata el control de la microestructura por medio de los tratamientos térmicos: temple, revenido, carburizado y nitruración. En esta parte se recomienda realizar prácticas de los tratamientos térmicos anteriormente mencionados.

En la quinta unidad sedará el conocimiento de los materiales, polímeros, termoplásticos, termofijos y elastómeros; sus propiedades y aplicaciones


en la industria. Así también sedará el conocimiento de materiales cerámicos, como el vidrio, la arcilla y productos refractarios de aplicación industrial.

En la sexta unidad se tratará el efecto que causa la corrosión y el deterioro de los materiales. En esta parte el alumno conocerá los mecanismos existentes de la corrosión y su prevención.

En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo.

Para realizar todas las actividades antes mencionada, se requiere que el profesor ponga atención y cuidado en los aspectos del desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura.


Explicar la importancia de los materiales en diferentes condiciones de trabajo y medio ambiente requeridas en el campo de la mecatronica.

Tomar decisiones, con base en los elementos teóricos adquiridos, que permitan hacer una selección apropiada de materiales de acuerdo a sus propiedades y requerimiento de trabajo.

Aplicar las diferentes pruebas destructivas y no destructivas necesarias para la selección de los materiales.




Conocimientos básicos de la carrera de Mecatrónica





Toma de decisiones.



Trabajo en equipo



en la práctica





Búsqueda del logro








Apizaco, Zacapoaxtla, Jocotitlan






Comprender las propiedades y el comportamiento de diferentes materiales utilizados en ingeniería para poder seleccionar el material más adecuado de acuerdo a su aplicación.


Interpretar la tabla periódica

Conocer la Teoría cuántica y estructura atómica.

Conocer los Elementos químicos y su clasificación.

Identificar los tipos de Enlaces químicos. 7.- TEMARIO


1 Estructura, arreglos y movimiento de los átomos.

1.1 Importancia y clasificación de los materiales en ingeniería.

1.2 Arreglos atómicos. 1.3 Defectos e imperfecciones. 1.4 Movimiento de átomos (difusión)

2

Propiedades mecánicas y físicas de los materiales.

2.1 Propiedades mecánicas de diferentes materiales.

2.2 Propiedades eléctricas, magnéticas y térmicas

2.3 Materiales semiconductores.

3 Metales y aleaciones.

3.1 El hierro y sus aleaciones 3.2 Procesos de obtención de hierros y

aceros. 3.3 Designaciones y Clasificaciones de los

aceros. 3.4 Metales y aleaciones no ferrosas.

4

Control de la

microestructura

4.1 Endurecimiento por deformación. 4.2 Tratamientos térmicos. 4.3 Temples y revenidos. 4.4 Carburizado y nitrurizado.

5

Polímeros. Cerámicos y

compuestos

5.1 Termoplásticos, termofijos y elastómeros

5.2 Adhesivos y aditivos utilizados en polímeros.

5.3 Clasificación, estructura y aplicaciones de las cerámicas (vidrios, arcilla y sus productos, refractarios, materiales

compuestos)

6 Corrosión y deterioro de materiales.

6.1 Mecanismos de la corrosión. 6.2 Series de la fuerza electromotriz. 6.3 Tipos de corrosión. 6.4 Protección contra la corrosión. 6.5 Oxidación. 6.6 Otros tipos de deterioro de los

materiales.


El profesor debe:

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en

distintas fuentes

Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de una ingeniería con enfoque sustentable.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante

Hacer uso de los sistemas de cómputo para presentaciones didácticas.

Visitar empresas donde se observe la utilización, procesamiento u obtención de los diferentes materiales utilizados en ingeniería.

Proponer prácticas donde se observen los fenómenos tratados.

Fomentar el trabajo grupal,, tanto para actividades practicas como teóricas.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Examen diagnóstico.

Participación individual y en equipo.

Reporte en la participación por equipo

Elaboración y exposición de trabajos de investigación.

Exámenes orales y escritos.

Reporte de las visitas a empresas.

Reporte de prácticas realizadas


Unidad 1: Estructura, arreglos y movimiento de los átomos.

Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer la clasificación de los materiales, según su estructura atómica, así como también sus arreglos atómicos Que el alumno conozca los tipos de dislocaciones y su origen así como sus efectos en los materiales Conocer los movimientos atómicos que se tiene al aplicar a un material ciertos tratamientos y trabajos mecánicos que ocasionan la difusión

Investigar los diferentes arreglos atómicos que existen en los materiales amorfos y cristalinos

Clasificar los arreglos atómicos en los diferentes sistemas cristalinos de un material

Realizar ensayos de tensión, compresión, doblez e impacto para determinar las propiedades mecánicas de dichos materiales.

Realizar un tratamiento térmico a ciertos materiales para comparar el efecto que causa la difusión atómica en los materiales.

Unidad 2: Propiedades mecánicas y físicas de los materiales.


Conocer la ley de Hooke y graficar el comportamiento de los materiales

en un diagrama esfuerzo-deformación y determinar los puntos importantes de dicho diagrama.

Determinar el módulo de

Realizar ensayos de tensión, compresión, doblez, impacto, dureza, fatiga para determinar las propiedades mecánicas de dichos materiales.

Que el alumno compare los resultados obtenidos en los diversos ensayos con los datos contenidos en manuales.

Determinar la conductividad de diferentes materiales

elasticidad de ciertos materiales.

Conocer la ley de Ohm y el comportamiento eléctrico de diferentes materiales

Investigar los materiales semiconductores más comunes en la ingeniería.

Determinar permeabilidad, magnetización de un material que se encuentra sometido a un campo magnético

Analizar como varia la conductividad de un material al hacer variar la temperatura

Analizar la conductividad eléctrica materiales y la variación

Unidad 3: Metales y aleaciones.


Conocer diferentes procesos de fundiciones para obtención del hierro y sus aleaciones

Conocer las diferentes normas para la designación y clasificación de los aceros

Conocer las propiedades y aplicación de aleaciones no ferrosas

Investigar y exponer las propiedades y aplicaciones de las fundiciones.

Investigar y exponer las propiedades y aplicaciones de los aceros al carbono y aleados.

investigar influencia de las ferroaleaciones en los aceros

Investigar las normas SAE e AISI para la designación de los aceros.

Investigar y exponer propiedades y aplicaciones de las aleaciones de: Aluminio, cobre, berilio, níquel, cobalto y titanio.

Unidad 4: Control de la microestructura


Conocer el concepto de dislocación para endurecimiento por deformación en frio

Conocer los diferentes métodos de tratamientos térmicos para el control de la microestructura y sus propiedades

Investigar en concepto de dislocación para endurecimiento por deformación en frio y sus aplicaciones (trefilado y laminado).

Investigar los diferentes tratamientos térmicos

Investigar los tratamientos térmicos de recocido, temple y normalizado.

Investigar los tratamientos térmicos superficiales que se realizan en los

aceros (Carburizado y nitrurizado)

Unidad 5: Polímeros. Cerámicos y compuestos


Conocer las estructuras y comportamiento de los termoplásticos, termofijos y elastómeros

Conocer la clasificación, estructura y aplicaciones de los materiales cerámicos.

Investigar el comportamiento de los materiales termoplásticos, termofijos y elastómeros al aplicarles calor.

Investigar las aplicaciones de los polímeros

Realizar pruebas de materiales elastómeros y termofijos y termoplásticos en cuanto a su dureza y resistencia a la deformación

Investigar los tipos de adhesivos y aditivos utilizados en los polímeros y verificar las nuevas propiedades obtenidas.

Investigar los productos que se fabrican con materiales cerámicos

Uso de los materiales cerámicos como refractarios, eléctricos y electrónicos

Investigar el uso de materiales compuestos como: reforzados con fibras y compuestos laminares.

Unidad 6: Corrosión y deterioro de materiales.


Conocer los tipos de corrosión, sus efectos y su prevención.

Investigar los ambientes que provocan la corrosión.

investigar el efecto que causa la corrosión química, electroquímica

investigar las formas de protección existentes para prevenir la corrosión.

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN

1. Askeland, Donald R. y Phulé P.P., Ciencia e ingeniería de materiales, 3ar. Edición. México. Ed.THOMSON

2. Thornton y Colangelo, Ciencia de Materiales para Ingeniería.Ultima Edición. Ed.Prentice-Hall

3. Shackelford, James F., Ciencia de Materiales para Ingenieros. Última Edición. Ed.Prentice Hall Hispanoamericana.

4. Avner, Sydney H., Introducción a la metalurgia física. Última Edición. Ed.Mc. Graw-Hill.,

5. Flinn y Trojan, Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones. Última edición. Ed. Mc Graw-Hill

6. Keyser, Carl A., Ciencia de Materiales para ingeniería. Última Edición. Ed. Limusa

7. Guy, A.G., Fundamentos de ciencia de Materiales. Última Edición. Ed. Mc. Graw-Hill

8. Van Vlack, Lawrence H., Materiales para Ingeniería. Última Edición. Ed. CECSA

9. Marks Theodore B., Manual del Ingeniero Mecánico .Última Edición Ed. Mc Graw-Hill

10. Kazanas, Procesos Básicos de Manufactura. Ed. Mc Graw-Hill 11. King. Frank, El Aluminio y sus Aleaciones. Ed. Limusa 12. Estandares ASTM. 13. William D. Callister, Introducción a la ciencia e ingeniería de los

materiales, volumen 1, Ultima edición, Ed. Reverte 14. William Smith, Fundamentos De Ingeniería Y Ciencias De Materiales, 4ª

Edición, 2006. Ed. Mc Graw hill 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS

1. U Realizar un ensayo de tensión y construir el diagrama esfuerzo-deformación

y determinar las propiedades mecánicas.

2. Ensayo de impacto.

3. Ensayo de dureza.

4. Análisis metalográfico.

5. Análisis de propiedades eléctricas, magnéticas y térmicas de materiales.

6. Realizar ensayo de termofluencia.

7. Ensayos no destructivos: Ultrasonido, partículas magnéticas y liquidos

penetrantes.


Nombre de la asignatura : Circuitos Hidráulicos y Neumáticos


Clave de la asignatura : MTG-1005

SATCA1 3-3-6


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero mecatrónico los conocimientos y habilidades suficientes para conocer, comprender, identificar y conectar los componentes de una red de distribución, los elementos de trabajo y control que intervienen en un circuito neumático; así como los que intervienen en un circuito hidráulico, para poder diseñar, planear, proyectar, innovar y mantener equipos mecatrónicos en el sector productivo y de servicios.

El curso se desarrolla de manera teórico-práctico dando énfasis en la práctica que permita corroborar la teoría, por lo que se tiene la necesidad de ajustar a pequeños grupos de trabajo que inclusive deberán ser programados en hora extra clase.

Dado que esta materia provee las competencias necesarias para comprender la esencia de los automatismos híbridos que hoy en día se encuentran en el sector industrial y de servicio e ha programado para ser cursada en el sexto semestre.

Por su naturaleza, la materia proporciona el desarrollo de competencias transversales, fundamentalmente de índole ético y de conciencia ambiental, además de capacidades relacionadas con el trabajo en equipo, de comunicación verbal y escrita y de análisis de interpretación de datos. Intención didáctica.

Se organiza el contenido temático en 5 unidades, agrupando la parte neumática en las 2 primeras unidades, la parte hidráulica en las siguientes 2 y una última unidad donde se integra la parte de control eléctrico en ambas ramas.

En la primera unidad se abordan los principios de la física que tienen ingerencia sobre la neumática para poder comprender la repercusión de estos principios en el funcionamiento de los componentes donde aplique; además de ver la importancia del mantenimiento al fluido utilizado así como los componentes y funciones que


realizan cada uno de ellos desde la generación de la potencia, redes de distribución hasta los elementos de control y trabajo.

En la segunda unidad se desarrollan circuitos de control neumático para realizar movimientos combinatorios y secuenciales con la finalidad de generar una visión de los automatismos que se verán en materias de semestre superior pero ahora del modo híbrido.

En la tercera y cuarta unidad se tocan los tópicos concernientes a la rama de la hidráulica que al igual que en las dos primeras unidades se requieren abordar desde lo básico como es las características de los fluidos que pueden llegar a manejarse hasta lo complejo como lo es la interpretación de diagramas hidráulicos de equipos o maquinarías utilizados en el sector privado o de servicios.

En la última unidad se desarrollaran diagramas de control eléctrico por relevación con interfases neumáticas e hidráulicas, como base para poder llevar a cabo el diseño de automatismos híbridos en materias posteriores.

El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de dispositivos; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de los elementos a utilizar para el desarrollo de las prácticas. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.

La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren incluir las necesarias para hacer significativo el aprendizaje. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante reconozca la utilidad de estas técnicas y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales

En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución

de problemas se hará después de este proceso. Se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o innecesarios de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y en la elaboración de supuestos.

E Durante el desarrollo de las actividades programadas en la asignatura es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva particularmente a cabo y entienda que está construyendo su conocimiento, aprecie la importancia del mismo y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía y en consecuencia actúe de manera profesional.


Diseñar y analizar circuitos neumáticos e hidráulicos, utilizando metodologías especializadas, conectar los diferentes elementos utilizados en los circuitos hidráulicos y neumáticos utilizando los diferentes elementos de trabajo y control neumáticos e hidráulicos así como interpretar y utilizar simbología neumática e hidráulica.


Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Habilidad para buscar y analizar

información proveniente de fuentes diversas



Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Compromiso ético



Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de adaptarse a nuevas

situaciones Capacidad de generar nuevas ideas

(creatividad) Habilidad para trabajar en forma

autónoma Capacidad para diseñar y gestionar

proyectos Iniciativa y espíritu emprendedor Preocupación por la calidad Búsqueda del logro







Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de: Aquí va los tec






Diseñar y analizar circuitos neumáticos e hidráulicos, utilizando metodologías especializadas, conectar los diferentes elementos utilizados en los circuitos hidráulicos y neumáticos utilizando los diferentes elementos de trabajo y control neumáticos e hidráulicos así como interpretar y utilizar simbología neumática e hidráulica. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

El estudiante: Aplicar conceptos de física relacionados a los sistemas hidráulicos y

neumáticos. (Presión, Caudal, Humedad). Aplica el principio de Bernulli. Utiliza factores de conversión de longitud, masa y volumen. Aplica los principios del Álgebra Booleana. Aplica los principios de Circuitos lógicos.

7.- TEMARIO


1 Introducción a la neumática

1.1 Antecedentes históricos de la neumática. 1.1.1 Ventajas y desventajas de la

Neumática. 1.2 Aplicaciones cotidianas e industriales de la

neumática. 1.3 Conceptos de:

1.3.1 Humedad Relativa 1.3.2 Presión 1.3.3 Cauda

1.4 Producción de aire comprimido 1.4.1 Tipos de compresores, 1.4.2 Ventajas y desventajas 1.4.3 Principio de operación 1.4.4 Tipos de regulación 1.4.5 Selección de compresor

1.5 Puntos de eliminación de condensado 1.5.1 Deposito 1.5.2 Secadores 1.5.3 Red de distribución 1.5.4 Unidad de mantenimiento

1.6 Elementos de trabajo 1.6.1 Rotativos 1.6.2 Lineales

1.7 Elementos de control de: 1.7.1 Dirección

1.7.2 Presión 1.7.3 Caudal

1.8 Temporizadores neumáticos 1.8.1 Al trabajo 1.8.2 Al reposo

1.10 Elaboración de circuitos básicos de control neumático

2 Diseño de circuitos combinatorios y secuenciales neumáticos

2.1 Método de cascada 2.2 Método paso a paso 2.3 Método de GRAFCET 2.4 Método de tabla de estado 2.5 Simulación de circuitos combinacionales y

secuenciales mediante uso de software

3 Introducción a la hidráulica

3.1 Antecedentes históricos de la hidráulica 3.2 Aplicaciones cotidianas e industriales de la

hidráulica 3.3 Ventajas y desventajas de la hidráulica 3.4 Características de los fluidos hidráulicos 3.5 Centrales hidráulicas, características y

partes principales 3.6 Bombas hidráulicas principio de

funcionamiento y partes principales 3.7 Intercambiadores de calor

3.7.1 Aire-aceite 3.7.2 Agua-aceite

3.8 Acumuladores hidráulicos 3.8.1 Tipos 3.8.2 Aplicaciones

3.9 Cálculo de actuadores, bombas y tanques hidráulicos y motores eléctricos.

4 Elementos de trabajo y válvulas hidráulicas

4.1 Partes principales y principio de funcionamiento de actuadores hidráulicos. 4.1.1 Lineales 4.1.2 Rotativos

4.2 Partes principales y principio de funcionamiento de las válvulas de control de presión

4.2.1 Limitadora 4.2.2 Reductora 4.2.3 Secuencia

4.3 Partes principales y principio de funcionamiento de las válvulas de control de dirección

4.3.1 Asiento 4.3.2 Corredera 4.3.3 Control directo

4.3.4 Control indirecto 4.4 Partes principales y principio de

funcionamiento de válvulas de control de caudal

4.4.1 Estranguladora 4.4.2 Reguladora

4.5 Interpretación de diagramas hidráulicos

5 Introducción a la electroneumàtica y electrohidráulica

5.1 Elementos eléctricos de control y detección 5.1.1 Pulsadores 5.1.2 Selectores 5.1.3 Elementos de protección

5.1.3.1 Sobrecarga 5.1.3.2 Sobrecorriente 5.4 Indicadores luminosos y acústicos 5.5 Relevadores 5.6 Relevadores temporizados 5.7 Interruptores de limite 5.8 Sensores electrónicos 5.2 Válvulas electroneumáticas y

electrohidráulicas 5.2.1 Biestables 5.2.2 Monoestables 5.2.3 Doble monoestables

5.3 Diseño y elaboración de circuitos básicos 5.4 Diseño y elaboración de circuitos

combinacionales 5.5 Diseño y elaboración de circuitos

secuenciales 5.6 Simulación de circuitos combinacionales y

secuenciales mediante uso de software


El profesor debe:

Ser experto de la materia que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida para la construcción de nuevos conocimientos.


distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar información técnica de los proveedores de equipo en diversas fuentes de información como lo son catálogos, Internet, etc.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al realizar los diagramas de control, y las investigaciones solicitadas como trabajo extra clase.

Observar y analizar automatismos meramente neumáticos propios del campo ocupacional. Ejemplos: los diagramas ha desarrollar en las unidades 1 y 2.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: la equiparación exiastente entre la neumática, hidráulica, eléctrica y electrónica.


Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para el trabajo experimental como: identificación manejo y conexión de elementos de control y trabajo neumático e hidráulico.


Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, métodos que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.


Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de un desarrollo sustentable.

Utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión del estudiante.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (software de simulación de la especialidad).

Promover conferencias relacionadas a la materia.



o Reportes de las observaciones hechas durante las actividades. o Reportes de investigaciones solicitadas. o Examen para comprobar el manejo de aspectos teóricos y declarativos. o Reportes de prácticas realizadas en los equipos de laboratorio. o Reportes de diseño de circuitos realizados en software de simulación. o Puntualidad. o Responsabilidad. o Trabajo en equipo. o Limpieza

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Introducción a la neumática Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Comprender la importancia del mantenimiento al fluido neumático. Entender la importancia y función de los elementos involucrados en un circuito neumático. Desarrollar y conectar circuitos básicos de control neumático.

Investigar y comprender las ventajas, desventajas y aplicaciones de la neumática.

Recolectar datos de placa de los compresores existentes en los talleres de la institución.

Investigar en diferentes medios (catálogos de fabricantes, Internet, manuales de proveedores, etc.) las características técnicas de los diferentes compresores existentes en el mercado.

Analizar las redes de distribución existentes en los laboratorios de la institución.

Realizar cálculos para la determinación del diámetro de la tubería en una red de distribución.

Investigar e identificar la simbología en base a las normas en aplicables al área.

Identificar los elementos de control y de trabajo ubicados en los tableros de prácticas.

Conectar de forma independiente cada elemento de control y trabajo.

Diseñar circuitos de control neumáticos básicos.

Selección de elementos que intervienen en

los diseños neumáticos desarrollados. Conectar los circuitos de control

neumáticos desarrollados.

Unidad 2: Diseño de circuitos combinatorios y secuenciales neumáticos Competencia específica a desarrollar


Diseñar circuitos neumáticos combinatorios y secuenciales para la automatización de procesos

Aplicar fundamentos y herramientas para la automatización con equipos neumáticos

Desarrollar diagramas espacio-fase. Selección de los elementos que intervienen

en los diseños neumáticos. Desarrollar diagramas de control neumático

por el método de cascada, paso a paso y grafcet en tableros de laboratorio.

Conectar los circuitos de control desarrollados.

Simulación de diagramas de control neumático por los métodos anteriores en software de especialidad

Unidad 3: Introducción a la hidráulica Competencia específica a desarrollar


Comprender la importancia de las características y el mantenimiento al fluido hidráulico. Entender la importancia y función de los elementos involucrados en las centrales hidráulicas.

Investigar y comprender las ventajas, desventajas y aplicaciones de la hidráulica.

Identificar los componentes hidráulicos existentes en la central hidráulica del laboratorio.

Investigar en diferentes medios (catálogos de fabricantes, Internet, manuales de proveedores, etc.) las características técnicas de las centrales hidráulicas existentes en el mercado.

Obtener la curva caudal-presión de la bomba del simulador.

Analizar el comportamiento de la relación caudal-presión.

Unidad 4: Elementos de trabajo y válvulas hidráulicas Competencia específica a desarrollar


Comprender el principio de funcionamiento y partes principales de los elementos de trabajo hidráulicos

Lineales

Análisis de circuitos con válvulas de control de presión. o Limitadora o Reductora o Secuencia

Rotativos Comprender el principio de funcionamiento y partes principales de los elementos de control hidráulicos de:

Presión Dirección Caudal

Análisis de circuitos hidráulicos con válvulas de control de dirección.

o De asiento o De corredera o De control directo o De control indirecto

Análisis de circuitos hidráulicos con válvulas de control de caudal.

o Estranguladora o Reguladora o Antiretorno pilotada

Unidad 5: Introducción a la electroneumàtica y electrohidráulica Competencia específica a desarrollar


Desarrollar y conectar circuitos básicos de control electroneumático y electrohidráulico

Investigar en diferentes medios (catálogos de fabricantes, Internet, manuales de proveedores, etc.) las características técnicas de los diferentes elementos para control eléctrico existentes en el mercado.

Identificar los elementos de control y de trabajo ubicados en los tableros de prácticas.

Conectar de forma independiente cada elemento de control y trabajo.

Diseñar circuitos de control electroneumáticos y electrohidráulicos básicos.


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Martínez Sánchez Víctor, Potencia hidráuilica controlada por PLC,

Alfaomega 2. Creus Sole Antonio, Neumática e hidráulica, Alfaomega 3. Antonio Guillen Salvador, Aplicaciones industriales de la neumática,

Alfaomega-Marcombo. 4. Deppert W/ Stoll K., Dispositivos neumáticos, Alfaomega 5. Felip Roca Ravell, Oleoneumática básica “Diseño de circuitos”,

Alfaomega-Edicions UPC. 6. Hanno Seich y Aurelio Bucciarelli, Oleodinámica. Editorial Gustavo Gili S.A. 7. Manual Training hidráulico Nº 1, Fundamentos y componentes de

oleohidráulica, Mannesmann-Rexroth. 8. Manual de componentes y elementos de hidráulica 2000. Mannesmann-

Rexroth. 9. Manual de MICROMECANICA. Introducción a la neumática y sus

componentes. 10. Manual de FESTO. Introducción a la técnica neumática de mando. 11. FESTO. Manual de componentes y elementos de neumática 2002.

Software:

o Software de simulación Autamation Studio, Famic Technologies Inc. o Software de cálculos de actuadores lineales, de giro y amortiguadores

neumáticos - FESTO. o Software de selección elementos de hidráulica - Mannesmann-Rexroth. o Software de selección válvulas hidráulica - Mannesmann-Rexroth.


Observación de un sistema de producción de aire comprimido. Reconocimiento de los elementos de control y trabajo ubicados en los

tableros. Control directo de actuador:

o Lineal. o Rotativo

Control indirecto de actuador: o Lineal. o Rotativo.

Control de velocidad de avance y retroceso de un actuador: o Lineal simple efecto. o Lineal doble efecto.

Control de velocidad de giro de actuadores rotativos. Control manual de circuitos neumáticos. Control temporizado de circuitos neumáticos. Control secuencial en base a presión de circuitos neumáticos. Control de circuitos combinatorios desarrollados bajo los métodos de:

o Cascada o Paso a Paso o Grafcet o Tabla de estados

Control de circuitos secuenciales desarrollados bajo los métodos de: o Cascada o Paso a Paso o Grafcet o Tabla de estados

Identificación de los elementos que están involucrados en la central hidráulica. Obtención de la curva característica Q-P de la bomba del simulador. Control de actuador lineal doble efecto para la verificación del comportamiento

de la presión vs. caudal en un sistema hidráulico. Control indirecto de actuador lineal y rotativo a través de electroválvulas:

o Monoestable o Biestable o Doble monoestable

Control de velocidad de avance y retroceso de un actuador lineal a través de electroválvulas:

o Monoestable. o Biestable. o Doble monoestable.

Control de velocidad de giro de actuadores rotativos a través de electroválvulas:


Control temporizado de circuitos electroneumáticos y electrohidráulicos a través de electroválvulas:


Control directo e indirecto a través de interfases de circuitos electroneumáticos y electrohidráulicos.

Control de velocidad a través de interfases de circuitos electroneumáticos y electrohidráulicos.

Control de temporizado a través de interfases de circuitos electroneumáticos y electrohidráulicos.

Nota: Las prácticas pueden variar dependiendo del equipamiento con que se cuente en la institución.


Nombre de la asignatura : Control



SATCA1 4 - 2 - 6


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para explicar y realizar el control lineal de los sistemas dinámicos. Permite la utilización de herramientas que simulen, analicen y diseñen controladores para sistemas de control.

La materia en su constitución ha tenido especial interés en abordar los diferentes campos de las ingenierías y de la tecnología donde se da la mayor aplicación de enfoques de control sin dejar de lado la importancia que reviste en los campos diversos en el quehacer profesional.

La asignatura es columna vertebral de las diversas ingenierías, pues ofrece el conocimiento de diversos sistemas dinámicos y sus características fundamentales de funcionamiento. Temas como estabilidad, margen de error, rapidez, robustez y otros más son considerados con especial atención contemplando los enfoques clásico y moderno en el tratamiento de las señales en el proceso de control.

El profesional en el desempeño cotidiano será capaz de comprender las características, parámetros y conceptos intrínsecos de un sistema de control al observar sus diferentes respuestas ante entradas diversas, y podrá realizar ajustes que permitan la optimización de los sistemas con enfoques actuales. Intención didáctica.

El temario considera cinco unidades, contemplando en su primera unidad la identificación de los sistemas y sus diferentes características.

La unidad dos comprende el entendimiento claro de lo que significa y de la aplicabilidad del concepto de Función de Transferencia en los sistemas. Considera la identificación de los sistemas ante diferentes tipos de entradas, identificando sus salidas y los diferentes ordenes de operación del sistema. Centralmente se evalúa la


estabilidad de los sistemas mediante diferentes criterios. Se considera el análisis de la respuesta transitoria y de estado estable. Dentro de los temas determinantes en esta unidad esta la evaluación del error.

La tercera unidad es dedicada al estudio del concepto de controlador en el tiempo y sus diferentes formas de análisis y diseño. Se emplean diferentes técnicas de diseño de controladores.

La cuarta unidad realiza una evaluación de los sistemas desde una óptica diferente, el estudio en el dominio de la frecuencia de los sistemas, para obtener las diferentes formas de compensación en adelanto y/o atraso de los controladores.

La quinta unidad es observar desde un enfoque modernista los controladores y el diseño de estos. Para el estudio se emplea la teoría de espacio de estado que es una visión de los últimos años con un futuro provisorio para la eficiente sintonización de los controladores.

Decididamente el énfasis fundamental de la materia es brindar todo el conocimiento existente en el terreno del estudio de los sistemas clásicos de control y prepararse para materias posteriores donde los conceptos clave persistirán pero las técnicas a base de microprocesadores enriquecerán el análisis y diseño de sistemas de control.

Todas las unidades están interrelacionadas y es necesario contar con cierto dominio matemático. Es necesario conocer los conceptos fundamentales de la transformada de Laplace, destacando que se vuelve una herramienta fundamental en el estudio de los modelos matemáticos.

Dentro del curso se contempla la posibilidad del desarrollo de actividades prácticas que promuevan, de los temas básicos a los avanzados, el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables de sistemas físicos de naturaleza fundamentalmente eléctrica, electrónica y mecánica, considerando sus datos relevantes; el planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado, así, por ejemplo, la dinámica de los sistemas es posible observarla en aplicaciones prácticas que brinden una mejor comprensión de sus características. En las prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos, para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar.

Se sugiere una actividad integradora o proyecto final que permita aplicar los conceptos de control estudiados durante el curso, con el propósito de dar un cierre a la materia mostrándola como útil por sí misma en el desempeño profesional, independientemente de la utilidad que representa en el tratamiento de temas en materias posteriores.

La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales.

Perfectamente cabe la posibilidad de utilizar herramientas de apoyo, materiales diversos que en la actualidad son más disponibles para la comprensión de los diversos temas. Una herramienta sugerida para la evaluación de sistemas reales es Matlab, la cual se encuentra como una opción también de simulación de sistemas físicos de diferente naturaleza.

En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Esta resolución de problemas no se especifica en la descripción de actividades, por ser más familiar en el desarrollo de cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o excedentes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y elaboración de supuestos.


Durante el desarrollo de las actividades programadas en la asignatura es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva particularmente a cabo y entienda que está construyendo su conocimiento, aprecie la importancia del mismo y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión, la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo, el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la

autonomía y en consecuencia actué de manera profesional.

Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos y los considere en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura.


Adquirir los conocimientos necesarios para evaluar, analizar, comprender, construir, sintonizar, controlar y mantener sistemas dinámicos invariantes en el tiempo para diferentes procesos industriales.






Conocimiento de la Transformada de Laplace

Habilidades básicas en el modelado de sistemas mediante la utilización de la Transformada de Laplace.



Habilidad para simular mediante modelaje matemático los sistemas físicos

Conocimiento de electrónica analógica



Toma de decisiones.



Trabajo en equipo


Creatividad

Habilidad de modelar Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos

en la práctica





Búsqueda del logro

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Adquirir los conocimientos necesarios para evaluar, analizar, comprender, construir, sintonizar, controlar y mantener sistemas dinámicos invariantes en el tiempo para diferentes procesos industriales. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Asociar el comportamiento de variables en el tiempo continuo, con una representación gráfica y una representación analítica de una variable compleja S, de un modelo de sistema lineal e invariante en el tiempo.

Identificar características de sistemas LTI (Linear Time Invariant) utilizando su representación en la Transformada de Laplace.

Caracterización de sistemas dinámicos en el dominio del tiempo, en el plano complejo (S) y en de la frecuencia.

7.- TEMARIO


1 Introducción a la teoría de control

1.1 Reseña del desarrollo de los sistemas de control

1.2 Definiciones 1.2.1 Elementos que conforman los

sistemas de control 1.2.1.1 Lazo Abierto 1.2.1.2 Lazo Cerrado

1.2.2 Ejemplo de sistemas de control 1.3 Control Clásico contra Control Moderno

2 Análisis de sistemas realimentados en el tiempo

2.1 Tipos de sistemas y error de estado estacionario y dinámico 2.1.1 Tipos de sistemas 2.1.2 Análisis de error

2.1.2.1 Coeficientes estáticos de error

2.1.2.2 Error de estado estacionario

2.1.2.3 Coeficientes de error dinámico

2.1.3 Criterios de error 2.1.4 Introducción a la optimización de

sistemas 2.2 Criterio de Estabilidad de Routh-Hurwitz 2.3 Técnicas del lugar de las raíces 2.4 Reubicación de polos y ceros

3 Análisis y diseño de controladores en el

3.1. Definición de características de un controlador

tiempo 3.2 Tipos de controladores: P, PI, PD y PID 3.3 Método del lugar geométrico de las raíces 3.4 Controladores clásicos por

retroalimentación 3.4.1 Reglas de Ziegler-Nichols 3.4.2 Aplicación de las reglas de Ziegler-

Nichols 3.4.3 Selección y sintonización del

controlador 3.5 Aplicaciones en la solución de problemas

reales

4 Análisis y diseño de compensadores en la frecuencia

4.1 Criterio de Estabilidad por Bode (Margen de ganancia y fase)

4.3 Compensación con Bode 4.3.1 Compensación en adelanto 4.3.2 Compensación en atraso 4.3.3 Compensación en adelanto-atraso

4.4 Aplicaciones en la solución de problemas reales

5 Introducción al diseño de controladores en espacio de estado

5.1 Introducción 5.2 Estabilidad en el espacio estado: Punto de

equilibrio o punto crítico 5.3 Retroalimentación del vector de estado y

asignación de valores propios, ejemplos


El profesor debe:

Ser conocedor de la disciplina de control, la cual está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer el orden de un sistema físico dada la función de transferencia del mismo: reconocimiento de patrones; elaboración de un principio a partir de una serie de observaciones producto de un experimento: síntesis.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar comportamientos como aquellos de segundo orden, identificando puntos de coincidencia y diferencia entre ellos en cada situación concreta (subamortiguado, criticamente amortiguado, sobreamortiguado).

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones hechas a partir de software de simulación (Matlab) y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase.


Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: señalar que el control continuo basado en Laplace estudiado en esta clase puede ser extendido a un control discreto basado en transformada Z con conceptos similares, y que ambos son necesarios para controlar el movimiento de robots, los cuales son necesarios para implementar manufactura integrada por computadora, etc.






Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente.


Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (Matlab, LabView, Mathematica, Simmon, CircuitMaker, Internet, etc.).



Ejercicios y problemas en clase

Exposición de temas por parte de los alumnos con apoyo y asesoría del profesor

Evaluación trabajos de investigación entregados en forma escrita

Evaluación por unidad para comprobar el manejo de aspectos teóricos y declarativos

Evaluación de las prácticas por unidad, considerando los temas que ésta contiene

Evaluación de las aplicaciones del contenido de la materia

Considerar reporte de un proyecto final que describa las actividades realizadas y las conclusiones del mismo


Unidad 1: Introducción a la teoría de control Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Identificar los sistemas de control

Conocer el principio de operación de sistemas de control de lazo abierto y de lazo cerrado

Identificar en la vida real sistemas y de ellos poder ubicar las características principales

Discutir sobre los diferentes sistemas de la vida real, identificar la naturaleza de cada sistema.

Saber ubicar las propiedades de cada sistema.

Poder delimitar el sistema. Identificar las relaciones de partes (componentes) del sistema

Ejemplificar sistemas de lazo abierto y sistemas de lazo cerrado, ubicándolos en estas dos clasificaciones.

Proponer posibles modificaciones a los sistemas para pasar de un lazo abierto a cerrado y de un sistema de lazo cerrado a uno de lazo abierto, evaluando las conveniencias de realizar tal ejercicio.

Unidad 2: Análisis de sistemas realimentados en el tiempo Competencia específica a desarrollar


Identificar los diferentes tipos de señales que se emplean

Comprender a través de ejercicios matemáticos el orden que puede llegar a

como entrada a los sistemas

Identificar los órdenes que constituyen la función de transferencia de un sistema determinado

Interpretar el concepto de cero (zero) y polo en las funciones de transferencia

Comprender el concepto de respuesta transitoria y respuesta de estado estable en la salida del sistema

Comprender y analizar el concepto de error estacionario y dinámico.

Utilizar métodos básicos de optimización de sistemas

Evaluar estabilidad de un sistema por medio de la técnica algebraica de Ruth-Hurwitz

Comprender la técnica de identificación de polos llamada lugar de las raíces y reubicar polos y ceros

tener una función de transferencia y observar su salida.

Elaborar con amplificadores operacionales prácticas (filtros análogos) que permitan comprobar el tipo de orden de un sistema y su respuesta.

Identificar los ceros y polos de un sistema aplicado matemáticas descriptivas.

Utilizar software de simulación (Matlab, SciLab, etc.) para reforzar los conceptos.

Comprender los errores estacionario y dinámico mediante el análisis de las gráficas de la respuesta de los sistemas.

Realizar cálculos matemáticos para ubicar las diferencias entre sistemas y ordenes de estos, aplicando diferentes criterios.

Realizar ejercicios (clase y extraclase) con los métodos básicos para la optimización de sistemas.

Comprender e interpretar mediante gráficas el concepto de estabilidad.

Realizar variaciones al grado del sistema y a las señales de entrada para observar el cambio en el parámetro de estabilidad.

Aplicar la técnica algebraica de Routh-Hurwitz desarrollando ejercicios.

Utilizar la metodología para graficar el lugar geométrico de las raíces y poder realizar modificaciones (reubicación), observando la repercusión en la salida del sistema.

Unidad 3: Análisis y diseño de controladores en el tiempo Competencia específica a desarrollar


Comprender el funcionamiento de un controlador en un sistema.

Identificar el papel que juega un controlador en el estudio de los sistemas.

Utilizar los controladores P, PI, PD y PID.

Identificar los tipos de controladores Sintonizar controladores mediante el método de Ziegler-Nichols Sintonizar controladores mediante el método del lugar de las raíces Aplicar en sistemas observados en unidades anteriores los métodos de sintonización y observar diferencias

Utilizar el método Ziegler-Nichols en la sintonización de controladores sobre sistemas con función de transferencia explícita y matemática y sobre sistemas con función de transferencia desconocida.

Utilizar el método del lugar geométrico de las raíces para sintonizar controladores.

Unidad 4: Análisis y diseño de compensadores en la frecuencia Competencia específica a desarrollar


Comprender el significado de las gráficas de Bode Elaborar gráficas de Bode conociendo los conceptos de margen de ganancia y margen de fase Comprender las compensaciones posibles en el estudio de sistemas en el dominio de la frecuencia Evaluar los sistemas reales vistos con anterioridad

Identificar los parámetros presentes en las gráficas de Bode

Elaborar manualmente gráficas o diagramas de Bode

Utilizar software para elaborar gráficas de Bode

Evaluar ejemplos vistos en unidades pasadas en el tema de gráfica de Bode

Identificar el concepto de estabilidad, error y rapidez a partir de las gráficas de Bode.

Examinar las características de los compensadores en atraso, adelanto y adelanto-atraso.

Diseñar compensadores en atraso, adelanto y adelanto-atraso.

Aplicar los compensadores en atraso, adelanto y adelanto-atraso.

Unidad 5: Introducción al diseño de controladores en espacio de estado Competencia específica a desarrollar


Comprender el significado de espacio de estado

Comprender a plenitud el concepto moderno de espacio de estado

Comprender el significado de punto de equilibrio Evaluar ejemplos

Ubicar el punto de equilibrio en los sistemas por este método

Observar como influye el concepto de retroalimentación del vector de estado


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Kuo, Benjamín C., Sistemas de control automático, 7ª edición, Ed. Prentice

Hall, (1996) 2. Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 3ª edición, Ed. Prentice Hall,

(1992) 3. William L. Brogan, Modern control theory, 3th edition, Ed. Prentice Hall, (1991) 4. Distefano, Stubberud y Williams, Retroalimentación y sistemas de control, 2ª

edición, Ed. Mc Graw Hill, (1992) 5. Dorf, Richard C., Sistemas modernos de control, 2ª edición, Ed. Addison

Wesley, (1989) 6. Roca Cusidó, Alfred, Control de procesos, Ed. Alfaomega,(1999) 7. Umez_Eronini E., Dinámica de sistemas y control, Ed. International Thomson

Editors, (2001) 8. Nise, Norman S., Sistemas de Control para Ingeniería, 3a Ed., Editorial

C.E.C.S.A., 2002


Diseño y simulación por software de controladores y compensadores aplicados en sistemas de control realimentado utilizando software a nivel sistema como Matlab, y software a nivel implementación como CircuitMaker que incluyan los temas de estabilidad, lugar de las raíces, Bode y variables de estado.

Modelación, construcción, caracterización y sintonización física de un sistema de control realimentado que sea factible de implementar con los medios disponibles.


Nombre de la asignatura : Controladores Lógicos Programables


Clave de la asignatura : MTD-1007

SATCA1 2-3-5


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero mecatrónico los conocimientos y habilidades suficientes para controlar, monitorear e interconectar los autómatas que le permitan proyectar, innovar y mantener equipos mecatrónicos en el sector productivo y de servicios.

La materia provee de herramientas conceptuales y prácticas para aprovechar las posibilidades de controladores lógicos programables en aplicaciones industriales automatizadas.

El curso se desarrolla de manera teórico-práctico dando énfasis en la práctica que permita corroborar la teoría, por lo que se tiene la necesidad de ajustar a pequeños grupos de trabajo que inclusive deberán ser programados en hora extra clase.

Dado que esta materia involucra los conocimientos de otras materias cursadas para poder englobar el control a través de los controladores y tener la visión global de los automatismos que hoy en día se encuentran en el sector industrial y de servicio es programada para ser cursada en el noveno semestre de la carrera.

Por su naturaleza, la materia proporciona el desarrollo de competencias transversales, fundamentalmente de índole ético y de conciencia ambiental, además de capacidades relacionadas con el trabajo en equipo, de comunicación verbal y escrita y de análisis de interpretación de datos.


Se organiza el contenido temático en 5 unidades, iniciando en la primera unidad con los conceptos básicos que se requieren para el desarrollo de automatismos por medio de relevación. En la segunda unidad se abordan los conceptos necesarios


para comprender la estructura interna y externa de los controladores, sus aplicaciones, ventajas y desventajas así como los cuidados que deben tenerse en cuenta para una correcta instalación.

En la tercera unidad se induce al alumno a la programación de controladores lógicos programables mediante el lenguaje más común de programación utilizando las herramientas que estos elementos poseen para una programación más sencilla pero a la vez de nivel avanzado. En la cuarta unidad se abordan lenguajes de programación existentes en la actualidad en diversos controladores lógicos y finalmente en la quinta unidad se desarrolla un proyecto de automatización que englobe los conocimientos y habilidades desarrolladas por los alumnos permitiéndole que sea capaz de seleccionar el lenguaje de programación de su preferencia así como los elementos de control y fuerza que serán necesarios para su implementación.

El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo, diseño y control de dispositivos; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de los elementos a utilizar para el desarrollo de las prácticas. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.

La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante reconozca la utilidad de estas técnicas y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales

En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o sobrantes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y elaboración de supuestos.

En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el

estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía.


Conocer, analizar y aplicar lenguajes de programación de controladores lógicos programables para automatizar, mantener y administrar equipos y sistemas mecatrónicos


Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita en su

propia lengua Habilidades básicas de manejo de la

computadora Habilidades de gestión de

información(habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas)



Trabajo en equipo


Capacidad de trabajar en equipo interdisciplinario


Compromiso ético




Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones



Capacidad para diseñar y gestionar proyectos

Iniciativa y espíritu emprendedor


Conocer, analizar y aplicar lenguajes de programación de controladores lógicos programables para automatizar, mantener y administrar equipos y sistemas mecatrónicos 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

El estudiante: Utiliza instrumentos de medición eléctrica.

Aplica circuitos de control eléctrico, electrohidráulico y electroneumático por relevación.

Detecta y acondiciona señales.

Estructura microcontroladores. 7.- TEMARIO


1 Estructura de un automatismo.

1.1 Etapas de un automatismo. 1.2 Tipos de control. 1.3 Clasificación de señales. 1.4 Descripción de los componentes que

integran un automatismo. 1.5 Simbología en norma americana y norma

europea. 1.6 Sistemas de control híbridos

2 Estructura de los controladores lógicos programables.

2.1 Definición 2.2 Antecedentes de los controladores lógicos

programables. 2.3 Campos de aplicación 2.4 Ventajas y desventajas de los

controladores lógicos programables. 2.5 Clasificación de los controladores lógicos

programables. 2.6 Estructura física del controlador lógico. 2.7 Configuración interna del controlador

lógico. 2.8 Direccionamiento de elementos internos del

controlador. 2.9 Introducción a las redes de comunicación

entre autómatas.

3 Programación de controlador lógico en lenguaje escalera (ladder).

3.1 Pantallas de programación. 3.2 Off Line (Fuera de línea). 3.3 On Line (En línea). 3.4 Elementos de programación:

3.4.1 Bit 3.4.2 Byte 3.4.3 Palabra

3.5 Elementos de programación avanzada: 3.5.1 Temporizadores 3.5.2 Contadores 3.5.3 Comparadores 3.5.4 Aritméticos 3.5.5 Secuensores

4 Otros lenguajes de programación

4.1 Listado de instrucciones 4.2 Bloque de funciones. 4.3 Grafcet

5 Desarrollo de proyecto integrador.

5.1 Proyecto de aplicación con PLC


El profesor debe:

Ser experto de la materia que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar información técnica de los proveedores de equipo en diversas fuentes de información como lo son catálogos, Internet, etc.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al realizar los diagramas de control, y las investigaciones solicitadas como trabajo extra clase.

Observar y analizar automatismos híbridos propios del campo ocupacional. Ejemplos: los diagramas ha desarrollar en el transcurso del curso.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: el desarrollo de programas de control con elementos eléctricos, neumáticos e hidráulicos que conformen sistemas híbridos de control.


Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para el trabajo experimental como: identificación manejo y conexión de elementos de control por programadores lógicos.


Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, métodos que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.


Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de un desarrollo sustentable.

Utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión del estudiante.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (software de programación).

Guía a los estudiantes en la elaboración de proyecto integrador.


La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje:

o Reportes de las investigaciones solicitadas. o Examen para comprobar el manejo de aspectos teóricos y declarativos. o Reportes de prácticas realizadas en los equipos de laboratorio. o Reportes de diseño de circuitos de control realizados en software de

programación. o Prácticas de conexión de los circuitos básicos, circuitos combinatorios y

secuenciales híbridos. o Puntualidad. o Responsabilidad. o Trabajo en equipo. o Limpieza.


Unidad 1: Estructura de un automatismo Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Entender el principio de funcionamiento de los elementos convencionales utilizados en el desarrollo de automatismos. Conectar de manera correcta los elementos convencionales utilizados en automatismos. Aprender a utilizar la información técnica suministrada por los proveedores de elementos de control y potencia utilizados en automatismos.

Recolectar datos técnicos (de placa, catálogo u otro medio) de elementos eléctricos de control existentes en los talleres de la institución.

Identificar los elementos de control y trabajo ubicados en los tableros de prácticas.

Diseñar circuitos eléctricos de control y de potencia a través de relevación.

Conectar los circuitos eléctricos de control y de potencia a través de relevación.

Unidad 2: Estructura de los controladores lógicos programables Competencia específica a desarrollar


Comprender la forma en que esta conformado un controlador lógico programable según el tipo.

Aprender los protocolos de

Investigar aplicaciones de los autómatas en diversos sectores.

Seleccionar el autómata adecuado, de acuerdo a las características del proceso.

Identificar los diversos componentes que integran un controlador lógico

comunicación entre controladores lógicos programables.

Conectar de manera correcta los elementos de campo con el controlador lógico programable, considerando las precauciones necesarias recomendadas por proveedor.

programable.

Investigar los diferentes tipos de redes de comunicación existentes en el mercado, ventajas y desventajas.

Realizar una interfase MPI.

Realizar una interfase:

Profibus

Ethernet

ASI

Unidad 3: Programación de controlador lógico en lenguaje escalera (ladder). Competencia específica a desarrollar


Aprender el direccionamiento de elementos de acuerdo al tipo de procesador utilizado en lenguaje escalera (ladder).

Desarrollar la lógica de programación en lenguaje escalera (ladder) utilizando los diversos elementos que contienen los controladores.

Conocer y aplicar software de programación para los controladores lógicos programables.

Desarrollar diagramas de escalera combinatorios y secuenciales híbridos.

Utilizar los elementos básicos para monitorear procesos.

Realizar conexión de los elementos de campo con el controlador lógico programable.

Unidad 4: Lenguajes de Programación Competencia específica a desarrollar


Programar controladores lógicos en lenguajes de:

Listado de instrucciones Bloque de funciones Grafcet

Desarrollar programas de control básico con listado de instrucciones.

Desarrollar diagramas de escalera combinatorios y secuenciales híbridos con listado de instrucciones.

Desarrollar programas de control básico con bloque de funciones.

Desarrollar diagramas de de control combinatorios y secuenciales híbridos con bloques de funciones.

Desarrollar programas de control básico con grafcet.

Desarrollar diagramas de de control combinatorios y secuenciales híbridos con grafcet.

Unidad 5: Desarrollo de proyecto integrador Competencia específica a desarrollar


Generar soluciones a problemas de automatización, aplicando los conocimientos y habilidades desarrolladas durante el curso.

Desarrollo del programa en el lenguaje de programación seleccionado

Investigación de las características técnicas de los elementos propuestos para su implementación.

Desarrollo de los diagramas de control, potencia y conexiones a campo.

Presenta Proyecto integrador.



1. Mayol I. Badia Albert , Autómatas programables, Editorial Marcombo, 1988 2. Porras A. / Montaner A. P., Autómatas programables, 1a Ed., Editorial Mc

Graw Hill, 1990 3. Manual de programación e instalación de PLC Siemmens 4. Manual de programación e instalación de PLC Allen Bradley 5. Manual de programación e instalación de PLC Telemecanique 6. Manual de programación e instalación de PLC Festo

Software:

Software de programación Siemmens

Software de simulación Allen Bradley Software de simulación Telemecanique Software de simulación Festo


Reconocimiento de los elementos de control y trabajo ubicados en los tableros.

Programación e interconexión en los diferentes lenguajes de programación:

Control de inversión de giro de un motor eléctrico.

Control de un actuador lineal doble efecto través de interfase: Biestable. Monoestable. Doble monoestable.

Control de un actuador lineal doble efecto y retorno automático por medio de interruptor de límite utilizando interfase:

Biestable. Monoestable. Doble monoestable

Control de un actuador lineal doble efecto y retorno automático por medio de sensor utilizando interfase:

Biestable. Monoestable. Doble monoestable

Control de un actuador lineal doble efecto y retorno automático al transcurrir un tiempo utilizando:

Interfase biestable temporizador on delay/off delay

Interfase monoestable temporizador on delay/off delay

Interfase doble monoestable temporizador on delay/off delay

Control de movimiento de vaivén de un actuador lineal doble efecto utilizando: Interfase biestable. Interfase monoestable. Interfase doble monoestable. Combinación.

Secuencia cuadrada para actuadores lineales de doble efecto utilizando: Interfase biestable. Interfase monoestable. Interfase doble monoestable. Combinación.

Secuencia en “L” para actuadores lineales de doble efecto utilizando: Interfase biestable. Interfase monoestable. Interfase doble monoestable. Combinación.

Secuencia con repetición de movimientos de los actuadores lineales de doble efecto y rotativos eléctricos.

Control de procesos con entradas y salidas analógicas.

Diseño de control para un proceso industrial.



Nombre de la asignatura : Dinámica de Sistemas



SATCA1 3 - 2 - 5


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para analizar y explicar el comportamiento de los sistemas dinámicos lineales continuos y discretos en el tiempo. Permite la utilización de herramientas que simulen y analicen los sistemas dinámicos en el dominio del tiempo y de la frecuencia.

La materia en su constitución ha tenido especial interés en abordar la modelación de sistemas físicos de los diferentes campos de las ingenierías y de la tecnología, aquellos donde se da la mayor cantidad de sistemas de interés, sin dejar de lado la importancia que revisten los sistemas híbridos, sobre todo para la mecatrónica, siendo estos esenciales en el quehacer profesional.

La asignatura es columna vertebral de las diversas ingenierías, pues ofrece el conocimiento de diversos sistemas dinámicos y de sus características fundamentales de funcionamiento. Temas como estabilidad, tiempo de asentamiento, sobrepico y otros más son considerados con especial atención contemplando los enfoques de tiempo continuo y tiempo discreto en el tratamiento de las señales de prueba como el impulso, escalón, rampa, parábola y senoidal.

El profesional en el desempeño cotidiano será capaz de comprender las características, parámetros y conceptos intrínsecos de un sistema dinámico, continuo y discreto, al observar sus diferentes respuestas ante entradas diversas, de este modo será posteriormente capaz (clase de control) de realizar ajustes que permitan la optimización de los sistemas. Intención didáctica.

El temario considera cinco unidades, contemplando en su primera unidad la identificación de los sistemas dinámicos físicos y la modelación de estos mediante las leyes que los gobiernan.


La unidad dos provee herramientas matemáticas que servirán para conocer el comportamiento dinámico que presentan los diversos sistemas físicos estudiados, los modelos matemáticos obtenidos de los sistemas toman la forma de ecuaciones diferenciales y de diferencia según utilice tiempo continuo o discreto respectivamente y para su solución se utilizan transformadas de Laplace o transformada Z. Se considera el análisis de la respuesta transitoria y de estado estable.

La unidad tres comprende el entendimiento claro de lo que significa y de la aplicabilidad del concepto de Función de Transferencia y diagramas de bloques en los sistemas. Analiza la respuesta de sistemas continuos y discretos ante la función impulso unitario utilizando el concepto de convolución y el de transformadas.

La cuarta unidad realiza una evaluación de la respuesta de sistemas continuos y discretos de primer y segundo orden ante diversas señales de prueba como el escalón y rampa. Centralmente se evalúa la estabilidad de los sistemas y se mapea el comportamiento de los sistemas caracterizados por parámetros como tiempo de asentamiento, frecuencia de oscilación y sobrepico dentro de un plano complejo provisto por la variables complejas S (Laplace) y Z.

La quinta unidad realiza una evaluación de los sistemas desde una óptica diferente, el estudio en el dominio de la frecuencia de los sistemas. Se obtienen graficas de Bode de magnitud y fase de diferentes tipos de sistemas continuos.

Decididamente el énfasis fundamental de la materia es brindar todo el conocimiento existente en el terreno del estudio de los sistemas dinámicos y prepararse para materias posteriores, como control, donde los conceptos clave persistirán pero las técnicas con base en computadoras analógicas y microprocesadores enriquecerán el análisis y se podrá implementar el diseño de sistemas de control.

Todas las unidades están interrelacionadas y es necesario contar con cierto dominio matemático. Es necesario conocer los conceptos fundamentales de la transformada de Laplace, destacando que se vuelve una herramienta fundamental en el estudio de los modelos matemáticos de tiempo continuo. Partiendo de aquí, se introduce el concepto de sistemas de tiempo discreto y su transformada, la de Z. En adelante todos los temas son abordados considerando ambas visiones.

Dentro del curso se contempla la posibilidad del desarrollo de actividades prácticas que promuevan, de los temas básicos a los avanzados, el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y caracterización de variables de sistemas físicos de naturaleza fundamentalmente eléctrica, electrónica

y mecánica, considerando sus datos relevantes; el planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado, así, por ejemplo, la dinámica de los sistemas es posible observarla en aplicaciones prácticas que brinden una mejor comprensión de sus características. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a caracterizar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.

Se sugiere una actividad integradora o proyecto final que permita aplicar los conceptos de dinámica de sistemas estudiados durante el curso. Esto permite dar un cierre a la materia mostrándola como útil por sí misma en el desempeño profesional, independientemente de la utilidad que representa en el tratamiento de temas en materias posteriores.


Perfectamente cabe la posibilidad de utilizar herramientas de apoyo, materiales diversos que en la actualidad son más disponibles para la comprensión de los diversos temas. Una herramienta sugerida para la evaluación de sistemas reales es Matlab, la cual se encuentra como una opción también de simulación de sistemas físicos de diferente naturaleza.

En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Esta resolución de problemas no se especifica en la descripción de actividades, por ser más familiar en el desarrollo de cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o sobrantes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y elaboración de supuestos.


Durante el desarrollo de las actividades programadas en la asignatura es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva particularmente a cabo y entienda que está construyendo su conocimiento, aprecie la importancia del mismo y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión, la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo, el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía y en consecuencia actué de manera profesional.

Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos y los considere en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura.


Modelar, simular y analizar sistemas dinámicos continuos y discretos de distinta naturaleza, entre los que se incluyen sistemas híbridos y de procesos, mediante diferentes métodos de representación para el análisis de procesos o sistemas físicos presentes en la naturaleza.






Conocimiento de la Transformada de Laplace y Z

Habilidades básicas en el modelado de sistemas mediante la utilización de la Transformada de Laplace y Z




Conocimiento de electrónica analógica y digital



Toma de decisiones.



Trabajo en equipo


Creatividad

Habilidad de modelar


en la práctica





Búsqueda del logro


Modelar, simular y analizar sistemas dinámicos continuos y discretos de distinta naturaleza, entre los que se incluyen sistemas híbridos y de procesos, mediante diferentes métodos de representación para el análisis de procesos o sistemas físicos presentes en la naturaleza. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Conocer las transformaciones lineales

Operaciones con números complejos

Conocer el concepto y aplicación de la ecuación característica

Saber resolver ecuaciones diferenciales y realizar transformaciones directa e inversa mediante la transformada de Laplace

Amplio conocimiento de diferentes Leyes físicas

7.- TEMARIO


1 Introducción a la Modelación de Sistemas

1.1 Conceptos preliminaries 1.1.1 Sistemas 1.1.2 Señales 1.1.3 Modelos 1.1.4 Construcción de los Modelos

Matemáticos 1.1.5 Clasificación de los Modelos

Matemáticos 1.1.6 Sistemas lineales y no lineales

variantes e invariantes en el tiempo 1.2 Modelado de Sistemas Físicos

1.2.1 Circuitos Eléctricos 1.2.2 Sistemas traslacionales 1.2.3 Sistemas rotacionales 1.2.4 Sistemas fluídicos o hidráulicos 1.2.5 Sistemas térmicos 1.2.6 Sistemas híbridos

1.3 Linealización de modelos matemáticos no lineales

1.4 Analogías

2 Marco Matemático

2.1 Ecuaciones Diferenciales y de Diferencia 2.1.1 Ecuaciones Diferenciales 2.1.2 Ecuaciones Diferenciales con

Diferencias 2.1.3 Definición de ecuación de

diferencias (primera diferencia progresiva de la función)

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001619/lecciones/modelos/node4.html#SECTION00134100000000000000

2.1.4 Ecuaciones de Diferencias Finitas 2.1.5 Ecuaciones Diferenciales y de

Diferencias Lineales 2.1.5.1 Linealidad 2.1.5.2 E.D. Lineales 2.1.5.3 Métodos de solución de

E.D. Lineales 2.2 Transformada Laplace y Transformada Z

2.2.1 Definiciones 2.2.1.1 Transformada de Laplace 2.2.1.2 Transformada Z

2.2.2 Propiedades 2.2.3 Parejas de Transformadas 2.2.4 Utilización de la tabla de parejas de

transformadas 2.2.5 Transformadas Inversas por

Expansión de Fracciones Parciales en dominio Z

2.2.6 Transformadas Inversas por Desarrollo de una serie infinita de Potencias en dominio Z

2.3 Solución de E.D. Lineales mediante transformadas Z

3 Análisis de Sistemas Dinámicos Lineales

3.1 Sistemas Dinámicos y E.D. 3.2 Funciones de Transferencia 3.3 Diagramas de Bloques 3.4 Diagramas de Flujo de Señal

4.1.1 Regla de Mason 3.5 Teorema de muestreo 3.6 Retenedores y Sujetadores 3.7 Ecuación característica 3.8 Filtros Digitales

4

Respuesta de Sistemas de primer y segundo orden

4.1 Señales de prueba: impulso, escalón, rampa, parábola y senoidal 4.1.1 Caso Discreto 4.1.2 Caso Continuo

4.2 Respuesta de Sistemas de Primer Orden (continuos y discretos)

4.3 Respuesta de Sistemas de Segundo Orden (Continuos y discretos) 4.3.1 Región de Estabilidad 4.3.2 Región de Tiempo máximo de

asentamiento 4.3.3 Región de Frecuencia máxima de

oscilación

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001619/lecciones/preliminar/node3.html#SECTION00220000000000000000



4.3.4 Región de sobrepico máximo 4.4 Localización de polos y ceros, polos

dominantes. 4.4.1 Caso continuo 4.4.2 Caso discreto

5 Análisis y simulación en la frecuencia de sistemas lineales invariantes en tiempo

5.1 Análisis de Bode 5.1.1 Graficas de magnitud y de fase

5.1.1.1 Polos y ceros en el origen 5.1.1.2 Polos y ceros de primer

orden 5.1.1.3 Polos y ceros de segundo

orden 5.1.1.4 De cualquier función de

transferencia


El profesor debe:

Ser conocedor de la disciplina de dinámica de sistemas, la cual está bajo su responsabilidad, conocer su formalidad matemática para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer el orden de un sistema físico dada la función de transferencia del mismo: reconocimiento de patrones; elaboración de un principio a partir de una serie de observaciones producto de un experimento: síntesis.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar comportamientos como aquellos de segundo orden, identificando puntos de coincidencia y diferencia entre ellos en cada situación concreta (subamortiguado, criticamente amortiguado, sobreamortiguado).

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones hechas a partir de software de simulación (Matlab) y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extraclase.


Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: señalar que el control continuo basado en Laplace estudiado en la próxima clase puede ser extendido a un control discreto basado en transformada Z (otra clase posterior) con conceptos estudiados en esta clase, y que ambos son necesarios para controlar el movimiento de robots, los cuales son necesarios para implementar manufactura integrada por computadora, etc.

Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las

actividades de experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas durante las observaciones.







Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (Matlab, Mathematica, Simmon, CircuitMaker, Internet, etc.).


La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, enfatizando:



Evaluación de trabajos de investigación entregados en forma escrita






Unidad 1: Introducción a la Modelación de Sistemas Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Comprender los conceptos de base para el modelado y la simulación de sistemas de diferente tipo.

Conocer la descripción de sus elementos, las leyes y las ecuaciones que los rigen.

Establecer las analogías entre los elementos de diferentes tipos de sistemas

Investigar en distintas fuentes de información sobre los conceptos que se manejan en la dinámica de sistemas físicos, modelado y simulación

Establecer dinámicas grupales para discutir los conceptos y generar definiciones.

Identificar los elementos básicos del modelado, leyes físicas que describen el comportamiento de los diferentes sistemas mencionados en el temario.

Establecer analogías entre los componentes de diferente naturaleza.

Discutir sobre los diferentes sistemas de la vida real, identificar la naturaleza de cada sistema.

Saber ubicar las propiedades de cada sistema.

Poder delimitar el sistema. Identificar las relaciones de partes (componentes) del sistema

Comparar sistemas de la vida real.

Mencionar ejemplos de sistemas a su alcance en su institución y en su comunidad que sean de un determinado tipo y poder

identificar las ventajas y desventajas.

Proponer posibles modificaciones a los sistemas y evaluar las conveniencias de realizar tal ejercicio

Identificar sistemas lineales y no lineales.

Investigar y deducir un método para la linealización de un sistema no lineal.

Realizar ejercicios de modelado de diferentes tipos de sistemas físicos y establecer analogías entre sistemas de diferente naturaleza.

Realizar ejercicios de modelado de sistemas físicos híbridos mecatrónicos mediante ecuaciones integro-diferenciales.

En dinámicas grupales discutir experiencias y deducir las ventajas y desventajas de los métodos vistos para el modelado de los sistemas físicos.

Identificar las señales que podrían estar presentes en un sistema eléctrico, mediante la utilización de generadores de funciones, fuentes de energía, baterías, conmutadores, etc.

Unidad 2: Marco Matemático Competencia específica a desarrollar


Conocer, desarrollar y aplicar métodos para la representación matemática de sistemas continuos y discretos.

Aprender técnicas para la síntesis y resolución de modelos matemáticos que describen el comportamiento dinámico de sistemas multidisciplinarios continuos y discretos.

Identificar la naturaleza de los sistemas físicos y relacionarlos con los componentes y leyes que los rigen.

Aplicar respectivamente la definición de las transformadas de Laplace y Z a las funciones continuas y discretas básicas.

Demostrar las transformaciones de Laplace y Z directas e inversas.

Definición, teoremas y propiedades de las Transformadas de Laplace y Z, método de la expansión de fracciones parciales, tabla de transformadas y antitransformadas.

Aplicar respectivamente la definición de las transformadas de Laplace y Z a la solución de ecuaciones diferenciales y de diferencias.

Unidad 3: Análisis de Sistemas Dinámicos Lineales Competencia específica a desarrollar


Comprender y caracterizar el comportamiento dinámico de los sistemas continuos y discretos a partir de su representación mediante función de transferencia y diagrama de flujo de señal.

Establecer los métodos para modelar sistemas continuos y discretos mediante funciones de transferencia.

Representar modelos matemáticos continuos y discretos mediante diagramas de bloques y de flujo de señales.

Obtener las funciones de transferencia de sistemas continuos y discretos representados mediante diagramas de bloques (álgebra de bloques) y diagramas de flujo de señales (fórmula de Mason).

Investigar y discutir el concepto de ecuación característica.

Obtener la expresión matemática que resulta de introducir retenedores y sujetadores en un esquema de muestre de datos.

Obtener filtro digital de la ecuación de diferencia y viceversa.

Unidad 4: Respuesta de Sistemas de primer y segundo orden Competencia específica a desarrollar


Comprender y caracterizar el comportamiento dinámico de los sistemas de primer y segundo orden, continuos y discretos, a partir del concepto de respuesta en el tiempo para diferentes tipos de entrada (impulso, escalón, rampa y parábola)

Investigar en distintas fuentes la representación matemática de las señales de entradas que se utilizan en el análisis y simulación del comportamiento de los sistemas físicos.

En dinámicas grupales identificar las características que tienen las señales de entradas y establecer analogías con

alimentaciones reales.

Obtener en forma analítica la respuesta en el tiempo de sistemas dinámicos a diversos tipos de entrada.

Obtener en forma analítica la respuesta en el tiempo de sistemas continuos y discretos de primer y segundo orden.

Realizar la simulación de la respuesta en el tiempo de sistemas de primer y segundo orden, continuos y discretos, para los diferentes tipos de entradas.

Comprobar mediante la implementación de un circuito la respuesta de un sistema de primer y segundo orden.

Realizar la simulación de la respuesta en el tiempo de sistemas continuos y discretos de orden superior para los diferentes tipos de entradas, así como aplicar el concepto de polo dominante.

Elaborar con amplificadores operacionales prácticas (filtros análogos) que permitan comprobar el tipo de orden de un sistema y su respuesta.

Utilizar software de simulación (Matlab, SciLab, etc.) para reforzar los conceptos.

Unidad 5: Análisis y simulación en la frecuencia de sistemas lineales invariantes en tiempo Competencia específica a desarrollar


Comprender y caracterizar el comportamiento dinámico de los sistemas físicos a partir del concepto de respuesta a la frecuencia

Investigar en distintas fuentes que características poseen las gráficas de Bode, así como sus ventajas y desventajas

Establecer el método para la realización de las gráficas de Bode.

Obtener gráficas de Bode, en forma manual y con algún software de simulación (Matlab), de ejemplos y ejercicios de sistemas


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Eduard W. Kamen, Bonnie S. Heck, Fundamentos de Señales y Sistemas

usando la Web y MatLab 3ª. Edición, Ed. Pearson Prentice Hall 2. Umez_Eronini E., Dinámica de sistemas y control., International Thomson

Editors. (2001) 3. Wood y Law, Modeling and simulation of dynamic systems, Prentice Hall.

(1997) 4. Close, Ch. M. y Frederick, D. K., Modeling and analysis of dynamic systems.

Ed. Houghton Mifflin. 1993. 5. Rowell, D. y Wormley, D. N. System dynamics: an introduction, Ed. Prentice-

Hall, (1997) 6. Shearer, J. L. Y Kulakowski, B. T. Dynamic modeling and control of

engineering systems,. Ed. Macmillan, (1990) 7. Wellstead, P. E. Introduction to physical system modeling, Ed. Academic

Press, (1979) 8. Takahashi, Y,.Rabins, M. J. y Auslander, D. M., Control and dynamic

systems. Ed. Addison Wesley, (1972) 9. Bequette, B. W., Process Dynamics. Modeling, Analysis, and Simulation,

Prentice Hall PTR, Upper Saddle, New Jersey. (1998) 10. Karnopp, D. C., System Dynamics: Modeling and Simulation of Mechatronic

Systems, John Wiley, (2000) 11. Nakamura, S., Análisis numérico y visualización gráfica con MATLAB, Ed.

Prentice-Hall. 12. Ogata, K., Dinámica de sistemas. Ed. Prentice-Hall. 1987. 13. Ogata, K., Ingeniería de control moderna. Ed. Pearson Prentice-Hall, (1998) 14. Kuo, Benjamin C., Sistemas de Control Automático, Ed. Prentice-Hall, 1996 15. Perko, L., Differential equations and dynamical systems, Ed. Springer-Verlag,

(1991) 16. The MathWorks Inc., MATLAB. Edición de estudiante, Ed. Prentice-Hall.

1996. 17. The MathWorks Inc., La edición de estudiante de SIMULINK, Ed. Prentice-

Hall. 1998. 18. Scilab. A free Scientific Software Package. http://scilabsoft.inria.fr/ 19. Etter, D. M., Solución de problemas de ingeniería con MATLAB, Ed. Prentice-

Hall, (1998) 20. Ogata, K. Problemas de ingeniería de control utilizando MATLAB. Ed

Prentice-Hall, (1999) .


Simulación por software de sistemas dinámicos utilizando software a nivel sistema como Matlab, y software a nivel implementación como CircuitMaker que incluyan sistemas de 1º y 2º orden.

Modelación, construcción y caracterización física de un sistema dinámico que sea factible de implementar con los medios disponibles.


Nombre de la asignatura : Dinámica



SATCA1 2-2-4


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero el desarrollar la capacidad de analizar cualquier problema en una forma lógica y simple, y aplicar principios básicos bien conocidos en su solución, con el objetivo de diseñar e implementar sistemas y dispositivos mecánicos, aplicando principios de cinemática y cinética de la partícula y cuerpo rígido, lo que permite considerar aplicaciones prácticas sencillas desde el principio y posponer la introducción de conceptos más difíciles.

Esta asignatura se ha integrado a la retícula de la carrera por la relación que tienen los temas propuestos con los conceptos básicos de fuerza, masa y aceleración, los de trabajo y energía y los de impulso y cantidad de movimiento, y se aplican primero a problemas sólo con partículas. Así los estudiantes pueden familiarizarse con los tres métodos básicos usados en la dinámica, y aprender sus respectivas ventajas antes de enfrentarse a las dificultades asociadas con el movimiento de los cuerpos rígidos. La finalidad de la aplicación de los conceptos de dinámica tienen por objetivo el entender los mecanismos de movimiento de diferentes dispositivos mecatrónicos.

Esta asignatura es la base para poder entender, estudiar y cursar las asignaturas posteriores como mecanismos, análisis de vibraciones, diseño asistido por computadora y robótica; se cursa después de la asignatura de estática,

Las competencias específicas a desarrollar en esta asignatura son: conocimiento de la cinemática y cinética de las partículas, cinética de partículas: método de la energía y de la cantidad de movimiento, sistemas de partículas, cinemática de los cuerpos rígidos y movimiento plano de los cuerpos rígidos: fuerzas y aceleraciones, con la finalidad de dar solución a problemas de las áreas productivas y tecnológicas. Intención didáctica.

El temario de esta asignatura se organiza en cinco unidades las cuales parten del estudio y conocimiento de la geometría del movimiento sin atender a las causas que producen dicho movimiento. Posteriormente se estudian las causas que producen el movimiento aplicando la segunda ley de Newton. A continuación se introducen los conceptos referentes al método de la energía y la cantidad de movimiento en


partículas, seguido de esto se analizan sistemas de partículas, para continuar con lo referente a la cinemática y cinética de los cuerpos rígidos para terminar con fuerzas y aceleraciones en el movimiento plano de los cuerpos rígidos.

Estos temas deben ser tratados bajo un enfoque donde el alumno desarrolle sus habilidades, destrezas y aptitudes, esto es, cada tema debe ser orientado hacia la aplicación de distintas formas donde el estudiante sepa claramente donde los va a utilizar y a darles un uso ya sea en la vida cotidiana, en el campo laboral, para desarrollar tecnología y para hacer ciencia. El profesor deberá aplicar las estrategias adecuadas y pertinentes para llevar al alumno a su formación bajo esta didáctica.

En la primera unidad se aborda el estudio de la dinámica de la partícula, que es la parte de la mecánica que se encarga del análisis de los cuerpos en movimiento.

En esta parte se hace énfasis en los tipos de movimiento, partiendo desde la posición, velocidad y aceleración.

En la segunda unidad se estudiará la segunda ley de Newton y se aplicará al análisis del movimiento de partículas, se definirá la cantidad de movimiento de una partícula como el producto de la masa m y la velocidad v de la partícula y se demostrará que la segunda ley de Newton puede expresarse en otra forma que relaciona a la rapidez de cambio de la cantidad de movimiento lineal con la resultante de las fuerzas que actúan sobre esa partícula.

En la tercera unidad se combina la ecuación F=ma y los principios de la cinemática para obtener dos métodos adicionales de análisis, el método del trabajo y la energía y el método del impulso y de la cantidad de movimiento, también se estudiará el trabajo realizado por una fuerza y la energía cinética de una partícula y se aplicará el principio de trabajo y energía a la solución de problemas en ingeniería.

La unidad cuatro estudia el movimiento de sistemas de partículas, es decir, el movimiento de gran número de partículas consideradas en grupo, se definirán los conceptos de fuerza inercial o efectiva de una partícula, además del centro de masa de un sistema de partículas, además se describirá el movimiento de dicho punto.

La unidad cinco estudia cinemática y la cinética de los cuerpos rígidos. Se investigarán las relaciones que existen entre el tiempo, las posiciones, las velocidades y las aceleraciones de las distintas partículas que forman un cuerpo rígido. Finalmente se estudiarán la cinética de los cuerpos rígidos, es decir, las relaciones que existen entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido, su forma, masa y el movimiento que se produce.

Para cursar esta asignatura es necesario que las actividades del estudiante relacione la teoría con la práctica para que desarrolle sus habilidades, destrezas, aptitudes y valores como compromiso de trabajo individual y por equipo, propiciando procesos intelectuales tales como: habilidades para trabajar en un ambiente laboral, apreciación de la diversidad multicultural, trabajo en equipo, capacidad crítica y

autocrítica, habilidades interpersonales. El aprendizaje debe ser significativo y colaborativo para que en el alumno cada uno de los temas tenga un significado y un por que es necesario estudiarlo dentro de un contexto para su formación en ingeniería.

Todo el desarrollo de este programa es bajo un enfoque por competencias: donde el alumno tenga interacción reflexiva y funcional de saberes cognitivos, procedimentales, actitudinales e metacognitivos, enmarcada en principios de valores, que genere evidencias y actuaciones transferibles a distintos contextos y transformadoras de la realidad interna y externa de la persona.


El alumno debe desarrollar de manera adecuada distintos términos referentes a dinámica con la finalidad de entender correctamente la nomenclatura utilizada,

Crear y diseñar objetos, equipos y sistemas mecatrónicos y mecánicos para el desarrollo de la tecnología o crear ciencia.

El alumno es capaz de planificar, establecer y organizar procesos constructivos o implementar sistemas mecánicos o solucionar problemas productivos y de servicios tecnológicos, mediante la selección, uso y análisis de materiales, máquinas y herramientas.

Montar y mantener dispositivos mecatrónicos e instalaciones, saber valorar y actuar profesionalmente en el desarrollo de proyectos constructivos respetando y cuidando el medio ambiente. Con la finalidad de que el alumno forme los conocimientos teóricos y las aplicaciones tecnológicas propias de su profesión.

El alumno tendrá conocimiento de las prácticas que se desarrollan y la evolución y trascendencia de la profesión.

El alumno forma pequeños equipos de trabajo de 3 a 4 integrantes para exponer sus investigaciones, trabajos extra clase, proyectos, etc.


Competencias relacionadas con la comprensión, organización y manejo de ideas, metodologías, equipo; así como, destrezas lingüísticas, de comunicación, de investigación, de análisis de información.

Donde el alumno desarrolla: • Capacidad de análisis y síntesis • Capacidad de organizar y planificar • Conocimientos generales básicos • Conocimientos básicos de la carrera • Comunicación oral y escrita • Conocimiento de una segunda

lengua • Manejo de la computadora • Gestión de información • Solución de problemas • Toma de decisiones.


Estas competencias tienden a facilitar los procesos de comunicación, interacción social, colaboración y cooperación de los alumnos, donde ellos desarrollan: • Capacidad crítica y autocrítica. • Trabajo en equipo. • Habilidades interpersonales • Capacidad de trabajar en equipo.

Interdisciplinario. • Capacidad de comunicarse con

profesionales de otras áreas. • Apreciación de la diversidad y

multiculturalidad. • Habilidad para trabajar en un

ambiente laboral • Compromiso ético.


Son las destrezas y habilidades que conciernen a los sistemas como totalidad. Suponen una combinación de la

comprensión, la sensibilidad y el conocimiento que permiten al individuo ver como las partes de un todo se relacionan y se estructuran y se agrupan.

Donde el alumno aplica: • Los conocimientos en la práctica. • Habilidades de investigación. • Capacidad de aprender. • Adaptarse a nuevas situaciones. • Capacidad de generar nuevas ideas. • Liderazgo. • Conocimiento de la cultura de otros

países. • Trabajar en forma autónoma. • Diseñar y gestionar proyectos. • Iniciativa y espíritu emprendedor. • Preocupación por la calidad. • Búsqueda del logro.


Conocer los principios que rigen el comportamiento de partículas y cuerpos rígidos en cuanto a su posición, velocidad y aceleración así como las causas y efectos que lo producen, para poder aplicarlos en el análisis a sistemas mecatrónicos

. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Algebra lineal Algebra vectorial Manejo de sistema de coordenadas Métodos de derivación e integración • Aplicar los conocimientos adquiridos en estática y cálculo para dar solución a

problemas productivos y tecnológicos involucrados en el campo de la mecánica.

7.- TEMARIO


1

Cinemática de partículas

1.1Introducción a la dinámica 1.2 Movimiento rectilíneo de partículas 1.3 Posición, velocidad y aceleración 1.4 Determinación del movimiento de una

partícula 1.5 Movimiento rectilíneo uniforme 1.6 Movimiento rectilíneo uniformemente

acelerado 1.7 Movimiento de varias partículas 1.8 Componentes rectangulares de la velocidad

y la aceleración 1.9 Componentes tangencial y normal 1.10 Componentes radial y transversal

2

Cinética de partículas

2.1 Segunda ley de Newton del movimiento. 2.2 Cantidad de movimiento lineal de una

partícula. 2.3 Ecuaciones de movimiento. 2.4 Equilibrio dinámico. 2.5 Cantidad de movimiento angular de una

partícula. 2.6 Ecuaciones de movimiento expresadas en

términos de las componentes radial y transversal.

3

Cinética de partículas: Método de la energía y de la cantidad de movimiento

3.1 Trabajo realizado por una fuerza. 3.2 Energía cinética de una partícula. 3.3 Aplicaciones del principio del trabajo y la

energía. 3.4 Potencia y eficiencia. 3.5 Energía potencial. 3.6 Impacto.

4

Sistemas de partículas

4.1 Aplicación de las leyes de Newton al movimiento de un sistema de partículas. Fuerzas inerciales o efectivas.

4.2 Cantidad de movimiento lineal y angular de un sistema de partículas.

4.3 Energía cinética de un sistema de partículas.

4.4 Principio del trabajo y la energía. Conservación de la energía para un sistema de partículas.

5

Cinemática y Cinética De los cuerpos Rígidos

5.1 Ecuaciones que definen la cinemática del cuerpo rígido: Traslación, rotación, Movimiento en el plano

5.2.Ecuaciones del movimiento de un cuerpo rígido. Principio de D`Alembert.

5.3 Movimiento plano de cuerpos rígidos: métodos de la Energía y la cantidad de movimiento


El profesor:

Debe ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, ante el grupo, utilizar todos los medios a su alcance, así como su capacidad para conducir, estimular y ayudar al grupo a lograr los objetivos, favoreciendo el aprendizaje.

El profesor debe tener disposición para compartir sus conocimientos y experiencias con los participantes. El interés que muestre con cada miembro del grupo, se traduce en el logro de un ambiente favorable de trabajo y cordialidad; la seguridad en si mismo y sus conocimientos, la confianza que inspire, el interés por ayudar a los participantes, su personalidad, sus ademanes y posturas, su voz y sus gestos, el uso que tenga de su autoridad y en general, a su estado de animo y disposición serán factores determinantes para conducir un curso con éxito. Así mismo, para facilitar el proceso de enseñanza, el profesor debe tener en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos. Es importante recalcar que el profesor debe saber comunicarse hábilmente con el grupo, transmitir imágenes, mas que conceptos, a los alumnos les resulta difícil retener y comprender los conceptos en términos abstractos, en cambio las imágenes son contenidos que fácilmente retenemos, memorizamos y significamos; tomando en práctica las siguientes actitudes y conductas:

Propiciar las actividades en pequeños grupos o equipos de trabajo entre

cuatro y seis personas con el fin de intercambiar conocimientos, experiencias, ideas, opiniones y conocimientos con el objeto de resolver un problema o situación conflictiva, tomar decisiones, buscar datos o simplemente adquirir conocimientos aprovechando los aportes de los participantes. Ejemplo: elaborar por equipo un resumen mediante un mapa mental o conceptual y exponer al grupo el conocimiento de cinemática y cinética.

Propiciar en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la selección de problemas.

Desarrollar actividades en el estudio de método de casos donde el profesor

otorga a los alumnos un documento que contenga toda la información relativa a un caso, con el objeto de realizar un minucioso análisis y conclusiones significativas del mismo. Ejemplo: contrastar la definición y clasificación de las ramas de la mecánica para la aplicación en problemas prácticos.

Fomentar la lectura de documentos relacionados con el tema de manera total

o párrafo por párrafo, por parte de los alumnos, bajo la conducción del profesor. Al mismo tiempo, se realizan pausas con el objeto de profundizar en las partes relevantes del tema o documento en las que el profesor deberá hacer comentarios al respecto y resolver problemas prácticos similares a los

del campo laboral en conjunto con los alumnos y estos últimos deberán hacer serie de ejercicios similares propuestos por el profesor con un enfoque referido al campo laboral y desarrollar tecnología. Ejemplo: investigar los conceptos fundamentales de mecánica, así como las leyes de Newton.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura, esto puede lograrse a través de lluvia de ideas, que es una técnica en la que un grupo de alumnos, en conjunto, crean ideas. Esto es más productivo que cada alumno pensando por sí solo. Pedir ideas, sugiriendo una idea por alumno, dando como norma, de que no existen respuestas buenas ni malas, sino que es importante la aportación de las mismas. En este caso es darle confianza al grupo, aunque en algunos momentos pueda creerse que son ideas disparatadas. Ejemplo: comentar en que situaciones es importante aplicar la dinámica.

Relacionar los contenidos de la asignatura a través de visitas de estudio a empresas con giro relacionado con la asignatura y dar solución a problemas propios del campo ocupacional.

Llevar a cabo cada una de las prácticas de laboratorio propuestas en el temario.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN o La evaluación debe ser objetiva, metódica, continua, formativa y sumaria por

lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, es decir real, sin perjuicios o tendencias que puedan distorsionarla, basada en modelos o métodos ampliamente experimentados y probados en su efectividad, considerando en su análisis la mayor cantidad de variables, para que la interpretación sea correcta. La evaluación puede realizarse al inicio, en medio, al final o incluso mucho después de algún proceso o actividad que se emprenda. Hacer especial énfasis en:

Evaluación Diagnóstica: realizar una evaluación escrita al inicio del proceso de enseñanza-aprendizaje, nos permite verificar el verdadero nivel de conocimiento de los participantes con relación al tema a tratar. Bajo esta evaluación y con sus resultados, nos permite detectar el nivel real de un alumno o de un grupo sujeto a un proceso educativo o de enseñanza, independientemente de la experiencia académica que posea. También podemos determinar características de conocimiento a cerca del tema en cuestión, que puedan obstaculizar el proceso normal de aprendizaje de los alumnos.

Evaluación Formativa: realizar evaluaciones escritas durante el proceso de enseñanza-aprendizaje, para detectar deficiencias o desviaciones en los objetivos de aprendizaje, se detectan también debilidades y errores durante el proceso educativo, bajo esta evaluación podremos: Retroalimentar al alumno con relación al proceso de enseñanza, para que se detecten y corrijan los aspectos a mejorar de ambos. Que el profesor sepa la situación grupal e individual de sus participantes, para decidir caminos tendientes a mejorar el proceso, detectando aspectos no desarrollados con precisión que puedan afectarlo.

Evaluación Sumaria: Evaluar al final del proceso de enseñanza-aprendizaje se verificará que los alumnos hayan alcanzado los objetivos del curso establecidos en el programa de estudio. La función principal de esta evaluación es mostrar al alumno su nivel o grado de conocimiento con relación a un tema, por lo tanto este tipo de evaluación debe ser individualizada.

Reportes escritos de las conclusiones obtenidas de prácticas de laboratorio, visitas industriales, investigaciones, tareas, serie de ejercicios, exposición de temas, etc.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Cinemática de partículas Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Investigar y exponer en forma grupal los conceptos fundamentales de dinámica, cinemática, cinética.

Definir e investigar los siguientes conceptos desplazamiento, velocidad aceleración y tiempo en un marco de referencia.

Discutir en grupo sobre los términos utilizados en la asignatura.

Analizar la dinámica de las partículas, en especial el estudio de la cinemática de las partículas, sólo se analizará el movimiento de los cuerpos el comportamiento de los fluidos debido al cambio de presión.

Analizar el movimiento rectilíneo de una partícula, es decir para cada instante determinar posición, velocidad y aceleración de una partícula.

Analizar el movimiento simultáneo de varias partículas e introducir el concepto de movimiento relativo de una partícula con respecto a otra.

Analizar las componentes tangencial y normal de la velocidad y la aceleración de una partícula y las componentes radial y transversal de su velocidad y aceleración.

Elaborar la práctica de laboratorio, analizando las expresiones vectoriales y escalares de las ecuaciones del movimiento expresadas en sus componentes rectangulares, normales, tangenciales, radiales y transversales para resolver problemas del movimiento rectilíneo y curvilíneo.

Explicar en equipos pequeños de

alumnos por medio de mapas mentales o conceptuales o diapositivas los principales términos de dinámica.

Unidad 2: Cinética de partículas. Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer y explicar la segunda ley de Newton y su aplicación al análisis del movimiento de los cuerpos.

Investigar y discutir en grupo la segunda ley de Newton, obteniendo una definición en base a los distintos autores y fuentes de información así como la deducción de dicha ley.

En equipos resolver problemas utilizando la segunda ley de Newton.

Hacer un resumen para visualizar la deducción de la segunda ley de Newton.

Elaborar una investigación bibliográfica sobre la cantidad de movimiento de una partícula y elaborar problemas para su mejor comprensión.

Realizar una exposición sobre la consistencia de utilizar las unidades en la solución de los problemas relacionados, mencionando el sistema internacional de unidades así como el sistema inglés y resolver problemas.

Comprobar y visualizar la teoría aprendida en el aula, experimentando con

prototipos didácticos. Elaborar un proyecto teórico de

aplicación de los conceptos estudiados.

Diseño y simulación de sistemas de partículas mediante el uso de software.

Unidad 3: Cinética de partículas: método de la energía y de la cantidad de movimiento. Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Definir y describir las leyes y los fundamentos teóricos en que se basa la hidrodinámica para la aplicación en problemas tanto en la industria como en servicios.

Investigar y discutir el método de trabajo y energía.

Explicar el trabajo realizado por una fuerza y la energía cinética de una partícula y aplicar el principio de trabajo y energía a la solución de problemas en ingeniería.

Analizar los conceptos de potencia y eficiencia de una máquina.

Analizar el concepto de energía potencial de una fuerza conservativa, así como a la aplicación del principio de conservación de energía a varios problemas de interés práctico.

Investigar los principios del impulso y

cantidad de movimiento y a su aplicación en el estudio del movimiento de una partícula.

Elaborar por equipos aplicaciones de los conceptos estudiados.

Elaborar un proyecto escrito y/o constructivo donde se aplique los principios aprendidos.

Unidad 4: Sistemas de partículas. Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer y definir el movimiento de partículas, es decir, el movimiento de gran número de partículas consideradas en grupo.

.

Realizar una exposición grupal de la forma en que se aplica la segunda ley de Newton a cada partícula del sistema.

Demostrar que la resultante y el momento resultante de las fuerzas externas son iguales a la rapidez de cambio de la cantidad de movimiento lineal total y de la cantidad de movimiento angular total de las partículas del sistema.

Elaborar un mapa mental para explicar los diferentes parámetros dimensionales.

Analizar el movimiento de las partículas con respecto a su centro de masa.

Explicar la aplicación del principio del trabajo y la energía a un sistema de partículas, además de la aplicación del principio del impulso y el de la cantidad de movimiento.

Realizar prácticas en el laboratorio para analizar el comportamiento de prototipos de acuerdo a las características y los cálculos previamente hechos.

Realizar visitas de estudio a industrias y empresas para dar sugerencias a los problemas que enfrenta debido a la aplicación de sistemas donde se pueda

aplicar el análisis dimensional, dando solución a través de un reporte detallado y expuesto en el aula por cada estudiante.

Realizar series de ejercicios de problemas propuestos de fuentes de información para desarrollar la habilidad en la solución de problemas prácticos.

Unidad 5: Cinemática y Cinética De los cuerpos Rígidos Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer y aplicar los conceptos referentes a la cinemática del cuerpo rígido.

Investigar las relaciones que existen entre el tiempo, las posiciones, las velocidades y las aceleraciones de las distintas partículas que forman un cuerpo rígido.

Analizar los diferentes tipos de movimiento de un cuerpo rígido.

Realizar una investigación de acerca de los conceptos analizados.

Resolver problemas prácticos propuestos por el docente o como resultado de una visita industrial y dar solución al problema que enfrentan los equipos que trabajan con el principio, entregando un reporte escrito detallado.

Proyectar diapositivas o imágenes audiovisuales que expongan la aplicación de los conceptos referentes a cuerpo rígido.

Analizar el comportamiento de partículas resolviendo problemas que

involucren el movimiento plano de varios cuerpos rígidos conectados entre sí.

Elaborar un mapa conceptual del

movimiento plano de cuerpos rígidos. Realizar una investigación detallada

del caso más general del movimiento de un cuerpo rígido y comentar y

Conocer y aplicar los principios de fuerzas y cantidad de movimiento que rigen a los cuerpos rígidos

discutir su aplicación en mesa redonda con los integrantes del grupo obteniendo una información común como conclusión.

Plantear y resolver problemas que involucren el movimiento plano de varios cuerpos rígidos conectados.



1. Beer & Johnston, Mecánica Vectorial Para Ingenieros: Dinámica, Octava edición. Ed. McGraw Hill.

2. Hibeler, Mecánica Vectorial Para Ingenieros: Dinámica, Última Edición. Ed. CECSA

3. Bela I. Sandor, Ingeniería Mecánica: Dinámica, Última Edición. Ed. Prentice Hall

4. Bedfor Fowler, Mecánica Para Ingenieros: Dinámica, Última edición. Ed. Addison Wesley.

5. Higdon-Stiles-Davis-Evces-Weese, Ingeniería Mecánica Tomo II: Dinámica Vectorial, Última Edición. Ed. Prentice-Hall

6. Huang, T.C., Mecánica para Ingenieros, Dinámica, Ed. Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A. México, 1984

7. Solar G., Jorge, “Cinemática Y Dinámica Básicas Para Ingenieros, Ed. Trillas - Facultad de Ingeniería, UNAM, 2ª. Edición, México, 1998

8. Riley, W. F., Ingeniería Mecánica. Dinámica, Ultima Edición. Ed. Reverté

9. Shames, I.H., Mecánica Para Ingenieros. Dinámica, Última Edición. Ed. Prentice-Hall


Realizar experimentos demostrativos en clase y laboratorio para verificar los conocimientos adquiridos.

1. Analizar las expresiones vectoriales y escalares de las ecuaciones del

movimiento expresadas en sus componentes rectangulares, normales, tangenciales, radiales y transversales para resolver problemas del movimiento curvilíneo.

2. Analizar el comportamiento de partículas resolviendo problemas que involucren

el movimiento plano de varios cuerpos rígidos conectados entre sí.

3. Comprobar y visualizar la teoría aprendida en el aula, experimentando con

prototipos didácticos.

4. Diseño y simulación de sistemas de partículas mediante el uso de software.

5. Ejercitar y poner en práctica la aplicación de los métodos, procedimientos,

teorías, herramientas y esquemas de conocimiento que conlleven acciones precisas para el eficiente desempeño de un trabajo.


Nombre de la asignatura : Diseño de Elementos Mecánicos



SATCA1 3-2-5


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero la capacidad para explicar comportamientos de elementos mecánicos tanto estática y dinámicamente.

Para integrar este programa se ha hecho un análisis de física, en particular las áreas de: ciencia de los materiales, estática, dinámica y resistencia de materiales que tiene una mayor aplicación en el quehacer profesional del ingeniero.

Esta materia es la culminación para el área de diseño y se inserta después de haber cursado las dos terceras partes de la trayectoria escolar. Se sugiere complementar dichos conocimientos con un diseño asistido por computadora.

Esta materia es la conjugación y culminación de las áreas mencionadas. De manera particular, lo trabajado en esta asignatura se aplica en el estudio de los temas: teoría de fallas, sujetadores, elementos de transmisión y diseño de ejes. Intención didáctica.

Se organiza el temario en cinco unidades. En la primera unidad se agrupan los conceptos generales de la asignatura; como teoría de fallas, fatiga y concentración de esfuerzos.

La segunda unidad aborda los temas de elementos roscados y soldaduras como elementos de sujeción.

La tercera unidad trata los temas de los diversos tipos de engranes referentes a los tipos de carga a que son sometidos los dientes así como su análisis en cuanto a esfuerzos.

La cuarta unidad hace referencia a los elementos de transmisión como son: bandas, poleas, catarinas, cadenas, etc. Para poder aplicarlo, se da importancia primordial a la forma de seleccionar dichos elementos ya que son necesarios por la forma de aplicación en transmisiones.

Se recomienda el manejo de manuales y software proporcionado por los proveedores de dichos elementos

La quinta unidad trata sobre el diseño de ejes en los que se conjugan los temas anteriores. En esta parte se analiza el procedimiento para el diseño de un eje en


cuanto a carga estática y dinámica; verificando su velocidad crítica y sus diversas aplicaciones.


Explicar la función que desarrolla cada uno de los elementos mecánicos, y en relación a esto dar los procedimientos de cálculo en cuanto a esfuerzo y resistencia de dichos elementos

Tomar decisiones en cuanto a los

resultados obtenidos por las teorías analizadas.

Seleccionar de acuerdo a ciertos

factores que intervienen en la resistencia y comportamiento de los materiales.

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Analizar la factibilidad de las

soluciones. Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la

computadora Habilidad para buscar y analizar



Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales




autónoma Búsqueda del logro








Apizaco, Zacapoaxtla, Jocotitlán





5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Diseñar elementos mecánicos aplicados en sistemas mecatrónicos, analizando condiciones de falla bajo diversas solicitaciones de carga estática y dinámica. Así como, seleccionar y optimizar elementos mecánicos para transmisión.

Tomar decisiones, con base en los conocimientos teóricos adquiridos, que permitan optimizar la capacidad de los elementos mecánicos. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Interpretar y aplicar los diferentes sistemas de unidades y sus conversiones.

Interpretar y esquematizar dibujos de elementos mecánicos. Determinar las propiedades de áreas planas, tales como: centro de

gravedad, momento de inercia, momento polar de inercia, teorema de los ejes paralelos, etc.

Analizar esfuerzos y deformaciones en elementos mecánicos bajo carga simple y combinada

Conocer la nomenclatura y aplicación de los engranes rectos, cónicos e helicoidales

Determinar diagramas de fuerza cortante y momento flexionante en vigas Determinar esfuerzos y deflexiones en vigas

7.- TEMARIO


1 Teorías de falla, concentración de esfuerzos y fatiga

1.1 Modos de fallas. 1.2 Factores de concentración de esfuerzos. 1.3 Factores de concentración de esfuerzos por

carga cíclica y fatiga. 1.4 Teorías de falla.

1.4.1 Teoría del esfuerzo cortante máximo (Tresca o Guest).

1.4.2 Teoría de la energía de distorsión máxima (Von Mises).

2

Diseño de sujetadores

2.1 Fuerzas, par de torsión, parámetros de rigidez y resistencia en tornillos

2.2 Precarga de pernos y selección de tuercas 2.3 Juntas soldadas bajo carga estática 2.4 Juntas soldadas bajo carga dinámica

3

Engranes. 3.1 Análisis de fuerzas en engranes rectos, helicoidales, cónicos y sinfín-corona.

3.2 Esfuerzos en dientes. 3.3 Normas y códigos de diseño.

3.4 Aplicaciones de engranes en sistemas.

4

Selección de elementos

4.1 Poleas y bandas 4.2 Catarinas y cadenas 4.3 Cojinetes y rodamientos 4.4 Aplicación de Software en la selección de

elementos

5 Ejes de transmisión

5.1 Procedimiento para el diseño de un eje 5.2 Diseño bajo carga estática y dinámica 5.3 Velocidad critica 5.4 Aplicaciones de los ejes de transmisión


El profesor debe:


distintas fuentes. Ejemplo: buscar y comparar manuales de elementos de maquinas de diversos fabricantes haciendo la selección adecuada al contenido.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.

Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Ejemplos: Desarrollar un proyecto que involucre los conocimientos adquiridos en esta asignatura

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: identificar las formas de transmisión de calor en instalaciones agronómicas, hallar la relación entre cambios de fase y enfriamiento producido por evapotranspiración.






Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de una agricultura sustentable.



Resolver y analizar problemas de concentración de esfuerzos, selección de elementos, diseño de tornillos, soldaduras y ejes en equipo, para fomentar la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.

Propiciar en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la solución de problemas. Lo anterior, mediante la investigación y análisis de diversos elementos mecánicos en equipos de laboratorio e instalaciones de la institución o en el sector industrial.

En el desarrollo de prácticas de laboratorio, para fomentar la habilidad experimental, tal como: observación, identificación manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo. Se tendrá que elaborar un reporte de práctica con todas las observaciones, hipótesis, datos relevantes, secuencia de la práctica, cuestionarios, referencias, esquemas, resultados y conclusiones, etc.

Investigar y analizar la aplicación de software, catálogos del fabricante, manuales, libros, artículos, Internet, etc., en la selección de bandas, cadenas y rodamientos.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Para lo anterior, en la solución y análisis de problemas, se determinará la aplicación de los conocimientos adquiridos en asignaturas anteriores, por ejemplo, en el análisis de ejes la aplicación de los diagramas de fuerza cortante y momento flexionante; en el análisis de uniones soldadas la aplicación de los centros de gravedad y momentos de inercia. Además, se analizará la aplicación de los conocimientos adquiridos en asignaturas posteriores, por ejemplo, una vez diseñado el eje de transmisión, se pueden analizar las frecuencias de vibración de tal eje, en donde se aplicará la asignatura de vibraciones mecánicas


9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Desarrollo de las prácticas y/o prototipos Manejo y análisis de resultados aplicando software Diseño de alguna aplicación práctica (en la industria, en laboratorios e

instalaciones de la propia institución) Examen (Se deberán diseñar exámenes que evalúen si las competencias

que se adquirieron o desarrollaron cumplen con el perfil establecido)


Unidad 1: Teorías de falla, concentración de esfuerzos y fatiga


Conocer y comparar las teorías más comunes que existen para predecir la falla en materiales utilizados en elementos mecánicos Identificar el modo de falla que se tiene de acuerdo a la solicitación del material y el tipo de material utilizado. Determinar el estado de esfuerzo de una pieza cuando tiene secciones concentradoras de esfuerzos.

Investigar las teorías de fallas que son aplicables a los elementos mecánicos en su análisis.

Discutir cuales teorías se utilizan con más frecuencia en el análisis de partes mecánicas

De acuerdo a los resultados obtenidos discutir cual de las teorías es más conservadora y decidir la que mejor convenga.

Investigar los modos de falla que afectan a los diversos componentes de las maquinas

Comparar y discutir la forma de falla que presentan diversos elementos mecánicos

Comparar el comportamiento de elementos mecánicos al ser solicitados cuando tiene sección constante y cuando se tiene secciones concentradoras de esfuerzos

Unidad 2: Diseño de sujetadores


Determinar la resistencia y rigidez de los elementos roscados al ser aplicadas fuerzas externas.

Determinar la resistencia de

Investigar los diferentes tipos de elementos roscados utilizados en la sujeción de elementos mecánicos.

Conocer y aplicar las técnicas para analizar la resistencia de los elementos de sujeción roscados cuando son sometidos a cargas de axiales, torsión

pernos y tuercas cuando es aplicado un torque inicial.

Conocer las diferentes formas de aplicación de soldadura

En función de la forma de soldadura y su aplicación determinar la cantidad adecuada de soldadura para resistir cargas externas estáticas y dinámicas.

y corte. comparar la resistencia de los

elementos roscados cuando se tiene empaquetadura y sin ella.

Investigar las diferentes formas de aplicación de soldadura y tipos de electrodos de uso más común.

Determinar los momentos de inercia que corresponden según se aplique la soldadura.

Unidad 3 Engranes Competencia específica a desarrollar


Conocer la nomenclatura utilizada en los engranes.

Determinar las fuerzas que afectan a los dientes de un engrane.

Conocer las normas y códigos de diseño de engranes.

Investigar las diferentes partes geométricas que componen a los engranes, como diámetro de paso, addendum, dedendum, etc.,

determinar las fuerzas radial, tangencial, etc., y los efectos que causan en los engranes

Investigar en una transmisión el efecto que causa dichas fuerzas en los ejes.

Determinar los esfuerzos de un diente de engrane por medio de la formula de Lewis.

Investigar la relación que existe con el paso diametral y el número de Lewis para la determinación del esfuerzo admisible en el diente.

Investigar en que normas y códigos se basa el diseño de engranes y discutir sobre ello.

Unidad 4: Selección de elementos


Conocer la aplicación de transmisiones flexibles

Investigar la importancia que tienen las transmisiones flexibles

Conocer los diferentes manuales existentes de proveedores en poleas,

Conocer la función que tienen los cojinetes de fricción y rodamientos.

bandas mostrar el manejo adecuado de un

manual de bandas y poleas dando un ejemplo práctico.

Conocer los diferentes manuales existentes de proveedores de catarinas y cadenas.

mostrar el manejo adecuado de un manual de catarinas y cadenas dando un ejemplo práctico.

Investigar los tipos de cojinetes de

fricción que existen en la industria y su uso.

Investigar los diferentes tipos de cojinetes por rodamiento.

Determinar los parámetros más importantes involucrados en la selección de un rodamiento, como: la capacidad y vida útil.

Utilizar los software que tiene los proveedores en su página de internet para la selección.

Unidad 5: Ejes de transmisión


Aplicar los principios básicos para el diseño de ejes sujetos a cargas estáticas y cíclicas, así como l determinar la primera velocidad crítica de un eje.

Investigar y explicar la importancia y aplicaciones del diseño de ejes, así como los procedimientos y análisis que esto involucra.

Investigar, elaborar un resumen y explicar el procedimiento general para el diseño de un eje. Dibujar un eje donde se puedan observar las cargas y esfuerzos a los que se encuentra sujeto y los diagramas de par torsional – momento horizontal – momento vertical.

Resolver problemas de diseño de ejes sujetos a carga estática, tanto de

momento flexionante – torsión, como de momento flexionante – torsión – carga axial, aplicando la teoría de la energía de distorsión y del esfuerzo cortante máximo.

Resolver problemas de diseño de ejes sujetos a carga cíclica, tanto de momento flexionante alternante – torsión continua, como de momento flexionante alternante – torsión alternante, aplicando las teorías de: (para materiales dúctiles) o Energía de distorsión o Esfuerzo cortante máximo o Criterio ED – Elíptico o Criterio ED - Gerber (para materiales frágiles) o Esfuerzo normal máximo

Explicar la importancia del cálculo de la primera velocidad crítica de un eje, sus causas, análisis, medición, prevención y efectos en el diseño y funcionamiento del eje.



1. Bernard J. Hamrock, Bo Jacobson, Steven r. Schmid. Elementos de maquinas.

Última Edición. Editorial Mc Graw Hill. 2. Robert L Mott. Diseño de Elementos de Máquinas. 4ª. Edición. 2006. Pearson

Educación.

3. Shigley Joseph E., Charles R. Mischke. Diseño en ingeniería mecánica. Última Edición Editorial Mc Graw Hill.

4. Spotts M. F., T. E. Shoup. Elementos de maquinas. Última Edición. Editorial Mc Graw Hill.

5. Deutschman Aaron d., Walter J. Michels, Charles E. Wilson. Diseño de maquinas, teoría y práctica. Última Edición. Editorial CECSA.

6. S. Hall, A. R. Holowenco, H. G. Laughlin. Diseño de maquinas. Editorial Mc Graw Hill – Serie schaum.

7. Faires Virgil Moring. Diseño de elementos de maquinas. Última Edición. Editorial UTEHA.

8. Catalogo general de rodamientos – SKF.

9. Manual de seleccion para bandas – DODGE.

10. Manual de selección para bandas “v” y servicio pesado. GATES No. 14955 – A, 8/99.

11. Juvinall, R.C. Fundamentals of machine component design. New York, Editorial John Wiley and Sons.1991, 2º edition.

11. Norton, R.L. Machine design. New jersey, Editorial Prentice Hall.1998.

12. Black, P.H. and O.E. Adams. Machine design. Auckland: Editorial Mc Graw Hill International. 1968.


Analizar concentraciones de esfuerzos en diferentes elementos mecánicos

aplicando métodos experimentales, tales como: extensometría y

fotoelasticidad (desarrollar prototipos didácticos)

Investigar, analizar y resolver problemas de concentraciones de esfuerzos

en elementos mecánicos aplicando software de elemento finito.

Investigar y analizar la aplicación de ejes de transmisión, juntas soldadas y

atornilladas, rodamientos, bandas y cadenas, en laboratorios e

instalaciones de la institución o en el sector industrial.

Determinar y analizar experimentalmente la resistencia y esfuerzos en

uniones soldadas y atornilladas (desarrollar prototipos didácticos).


Nombre de la asignatura : Electrónica Analógica



SATCA1 4-2-6


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para conocer los elementos semiconductores y aplicarlos en el análisis, diseño, simulación y construcción de circuitos electrónicos analógicos para su uso en la rectificación de señales alternas, amplificación de voltajes y corrientes, así como en circuitos para el acondicionamiento y procesamiento de señales eléctricas.


El temario se organiza en cuatro unidades, las cuales se pueden cubrir diez y seis semanas de clase, con la realización de prácticas de laboratorio que permitan comprobar la teoría de los semiconductores con la construcción de circuitos básicos de aplicación.

En la unidad uno, se analiza la estructura física de los materiales semiconductores y la forma de doparlos.

Posteriormente, la forma en que se construyen los diodos semiconductores y transistores, analizando sus curvas características y parámetros eléctricos más importantes, para considerar su funcionamiento en el circuito y/o en el diseños del mismo.

En la unidad dos, se conocen las características de los elementos que conforman una fuente de alimentación de corriente directa, para diseñarla, construirla y utilizarla como alimentación de energía en circuitos analógicos, digitales o ambos.

En la unidad tres se estudian los transistores bipolares y de efecto de campo como elementos semiconductores de amplificación de señal y circuitos interruptores.


En la unidad cuatro, se estudian los circuitos amplificadores operacionales, así como sus características y parámetros eléctricos, para su utilización en circuitos amplificadores y acondicionamiento de señales eléctricas.


Identificar las características de los materiales semiconductores y su aplicación en la fabricación de componentes electrónicos.

Analiza las características de los diodos utilizando las hojas de datos.

Diseñar una fuente de alimentación lineal dual considerando la carga a alimentar.

Analizar circuitos con transistores para evaluar su funcionamiento.

Diseñar las redes de polarización de acuerdo a las necesidades de aplicación.

Seleccionar los transistores considerando sus valores nominales para utilizarlos de

acuerdo a la aplicación requerida. Polarizar los amplificadores para su

correcto funcionamiento Seleccionar el amplificador

operacional, considerando sus características nominales para utilizarlo en la implementación de circuitos electrónicos.

Utilizar los amplificadores operacionales en aplicaciones básicas.

Diseñar circuitos electrónicos analógicos con dispositivos semiconductores discretos y aplicarlos con dispositivos sensores para la medición de magnitudes tales como temperatura, presión, detección de movimientos. Así mismo, para el tratamiento y acondicionamiento de señales eléctricas.

Tomar decisiones en la selección adecuada del dispositivo a utilizar, dependiendo de las características y necesidades de la aplicación, considerando los parámetros eléctricos propios de cada

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de .análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera. Comunicación oral y escrita. Habilidades básicas del manejo de

instrumentos de medición eléctricos, así como software para el diseño y simulación de circuitos..

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.

Solución de problemas Toma de decisiones..

Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Ética Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos

en la práctica. Capacidad de aprender Creatividad Innovación. Habilidad para trabajar en forma

autónoma Alcanzar objetivos.

dispositivo.

Analiza diagramas electrónicos que contengan diodos y transistores para evaluar y valorar su funcionamiento.







Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de: Estudios Superiores de Jilotepec, Hermosillo, Pabellón de Arteaga, Reynosa, San Luis Potosí, Superior de Irapuato y Superior del Oriente del Estado de Hidalgo






Analizar, simular y aplicar los dispositivos semiconductores básicos en el diseño de circuitos electrónicos utilizados en los sistemas mecatrónicos.


Analizar, diseñar, simular e implementar circuitos eléctricos de corriente directa y alterna básicos.

Interpretación de gráficas Uso de software para diseño y simulación de circuitos.

7.- TEMARIO


1

. Dispositivos Semiconductores

1.1 Materiales semiconductores. 1.1.1 Materiales intrínsecos 1.1.2 Materiales extrínsecos

1.1.2.1 Tipo N 1.1.2.2 Tipo P.

1.2 Diodos 1.2.1 Características generales.

1.2.1.1 Tensión umbral, de codo o de partida.

1.2.1.2 Corriente máxima. 1.2.1.3 Corriente inversa de

saturación. 1.2.1.4 Corriente superficial de

fuga. 1.2.1.5 Tensión de ruptura. 1.2.1.6 Efecto avalancha. 1.2.1.7 Efecto Zener.

1.2.2 Tipos de Diodos. 1.2.2.1 Rectificadores 1.2.2.2.Diodos emisores de luz 1.2.2.3 Fotodiodo 1.2.2.4. Schottky 1.2.2.5 Zener. 1.2.2.6 Diodo varicap 1.2.2.7 Diodo laser 1.2.2.8 Diodo PIN

1.3 Parámetros y característica eléctricas 1.3.1 Hoja de datos 1.3.2 Pruebas eléctricas con equipo de

mediciòn (Voltmetro, óhmetro, osciloscopio)

2

Fuentes lineales de alimentación

2.1 Transformador reductor 2.2 Rectificador

2..2.1 De media onda 2.2.2. De onda completa

2.3.Etapa de filtración 2.3.1 Voltaje de rizo

2.4. Etapa de regulación. 2.4.1 Con diodo zener 2.4.2 Con circuitos integrados.

2.5 Diseño y construcción, en circuito impreso, de una fuente de poder.

3

Transistor Bipolar (BJT) y de Efecto de Campo (FET)

3.1 Transistor bipolar (BJT) 3.1.1 Construcción interna y polarización 3.1.2 Configuraciones:

3.1.2.1 Base común 3.1.2.2 Emisor común 3.1.2.3 Colector común

3.1.3 Circuitos de polarización 3.1.4 El transistor como amplificador 3.1.5 El transistor como interruptor 3.1.6 Parámetros y características

eléctricas 3.1.6.1. Hojas de datos 3.1.6.2. Pruebas eléctricas con

aparatos eléctricos de medición (Voltmetro, óhmetro, osciloscopio, trazador de curvas)

3.2 El transistor de efecto de campo (FET) 3.2.1. Construcción interna y polarización 3.2.2 Circuitos de polarización 3.2.3 Parámetros y características eléctricas

3.2.3.1. Hojas de datos 3.2.3.2. Pruebas eléctricas con

aparatos eléctricos de medición (Voltmetro, óhmetro, osciloscopio)

3.3 Sistemas Multietapa 3.3.1 Circuitos mixtos (BJT y FET) 3.3.2 El transistor Darlington. 3.3.3. Amplificador diferencial.

3.4 Optotransistores 3.4.1 Optoaisladores con Salida a

transistor y a Darlington

3.4.2 Optoaisladores con Salida de compuerta lógica

3.4.3 Optointerruptores reflectivos y de ranura

4 Amplificadores operacionales

4.1. El amplificador operacional ideal 4.2 Esquema interno 4.3 Parámetros y características eléctricas. 4.3.1. Relación de rechazo en modo común

(CMRR). 4.3.2 Tensión de OFFSET 4.3.3. Corrientes de polarización 4.3.4 Tierra virtual. 4.4. Circuitos básicos. 4.4.1.Inversor,. 4.4.2 No inversor. 4.4.3. Comparador. 4.4.4. Sumador. 4.4.5 Restador. 4.4.6 Integrador y diferenciador 4.5. Circuitos convertidores. 4.5.1 De voltaje a corriente. 4.5.2 De corriente a voltaje. 4.5.3 De voltaje a frecuencia. 4.5.4 De frecuencia a voltaje.

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en

distintas fuentes. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los

contenidos de la asignatura. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el

intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.

Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la solución de problemas.

Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.


Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminología científico-tecnológica



Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Prácticas de laboratorio y su reporte de resultados con conclusiones

valorativas y conclusivas. Exámen teórico. Trabajo en equipo Síntesis de trabajos de investigación Problemarios resueltos correctamente


Unidad 1: Dispositivos semiconductores Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Identificar las características de los materiales semiconductores y su aplicación en la fabricación de componentes electrónicos.

Analiza las características de los diodos utilizando las hojas de datos.

Realizar consultas e investigaciones en las diferentes fuentes de información disponibles.

Estudiar los materiales semiconductores y su uso en la construcción de dispositivos semiconductores.

Conocer los parámetros y características eléctricas del diodo semiconductor.

Exponer temas en clase Participar en plenarias grupales para

retroalimentar y aclarar dudas. Comprueba en el laboratorio las

aplicaciones del diodo.

Unidad 2: Fuentes lineales de alimentación Competencia específica a desarrollar


Diseñar una fuente de alimentación lineal dual considerando la carga a alimentar.

Realizar consultas e investigaciones en las diferentes fuentes de información disponibles, de los temas solicitados por el docente-

Realiza los cálculos necesarios para el diseño de su fuente de alimentación.

Seleccionar los componentes para la construcción de la fuente de alimentación y la construye físicamente utilizando circuitos impresos.

Unidad 3: Transistor Bipolar (BJT) y de Efecto de Campo (FET) Competencia específica a desarrollar


Analizar circuitos con transistores para evaluar su funcionamiento.

Diseñar las redes de polarización de acuerdo a las necesidades de aplicación.

Seleccionar los transistores considerando sus valores nominales para utilizarlos de

acuerdo a la aplicación requerida.

Realizar consultas e investigaciones en las diferentes fuentes de información disponibles, de los temas solicitados por el docente.

Leer temas relativos a los transistores ..

Resuelve problemas de polarización para transistores en diferentes configuraciones y aplicaciones.

Analiza circuitos con transistores para identificar las variables de funcionamiento y regiones de trabajo. .

Considerando los valores nominales, seleccionar los componentes, para utilizarlos en la implementación de los circuitos acorde a la aplicación requerida

Comprueba en el laboratorio el funcionamiento de los transistores.

Unidad 4: Amplificadores operacionales Competencia específica a desarrollar


Polarizar los amplificadores para su correcto funcionamiento

Seleccionar el amplificador operacional, considerando sus características nominales para utilizarlo en la implementación de circuitos electrónicos.

Utilizar los amplificadores operacionales en aplicaciones básicas.

Realizar consultas e investigaciones en

las diferentes fuentes de información disponibles, de los temas solicitados por el docente.

Leer temas relativos a los amplificadores operacionales.

Resuelve problemas inherentes a los amplificadores operacionales..

Considerando los valores nominales, seleccionar los componentes, para utilizarlos en la implementación de los circuitos acorde a la aplicación requerida

Comprueba en el laboratorio el funcionamiento de los amplificadores operacionales y sus aplicaciones básicas.

Diseñar, simular y construir circuitos básicos con amplificadores operacionales .

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Schilling & Belove. Circuitos Electrónicos, Ed. Mc Graw Hill 2. Sedra. Dispositivos Electrónicos y Amplificadores de Señales, Ed.

Interamericana 3. Boylestad, Robert & Nashelsky, Louis. Electrónica teoría de circuitos. Ed.

Prentice Hall 4. Malvino, Paul. Principios de electrónica. Ed. Mc Graw Hill 5. Savant, Roden y Carpenter. Diseño electrónico. Ed. Adison-Wesley

Iberoamericana 6. Berlin, H. M. Fundamentals of operational amplifiers and linear integrate

circuits. Ed. Maxwell Macmillan editions, 1992 7. Stout, D.F and Kaufman, M. Handbook of operational amplifier. Circuit design,

Ed. McGraw Hill, 1976 8. Stout, D.F and Kaufman, M. Handbook of microcircuit design and applications,

Ed. McGraw Hill, 1980 9. Operational amplifiers data book, Ed. National semiconductors. 10. Linear applications specific IC`s data book, Ed. National semiconductors 11. Coughlin, Robert F. and Driscoll, Frederick F. Amplificadores operacionales y

circuitos integrados lineales. Ed. Prentice Hall, 5ta

Edición 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS

Comprobar el funcionamiento del diodo de manera simulada y práctica. Obtener las curvas características del BJT por medio de tabulación. Diseñar y construir circuitos amplificadores utilizando el transistor BJT. Comprobar en un amplificador operacional el funcionamiento las

configuraciones establecidas en el temario empleando paquete de simulación y dispositivos físicos.

Implementar una fuente de poder lineal de 5 y 12 Vcc en baquelita. Operar un Convertidor Analógico/Digital con amplificadores operacionales y

resistencias.


Nombre de la asignatura : Electrónica de Potencia Aplicada



SATCA1 4-2-6


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para conocer los dispositivos semiconductores de potencia y su aplicación en sistemas eléctricos industriales monofásicos, bifásicos y trifásicos para el control de motores de corriente continua y alterna.

Así mismo, se analizan los diferentes convertidores de energía y los aislamientos y protecciones para los circuitos de corriente alterna industriales. Intención didáctica.

El temario se organiza en cinco unidades, las cuales se pueden cubrir en dieciséis semanas de clase, con la realización de prácticas de laboratorio que permitan conocer los circuitos electrónicos de potencia y su aplicación.

En la unidad uno, se estudian los dispositivos semiconductores de potencia, sus parámetros y características eléctricas para su aplicación en la rectificación de señales eléctricas y control de motores de corriente directa y alterna.

En la unidad dos, se estudian y analizan los parámetros y características de los diferentes tiristores y su aplicación para el control de máquinas eléctricas.

En la unidad tres, se estudian los variadores y arrancadores de potencia electromecánicos y de estado sólido, para regular el arranque y velocidad en las máquinas eléctricas.

En la unidad cuatro, se hace un estudio de los diferentes convertidores de energía, la modelización por ancho de pulso y su aplicación en dispositivos mecatrónicos.

Por último, en la unidad cinco, se estudia el diseño de circuitos de disparo basados en redes pasivas (resistivas y RC), circuitos de disparo basados en timers y micro


controladores, así como el acoplamiento de circuitos de disparo a elementos de potencia óptica y magnéticamente.


Diseñar circuitos electrónicos de potencia y convertidores de energía, para el arranque, control y protección de motores eléctricos de corriente alterna y directa de uso industrial con dispositivos electromagnéticos y de estado sólido.


Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Conocimientos básicos de la

carrera. Comunicación oral y escrita. Habilidades básicas del manejo de

instrumentos de medición eléctricos, así como software para el diseño y simulación de circuitos.

Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.

Solución de problemas. Toma de decisiones.


Capacidad crítica y autocrítica. Trabajo en equipo. Ética profesional


Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.

Capacidad de aprender. Creatividad. Innovación. Habilidad para trabajar en forma

autónoma. Alcanzar objetivos







Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de: Reynosa,Toluca,Cd. Cuauhtemoc, Irapuato, Jilotepec, Apan, Hermosillo, San Luis Potosí, Pabellón de Arteaga






Diseñar circuitos electrónicos de potencia y convertidores de energía, para el arranque, control y protección de motores eléctricos de corriente alterna y directa de uso industrial con dispositivos electromagnéticos y de estado sólido. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Aplicar los diferentes métodos y técnicas del análisis de circuitos eléctricos, tanto en corriente directa como en corriente alterna, con el apoyo de las herramientas matemáticas aplicables.

Conocer los dispositivos semiconductores de acuerdo a sus características eléctricas, interpretándolas del manual del fabricante.

Diseñar, simular y construir circuitos electrónicos con dispositivos semiconductores analógicos y su aplicación en sistemas mecatrónicos.

7.- TEMARIO


1. Semiconductores de potencia.

1.1. Diodos de potencia. 1.1.1 Características y parámetros. 1.1.2 Rectificadores monofásicos y

polifásicos. 1.1.3 Aplicaciones industriales. 1.1.4 Alimentación de motores de c.c.

1.2. Transistores de potencia. 1.2.1 Tipos de transistores Bipolar

(BJT). 1.2.2 Metal Oxido de Silicio (MOS). 1.2.3 Transistor bipolar de puerta

aislada (IGBT). 1.2.4 Características y parámetros.

1.3. Aplicaciones en máquinas eléctricas. 1.3.1 Arranque y paro de un motor de

c.c.con un IGBT. 1.3.2 Control de velocidad de motores

de c.c. 1.4. Circuitos de control híbridos

(Electrónicos-electromecánicos).

2. Tiristores. 2.1. Características y parámetros. 2.1.1 Rectificador controlado de silicio

(SCR). 2.1.2 TRIAC. 2.1.3 DIAC. 2.1.4 UJT.

2.2. Circuitos de descarga. 2.3. Control de fase. 2.4. Relevadores de estado sólido. 2.5. Aplicaciones en sistema mecatrónicos.

2.5.1 Control de un motor de c.a. polifásicos.

2.5.2 Módulos de potencia para control de motores.

3. Variadores y arrancadores de potencia.

3.1. Componentes. 3.1.1 Etapa rectificadora. 3.1.2 Filtro. 3.1.3 Inversor. 3.1.4 Etapa de control.

3.2. Modos de funcionamiento electrónico y electromecánico. 3.2.1 Variador unidireccional. 3.2.2 Variador bidireccional. 3.2.3 Funcionamiento a par constante. 3.2.4 Funcionamiento a par variable. 3.2.5 Funcionamiento a potencia

constante. 3.3. Arrancadores de potencia a tensión

plena y reducida con dispositivos electromagnéticos y de estado sólido. 3.3.1 Técnicas de control de par y

velocidad. 3.3.2 Módulo de control. 3.3.3 Módulo de potencia.

3.4. Protecciones. 3.4.1 Termomagnéticas. 3.4.2 De estado sólido.

4. Convertidores de energía eléctrica.

4.1 Inversores(CD-CA). 4.2 Flyback. 4.3 Modulación PWM, SPWM. 4.4 Ciclo convertidores (CA-CA). 4.5 Choppers ( CD-CD)----troceadores. 4.6 Reductor (BUCK). 4.7 Elevador (BOOST). 4.8 Reductor-Elevador (BUCK-BOOST). 4.9 CUK. 4.10 Variador de frecuencia para motor

asíncrono.

5. Circuitos de disparo. 5.1 Circuitos de disparo sin aislamiento: Redes pasivas, RC.

5.2 Circuitos de disparo con aislamiento. 5.2.1 Acoplados ópticamente

optotiristores. 5.2.2 Acoplados magnéticamente.

5.3 Circuitos de disparo con dispositivos digitales. 5.3.1 Timer. 5.3.2 Divisores de frecuencia y

detectores de cruce por cero (comparadores) Microcontroladores.

5.3.3 Modulador de Ancho de Pulso (PWM).


Trabajar en equipo desarrollo de prácticas.

Realizar investigaciones complementarias a los temas.

Realizar presentaciones orales.

Redactar informes, resúmenes.

Realizar debates técnicos.

Planificar conferencias impartidas por los alumnos.


Conocimientos teóricos (exámenes escritos u orales, cuestionarios, exposición en el aula).

Reporte de prácticas.

Trabajo de aplicación en sistemas mecatrónicos.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Semiconductores de potencia Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer, comprender los diferentes semiconductores de potencia para rectificar señales alternas y utilizarlas en forma rectificada en motores eléctricos de corriente directa y dispositivos de estado sólido.


Estudiar los rectificadores de media onda y onda completa para sistemas eléctricos polifásicos utilizados para energizar motores eléctricos.

Estudiar y utilizar transistores de potencia para el control de motores eléctricos, combinándolos con elementos electromagnéticos.

Exponer temas en clase.

Participar en plenarias grupales para retroalimentar y aclarar dudas.

Unidad 2: Tiristores.


Analizar y comprender el funcionamiento de los tiristores para controlar la velocidad de motores eléctricos de corriente alterna en dispositivos mecatrónicos.


Realizar simulaciones por computadora de los dispositivos y circuitos analizados.

Implementar los circuitos para verificar sus resultados.

Investigar aplicaciones de los diferentes dispositivos tiristores vistos y su combinación con elementos

electromagnéticos.



Unidad 3: Variadores y arrancadores de potencia.


Analizar y comprender el funcionamiento de los arrancadores electromagnéticos, de estado sólido, los variadores de velocidad y frecuencia para el control de velocidad de motores eléctricos en dispositivos mecatrónicos.


Construir circuidos variadores de velocidad con elementos electromagnéticos y de estado sólido.

Implementar circuitos de arranque con elementos electromagnéticos y de estado sólido.



Unidad 4: Convertidores de energía eléctrica.


Conocer, comprender y aplicar circuitos convertidores de CD a CD, de CD a CA y de CA a CA para el control de motores eléctricos en dispositivos mecatrónicos.


Construir circuitos convertidores de energía.

Resolver problemas y analizar circuitos en clase.

Implementar los circuitos para verificar sus resultados.

Investigar aplicaciones de los convertidores CD a CD.

Investigar aplicaciones de los convertidores CD a CA.

Investigar aplicaciones de los convertidores CA a CA.



Unidad 5: Circuitos de disparo.


Analizar y comprender el funcionamiento de los circuitos de disparo con elementos pasivos y de estado sólido, para el funcionamiento de los tiristores de potencia usados en dispositivos mecatrónicos.


Construir circuitos de disparo con elementos pasivos y de estado sólido.





1. Electrónica de potencia. Hart Daniel. Ed. Pearson Educación.

2. Power Electronics Undeland, Tore M Ed. Wiley.

3. Electrónica de potencia, componentes, topología y equipos. Salvador Martínez García. Ed. Paraninfo.

4. Power electronics, converters, applications, and design, N. Mohan, T. M. Underland, W. P. Robbins 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., New York 1995.

5. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995.

6. Gate Drive considerations for IGBT Modules. R. S. Chokhawala, J. Catt, B. R. Pelly,IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 31, no. 3, pp. 603-611, May/June 1995.

7. Evaluation of Modern Power Semiconductor Devices and Future Trends of Converters. B.K. Bose, IEEE Trans. Industry Applications, vol.28, no. 2, pp. 403-413, March/April 1992.

8. IGBT Characteristics. S. Clemente et al.IR Application Note (AN-983A), 1996.

9. Application Characterization of IGBTs, S. Clemente IR Application Note (AN-990),1996.

10. International Rectifier,"Control Integrated Circuits",copyright 1996.

11. Análisis de redes, V. Valkenburg Limusa, 1996.

12. Análisis de circuitos, W. H. Hayt Mc Graw Hill, 1988.

13. Mazda, F. F. Electrónica de Potencia, Componentes y Circuitos. Ed. Paraninfo, 1995.

14. Wildi, Theodore. Electrical Machines, Drives and Power Systems. Fifth Edition. Prentince Hall.

15. Hart, Daniel W. Electrónica de Potencia. Ed. Prentince Hall, 2001.

16. Peracaula Roura, Joan. Convertidores Alterna-Continua con Tiristores. Ed. Marcombo Boixareu Editores, 1990.

17. Lander, Cyrill W. Power Electronics. Third Edition. McGraw Hill. 1993.

18. Harper Enríquez, Gilberto, Control de Motores Eléctricos, Ed. Limusa-Noriega Editores, 1998.

19. Harper Enriquez, Gilberto, El ABC del Control Electrónico de las Máquinas Eléctricas, Ed. Limusa- Noriega Editores.

20. Máquinas y accionamientos eléctricos. Roberto Faure Benito. Ed. Náutica.


Rectificación de media onda y onda completa con diodos de potencia, tipo tornillo y oblea, considerando los parámetros y características del fabricante.

Polarización de transistores de potencia con los parámetros y características del fabricante, para el control de motores eléctricos monofásicos y trifásicos.

Diseño y construcción de circuitos de control de motores utilizando diodos controlados de silicio (SCR).

Diseño y construcción de un circuito de control de motores utilizando tríodo de corriente alterna (TRIAC).

Control de velocidad de un motor de corriente directa utilizando un módulo variador electromagnético y de estado sólido.

Arranque de un motor de corriente alterna utilizando dispositivos electromagnéticos y de estado sólido.

Control de velocidad de un motor de corriente alterna utilizando un variador de frecuencia.


Nombre de la asignatura : Electrónica Digital



SATCA1 3 - 2 - 5


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad de conocer, diseñar y aplicar los circuitos digitales para el control de los diferentes sistemas mecatrónicos. Para ello se presentarán al estudiante los fundamentos matemáticos, leyes y principios de la electrónica digital reflejando su dominio en el desarrollo de prácticas y el diseño de sistemas digitales.

Puesto que esta materia dará soporte a otras, de manera particular, lo cubierto en esta asignatura se aplica en el estudio de otras materias como: Circuitos Hidráulicos y Neumáticos, Microcontroladores, Controladores Lógico Programables, Electrónica de Potencia Aplicada entre otras. Intención didáctica.

El temario se organiza en siete unidades, en cada una se abordan características específicas del funcionamiento de los sistemas digitales para que en conjunto se transite desde conceptos básicos que ayudan a establecer un lenguaje común de la comunicación entre docente-alumno, alumno-alumno y alumno-docente hasta características específicas de funcionamiento de compuertas lógicas aplicadas a lógica secuencial.

En la primera unidad se aborda una pequeña introducción a lo que es la electrónica digital, su proceso de evolución y sus expectativas a futuro. El avance de la electrónica digital en el campo industrial.

La segunda unidad maneja los temas de códigos y sistemas numéricos binarios, las operaciones básicas en sistema binario y las conversiones entre los ellos. Además, se conocerán las relaciones existentes entre los sistemas binarios y los sistemas alfanuméricos o lenguajes de máquina que existen actualmente.

La tercera unidad hablará de las diferentes compuertas básicas existentes en los


circuitos digitales, así como sus encapsulados y sus familias tecnológicas, su funcionamiento y las precauciones que deben de existir para su manejo y utilización. Se deberán realizar pequeñas prácticas de conexión de los circuitos integrados que forman las familias lógicas, como lo son los TTL, CMOS, FPGA’s por mencionar algunos.

En la unidad cuatro se observarán los fundamentos del álgebra Booleana y sus diferentes axiomas y teoremas, sus aplicaciones y la relación existente con las compuertas lógicas. Así mismos, se verán ecuaciones digitales y sus métodos de minimización mediante álgebra Booleana y los métodos de minimización existentes en electrónica digital. Deberá ser cubierto también los temas de realización y de las diferentes formas canónicas de realización de un circuito digital.

La unidad cinco proporciona al alumno los diferentes conocimientos de los circuitos digitales combinaciones, que serán la base para la construcción de circuitos tales como sumadores, multiplexores, etc., los cuales deberán de construirse de forma física. Dentro de esta unidad, se dará una introducción al lenguaje VHDL, así como la descripción propia para realizar aplicaciones físicas en tarjetas integradas como lo son los FPGA’s.

En la sexta unidad se analizan los circuitos secuenciales básicos, así como los dispositivos generadores de pulsos. Se realiza un exhaustivo análisis de los Flip-Flops y sus aplicaciones y configuraciones, y se realizará una revisión más extensa del lenguaje VHDL y la descripción de los circuitos secuenciales con este lenguaje y su aplicación en las tarjetas FPGA’s.

En el capítulo final, se verán los tipos de convertidores existentes y la descripción y aplicaciones de cada uno de ellos. Se deberá realizar la descripción de un convertidor en lenguaje VHDL.


Conocer, diseñar y aplicar los circuitos digitales para el control de los diferentes sistemas mecatrónicos

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Habilidades básicas de manejo de la

computadora Habilidad para buscar y analizar


Solución de problemas Toma de decisiones. Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos




5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Conocer, diseñar y aplicar los circuitos digitales para el control de los diferentes sistemas mecatrónicos 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Capacidad para la solución de problemas algebraicos. Capacidad de análisis y solución problemas de circuitos eléctricos. Habilidad para el cálculo y medición de voltaje y corriente eléctrica. Conocimientos básicos de programación y manejo de paquetería de

simulación.

7.- TEMARIO


1 Fundamentos de sistemas digitales

1.1 Fundamentos de los sistemas digitales 1.2 Señales análogas y digitales. 1.3 Relación entre los sistemas análogos y los

sistemas digitales

2 Código y sistemas numéricos

2.1 Números binarios 2.2 Sistemas numéricos.

2.2.1 Binario 2.2.2 Octal 2.2.3 Hexadecimal 2.2.4 Conversión entre sistemas

numéricos 2.3 Operaciones básicas 2.3.1 Suma 2.3.2 Resta 2.3.3 Multiplicación 2.3.4 División 2.4 Códigos binarios y alfanuméricos 2.4.1 GRAY 2.4.2 BCD 2.4.3 ASCII 2.4.4 UNICODE

3 Compuertas lógicas

3.1 Compuertas básicas

3.1.1 AND 3.1.2 OR 3.1.3 NOT 3.1.4 NAND 3.1.5 NOR 3.1.6 XOR 3.2 Familias lógicas 3.2.1 Lógica Transistor-Transistor (TTL) 3.2.2 Metal Óxido-Semiconductor

(CMOS) 3.2.3 Silicio sobre Aislante (SOI) 3.2.4 Características del Fabricante 3.2.5 Compatibilidad entre familias

lógicas 3.3 Pruebas con analizadores de estados

lógicos

4

Algebra Booleana

4.1 Teoremas y postulados fundamentales 4.1.1 Funciones booleanas simples 4.1.2 Funciones booleanas compuestas 4.2 Simplificación de funciones booleanas 4.2.1 Minitérminos y maxitérminos 4.2.2 Mapas de Karnaugh 4.2.3 Método de Quine-Mcclausky

5

Circuitos Combinacionales

5.1 Procedimiento de diseño 5.2 Circuitos combinacionales básicos 5.3 Simulación de los circuitos

combinacionales 5.3.1 Multiplexores. 5.3.2 Demultiplexores. 5.3.3 Decodificadores. 5.3.4 Codificadores. 5.3.5 Indicadores numéricos (Display’s)

5.4 Dispositivos lógicos programables 5.5 Lenguajes VHDL

6

Circuitos Secuenciales

6.1 Maquinas Mealy y Maquinas Moore 6.2 Temporizadores

6.2.1 Circuito 555 modo monoestable 6.2.2 Circuito 555 modo astable

6.3 FLIP FLOPS 6.3.1 R-S 6.3.2 J-K 6.3.3 D 6.3.4 T 6.3.5 Maestro-Esclavo 6.4 Diagramas y ecuaciones de estado 6.5 Circuitos síncronos y asíncronos 6.6 Circuitos secuenciales básicos 6.6.1 Registros 6.6.2 Contadores 6.6.3 Memorias 6.7 Circuitos lógicos programables 6.8 Descripción de circuitos mediante VHDL

7 Convertidores

7.1 Funcionamiento del ADC 7.2 Descripción con lenguaje VHDL 7.3 Funcionamiento del DAC

7.4 Descripción con lenguaje VHDL 7.5 Aplicaciones

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Promover el manejo de dispositivos de medición digital dentro de las prácticas

realizadas. Promover el trabajo en equipo, para investigar y exponer sobre las

tecnologías de integración de circuitos semiconductores. Diseñar circuitos lógicos apoyándose en software de simulación como

multisim, OrCad, Proteus. Llevar a cabo prácticas con circuitos digitales combinacionales y secuenciales

para verificar su funcionamiento con el uso de osciloscopio y multímetro. Programar circuitos digitales con uso de VHDL Elaborar proyectos de aplicación para sistemas mecatrónicos. Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en

distintas fuentes. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos

de la asignatura. Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de

inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la solución de problemas.

Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.


Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de ternimología científico-tecnológica





9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el

desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: Trabajos de investigación Reporte de Prácticas Presentación de proyectos Examen teórico-práctico


Unidad 1: Fundamentos de sistemas digitales


Conocer la diferencia, ventajas y desventajas entre la electrónica analógica y la electrónica digital

Realizar una investigación documental sobre la electrónica analógica y la electrónica digital.

Participar en plenarias donde se motive a los alumnos, con preguntas preparadas por el profesor sobre el tema.

Escribir un resumen sobre el tema destacando las principales diferencias entre la electrónica analógica y la digital, así como ventajas, desventaja entre ellas, incluyendo algunos dispositivos en donde se aplican.

Describir los niveles de diseño digital (top- down)

Unidad 2: Código y sistemas numéricos Competencia específica a desarrollar


Conocer y entender los sistemas binario, octal y hexadecimal; conversiones entre ellos y que pueda realizar operaciones básicas en los diferentes sistemas.

Conocer diferentes códigos para representar información en los sistemas digitales.

Realizar una investigación bibliográfica sobre el origen de las computadoras y la necesidad del sistema binario. Incluir formas de representar información en las computadoras para el código ASCII, BCD y GRAY.

Realizar ejercicios en el pizarrón de conversión entre sistemas numéricos y de operaciones de sumas y restas en binario, octal y hexadecimal.

Realizar ejercicios extra clase de conversiones y operaciones básicas con los diferentes sistemas numéricos.

Participar en plenarias de discusión sobre

las diferentes formas de representar la información y la utilización y aplicación de los códigos.

Elaborar un reporte sobre las conclusiones del tema.

Unidad 3: Compuertas Lógicas Competencia específica a desarrollar


Conocer qué es una familia lógica y Saber diferenciar entre ellas. Aplicar las tablas de verdad de los diferentes operadores lógicos para obtener la función booleana correspondiente a cada una de las compuertas lógicas.

Investigar las tablas de verdad, los operadores y los circuitos de funcionamiento eléctricos, electrónicos, hidráulicos y neumáticos de las operaciones lógicas: NAND, NOR, X-OR y X-NOR.

Investigar los números del fabricante de las diferentes compuertas lógicas que se utilizarán (NOT, OR, AND, NAND, NOR, X-OR, X-NOR).

Participar en una plenaria grupal sobre la investigación. Participar en equipos para investigar las

diferentes familias lógicas, incluyendo los puntos marcados en el temario, y exponer en clase.

Preparar un cuestionario sobre el tema que sus compañeros deberán contestar. Al final de las exposiciones realizar una plenaria para destacar las diferencias principales de cada familia lógica.

Elaborar un resumen de las conclusiones sobre lo expuesto en la plenaria.

Realizar prácticas de medición con el analizador de estados lógicos.

Unidad 4: Algebra de Booleana Competencia específica a desarrollar


Conocer y aplicar los postulados y teoremas fundamentales del álgebra booleana además de relacionarlos y aplicar los operadores lógicos básicos en circuitos eléctricos, electrónicos,

Investigar los postulados y teoremas fundamentales del álgebra booleana.

Participar en plenaria grupal para retroalimentar el tema.

Realizar ejercicios donde se incluyan los postulados y los teoremas del álgebra booleana.

neumáticos e hidráulicos.

Representar las formas canónicas SOP y POS. Reducir funciones booleanas utilizando los teoremas del álgebra de Boole.

Simplificar funciones booleanas mediante los métodos de mapas de Karnaugh y McClausky.

Implementar las funciones con diferentes compuertas lógicas.

Implementar funciones lógicas utilizando solo compuertas NOR o NAND y con circuitos hidráulicos y neumáticos.

Comprobar la operación de las funciones lógicas AND, OR y NOT de manera física.

Deducir el significado de un 0 y 1 lógico en la electrónica digital y establecer las tablas de verdad de las diferentes operaciones lógicas.

Resolver ejercicios donde se apliquen los teoremas y postulados del álgebra booleana.

Realizar prácticas donde se demuestre el funcionamiento de los mismos.

Realizar ejemplos y ejercicios de simplificación de funciones booleanas mediante mapas de Karnaugh de hasta seis variables.

Comprobar mediante la implementación de un circuito físico el método.

Aplicar el método de simplificación de funciones booleanas de Quine McClausky.

Comprobar mediante la implementación de un circuito físico el método.

Analizar en plenaria ventajas y desventajas de cada uno de los métodos vistos.

Realizar diagramas para implementar funciones booleanas y comprobar algunas, mediante práctica de laboratorio.

Demostrar de manera analítica y práctica que cualquier circuito digital se puede implementar utilizando solo compuertas NOR o NAND.

Evaluar la ventaja o desventaja de utilizar solo compuertas NOR o NAND.

Demostrar que las funciones booleanas también se pueden implementar con circuitos neumáticos e hidráulicos mediante la construcción física de algunos de ellos.

Unidad 5: Circuitos Combinacionales


Diseñar circuitos combinacionales utilizando un lenguaje de descripción de hardware para la utilización de GAL’s y FPGA´s en diversas aplicaciones.

Deducir una metodología para el diseño de circuitos combinacionales.

Diseñar: Sumadores, restadores, multiplexores, demultiplexores, decodificadores entre otros.

Investigar los números comerciales y tabla de verdad de cada uno de los circuitos

previamente diseñados. Comprobar físicamente algunos de ellos. Investigar qué es un lenguaje de descripción

de hardware, una GAL y un FPGA. Discutir en plenaria los conceptos

consultados. Utilizando un lenguaje de descripción de

hardware, realizar los diseños de sumadores, restadores, decodificadores, multiplexores, etc.

Implementar físicamente los circuitos previamente diseñados utilizando GAL o FPGA.

Detectar áreas de oportunidad para la aplicación de circuitos digitales combinacionales y de ser posible llevarlo a cabo.

Unidad 6: Circuitos Secuenciales Competencia específica a desarrollar


Diseñará circuitos secuenciales mediante el uso de un lenguaje de descripción de hardware en GAL’s y FPGA´s para diversas aplicaciones.

Investigar diferentes configuraciones para la generación de pulsos.

Construir un circuito que genere pulsos de reloj para flip-flops.

Realizar un resumen donde se establezcan que es un flip-flop, los diferentes tipos que existen, así como sus características de funcionamiento.

Comprobar mediante práctica de laboratorio el funcionamiento de los flip-flops

Proponer una definición de diagrama de estados, tabla de estado y ecuación de estado; comparar con las definiciones de libros y discutir las diferencias.

Obtener ecuaciones de estado a partir de tablas de estados propuestas.

Investigar qué es un contador, registro, los números comerciales, así como su funcionamiento.

Mediante una plenaria grupal discutir sobre algunas aplicaciones de estos circuitos.

Comprobar el funcionamiento de algunos de ellos en el laboratorio.

Investigar sobre registros con aplicaciones de memoria, discutir en clase y elaborar un resumen sobre el tema.

Mediante el uso de un lenguaje de descripción de hardware, diseñar circuitos secuenciales tales como: contadores, registros de corrimiento, etc. y comprobar su funcionamiento mediante práctica de laboratorio.

Detectar en el entorno áreas de oportunidad para la aplicación de circuitos digitales secuenciales.

Unidad 7: Convertidores


Conocer, describir e implementar los diferentes tipos de convertidores de señal existentes.

Realizar una investigación documental sobre lo que es un convertidor y los diferentes tipos de convertidores existentes.

Realizar una implementación física de un DAC y de un ADC.

Describir en lenguaje VHDL un DAC y un ADC.

Implementar los DAC y ADC en los FPGA’s. Realizar un proyecto final


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Romero Troncoso, Rene de J. Sistemas Digitales con VHDL, Ed. Universidad

de Guanajuato, 2008. 2. Morris Mano, M. Diseño Digital, Ed. Person Educación,1987 3. De la Cruz Laso César René. Fundamentos De Diseño Digital. Ed. Trillas,

1988. 4. Tocci, Ronald J. y Widmer Neal S. Sistemas Digitales Principios y

Aplicaciones. Ed. Person Educación, 8va. Edición. 2003 5. Tokheim, Roger L. Electrónica Digital, Ed. Reverté, 1991 6. Hermosa Donante, Antonio, Electrónica Digital Fundamental, Ed. Alfaomega-

Marcombo, 1995 7. Dempsey, John A. Electrónica Digital Con Aplicaciones MSI. Ed. Alfaomega,

1996 8. Wakerly John F. Diseňo Digital Principios y Prácticas. Ed. Prentice Hall, 1992. 9. Wakerly John F. Digital Design principles and practices and Xilinx 4.2i Student

package 2004 Third Edition Updated 10. Floyd, Thomas L. Fundamentos De Sistemas Digitales, Ed. Prentice Hall 7a.

Edición 11. Morris Mano, M. Lógica Digital y Diseňo De Computadores. Ed. Prentice Hall,

1982 12. Blandes, Miguel. Lecciones de Electrónica Digital, Ed. Marcombo, 1987 13. Gajsky, Daniel D., Principios de Diseňo Digital. Ed. Prentice Hall, 1997 14. Hayes, John P. Diseňo Lógico Digital. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana,

1996 15. Nashelsky, Louis. Fundamentos de Tecnología Digital. Ed. Limusa, 1989


Diseñar, simular y construir los circuitos que comprueben el funcionamiento de las compuertas OR, AND, NOT, NAND, NOR, EXOR.

Diseñar, simular y construir los circuitos que comprueben el funcionamiento de los flip-flops RS, JK, T y D.

Diseñar, simular y construir un circuito de registro utilizando flip-flops. Diseñar, simular y construir un circuito contador utilizando flip-flops. Diseñar, simular y construir un decodificador BCD a Siete segmentos que

realice un conteo ascendente, descendente. Con el uso del lenguaje VDLH programar un circuito PAL o GAL que realice

un conteo ascendente/descendente. Realizar la implementación física de un ADC y un DAC en plantilla Realizar DAC y ADC en un FPGA.


Nombre de la asignatura : Estadística y Control de Calidad



SATCA1 2-2-4


Esta asignatura aportará al perfil del Ingeniero en Mecatrónica las competencias necesarias para conocer la importancia de los datos y aplicación de los métodos estadísticos en el proceso de control de calidad, Interpretar, analizar, integrar y evaluar la información y tomar decisiones en el diseño o en la mejora continua basado en los parámetros estadísticos y de calidad Además obtendrá la habilidad para plantear y solucionar problemas por medio de distintos métodos estadísticos.


Se organiza el temario en 4 unidades. La primera unidad agrupa los contenidos conceptuales de la estadística descriptiva, identificando las diferentes medidas de tendencia central y de dispersión, de igual forma se abarca la distribución de frecuencias, gráficos estadísticos básicos y las técnicas de agrupación de datos para interpretar los valores esperados sobre el proceso como se presenta.

El temario en su segunda unidad comprende a la estadística aplicada, en esta unidad el alumno desarrolla su capacidad de planteamiento de problemas y análisis de resultados, con herramientas como intervalos de confianza, pruebas de hipótesis y muestreo de aceptación para definir variaciones dentro del intervalo permitido.

El concepto de calidad se presenta en la tercera unidad en donde se definen los alcances de un sistema de calidad para evaluar los beneficios de la aplicación del mismo.

El control de calidad se comprende en la cuarta unidad, en esta unidad se conjunta


el conocimiento adquirido por el alumno durante el curso, la integración de dicho conocimiento le permitirá analizar e interpretar distintos gráficos y valores que representan el comportamiento de un proceso. La unidad comprende los conocimientos básicos de calidad y sus herramientas básicas, gráficos de control e interpretación de los mismos y culmina con el control estadístico del proceso. Las herramientas anteriores le permitirán al alumno adquirir la competencia de interpretar y analizar el estado de un proceso, analizar causas raíz que generen variabilidad y contar con una toma de decisiones en tiempo oportuno debido a la comprensión del comportamiento del proceso.


Aplicar los métodos estadísticos en el diseño, interpretación e implantación de sistemas de control de calidad.





Habilidades básicas de manejo de la computadora y la calculadora científica



Toma de decisiones



Trabajo en equipo


Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los






Búsqueda del logro








Hermosillo, Mexicali y Reynosa






Aplicar los métodos estadísticos en el diseño, interpretación e implantación de sistemas de control de calidad. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Aquí van las competencias previas. 7.- TEMARIO


1

Estadística Descriptiva

1.1 Conceptos básicos de Estadística 1.2 Medidas de Tendencia central y dispersión

(media, moda, varianza y desviación estándar).

1.3 Distribuciones de frecuencias 1.3.1 Distribuciones numéricas. 1.3.2 Distribuciones categóricas. 1.3.3 Distribuciones acumuladas. 1.3.4 Distribuciones porcentuales. 1.3.5 Distribuciones porcentuales

acumuladas. 1.4 Histogramas 1.5 Polígono de Frecuencias 1.6 Diagrama de Pareto.

1.7 Diagrama de Dispersión.

2

Estadística Aplicada

2.1 Inferencia estadística 2.1.1 Concepto 2.1.2 Estimación 2.1.3 Prueba de hipótesis 2.1.4 Método clásico de estimación

puntual 2.1.5 Estimador insesgado

2.2 Intervalos de confianza

3

Control de calidad

3.1. Evolucion de la Calidad. 3.2. Conceptos e Importancia de la Calidad 3.3 Filosofías del control estadístico de

procesos 3.4.Costos de la Calidad 3.5 Cadena Cliente-proveedor 3.6 Mejoramiento y control de calidad en las

organizaciones 3.7 Inferencia en la calidad del Proceso.

4

Herramientas de Calidad

4.1 Recolección de Datos 4.2 hojas de Inspección 4.3 Diagrama de Pareto. 4.3.1 Histogramas 4.3.2 Diagrama Causa-Efecto 4.3.3 Diagrama de Dispersión 4.3.4 Diagrama de Estratificación 4.4 Habilidad y Capacidad del Proceso 4.5 Grafica de Control 4.6 Gráficos de control para atributos 4.7 Gráficas para no conformidades 4.8 Gráficas X y R simples 4.9 Análisis de la capacidad del proceso 4.10 Procedimientos especiales para el

control de procesos.

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Propiciar el uso de la calculadora científica para el cálculo de medidas de tendencia

central y de dispersión.

Propiciar la investigación de documental y de campo para conocer la importancia de los

métodos estadísticos y sus aplicaciones.

Llevar a cabo visitas industriales para conocer las aplicaciones de la estadística en los

procesos de control de calidad.

Proponer ejercicios de casos reales que permitan al alumno desarrollar potencial para la solución de problemas y la toma de decisiones.

Asistencia a congresos, simposiums y seminarios relacionados con la

calidad.

Utilizar paquetes computacionales para el control estadístico. Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente.

Propiciar el uso adecuado de conceptos y de terminología técnico-científica. Proponer problemas que permitan al estudiante establecer la relación

de los contenidos de la asignatura con otras asignaturas del plan de

estudios.

Aplicar el control estadístico a un proceso.


La evaluación de la asignatura será con base en el siguiente desempeño:

Participar en clases

Cumplir con tareas y ejercicios

Participar en Paneles, conferencias, mesas redondas y congresos.

Participar en congresos y concursos académicos.

Realizar trabajos de investigación individuales y en equipo.

Elaborar los reportes de las visitas industriales.

Aplicar exámenes escritos, considerando que no sea factor decisivo para la acreditación de la asignatura.


Unidad 1: Estadística Descriptiva Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Aplicar conceptos básicos estadísticos a casos reales

Investigación bibliográfica de conceptos básicos de estadística

De un conjunto de datos, hacer agrupaciones, calcular medidas de tendencia central y dispersión

Realización de ejercicios en clase y extra-clase de cálculo de distribuciones así como la elaboración de gráficos sobre la toma de datos de un caso real

Unidad 2: Estadística Aplicada Competencia específica a desarrollar


Describir los aspectos fundamentales de la inferencia estadística y su aplicación en situaciones reales o simuladas

Buscar información e identificar los elementos que conforman las pruebas de inferencia estadística

Discutir en grupo los conceptos de estimación

Proponer hipótesis y probarlas estadísticamente

Unidad 3: Control de Calidad Competencia específica a desarrollar


Evaluar los beneficios de implementar y/o mantener un sistema de control de calidad.

Investigar tanto en forma bibliográfica como documental lo relativo a la teoría general de la calidad.

Analizar y definir los puntos de control de un proceso, realizando ejercicios y diagramas sobre problemas reales de calidad en las empresas.

Proponer un caso de mejora continua

Unidad 4: Herramientas de calidad Competencia específica a desarrollar


Construir e interpretar gráficos de control siguiendo una metodología sistemática a fin de tomar decisiones correctas respecto al estado del proceso y realizar los análisis de capacidad correspondiente.

Revisión bibliográfica sobre herramientas cualitativas para el control de calidad y sus aplicaciones en distintos ámbitos

Investigar distintos gráficos de control y su clasificación de acuerdo al tipo de datos a analizar

Elaboración e interpretación de gráficos de control por variables y atributos

Resolución de ejercicios sobre análisis de la capacidad del proceso e interpretación para la toma de decisiones


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Gutiérrez Pulido Humberto. Calidad total y productividad. Ed McGraw Hill.

Segunda Edición. México, 2005. 2. Carot Vicente, Control estadístico de la calidad. Editorial Alfa Omega 3. Montgomery, Runger. Probabilidad y estadística aplicadas a la ingeniería.

Editorial Mc Graw Hill 4. Montgomery C.D., Introduction to statistical quality control, 4th Edition, John

Willey and Sons, Inc. 5. R.E. Walpole, R.H. Myers. Probabilidad y estadística para ingenieros. Editorial

Interamericana 6. Murria Spiegel, John Schiller, R. Alu Srinivasan. Probabilidad y estadística.

Editorial Mc Graw Hill 7. Evans, James R., y Lindsay William. Administración y control de la calidad.

Editorial Thomson 8. Pérez López Cesar. Control estadístico de la calidad: teoría, práctica y

aplicaciones informáticas. Editorial Alfaomega Minitab, Win QSB, Statgraphic, Excel.


Elaborar prácticas para el uso de la calculadora científica para calcular medidas de tendencia y dispersión de un conjunto de datos.

Elaborar prácticas para el uso de la hoja electrónica de cálculo para el desarrollo y ejercicio de distribuciones de frecuencias, histogramas, paretos, polígonos de frecuencias, y los gráficos de control.

Realizar trabajos en equipo, sobre la aplicación del control estadístico de proceso real en una empresa.


Nombre de la asignatura : Estática



SATCA1 2-2-4


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero la capacidad para diseñar y analizar sistemas de equilibrio estático aplicando principios matemáticos.

Se ha integrado a la retícula de la carrera por la relación que tienen los temas propuestos con el análisis de las estructuras que integran la industria. Esto es, la mayoría de las industrias poseen estructuras y naves industriales con fines productivos y para su buen desarrollo, funcionamiento y desempeño es de vital importancia conocer, manejar, proponer y analizar estructuras, a demás de los conocimientos básicos de la estática.

Proporciona la base para comprender, estudiar y cursar las asignaturas posteriores como mecánica de materiales, diseño de elementos mecánicos, Diseño asistido por computadora.

Aporta al futuro ingeniero mecatrónico conocimientos sobre la importancia del desarrollo y análisis de elementos mecánicos.

Las competencias específicas a desarrollar en esta asignatura son: conocimiento de descomposición de fuerzas en el plano y el espacio, obtención de momentos de fuerzas, realización de diagramas de cuerpo libre, obtención de centroides, momentos de inercia, radios de giro y análisis de estructuras. Intención didáctica.

El contenido de esta asignatura se organiza en cinco unidades las cuales parten del estudio y conocimiento de los vectores localizados en el plano y en el espacio y de la descomposición de fuerzas en ellos.

Estos temas deben ser tratados bajo un enfoque donde el alumno desarrolle sus habilidades, destrezas y aptitudes, esto es, cada tema debe ser orientado hacia la aplicación de distintas formas donde el estudiante sepa claramente donde los va a utilizar y a darles uso ya sea en la vida cotidiana, en el campo laboral, para desarrollar tecnología y para hacer ciencia. El profesor deberá aplicar las estrategias


adecuadas y pertinentes para llevar al alumno a su formación bajo esta didáctica.

En la primera unidad se abordan los conceptos de vectores y sus propiedades; descomposición de fuerzas y equilibrio de las partículas en el plano y en el espacio.

En la segunda unidad se abordan temas relacionados con cuerpos rígidos, momento de una fuerza con respecto a un punto, con respecto a un eje, diagramas de cuerpo libre.

En la tercera unidad se estudian centroides, los cuales le ayudarán a determinar el centro de gravedad de los diferentes elementos mecánicos, obtención de los centroides de área y líneas compuestas, además de obtener el radio de giro y el momento polar de inercia, lo que permite al alumno visualizar la importancia de los centros de gravedad.

La unidad cuatro se estudia el análisis de estructuras, se da una introducción de las diferentes estructuras existentes y se empieza a ser el estudio de estructuras articuladas simples, por el método de nodos y de secciones y las diferentes aplicaciones. Con esto el alumno tendrá conocimiento para poder entender el comportamiento de estructuras a nivel industrial

La unidad cinco se estudia la fricción que generan los elementos mecánicos entre sí, se determinan las fuerzas de fricción, el ángulo de fricción y los diferentes tipos de problemas de fricción.

Para cursar esta asignatura es necesario que las actividades del estudiante relacione la teoría con la práctica para que desarrolle sus habilidades, destrezas, aptitudes y valores como compromiso de trabajo individual y por equipo, propicien procesos intelectuales tales como: habilidades para trabajar en un ambiente laboral, apreciación de la diversidad y multiculturalidad, capacidad crítica y autocrítica, habilidades interpersonales, capacidad de trabajar de manera interdisciplinaria y compromiso ético; donde el profesor sea un asesor, guía o instructor de los alumnos a su cargo (grupo) para que ellos desarrollen y lleven a cabo el curso. El aprendizaje debe ser significativo y colaborativo para que en el alumno asimile cada uno de los temas.

Todo el desarrollo de este programa es bajo un enfoque por competencias: donde el alumno tenga interacción reflexiva y funcional de saberes cognitivos, procedimentales, actitudinales y metacognitivos, enmarcada en principios de valores, que genere evidencias y actuaciones transferibles a distintos contextos y transformadoras de la realidad interna y externa de la persona. Además los estudiantes deben realizar actividades para que desarrollen competencias genéricas para lo cual se proponen las siguientes: resolver problemas de los temas, asistir continuamente a clases, resolver las prácticas de laboratorio. Realizar investigaciones en Internet o bibliográficas en distintas fuentes y discutir en grupo los temas investigados. Las visitas a empresas deberán incluir entrevistas y encuestas a fin de reforzar los objetivos planeados.


Explicar el concepto de estática y de fuerza para aplicarlos en la determinación del equilibrio de partículas.

Definir el concepto de cuerpo rígido, momento de una fuerza y par de fuerzas, aplicadas en la transformación de una fuerza y un par en la solución de problemas.

Elaborar diagramas de cuerpo libre donde establezca las relaciones de fuerzas aplicadas al cuerpo para mantener su equilibrio.

Analizar y establecer las reacciones de apoyo en la solución de problemas en 2D y 3D.

Describir que son estructuras, marcos y maquinas, para analizar y calcular el comportamiento de estos sistemas.

Definir y determinar Centroides, Centros de masas, momento de inercia, radio de giro y momento polar de inercia, en la solución de problemas.

Determinar los coeficientes de fricción entre dos superficies y reconocer la importancia de la fricción estática en la solución de problemas.


Competencias relacionadas con la comprensión, organización y manejo de ideas, metodologías, equipo; así como, destrezas lingüísticas, de comunicación, de investigación, de análisis de información.

Donde el alumno desarrolla: • Capacidad de análisis y síntesis • Capacidad de organizar y planificar • Conocimientos generales básicos • Conocimientos básicos de la carrera • Comunicación oral y escrita • Conocimiento de una segunda

lengua • Manejo de la computadora • Gestión de información • Solución de problemas • Toma de decisiones.


Estas competencias tienden a facilitar los procesos de comunicación, interacción social, colaboración y cooperación de los alumnos, donde ellos desarrollan: • Capacidad crítica y autocrítica. • Trabajo en equipo. • Habilidades interpersonales • Capacidad de trabajar en equipo.

Interdisciplinario. • Capacidad de comunicarse con

profesionales de otras áreas. • Apreciación de la diversidad y

multiculturalidad. • Habilidad para trabajar en un

ambiente laboral • Compromiso ético.


Son las destrezas y habilidades que conciernen a los sistemas como totalidad. Suponen una combinación de la

comprensión, la sensibilidad y el conocimiento que permiten al individuo ver como las partes de un todo se relacionan y se estructuran y se agrupan.

Donde el alumno aplica: • Los conocimientos en la práctica. • Habilidades de investigación. • Capacidad de aprender. • Adaptarse a nuevas situaciones. • Capacidad de generar nuevas ideas. • Liderazgo. • Conocimiento de la cultura de otros

países. • Trabajar en forma autónoma. • Diseñar y gestionar proyectos. • Iniciativa y espíritu emprendedor. • Preocupación por la calidad.

Búsqueda del logro.

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Comprender los conceptos fundamentales de la estática de la partícula y

aplicará las ecuaciones de equilibrio en la resolución de sistemas de fuerzas en el plano y en el espacio

Analizar y diseñar estructuras resistentes y seguras que satisfagan las necesidades del hombre aplicando ecuaciones de equilibrio estático.


Calculo Diferencial Calculo integral. Resolver sistemas de ecuaciones lineales. Tener conocimientos de trigonometría. Sumar, restar y multiplicar vectores. Graficar líneas y curvas en el plano y el espacio. Manejar las herramientas tecnológicas (calculadoras, computadora, software

de aplicación, etc). Interpretar dibujos y planos de ingeniería.

7.- TEMARIO


1. Equilibrio de la partícula.

1.1 Descomposición de fuerzas en un plano 1.2 Descomposición de fuerzas en el espacio 1.3 Determinación de la resultante de sistemas

de fuerzas concurrentes 1.4 Equilibrio de una partícula en un plano y en

el espacio

2. Equilibrio del cuerpo rígido y momentos

2.1 Cuerpos rígidos y principio de transmisibilidad

2.2 Momento de una fuerza. 2.3 Momento de una fuerza respecto a un

punto. 2.4 Teorema de Varignon. 2.5 Momento de una fuerza respecto a un eje. 2.6 Par de fuerzas y sistemas equivalentes. 2.7 Equilibrio del cuerpo rígido en el plano. 2.8 Equilibrio del cuerpo rígido en el espacio.

3. Centroides

3.1 El centro de gravedad 3.2 Propiedades de simetría. Teoremas de

Pappus-Guldin. 3.3 Centroides de áreas y líneas por

integración. 3.4 Centroides de áreas y líneas compuestas. 3.5 Centroide de volúmenes compuestos.

3.6 Momentos de inercia de áreas compuestas. 3.7 Teoremas de los ejes paralelos. 3.8 Radios de giro y momento polar de inercia.

4. Análisis de Estructuras

4.1 Definición de estructuras articuladas. 4.2 Estructuras articuladas simples. 4.3 Análisis de estructuras por el método de los

nudos. 4.4 Análisis de estructuras por el método de las

secciones. 4.5 Marcos y máquinas.

5. Fricción

5.1 Definición general 5.2 Fuerzas de fricción. 5.3 Ley de Coulomb y coeficientes de fricción. 5.4 Angulo de fricción. 5.5 Tipos de problemas de fricción seca


El profesor:

Debe ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, ante el grupo, utilizar todos los medios a su alcance, así como su capacidad para conducir, estimular y ayudar al grupo a lograr los objetivos, favoreciendo el aprendizaje.

El profesor debe tener disposición para compartir sus conocimientos y experiencias con los participantes. El interés que muestre con cada miembro del grupo, se traduce en el logro de un ambiente favorable de trabajo y cordialidad; la seguridad en sí mismo y sus conocimientos, la confianza que inspire, el interés por ayudar a los participantes, su personalidad, sus ademanes y posturas, su voz y sus gestos, el uso que tenga de su autoridad y en general, a su estado de ánimo y disposición serán factores determinantes para conducir un curso con éxito. Así mismo, para facilitar el proceso de enseñanza, el profesor debe tener en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos. Es importante recalcar que el profesor debe saber comunicarse hábilmente con el grupo, transmitir imágenes, más que conceptos, a los alumnos les resulta difícil retener y comprender los conceptos en términos abstractos, en cambio las imágenes son contenidos que fácilmente retenemos, memorizamos y significamos; tomando en práctica las siguientes actitudes y conductas:

Propiciar las actividades en pequeños grupos o equipos de trabajo entre cuatro y seis personas con el fin de intercambiar conocimientos, experiencias, ideas, opiniones y conocimientos con el objeto de resolver un problema o situación conflictiva, tomar decisiones, buscar datos o simplemente adquirir conocimientos aprovechando los aportes de los participantes. Ejemplo: elaborar por equipo un resumen mediante un mapa mental o conceptual y exponer al grupo el conocimiento de la estática.

Propiciar en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la selección de problemas.

Implementar en las actividades de aprendizaje el método de estudio de casos. El profesor proveerá a los alumnos un documento con la información relativa a un caso particular relacionado con la competencia a desarrollar con el objeto de realizar un minucioso análisis y conclusiones significativas del mismo.

Fomentar la lectura de documentos relacionados con el tema de manera total o párrafo por párrafo, por parte de los alumnos, bajo la conducción del profesor. Con el objeto de profundizar en las partes relevantes del tema o documento, el profesor propiciará espacios y foros de discusión para resolver problemas prácticos de su entorno laboral.

Utilización de software para resolver y simular problemas.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura, esto puede lograrse a través de lluvia de ideas, que es una técnica en la que un grupo de alumnos, en conjunto, crean ideas. Esto es

más productivo que cuando el alumno trabaja de manera individual. Es importante que cada alumno aporte una idea resaltando el hecho de que no existen respuestas buenas ni malas, sino que lo importante es la participación del grupo para fomentar la autoconfianza y evitar la generación de ideas contradictorias.

Relacionar los contenidos de la asignatura a través de visitas de estudio a empresas con giro relacionado con la asignatura y dar solución a problemas propios del campo ocupacional.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN o La evaluación debe ser objetiva, metódica, continua, formativa y sumaria por

lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, es decir real, sin perjuicios o tendencias que puedan distorsionarla, basada en modelos o métodos ampliamente experimentados y probados en su efectividad, considerando en su análisis la mayor cantidad de variables, para que la interpretación sea correcta. La evaluación puede realizarse al inicio, en medio, al final o incluso mucho después de algún proceso o actividad que se emprenda. Hacer especial énfasis en:

Evaluación Diagnóstica: realizar una evaluación escrita al inicio del proceso de enseñanza-aprendizaje, nos permite verificar el verdadero nivel de conocimiento de los participantes con relación al tema a tratar. Bajo esta evaluación y con sus resultados, nos permite detectar el nivel real de un alumno o de un grupo sujeto a un proceso educativo o de enseñanza, independientemente de la experiencia académica que posea. También podemos determinar características de conocimiento acerca del tema en cuestión, que puedan obstaculizar el proceso normal de aprendizaje de los alumnos.

Evaluación Formativa: realizar evaluaciones escritas durante el proceso de enseñanza-aprendizaje, para detectar deficiencias o desviaciones en los objetivos de aprendizaje, se detectan también debilidades y errores durante el proceso educativo, bajo esta evaluación podremos: Retroalimentar al alumno con relación al proceso de enseñanza, para que se detecten y corrijan los aspectos a mejorar de ambos. Que el profesor sepa la situación grupal e individual de sus participantes, para decidir caminos tendientes a mejorar el proceso, detectando aspectos no desarrollados con precisión que puedan afectarlo.

Evaluación Sumaria: Evaluar al final del proceso de enseñanza-aprendizaje se verificará que los alumnos hayan alcanzado los objetivos del curso establecidos en el programa de estudio. La función principal de esta evaluación es mostrar al alumno su nivel o grado de conocimiento con relación a un tema, por lo tanto este tipo de evaluación debe ser individualizada.

Reportes escritos de las conclusiones obtenidas de prácticas de laboratorio, visitas industriales, investigaciones, tareas, serie de ejercicios, exposición de temas, etc.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Equilibrio de la partícula Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje El alumno adquirirá habilidades de resolver problemas que requiera el uso de fuerzas puntuales.

Definir los conceptos y los principios de la mecánica vectorial con ejercicios.

Desarrollar ejercicios donde las fuerzas sean de tipo concurrente y / o divergentes en el plano.

Realizar ejercicios aplicando el método del polígono para determinar la resultante de fuerzas concurrentes.

Aplicar el método del paralelogramo para determinar la resultante de fuerzas concurrentes.

Obtener la resultante de sistema de fuerza por medio de métodos analíticos. Descomposición de fuerzas en componentes rectangulares, ley de senos y cosenos.

Unidad 2: Equilibrio del cuerpo rígido y momentos Competencia específica a desarrollar


Obtener fuerzas en apoyos y otros

puntos de un cuerpo rígido en el

plano y en tres dimensiones.

Mediante el desarrollo de ejercicios, definir el concepto del producto punto y el producto cruz de vectores.

Definir el concepto de momento con respecto a un punto mediante el uso del producto cruz, obteniendo los valores: escalarmente y por determinantes.

Realizar ejercicios de encontrar momentos con respecto a un punto.

Definir, entender y explicar el concepto de triple producto escalar.

Definir el momento de una fuerza respecto a un eje aplicando el triple producto escalar.

Descomponer una fuerza en: una fuerza y un par.

Reducir sistemas de fuerzas concurrentes, paralelas y coplanares a una fuerza única.

Unidad 3: Centroides Competencia específica a desarrollar


Determinar los centroides, momentos de inercia de áreas y momentos polares de inercia de figuras simples y/o compuestas.

Definir y comprender el concepto de primer momento de área (centroide y centro de masas) y sus aplicaciones.

Determinar el centroide de líneas, áreas simples y compuestas mediante el método de integración.

Obtener el centro de gravedad de volúmenes y sólidos diversos.

Definir y comprender el concepto de segundo momento de área.

Determinar el momento de inercia de áreas

simples y compuestas (segundo momento de áreas).

Unidad 4: Análisis de Estructuras Competencia específica a desarrollar


Determinar las fuerzas que actúan sobre los elementos o componentes de: armaduras, marcos de carga y maquinas simples mediante la solución de problemas.

Identificar y describir los diversos tipos de armaduras que existen así como, sus características

Analizar y explicar los tipos de fuerzas que se presentan en los elementos que constituyen una armadura.

Aplicar el método de nodos para la determinación de las fuerzas actuantes en los elementos de una armadura, indicando si estas están a tensión o a compresión.

Aplicar el método de secciones para la determinación de las fuerzas actuantes en los elementos de una armadura, indicando si estas están a tensión o a compresión.

Aplicar el método de separación (desarme) de elementos, a marcos de carga para obtener las fuerzas que actúan en cada elemento que la constituye.

Determinar las fuerzas de los elementos en las maquinas simples, aplicando el método de separación (desarme).

Unidad 5: Fricción Competencia específica a desarrollar


Analizar y resolver problemas que involucren la fricción en problemas de equilibrio de cuerpos.

Investigar, describir y exponer los conceptos de fricción, su importancia en la ingeniería y, establecer la diferencia entre la fricción seca (de Coulomb) y la fricción de fluidos.

Comprobar mediante experimentos: las leyes de fricción, el coeficiente de fricción entre superficies de diferente clase.

Discutir en clase sobre los resultados experimentales realizados de los coeficientes de fricción.

Resolver problemas mediante la aplicación de las leyes de fricción.

Participar en discusión dirigida, enfocada a reconocer la importancia de la fricción seca en el funcionamiento de los sistemas mecánicos.

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. R. C. Hibbeler, Ingeniería Mecánica, Estática, 10ª Edición, Ed. Pearson

Educación. 2004 2. Beer Ferdinand & Johnston Russell, Mecánica Vectorial Para Ingenieros,

Estática, 7ª. Edición. Ed. Mc Graw Hill. Año 2007 3. Bedford Anthony Y Fowler Walace, Mecánica Para Ingeniería, Estática, Ed.

Addison Wesley Iberoamericana. 2000 4. Bela I Sandor, Ingeniería Mecánica, Volumen I Estática, 2ª. Edición. Ed.

Prentice Hall Hispanoamericana.1990 5. Singer Ferdinand L. ,Mecanica para Ingenieros: Estática, ultima edición,Ed.

Harla 6. Riley, W.F., Ingeniería Mecánica: Estática., última edición, Ed. Reverté. 7. Shames, I.H., Mecánica Para Ingenieros: Estática., última edición Ed.

Prentice-Hall. 8. Arthur P Boresi R. J. Schmidt, Ingeniería Mecánica: Estática. Ultima Edición.

Ed. Thomson Learning.


Resolver problemas de partículas en equilibrio.

Desarrollar diagramas de cuerpo libre.

Obtención del centro de gravedad de un cuerpo lineal plano.

Obtención del centro de gravedad de un cuerpo espacial no homogéneo

Ejercitar a través de problemas la determinación de centroides de elementos compuestos, con el empleo de tablas.

Comprobación del teorema de Pappus-Guldin.

Analizar estructuras articuladas planas.

Analizar estructuras articuladas espaciales.

Diseño y simulación de estructuras en equilibrio mediante el uso de software (Solid Works, Working Model, entre otros).


Nombre de la asignatura : Formulación y Evaluación de Proyectos


Clave de la asignatura : MTO-1016

SATCA1 0 – 3 – 3


La formulación y evaluación de proyectos productivos es un pilar importante en la formación de cualquier profesionista, mediante el cual, se hace capaz de participar en cualquier etapa de un proyecto de inversión con un punto de vista crítico y objetivo.

Se pretende proporcionar las herramientas necesarias para la realización de un proyecto que pueda ser gestionado desde distintos enfoques y que cumpla con los lineamientos necesarios para ser rentable. Permite, además, formar una actitud crítica y de análisis respecto a la factibilidad técnica, económica y financiera, sin dejar de lado los impactos ambientales y sociales.


El programa consiste en presentar las herramientas que el Ingeniero Mecatrónico requerirá para realizar un proyecto productivo. Se recomienda, a la par, que los alumnos realicen un proyecto en el que apliquen lo que han visto, no solo en el desarrollo del presente curso, si no todos los conocimientos técnicos adquiridos en toda su carrera.

En la primera unidad se presentan lo que se refiere a la descripción del proyecto, los objetivos que se pretenden lograr y el alcance. Posteriormente, se proveen herramientas básicas, necesarias para cualquier profesionista referentes a la planeación y administración del tiempo, destacándose el Método de la Ruta Crítica (CPM) y el de Técnicas para la Evaluación y Revisión de Proyectos (PERT).

En la segunda unidad se ven los elementos que describen la rentabilidad y factibilidad de un proyecto, pasando por el estudio de mercado y los análisis de factibilidad técnica, económica y financiera.


Finalmente, se da un panorama general de lo que respecta al marco jurídico y administrativo, laboral, normas oficiales y de transferencia tecnológica.


Conocer y aplicar las distintas metodologías existentes para formular y evaluar una idea de inversión, basándose en la toma de decisiones eficiente y la ética corporativa.

Detectar oportunidades de negocio y analizarlas.

Realizar proyectos socialmente responsables.

Aceptar o rechazar un proyecto con base en la evaluación económica y financiera.




Comunicación oral y escrita en su propia lengua


Habilidades de gestión de información

Toma de decisiones. Competencias interpersonales


Trabajo en equipo




Compromiso ético






Preocupación por la calidad








Estudios Superiores de Jilotepec, Hermosillo, Pabellón de Arteaga, Reynosa, San Luis Potosí, Superior de Irapuato y Superior del Oriente del Estado de Hidalgo






Desarrollar, en tiempo y forma, un proyecto de inversión, técnica, económica y financieramente factible, considerando su impacto ambiental y social.


Aplicar herramientas formales de comunicación oral y escrita en la investigación documental.

Elaborar un protocolo de investigación en el área de su formación profesional.

Conocer conceptos generales de administración y contabilidad y aplicarlos en el desempeño profesional en las organizaciones

Comprender la importancia del proceso contable en las empresas, permitiéndole aplicar los conocimientos adquiridos en casos demostrativos.

7.- TEMARIO


1

Organización y administración del proyecto

1.1 Planteamiento del problema. 1.2 Definición de objetivos. 1.3 Delimitaciones del proyecto. 1.4 Actividades del proyecto 1.4.1 Relaciones de precedencia 1.4.2 Relaciones secuenciales 1.4.3 Cronogramas 1.5 Representación de actividades utilizando redes. 1.5.1 Método de la ruta crítica (CPM) 1.5.2 PERT 1.5.3 Cálculo de la ruta crítica 1.5.4 Determinación de holguras 1.5.5 Probabilidad de cumplimiento de

la programación del proyecto.

2

Estudios de la factibilidad.

2.1 Estudio de mercado 2.1.1 Características del producto o

servicio. 2.1.2 Análisis de la demanda 2.1.3 Análisis de la oferta 2.1.4 Comercialización 2.2 Factibilidad técnica 2.2.1 Tamaño y capacidad del proyecto 2.2.2 Localización general y específica

de la planta 2.2.3 Definición técnica del producto

2.2.4 Planos y especificaciones 2.2.5 Selección de la tecnología 2.2.6 Materia prima 2.2.7 Capital humano. 2.3 Factibilidad económica y financiera 2.3.1 Presupuestos 2.3.2 Fuentes de financiamiento 2.3.3 Costo de capital y financiamiento 2.3.4 Depreciación 2.3.5 Amortizaciones 2.3.6 Impuestos 2.4 Evaluación social 2.4.1 Impacto social 2.4.2 Impacto ecológico 2.4.3 Impacto económico 2.5 Plan de negocios

3 Marcos jurídico y administrativo.

3.1 Estructura organizacional 3.1.1 Organización administrativa 3.1.2 Constitución de la empresa 3.2 Normatividad 3.2.1 Normatividad jurídica

3.2.1.1 Contrato. 3.2.1.2 Ley Federal del Trabajo

3.2.2 Normatividad fiscal 3.2.3 Normas oficiales mexicanas 3.2.4 Normas Internacionales 3.3 Aspectos legales de la transferencia de

tecnología. 3.3.1 Patentes y derechos de autor.


Se sugiere que el maestro:

Fomente el uso correcto del lenguaje y exija organización y pulcritud en la

presentación de trabajos escritos.

Propicie el uso de nuevas tecnologías para la búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.

Llevar a cabo actividades prácticas y de trabajo de campo que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.


9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Participación/Exposiciones en clase

Investigación Documental

Exámenes escritos

Tareas

Desarrollo y presentación de un Proyecto de Inversión. Avances del Proyecto de Inversión


Unidad 1: Organización y Administración del Proyecto Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Utilizar herramientas para la administración y gestión del tiempo.

Buscar, seleccionar y definir la mejor alternativa de proyecto a desarrollar a lo largo del curso.

Elaborar una presentación formal del proyecto planteado.

Resolver ejercicios elaborando redes de actividades de casos prácticos.

Realizar la planeación del proyecto utilizando CPM y PERT.

Unidad 2: Estudios de la factibilidad Competencia específica a desarrollar


Discernir si un proyecto de inversión es rentable, desde el punto de vista tecnológico, económico, financiero, social y ecológico.

Diseñar las características y especificaciones de los productos / servicios propuestos, considerando las necesidades y expectativas de los clientes.

Elaborar y desarrollar una investigación de mercado para determinar la oferta y la demanda del productos / servicios propuestos.

Determinar el tamaño del proyecto como conclusión de la estimación de las diferentes capacidades.

Identificar la mejor ubicación de las instalaciones en donde se propone la operación de la empresa motivo del proyecto.

Seleccionar de entre las alternativas tecnológicas disponibles, aquellas que satisfacen los requerimientos de los procesos, desarrollando la documentación correspondiente.

Determinar las mejores alternativas de financiamiento, evaluándolas conforme a las condiciones de amortización y los costos financieros generados y con referencia a los principales indicadores económicos y financieros

Identificar y evaluar el impacto ecológico y social que podría resultar de la puesta en marcha del proyecto

Unidad 3: Marcos jurídico y administrativo Competencia específica a desarrollar


Identificará las normas, leyes y reglamentos y los aplicará en la gestión de proyectos de inversión.

Definir e identificar los mecanismos y procedimientos a seguir, en el marco de la normatividad aplicable vigente, para la constituir la empresa en cualquiera de las figuras de sociedades mercantiles.


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Anzola Rojas, Sérvulo. Administración de Pequeñas Empresas 2006 (2ª Edición)

Editorial: Mc Graw Hill. México. 2. Baca Urbina, Gabriel. Evaluación de proyectos. Editorial Mc Graw Hill. 3. Coss Bu, Raúl. Análisis y evaluación de proyectos de inversión. Editorial Limusa. 4. Eppen, G. D., Gould, F. J y Schmidt, C. P. Investigación de operaciones en la ciencia

administrativa. México: Prentice Hall. 1992. 5. Haynes, Marion E. Administración de proyectos: desde la idea hasta la implantación.

México: Iberoamericana.. 1998 6. Hillier, F. S y Lieberman, G. J. Introducción a la investigación de operaciones. México:

Mc. Graw-Hill. 1997 7. Hernández Abraham. Formulación y evaluación de proyectos de inversión. Editorial

ECAFSA. 8. Hernández y Rodríguez, Sergio y Pulido, Alejandro. Visión de negocios en tu

empresa, Editorial Fondo Editorial. 9. Instituto Latinoamericano de Planificación. Guía para presentación de proyectos.

Editorial Siglo XXI. 10. Klastorin, Ted. Administración de Proyectos 2007 (1ª Edición) Editorial: Alfaomega.

México 11. Morales Castro, José Antonio y Morales Castro, Arturo. Proyectos de inversión en la

práctica, formulación y evaluación. Editorial Fondo Editorial. 12. Nacional Financiera. Guía para la formulación y evaluación de proyectos de inversión.

Editorial Nacional Financiera. 13. Organización de Estados Americanos. Formulación y evaluación de proyectos de

inversión; un enfoque de sistemas para empresarios. Editorial Nacional Financiera. 14. Rodríguez Cairo, David. Formulación Y Evaluación de Proyectos 2006 (1ª Edición)

Editorial Limusa. México. 15. Sapag Chain, Nassir. Proyectos de Inversión, Formulación y Evaluación 2007 (1ª

Edición) Editorial: Pearson Educación. México. 16. Woodhead, Ronald W. y Antill, James M. Método de la ruta crítica y sus aplicaciones

a la construcción. Limusa. 17. Ley Federal del Trabajo

Referencias Electronicas

www.impi.gob.mx

www.shcp.gob.mx

www.canacintra.org.mx 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS

Elaborar un proyecto de inversión.


Nombre de la asignatura : Fundamentos de Termodinámica



SATCA1 2-2-4


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero Mecatrónico la capacidad de analizar los fenómenos de transferencia de energía particularmente en un sistema mecatrónico.

La asignatura consta del estudio de los conceptos termodinámicos, las leyes que lo gobiernan, los procesos, los ciclos de trabajo y las formas de transferencia de energía que tendrán aplicación en su desarrollo profesional.

Esta materia brindará soporte a asignaturas posteriores como Mecánica de fluidos, Automatización y Circuitos Hidráulicos y Neumáticos. Intención didáctica.

Se organiza el temario con cinco unidades, en la primera unidad se abordan las propiedades y relaciones termodinámicas básicas a manejar durante el desarrollo de la materia, para comprender los componentes de un sistema termodinámico básico.

En la segunda unidad se analizan las leyes básicas de la termodinámica y las ecuaciones que la rigen, al analizarlas también se aclaran conceptos y propiedades relativas a las leyes y la aplicación a sistemas termodinámicos, para que defina el sentido de la transferencia de calor.

En la tercera unidad se analiza el costo de la transformación de la energía al comparar situaciones ideales y reales, en las que se presentan los fenómenos de reversibilidad e irreversibilidad respectivamente, para que pueda evaluar la cantidad de energía que se pierde en todo proceso termodinámico.

La cuarta unidad agrupa los procesos ideales base de los reales presentados en los ciclos de potencia más comúnmente empleados en su profesión. Se explican los


términos de forma conceptual y se presentan problemas reales donde se relacionan los conceptos y leyes termodinámicas en los sistemas térmicos para la evaluación de la eficiencia energética de los equipos. Se sugiere una actividad integradora, que permita aplicar las propiedades y formas de energía a sistemas termodinámicos propuestos.

En la quinta unidad se explican los mecanismos de transferencia de energía por calor y las leyes que los rigen.

En general se abordan los procesos termodinámicos desde un punto de vista conceptual, partiendo de la identificación de cada uno de dichos procesos en el entorno cotidiano y en el desempeño profesional.

El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar y se involucren en el proceso de planeación.

En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión, curiosidad, puntualidad, entusiasmo, interés, tenacidad, flexibilidad y autonomía.



Aplicar los conceptos y leyes termodinámicas para eficientar procesos en los que se presentan fenómenos de transformación de energía en sistemas mecatrónicos, que permitan reducir consumos de energía.

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de

la computadora Habilidad para buscar y analizar



Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales


conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas









Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de: Durango, la Laguna





5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Haga clic aquí para escribir texto. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Conocer y resolver ecuaciones diferenciales Conocer parámetros de temperatura, presión y calor Conocer sistemas de unidades Desarrollar análisis dimensionales Medir variables físicas.

7.- TEMARIO


1 Fundamentos de termodinámica

1.1 Propiedades termodinámicas 1.2 Relaciones termodinámicas

2 Leyes de la termodinámica

2.1 Primera ley de la termodinámica 2.2 Segunda ley de la termodinámica

3 Procesos 3.1 Procesos reversibles 3.2 Procesos irreversibles

4 Ciclos termodinámicos 4.1 Ciclo Otto 4.2 Ciclo Diesel 4.3 Ciclo Rankine 4.4 Ciclos de refrigeración

5 Mecanismos de transferencia de calor

5.1 Conducción 5.2 Convección 5.3 Radiación 5.4 Mecanismos simultanéanos


El profesor coordinará y orientará el trabajo en equipo, potenciará en él estudiante la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrará flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciará la interacción entre los estudiantes. Tomará en cuenta el conocimiento previo de los estudiantes como una oportunidad para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer los conceptos fundamentales, luego se abordara la aplicación de la misma.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar definiciones de las leyes identificando puntos de coincidencia entre unas y otras definiciones e identificar cada ley en situaciones concretas.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las consultas y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase.

Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo de la ingeniería. Ejemplos: En el análisis de un robot que trabaja soldando, identificar los mecanismos de transferencia de calor y el por qué es necesario de su conocimiento.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: identificar las formas de energía para el área de la ingeniería térmica y su aplicación.


Facilitar el contacto directo con equipos e instrumentos, al llevar a cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para el trabajo practico como: identificación manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.


Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de las propiedades y formas de energía, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.

Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y con otras asignaturas de su área, para su análisis y solución.

Relacionar los contenidos de la asignatura con el desarrollo sustentable.


Propiciar el uso de la tecnología en el desarrollo de la asignatura (procesador de texto, hoja de cálculo, base de datos, graficador, Internet, software tutorial de termodinámica etc.).


La evaluación de la asignatura se hará con base en el siguiente desempeño: Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades, así

como las conclusiones obtenidas. Desarrollo de proyectos de investigación. Visitas industriales Exámenes escritos u orales para comprobar el manejo de aspectos teóricos. Exámenes prácticos para validar el uso de instrumentos y equipo Reportes escritos de las prácticas desarrolladas y sus conclusiones.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Fundamentos de la Termodinámica Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer y comprender los conceptos y propiedades básicos de la termodinámica.

Definir el concepto de termodinámica y demostrarlo con sistemas termodinámicos clásicos.

Investigar e identificar fuentes naturales de energía y enunciar la primera ley de la termodinámica

Analizar las formas de estudio de la termodinámica

Investigar en fuentes bibliográficas los conceptos termodinámicos

Definir los conceptos que se manejan en los sistemas termodinámicos

Mediante ejemplos, identificar y comprender los conceptos termodinámicos

Investigar la definición de las propiedades termodinámicas y su aplicación en el campo térmico(masa, peso, densidad, peso especifico, volumen especifico, presión, temperatura)

Aplicar ecuaciones termodinámicas Definir temperatura y el origen de sus

escalas y formulas de conversión para los sistemas de unidades (relativas y absolutas)

Unidad 2: Leyes de la termodinámica


Analizar, aplicar y evaluar, las leyes que rigen la termodinámica y la transferencia con su entorno

Definir las formas de energía (potencial, cinética, interna, calor y trabajo)

Definir los tipos de trabajo (de flujo. de expansión y compresión)

Definir entalpia Analizar la ecuación derivada de la

primera ley de la termodinámica, aplicada a un sistema con flujo estacionario.

Analizar la ecuación derivada de la primera ley de la termodinámica, aplicada a un sistema sin flujo.

Investigar la ley cero de la termodinámica y ejemplificarla

Por medio de un intercambiador de calor (ejemplo: radiador de automóvil) explicar la ley cero de la termodinámica

Analizar los enunciados de la segunda ley (Kelvin-Planck y Clauisus), relacionándolos con las máquinas térmicas, refrigerador y bomba de calor

Parafrasear los enunciados de las leyes primera y segunda, comparándolos en términos de delimitar su ámbito de aplicación.

Análisis y comprensión de las leyes de los gases.

Unidad 3: Procesos


Conocer los procesos termodinámicos.

Definir y analizar el concepto de entropía para relacionarlo con los procesos reversibles e irreversibles

Investigar los procesos reversibles por medio de máquinas ideales

Investigar los distintos tipos de irreversibilidades.

Unidad 4: Ciclos termodinámicos


Comprender el funcionamiento de los ciclos termodinámicos y aplicarlos en máquinas de combustión interna, plantas térmicas y sistemas de refrigeración

Esquematizar los sistemas termodinámicos que conforman cada uno de los ciclos (Otto, diesel, rankine y de refrigeración) y analizar su función.

Evaluar el ciclo otto y diesel en máquinas de combustión interna

Formular el ciclo rankine simple Identificar en cada ciclo los puntos

críticos para la medición de variables Cálculo de eficiencia térmica

Unidad 5: Mecanismos de transferencia de calor


Mecanismos de transferencia de calor

Identificar en un sistema Mecatrónico los distintos mecanismos de transferencia de calor y su influencia en el funcionamiento del sistema


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Holman, J.P., Termodinámica, Última edición, Ed. Mc Graw Hill 2. Wark, K., Termodinámica, Última edición, Ed. Mc Graw Hill 3. Cengel Yunus A. y Michael A. Boles. Termodinámica, Última edición, Editorial

Mc Graw-Hill 4. Howell, J. R. y R. O. Buckius, Principios de Termodinámica para Ingenieros,

Última edición, Mc Graw Hill, México, 1990. 5. Jones, J. B. y R. E. Dugan, Ingeniería Termodinámica, Primera edición,

Prentice Holl Hispanoamericana, México, 1997. 6. Holman, J.P., Transferencia de Calor, Última edición, Ed. CECSA.


Realizar mediciones de variables termodinámicas (presión y temperatura) Conocer los elementos que intervienen en diferentes sistemas térmicos Caracterización de sistemas térmicos mediante uso de software de

funcionamiento de ciclos Representación de estados y procesos termodinámicos en diagramas Identificar los mecanismos de transferencia de calor


Nombre de la asignatura : Mantenimiento



SATCA1 3-2-5 2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura.

Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero en Mecatrónica capacidad para:

Ejercer su profesión, dentro de un marco legal, teniendo un sentido de responsabilidad social, con apego a las normas nacionales e internacionales.

Coordinar y dirigir grupos multidisciplinarios fomentando el trabajo en equipo para la implementación de proyectos mecatrónicos, asegurando su calidad, eficiencia, productividad y rentabilidad con sentido de responsabilidad de su entorno social, cultural para un desarrollo sustentable.

Ser creativo, emprendedor y comprometido con su actualización profesional continua y autónoma, para estar a la vanguardia en los cambios científicos y tecnológicos que se dan en el ejercicio de su profesión.

Interpretar información técnica de las áreas que componen la Ingeniería en Mecatrónica para la transferencia, adaptación, asimilación e innovación de tecnologías de vanguardia.


Los contenidos temáticos de esta materia están organizados en cinco unidades, presentadas de tal manera que al final el alumno pueda elaborar e implementar un programa de mantenimiento

En la primera unidad se trataran conceptos fundamentales del mantenimiento, de tal manera que se vea reflejada la importancia en cuanto a seguridad industrial y beneficios económicos que se logran, cuando ejecuta un plan de mantenimiento


apropiadamente

En la segunda unidad se analizan los diferentes tipos de mantenimiento utilizados en la industria, de tal manera que se pueda determinar cual tipo de mantenimiento es el más apropiado para implementarlo en un equipo especifico, señalando las principales partes a monitorear

En la tercera unidad se analizan los diferentes tipos de sistemas de lubricación utilizados en la industria, de tal manera que se pueda determinar cual tipo de sistema es el más apropiado para ser usado en un equipo especifico, señalando los periodos de lubricación

En la cuarta unidad se toma como base los conocimientos adquiridos hasta el momento, para realizan programas de mantenimiento mediante el uso software, tomando en cuenta el manejo de los residuos

En la quinta unidad se analizan los método para alineación y montaje de maquinaria y equipo, con el propósito de seleccionar el procedimiento adecuado de instalación

Se recomienda que los temas tratados en las unidades tres, cuatro y cinco, sean en equipos de máximo cuatro personas y que se apliquen a equipos de la institución que no cuenten con programas de mantenimiento

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Diseñar programas integrales de

mantenimiento, mediante el uso de software

Realizar el montaje y alineación de

maquinaria y equipo

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Habilidad en el manejo de equipo de

computo Interpretación de manuales de partes Capacidad de comunicación escrita

Competencias interpersonales Capacidad de trabajo en equipo Capacidad de comunicación Compromiso Ético Capacidad en la toma de decisiones

Competencias sistémicas Habilidad para investigación en campo Habilidad para trabajar en forma

autónoma Capacidad de planeación







Academias de Ingeniería Mecatrónica de los Institutos Tecnológicos de: Durango, La Laguna






Analizar, desarrollar y ejecutar planes de mantenimiento


Conocer conceptos de administración Conocer fundamentos de seguridad e higiene industrial Realizar el análisis de vibraciones Seleccionar elementos y materiales mecánicos, eléctricos, electrónicos y

de control Interpretación de circuitos hidráulicos, neumáticos, eléctricos y electrónicos

7.- TEMARIO


1 Fundamentos de mantenimiento

1.1.-Importancia del mantenimiento 1.2.-Funciones del mantenimiento 1.3.-Impacto económico del mantenimiento

2 Tipos de mantenimiento

2.1.-Mantenimiento correctivo 2.1.1.- Concepto de mantenimiento

correctivo. 2.1.2.- Ventajas y desventajas del

mantenimiento correctivo. 2.1.3.- Rutas de trabajo.

2.2.-Mantenimiento preventivo 2.2.1.- Concepto de mantenimiento

preventivo. 2.2.2.- Sistemas mecánicos. 2.2.3.- Sistemas eléctricos. 2.2.4.- Sistemas electrónicos. 2.2.5.- Empleo de software y manuales

2.3.-Mantenimiento predictivo 2.3.1.- Concepto de mantenimiento

predictivo. 2.3.2.- Análisis y evaluación de registros. 2.3.3.- Técnicas no destructivas (Rayos

X, ultrasonido, líquidos penetrantes, detector de ruidos, vibrometro acústica-perturbaciones, análisis de aceite).

2.4.-Mantenimiento Productivo Total 2.4.1.- Preparación 2.4.2.- Implementación 2.4.3.- Estabilización

3 Lubricación

3.1.-Tipos de lubricantes y refrigerantes 3.1.1.- Clasificación y Selección de

lubricantes 3.1.2.- Clasificación y Selección de

refrigerantes 3.2.- Sistemas de lubricación

3.2.1.- Selección de Sistemas de Acuerdo a uso

3.3.-Programa de lubricación 3.3.1.- Auditoría de Lubricación

4

Planeación del mantenimiento

4.1.- Tipos de software 4.1.1.- Desarrollo de planes de

mantenimiento 4.2.- Manuales de mantenimiento 4.3.- Manejo de residuos

4.3.1.- Diagnóstico del proceso productivo. 4.3.2.- Diagnóstico del manejo actual de

residuos. 4.3.3.- Análisis de los residuos a manejar. 4.3.4.- Propuesta de Manejo.

5

Montaje y Alineación

5.1.-Procedimientos y técnicas de montaje 5.1.1.- Requerimientos de cimentación. 5.1.2.- Tipos de anclaje. 5.1.3.- Procedimientos y técnicas de

montaje. 5.1.4.- Nivelación.

5.2.-Procedimientos y técnicas de alineación

5.2.1.- Procedimientos y técnicas de alineación.


Una de las cosas que se debe tomar en cuenta para la impartición de esta materia es:


distintas fuentes. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos

de la asignatura. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio

argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.


Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.


Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminología científico-tecnológica





La evaluación de la asignatura se hará con base en el siguiente desempeño: Participación Activa en clase Elaboración de mapas conceptuales Investigación y exposición de temas Realizar un plan de mantenimiento con software Montaje , desmontaje y puesta en marcha de equipo


Unidad 1: Fundamentos de Mantenimiento Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Conocer la importancia y los principios de organización del mantenimiento industrial

Establecer comparaciones económicas en base al mantenimiento

Definir el concepto de mantenimiento y su importancia en sistemas industriales.

Describir las funciones del departamento de mantenimiento.

Analizar el papel que juega el mantenimiento en la industria.

Proporcionar los conocimientos y habilidades necesarias para efectuar con precisión y seguridad el mantenimiento.

Destacar la importancia del aspecto económico en el mantenimiento.

Unidad 2: Tipos de mantenimiento


Identificar los diferentes tipos de mantenimiento y sus aplicaciones

Definir el concepto de mantenimiento preventivo.

Con base en los manuales del fabricante y software comercial, establecer programas de mantenimiento preventivo de equipos y maquinaria.

Describir los elementos necesarios para realizar diagnósticos de fallas en maquinaria y equipos

Programar las rutinas de monitoreo del equipo y actualizar los registros históricos.

Cuantificar y programar el recurso humano Definir los conceptos de mantenimiento

correctivo. Describir las ventajas y desventajas del

mantenimiento correctivo. Establecer la ruta de trabajo a seguir en un

evento de mantenimiento correctivo. Definir el concepto de mantenimiento

predictivo. Analizar y evaluar los antecedentes

históricos de equipos. Definir las técnicas no destructivas para

detección de fallas dentro del mantenimiento.

Elaborar programas de paro de equipos en base a los análisis de registros.

Establecer los criterios operación normal de los equipos con parámetros tales como: amplitud de vibración, temperatura, presión, ruido, intensidad de corriente, voltaje, niveles y otros.

Determinar la eficiencia total del equipo

Unidad 3: Lubricación


Conocer y seleccionar el sistema de lubricación adecuado para un equipo especifico

Definir los principios básicos de lubricación. Establecer los parámetros de clasificación

de lubricantes. Seleccionar el lubricante y sistema de

lubricación. Con ayuda de manuales y software

establecer programas y rutinas de lubricación.

Efectuar Auditorias de lubricación

Unidad 4: Planeación del mantenimiento Competencia específica a desarrollar


Realizar un programa de mantenimiento utilizando software

Analizar y evaluar los diferentes tipos de software existente para planeación del mantenimiento

Generar un programa de mantenimiento con utilizando software

Estableciendo metas, trazando la metodología a seguir para cada residuo y realizar Análisis costo-beneficio de la

aplicación del Plan de Manejo

Unidad 5: Montaje y Alineación


Realizar procedimiento de montaje e instalación de maquinaria y equipo utilizado en su campo profesional

Describir las técnicas o procedimientos de montaje y alineación

Describir los instrumentos y procedimientos para alineación de maquinaria y equipo

Establecer el montaje y alineación mas adecuado para maquinaria y equipo.

Realizar el montaje y alineación de maquinaria y equipo

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. C. Morrow, Manual de Mantenimiento Industrial, Última edición, Ed. CECSA 1. Robert, C. Rosaler. P. E., Manual de Mantenimiento Industrial, Última edición,

Ed. Mc. Graw Hill 2. E. T. Newbrough, Administración del Mantenimiento Industrial, Última edición,

Ed. Diana 3. Manuales de Lubricación de fabricantes Mobil Oil, Texaco, Shell, Castroll, etc. 4. Harris & Crede, Shock and Vibration Handbook, Última edición, Ed. Mc. Graw

Hill 5. H. B. Maynard., Manual de la ingeniería industrial, 5a edición, Ed. Reverte


Realizar visitas a industrias y elaborar un informe Selección de Lubricantes Diseñar rutas de monitoreo de equipo Realizar programas de mantenimiento con software Realizar montajes y alineación de elementos mecánicos


Nombre de la asignatura : Manufactura Avanzada



SATCA1 2-3-5


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero mecatrónico los conocimientos y habilidades necesarias para el diseño y fabricación de productos, proporcionando las herramientas suficientes para manufacturar elementos y componentes utilizando procesos avanzados de manufactura, para el diseño, implementación y mejoras de sistemas integrados de manufactura mediante la utilización de nuevas tecnologías en el desarrollo de nuevos procesos en la industria

El curso se desarrolla de manera teórico-práctico dando énfasis en la práctica que permita corroborar la teoría, por lo que se tiene la necesidad de aplicar los conocimientos en el diseño, simulación y fabricación de partes manufacturadas en equipos reales.

Dado que esta materia involucra los conocimientos de otras materias cursadas para poder aplicar los conocimientos para diseño de partes cumpliendo con las normas de fabricación requerida que hoy en día se encuentran en el sector industrial y de servicio, es programada para ser cursada en el séptimo semestre de la carrera. Intención didáctica.

El contenido temático se organiza en 5 unidades, en la primera unidad se tendrá una visión de las operaciones de maquinado para la manufactura de una pieza determinada por medio del control numérico y su aplicación en los procesos de manufactura.

En la segunda unidad se induce al alumno a analizar las piezas diseñadas de acuerdo a las características de las superficies y al material con que debe fabricarse.

En la tercera unidad el alumno analizará las superficies a maquinar para establecer las trayectorias de herramientas tomando en cuenta la geometría de la pieza y de la herramienta.


En la cuarta unidad el alumno se induce en la aplicación de lenguajes de programación para torno y máquinas de 3 ejes aplicando los códigos de programación.

En la quinta unidad se usaran software de diseño asistido por computadora y de manufactura asistida por computadora para generar programas de control numérico que se apliquen en torno y fresadora.

El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo,

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Diseñar piezas en dos y tres

dimensiones para establecer el método

de manufactura utilizando programas de

diseño asistido por computadora

Desarrollar programas de control

numérico de acuerdo al diseño de piezas

de acuerdo con el método de fabricación,

el material y las herramientas para su

fabricación utilizando programas de

manufactura asistida por computadora.

En torno y en fresadora.

Aplicar los conocimientos de diseño,

proceso de fabricación , metrología y

normalización en los diseños y el método

de manufactura

Utilizar las características de los

materiales para tomar las mejores

decisiones de fabricación



Capacidad de planificar y organizar.

Conocimientos del área de estudio y la profesión

Habilidad en el uso de las tecnologías de la información y comunicación

Habilidad para innovar, proyectar modificar actualizar y transferir tecnología en equipos maquinaria e instalaciones mecánicas

Buscar, procesar y analizar información procedente de fuentes diversas.

Capacidad para tomar decisiones

Conocimiento de una segunda lengua



Capacidad de trabajo en equipo


Capacidad para trabajar en equipos interdisciplinarios

Compromiso ético

Habilidad para trabajar en un ambiente laboral


en la práctica




Liderazgo




Preocupación por la calidad y el

desarrollo sustentable








Estudios Superiores de Irapuato






Diseñar y fabricar piezas y equipos mecatrónicos utilizando sistemas y tecnologías CAD-CAM 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Interpretar planos de dibujo industrial básico

Interpretar y aplicar tolerancias y dimensiones geométricas

Seleccionar materiales para maquinados

Seleccionar herramientas para desbaste de material.

Identificar máquinas herramientas convencionales.

Calcular velocidades de avance y corte

Interpretar y aplicar tipos de acabados y su simbología.

Utilizar paquetes computacionales para el diseño mecánico.

7.- TEMARIO


1 Introducción a la manufactura avanzada

1.1 Análisis de operación maquinado 1.2 Metodología para la manufactura de una

pieza determinada 1.3 Control numérico y su aplicación en los

procesos de manufactura

2 Análisis y diseño de pieza

2.1 Análisis de las superficies a maquinar 2.1.1 Análisis de tolerancias geométricas 2.1.1 Análisis de material.

2.2 Selección de herramientas y parámetros de corte. 2.2.1 Tipos de herramientas 2.2.2 Material para herramienta de corte 2.2.3Paramteros de corte

2.2.3.1 Avance 2.2.3.2 Velocidad de corte 2.2.3.3 Profundidad de corte

(Análisis de superficies) 2.3 Análisis y selección del material de pieza

3 Definición de trayectorias de herramienta

3.1 Superficies a maquinar 3.2 Geometría de la herramienta 3.3 Trayectorias de herramientas y soluciones

alternas

4 Lenguajes de programación para torno y máquinas de 3 ejes

4.1 Lenguajes de programación para torno 4.2 Lenguajes de programación para

máquinas de 3 ejes 4.3 Estructura del programa

4.4 Códigos para programación

5 Uso de programas CAD-CAM

5.1 Manejo de la pantalla 5.1.1 Dibujo 2D 5.1.2 Dibujo 3D 5.1.3 Planos mecánicos

5.2 Tipos de maquinados 5.3 Parámetros de maquinados 5.4 Simulación de maquinados 5.5 Cambiar a control numérico 5.6 Ejecución y edición en postprocesador 5.7 Enviar programa a máquina CNC 5.8 Maquinado de pieza. 5.9 Operación de las maquinas control

numérico (Torno y fresadora).


El profesor debe:


Estimular la búsqueda amplia, profunda y fundamentada de información de diversas fuentes relacionadas con los contenidos temáticos.

Impulsar actividades de aprendizaje que permitan la aplicación de las teorías, conceptos, modelos, técnicas y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.

Realizar prácticas de maquinado con reportes que incluyan los diseños y programas de manufactura.

Redactar informes de visitas a organismos y empresas locales que utilicen máquinas de control numérico en sus procesos

Exposición de casos reales y su discusión generalizada.

Utilización de software adecuado para realización de diseños, simulaciones, programas de manufactura de piezas

Desarrollo de proyectos y reportes en grupos e individuales de aplicaciones en piezas diseñadas

Buscar información de fabricantes y distribuidores de matera prima y conseguir catálogos por internet de material.

Elaboración de material didáctico, acetatos, videos, etc. relacionados con el área, para la exposición de sus trabajos e investigaciones

Propiciar el planteamiento de preguntas y la solución de problemas, así como el aprendizaje.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes

Propiciar la interacción de los integrantes de los equipos y del grupo a través de la discusión argumentada

Crear situaciones que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución de problemas.

Propiciar en el estudiante, el sentimiento de logro y de ser competente.

Promover la precisión en el uso de nomenclatura y terminología científica,

Asistir y participar en foros y congresos.

Visitar empresas relacionadas con su perfil profesional


Priorizar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos de la asignatura.

Privilegiar actividades prácticas que permitan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación, manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis y de trabajo en equipo.

Fomentar la observación y el análisis de fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional.



Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades, así como de las conclusiones obtenidas de dichas observaciones.

Información obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada en documentos escritos.

Evaluación escrita para comprobar el manejo de aspectos teóricos y declarativos.

Reporte de prácticas realizadas en las máquinas de CNC.

Reporte de diseño de programas de maquinado realizados en software de simulación.

Puntualidad.

Responsabilidad.

Trabajo en equipo.

Limpieza


Unidad 1: Introducción a la Manufactura Avanzada Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Comprender la importancia de los procesos para la fabricación de piezas mecánicas.

Conocer las aplicaciones de los sistemas de control numérico para fabricación de piezas.

Proponer un método de fabricación de acuerdo al diseño de la pieza.

Investigar los procesos de fabricación que utilizan control numérico

Identificar las partes principales de las máquinas herramienta convencionales y de control numérico

Consultar manuales de máquinas herramienta modernas

Realizar visitas a talleres para la identificación de las máquinas herramientas

Identificar los procesos de manufactura en piezas reales cotejando con el dibujo

Unidad 2: Análisis y diseño de pieza


Determinar el tipo de material a utilizar para la manufactura de la pieza de acuerdo al diseño.

Aplicar las tolerancias dimensionales y acabado de las

Utilizar diseños de partes para identificar el material y las dimensiones de la materia prima necesaria para su fabricación.

Seleccionar de catálogos de materiales el mejor para la elaboración de piezas de

superficies en el diseño de la pieza.

acuerdo al diseño.

Realizar un proyecto de investigación donde describa la secuencia de operaciones de una pieza y el material que se utilizará.

Unidad 3: Definición de trayectorias de herramienta Competencia específica a desarrollar


Determinar las trayectorias de maquinado de la herramienta de acuerdo a la geometría del dibujo considerando las tolerancias y acabados

Investigar los materiales de las herramientas de corte

Determinar a través de catálogos, tablas o formulas los parámetros de corte.

Determinar los puntos de desbaste y acabado aplicando geometría y trigonometría.



Desarrollo de programas para maquinado en maquinas CNC de tres ejes

Identificar la estructura de un programa de CNC

Elaborar ejercicios básicos de aplicación de programas de CNC en forma manual.

Realizar simulaciones de maquinado

Proyectos por equipo para generar programas de CNC



Elaborar piezas en torno y fresadora CNC utilizando software CAD-CAM

Realizar dibujos en 2D y 3D utilizando programas de diseño asistido por computadora

Utilizar software de manufactura asistida por computadora para generar programas de CNC, para torno y fresadora

Simular programas de CNC de torno y fresadora

Transferir programas realizados en software a maquina para la fabricación de piezas en torno y fresadora



1. Krar / Check, Tecnología de Las Maquinas Herramienta, Ed. Alfaomega 2. Mikell P. Groover,Fundamentos de Manufactura Moderna, Ed. Prentice May 3. Manuales del CIM 4. Morpin Poblet, José, Sistemas CAD/CAM/CAE, Diseño y Fabricación por

Computador, Ed. Marcombo 5. Childs, James J., Numerical Control Part Programming, Industrial Press 6. Mc Mahon, Chris; Browne, Jimmie, CAD/CAM: Principles, Practice and 7. Manufacturing Management, Ed. Addison-Wesley


Procedimientos de preparación de máquina (cero máquina, cero pieza y compensación de herramientas).

Realizar maquinados en torno y fresa

Desarrollar dibujos de piezas y generación de programas utilizando las herramientas de CAM.

Fabricar piezas desarrolladas en CAD/CAM para torno y fresadora



Nombre de la asignatura : Mecánica de Materiales



SATCA1 4-2-6


La asignatura de Mecánica de materiales es básica en la formación de los Ingenieros en Mecatrónica, ya que aporta los conocimientos básicos e iniciales para la interpretación de los conceptos de las propiedades mecánica de los materiales y su aplicación en el diseño de componentes mecánicos de los sistemas mecatrónicos.

La asignatura aporta los conocimientos necesarios para que el egresado de ingeniería mecatrónica sea capaz de realizar diseños de sistemas mecatronicos, bajo parámetros de confiabilidad y seguridad de los materiales utilizados en su fabricación. Además de ser la asignatura inicial del diseño mecánico.

Esta asignatura consiste en conocer, entender y saber seleccionar los materiales más adecuados para soportar las condiciones específicas de trabajo (cargas, movimientos, etc.) a las que sean sometidos en el sistema del que sean parte.

Tiene relación directa con asignaturas previas como son Dibujo, Estática, Dinámica y Ciencia e Ingeniería de los Materiales, los cuales aportan los conocimientos previos en el campo de la mecánica relacionados con los temas de diagramas de cuerpo libre, tipos de movimientos, cargas, estructuras cristalinas de los materiales y las propiedades que de ellas se derivan; así como también aporta los conocimientos previos para entender los temas correspondientes a las asignaturas posteriores como Mecanismos, Diseño de Elementos Mecánicos, Análisis de Vibraciones y Manufactura avanzada. Intención didáctica.

La asignatura debe ser tratada desde el punto de vista del entendimiento y la correcta interpretación de los conceptos aquí tratados con miras a su posterior aplicación en el diseño de sistemas completos, abordando los contenidos de una forma sencilla que permita al estudiante un mejor entendimiento de la materia.

El temario se organiza en cinco unidades. En la primera unidad se aborda inicialmente la Ley de Hooke y se hace un análisis de los puntos importantes del diagrama esfuerzo-deformación. Posteriormente se analizan sistemas


sometidos a carga axial y tangencial, analizando los esfuerzos normales y cortantes simples. En la última parte de esta primera unidad se analizan problemas hiperestáticos en donde se involucran los esfuerzos y deformaciones de origen térmico.

En la segunda unidad se hace referencia a elementos estructurales sometidos a torsión, en los cuales se analiza los esfuerzos cortantes producidos por un torque, así como los efectos en la variación de la forma de su sección transversal. En la última parte se trata la transmisión de potencia mediante barras cilíndricas, para terminar con ejes estáticamente indeterminados.

En la tercera unidad se trata a los elementos estructurales sometidos a flexión. En esta parte se analizan a las vigas en cuanto a su esfuerzo y deformación. Para lo anterior se abordan tres de las metodologías más comunes para su análisis: el método de doble integración, de superposición y el de área de momentos. También se hace énfasis en la determinación del momento de inercia de áreas así como en la selección del perfil adecuado. En la última parte de se analizan las vigas estáticamente indeterminadas.

En la cuarta unidad se trata a los elementos estructurales sometidos a esfuerzos combinados. En esta parte se aborda el análisis mediante el círculo de Mohr de esfuerzos, en el cual se determinan los esfuerzos normales y cortantes máximos, así como los planos en los que se encuentran tales esfuerzos. En la última parte se analizan las deformaciones mediante el círculo de Mohr y se hace una introducción a las rosetas de deformación.

La quinta unidad se aborda los elementos estructurales, como las armaduras, las columnas. En esta parte se pretende identificar y diferenciar la forma como trabaja los elementos estructurales, principalmente entre flexión y pandeo. En la última parte se analiza los elementos curvos, de los cuales se determina los esfuerzos máximos a tensión y compresión


Conoce e identifica los principales tipos de cargas (tensión, compresión, torsión flexión, etc.) a los que son sometidos los elementos mecánicos.

Calcula y determina los efectos resultantes (esfuerzo y deformación) en un componente mecánico al estar sometido a uno o varios tipos de cargas.

Selecciona los materiales y geometrías adecuadas para soportar las condiciones de carga y efectos resultantes y calcula los factores de seguridad respectivos.

Competencias genéricas: Competencias instrumentales Establece la relación entre carga

aplicad y efecto resultante (esfuerzo y/ó deformación)

Conoce y aplica procedimientos para el cálculo de esfuerzos y deformaciones en elementos mecánicos.

Caracteriza materiales mediante pruebas destructivas de tensión y compresión.

Conoce las técnicas de extensometría y fotoelasticidad para determinar la magnitud y distribución de esfuerzos en componentes mecánicos.

Elabora reportes técnicos de prácticas e investigaciones realizadas.

Entiende la terminología básica en Ingles de la mecánica de materiales.

Capacidad de análisis y síntesis de problemas de mecánica de materiales.

Realiza proyectos en equipo sobre la aplicación de los conocimientos vistos en mecánica de materiales.

Realiza búsquedas e investigaciones de las aplicaciones de la mecánica de materiales y su relación con otros campos de la ingeniería.


Aquí van las competencias interpersonales.


Aquí van las competencias sistémicas.








Apizaco, Zacapoaxtla, Jocotitlán





5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO - Identificar los efectos de los elementos mecánicos al ser sometidos a

cargas de torsión, flexión, axial y combinados - Elaborar diagramas de fuerza cortante y momento flexionante para

determinar los esfuerzos a que son sometidos los elementos mecánicos 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

- Interpretar y aplicar los diferentes sistemas de unidades - Determinar propiedades geométricas de áreas planas - Calcular fuerzas mediante el análisis de diagramas de cuerpo libre. - Leer, interpretar y esquematizar dibujos de elementos mecánicos - Interpretar y aplicar los conceptos de derivación e integración - Conocer las propiedades mecánicas y estructura molecular de los

materiales - Interpretar, manejar y seleccionar información de catálogos y

materiales 7.- TEMARIO


1 Esfuerzo y deformación 1.1 Esfuerzo normal y deformación axial 1.2 Diagramas de esfuerzo- deformación (Ley

de Hooke) 1.3 Esfuerzo cortante y deformación angular 1.4 Esfuerzos de aplastamiento. 1.5 Esfuerzo biaxial (Esfuerzo en planos

inclinados) 1.6 Sistemas hiperestáticos y esfuerzos

térmicos

2 Torsión. 2.1 torsión en barras prismáticas. 2.2 Esfuerzo y deformación en barras

cilíndricas. 2.3 Transmisión de potencia por medio de

barras cilíndricas. 2.4 Ejes estáticamente indeterminados.

3 Flexión 3.1 Esfuerzo normal en vigas 3.2 Esfuerzo cortante transversal 3.3 Deflexión en vigas.

3.3.1 Método de la doble integración. 3.3.2 Método de superposición. 3.3.3.Método del área de momentos

3.4 Vigas estáticamente indeterminadas

4 Esfuerzos combinados y 4.1 Circulo de Mohr para esfuerzo plano (ecuaciones de transformación)

deformaciones

4.2 Análisis de esfuerzo bajo cargas combinadas

4.3 Circulo de Mohr para deformaciones 4.4 Rosetas de deformación

5 Elementos especiales

5.1 Armaduras 5.2 Columnas 5.3 Vigas curvas

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en

distintas fuentes. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el

intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes.


Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.






9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Examen escrito Desarrollo de las prácticas y/o prototipos Investigación (Reporte y presentación de resultados) Actividades complementarias (Manejo y análisis de resultados aplicando

software) Presentación de informes y exposiciones de para complementar o

profundizar en temas específicos. Proyecto final (Análisis de esfuerzos y deformaciones en elementos

mecánicos bajo combinación de cargas en alguna aplicación práctica en la industria, en laboratorios e instalaciones de la propia institución)


Unidad 1: Esfuerzo y deformación.


Conocer los conceptos de esfuerzo y deformación y ser capaz de identificar la condición de trabajo (esfuerzo y deformación) a la que está sometido un componente mecánico bajo carga.

Analizar los conceptos de: esfuerzo normal y cortante, deformación total y unitaria, y deformación por cortante.

Buscar ejemplos reales de elementos sometidos a esfuerzos y deformación, y realizar una clasificación de estos

Analizar la ley de Hooke y describir las características del diagrama de esfuerzo deformación para distintos tipos de materiales.

Calcular esfuerzos y deformaciones por carga axial y cortante.

Unidad 2: Torsión. Competencia específica a desarrollar


Establecer la relación de esfuerzo cortante y deformación angular con el momento torsional para ejes o árboles utilizados en sistemas de transmisión de potencia; además de determinar las características geométricas de dichos elementos basándose en los criterios de resistencia.

Establecer la relación entre momento torsional aplicado y desplazamiento angular en elementos circulares.

Calcular el esfuerzo cortante y el ángulo de torsión en barras cilíndricas sólidas y huecas.

Resolver problemas de transmisión de potencia por medio de barras cilíndricas.

Determinar las reacciones en sistemas torsionales estáticamente

indeterminados.

Unidad 3: Flexión Competencia específica a desarrollar


Analizar y evaluar los esfuerzos y

deflexiones en vigas sometidas a cargas y así como seleccionar el perfil más adecuado.

Construir y analizar los diagramas de fuerza cortante y momento flexionante en vigas estáticamente determinadas.

Describir y utilizar las relaciones entre carga - fuerza cortante, fuerza cortante-momento flexionante en la elaboración de diagramas.

Calcular esfuerzos normales y cortantes en vigas.

Calcular deflexiones y pendientes en vigas, aplicando el método de la doble integración, área – momento y ecuaciones de singularidad.

Diseñar el perfil de una viga.

Unidad 4: Esfuerzos combinados y deformaciones Competencia específica a desarrollar


Analizar y evaluar los esfuerzos

resultantes en elementos mecánicos sometidos a cargas combinadas, para determinar mediante criterios de falla la resistencia del elemento y su factor de seguridad.

Aplicar el círculo de Mohr para determinar los esfuerzos principales y cortantes máximos en un elemento sometido a cargas combinadas.

Determinar la distribución de esfuerzos y deformaciones en estructuras y columnas.

Unidad 5: Elementos especiales Competencia específica a desarrollar


Conoce las características funcionales y las principales aplicaciones de elementos especiales como armaduras, columnas y vigas curvas.

Realiza cálculos de la resistencia de los elementos especiales bajo cargas combinadas y determina los efectos resultantes.

Aplicar los conceptos vistos en las 4 unidades anteriores para el análisis de sistemas de armaduras (cálculo manual y mediante software).

Determinar la distribución de esfuerzos y deformaciones en estructuras y columnas.

Elaborar un prototipo demostrativo.


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. James M. Gere, Barry J Goodno. Mecánica de Materiales. Septima

Edición. Ed. Cengage Learning Editores, 2009 2. Singer Ferdinand L., Resistencia de Materiales, Última Edición. Ed.

HARLA 3. Beer And Johnston, Mecánica de Materiales, Última Edición. Ed. Mc Graw

Hill 4. Beuham P. P. And Crawford R. J., Mechanics Of Engineering Materials,

Ed. John Wiley 5. Boresi A. P. And Siderbottom O. M., Advanced Mechanics Of Materials,

Ed. John Wiley 6. Higdon A. Ohlsen E. Stiles, W. B. Weese J. A. And Riley W., Mechanics

Of Materials, Ed. John Wiley 7. Riley W. F. And Zachary L. W., Introduction To Mechanics Of Materials,

Ed. John Wiley 8. Bowes W. H. Russel L. T. Suter G. T., Mechanics Of Engineering

Materials, Ed. Wiley International 9. Rusel Hibbeler, Mecánica de Materiales, Última Edición. Ed. Prentice Hall 10. Gere James M. y Timoshenko Stephen P., Mecánica de Materiales, Ed.

Grupo Editorial Iberoamerica 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS

Prueba de tensión y compresión (Ley de Hooke y esfuerzos resultantes) Torsión en elementos circulares. Medición de Deformación en un componente mecánico, mediante el método

de extensometría. Determinación de la distribución de esfuerzos en un componente mecánico,

mediante el método de fotoelasticidad. Análisis de esfuerzo y deformación en componentes mecánicos, mediante

software.


Nombre de la asignatura : Microcontroladores



SATCA1 3-2-5


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para analizar, sintetizar, diseñar, simular, construir prototipos, procesos, equipos para sistemas mecatrónicos, con una actitud investigadora, de acuerdo a las necesidades tecnológicas y sociales actuales y emergentes, impactando positivamente en el entorno global.

La mecatrónica abarca varias disciplinas, la mecánica para el movimiento, la electrónica para la detección y la informática para ejecutar programas. Un robot usa la mecánica para mover o tocar objetos y para controlar sus movimientos se emplean los microcontroladores que son programados previamente, por lo que el saber programar un microcontrolador significa que el sistema pueda realizar de forma correcta las tareas requeridas.

En esta asignatura se da una introducción a los microcontroladores de 8 bits, se aborda su arquitectura interna, características eléctricas, puertos de entrada-salida, empleo del convertidor analógico digital, interrupciones, así como sus herramientas de desarrollo con el fin de mostrar al alumno el poder y la versatilidad que tienen los microcontroladores para desarrollar sistemas de control.

La materia de Microcontroladores emplea los conocimientos adquiridos de la materia de Programación Básica con el tema de fundamentos del lenguaje, de la materia de Electrónica Digital con temas de códigos y sistemas numéricos, compuertas lógicas y álgebra booleana, de la materia Electrónica Analógica con el tema de dispositivos semiconductores, de Análisis de Circuitos Eléctricos con temas de análisis de circuitos de CD y CA. Se destaca que de manera paralela se deben abordar los contenidos de instrumentos básicos de medición eléctricos análogos y digitales.

Para integrarla se ha hecho un análisis del campo de Programación Avanzada, con el tema de manejo de puertos, de Instrumentación con los temas de sensores y actuadores, y de Electrónica de Potencia Aplicada con el tema de circuitos de


disparo con dispositivos digitales.

La materia de Microcontroladores dará soporte a las materias de Robótica y Controladores Lógicos Programables, así como a otras directamente vinculadas con desempeños profesionales; De manera particular, lo trabajado en esta asignatura se aplica en el estudio de los temas: interface serial RS-232, control de motores, entre otros. Intención didáctica.

El temario se organiza en diez unidades, en cada una se abordan características específicas del funcionamiento del microcontrolador para que en conjunto se transite desde conceptos básicos que ayudan a establecer un lenguaje común de la comunicación entre docente-alumno, alumno-alumno y alumno-docente hasta características específicas de funcionamiento del microcontrolador.

Se abordan los temas de conceptos iniciales de los microcontroladores, arquitectura interna, características eléctricas, herramientas de desarrollo, puertos paralelos de entrada y salida de propósito general, así como la programación y aplicación de las interrupciones en un microcontrolador, con el fin de resolver problemas que involucren el empleo de estos dispositivos dando la oportunidad de poder conectar y controlar motores, además de utilizar el convertidor Analógico/Digital, todo ello con el objetivo de poder controlar de manera eficiente un determinado proceso.

Con el estudio progresivo de cada apartado se espera lograr un conocimiento más significativo, oportuno e integrado de cada concepto.

Se pretende abordar reiteradamente los conceptos fundamentales hasta conseguir su comprensión. Se propone tocar cada apartado desde un punto de vista conceptual, partiendo de la identificación de cada una de las variables que involucran el funcionamiento del microcontrolador.

Se sugiere una actividad integradora en la décima unidad, que permita aplicar los conceptos del microcontrolador estudiados. Esto permite dar un cierre a la materia mostrándola como útil por sí misma en el desempeño profesional, independientemente de la utilidad que representa en el tratamiento de temas en materias posteriores.

El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de

hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.






Implementar y usar un sistema basado en un microcontrolador, para manejar los circuitos de interfaces necesarios para la solución de problemas de automatización y control industrial

Usar las herramientas de desarrollo para microcontroladores para la implementación de aplicaciones

Programar microcontroladores en lenguajes de bajo y alto nivel para desarrollar sistemas de automatización y control industrial

Proporcionar las bases para analizar y diseñar sistemas de control basados en microcontroladores.

Desarrollar la habilidad para la automatización sistemas.

Diseñar sistemas de control mediante el uso y programación de microcontroladores y periféricos.


Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita en su

propia lengua Conocimiento de una segunda lengua Habilidades básicas de manejo de la

computadora Habilidades de gestión de información Solución de problemas

Toma de decisiones Competencias interpersonales

Capacidad crítica y de autocrítica.

Destrezas sociales relacionadas con las habilidades interpersonales.

Capacidad de trabajar en equipo o la expresión de compromiso ético.







Liderazgo


Capacidad para diseñar proyectos

Búsqueda del logro








Estudios Superiores de Jilotepec, Hermosillo, Pabellón de Arteaga, Reynosa, San Luis Potosí, Superior de Irapuato y Superior del Oriente del Estado de Hidalgo





5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Programar y aplicar sistemas basados en microcontroladores y sus interfaces en la automatización y control industrial 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Implementar circuitos lógicos combinacionales y secuenciales

Usar los dispositivos básicos electrónicos (Diodo, transistor, etc.)

Leer e interpretar la hoja de datos de las familias lógicas y otras componentes electrónicas digitales

Seleccionar los circuitos integrados necesarios para la implementación de circuitos lógicos

Interpretar modelos básicos de sistemas de control automático.

Aplicar VHDL

Manejar sistemas numéricos binario, octal, hexadedimal.

Manejar principios de programación

Manejar instrumentos de medición eléctrica.

Manejar acopladores de señales lógicas.

Manejar convertidores de señal Analógica-Digital, Digital-Analógica.

Habilidad para solucionar problemas de control.

Manejar dispositivos eléctricos y electrónicos.

Manejar sistemas digitales.

Manejo de dispositivos reconfigurables a nivel básico.

Usar paquetes de software para simulación

7.- TEMARIO


1. Conceptos introductorios a los microcontroladores

1.1 Diferencia entre Microprocesador, Microcomputadora y Microcontrolador.

1.2 Características y aplicaciones de los microcontroladores.

1.3 Tipos de arquitecturas computacionales. 1.4 Tipos de Microcontroladores y sus

fabricantes.

2. Arquitectura interna de un microcontrolador

2.1 Componentes del Microcontrolador 2.2 Registros internos. 2.3 Tipos y distribución de las memorias

internas. 2.4 Periféricos internos. 2.5 Las instrucciones del microcontrolador.

3. Características eléctricas del microcontrolador

3.1 Distribución de terminales (pins) 3.2 Características del reloj del sistema. 3.3 El reset y sus posibles fuentes. 3.4 Características de la fuente de alimentación

y consumo de potencia del MCU.

4.

Herramientas de desarrollo de los microcontroladores

4.1 Ambiente integrado de desarrollo (IDE) para microcontroladores. 4.1.1 Ensamblador y compilador. 4.1.2 Simulador, Debugger y emulador. 4.1.3 Equipos programadores

(downloaders) de microcontroladores. 4.2 Ejemplos de uso de las herramientas de

desarrollo.

5. Puertos de entrada y salida

5.1 Arquitectura de los puertos de E/S. 5.2 Configuración y características eléctricas de

los puestos de E/S. 5.3 Usos de los puertos con interfaces para

dispositivos periféricos como: 5.3.1 Teclados (lineal y matricial). 5.3.2 Displays de 7 segmentos. 5.3.3 Detectores de proximidad.

5.4 Usos de los puertos para manejo de potencia con interfaces con: 5.4.1 Transistores, Darlington, Mosfets y

relevadores. 5.4.2 Optotransistores, optoacopladores y

optotriacs. 5.4.3 Puentes H discretos (con

transistores, con Mosfets) e integrados (L293, l298, etc.)

5.5 Ejemplo del uso de las interfaces para controlar: 5.5.1 Lámparas 5.5.2 Zumbadores, vibradores

piezoeléctricos, bocinas, etc. 5.5.3 Motores de DC. 5.5.4 Motores de pasos 5.5.5 Servomotores.

6. Interrupciones en un microcontrolador

6.1 El manejo de las interrupciones. 6.1.1 Tipos de interrupciones 6.1.2 Los vectores de interrupción. 6.1.3 Las acciones del MCU al responder a

una interrupción. 6.1.4 Características de la rutina

manejadora de interrupción. 6.2 Las interrupciones externas.

6.2.1 Características y configuración. 6.2.2 Programación y uso

6.3 Fuentes internas de interrupciones. 6.3.1 De los Timers/Contadores 6.3.2 Del ADC

6.3.3 De la Comunicación Serial (USART, SPI,TWI, etc.)

6.3.4 Del comparador analógico. 6.3.5 De la EEPROM 6.3.6 De otras fuentes internas de

interrupción. 6.4 Ejemplos de aplicaciones de las

interrupciones.

7.

Programación del microcontrolador con aplicaciones

7.1 Resolver problemas programando el microcontrolador en lenguaje ensamblador.

7.2 Resolver problemas programando el microcontrolador en lenguaje C.

7.3 Técnicas de control de motores usando: 7.3.1 PWM 7.3.2 Encoders incrementales como sensor

de velocidad, posición y sentido de giro.

7.4 Control de sentido de giro, de posición de velocidad en: 7.4.1 Motores de DC 7.4.2 Motores de pasos 7.4.3 Servomotores 7.4.4 Motores sin escobillas (brushless)

8. El convertidor ADC y DAC

8.1 Arquitectura interna. 8.2 Configuración y programación. 8.3 Aplicación en un control de temperatura.

9. Puertos seriales y memoria EEPROM

9.1 El USART. 9.2 SPI. 9.3 TWI (I2C bus) 9.4 Otros protocolos 9.5 Leer y escribir sobre la EEPROM.


El profesor debe:


Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, un mapa conceptual, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer la diferencia entre un microprocesador, una microcomputadora y un microcontrolador; elaboración de un cuadro comparativo como producto de la actividad.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar definiciones de un microcontrolador identificando puntos de coincidencia entre unas y otras definiciones.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: en equipos de cuatro personas, describir los registros internos del microcontrolador.

Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: identificar las formas de transmisión de dato entre microcontroladores.






Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de ahorro de energía.





Solución de los problemas de aplicación planteados en clase

Presentación de proyectos de aplicación individuales

Presentación de proyecto final por equipo.

Evaluación teórica

Manejo de protocolos de comunicación utilizando de microcontroladores.

Control de sistemas por medio de microcontroladores.

Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades, así como de las conclusiones obtenidas de dichas observaciones.

Información obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada en documentos escritos.

Descripción de otras experiencias concretas que podrían realizarse adicionalmente.

Exámenes escritos para comprobar el manejo de aspectos teóricos y declarativos.


Unidad 1: Conceptos introductorias a los microcontroladores. Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Catalogar los diferentes tipos y características de los microcontroladores.

Comparar las diferencias más importantes entre una Microcomputadora, un Microprocesador y un Microcontrolador.

Discutir sobre la gama amplia de aplicaciones de un microcontrolador. Investigar sobre los principales fabricantes y las características de ellos.

Destacar las diferencias entre arquitectura CISC y RISC

Interpretar y analizar las diferencias más importantes entre las arquitecturas computacionales de los microcontroladores más usados

Buscar información de microcontroladores de diferentes fabricantes y mediante un cuadro comparativo enlistar sus principales características.

Aprender a manejar y consultar manuales del fabricante.

Trabajar en equipo para la realización de prácticas y desarrollo de aplicaciones o proyectos.

Unidad 2: Arquitectura interna de un microcontrolador Competencia específica a desarrollar


Definir la arquitectura interna de un microcontrolador.

Realizar una lectura de los componentes del microcontrolador y elaborar un mapa conceptual que contenga los componentes relevantes del microcontrolador.

Listar los registros internos de un microcontrolador.

Catalogar los tipos y distribución de las memorias internas del microcontrolador.

Inspeccionar las características de los periféricos internos del microcontrolador y elaborar un cuadro sinóptico.

A través de ejemplos prácticos simples, explicar el conjunto de instrucciones del microcontrolador

Unidad 3: Características eléctricas del microcontrolador Competencia específica a desarrollar


Analizar las características eléctricas del microcontrolador.

Ubicar mediante una estrategia mnemotécnica la distribución de terminales de un microcontrolador.

Realizar una lectura de las características del reloj del sistema y elaborar una síntesis de las mismas.

Definir el reset y distinguir sus posibles fuentes mediante un mapa cognitivo tipo sol.

Enlistar las características de la fuente de alimentación y consumo de potencia del Microcontrolador.

Unidad 4: Herramientas de desarrollo de los microcontroladores Competencia específica a desarrollar


Utilizar las herramientas de desarrollo de los microcontroladores.

Descargar, instalar y usar las herramientas ( software) de desarrollo para la edición, ensamblado, compilación, simulación, depuración (debug) de los programas.

Comprobar la programación del chip mediante ejemplos de uso de las herramientas de desarrollo.

Unidad 5: Puertos de entrada y salida. Competencia específica a desarrollar


Manejar los puertos de entrada y salida.

Buscar en internet la hoja de datos de los dispositivos electrónicos usados para la implementación del sistema.

Realizar una lectura de la arquitectura de los puertos de E/S del microcontrolador y elaborar un mapa conceptual que contenga los componentes relevantes.

Listar la configuración y características eléctricas de los puestos de E/S.

Inspeccionar los usos de los puertos con interfaces para dispositivos periféricos y elaborar un cuadro sinóptico.

Unidad 6: Interrupciones en un microcontrolador Competencia específica a desarrollar


Programar y aplicar las interrupciones en un microcontrolador.

Investigar y catalogar mediante una matriz de clasificación los tipos de interrupciones, los vectores de interrupción, las acciones del Microcontrolador al responder a una interrupción, características de la rutina manejadora de interrupción.

Comprobar mediante prácticas el uso de las interrupciones.

Unidad 7: Programación del microcontrolador con aplicaciones Competencia específica a desarrollar


Resolver problemas mediante la programación del microcontrolador.

Conectar y controlar motores con microcontroladores

Implementar un sistema basado en un microcontrolador y la herramienta básica de programación (downloader).

Programar y simular en ensamblador, ejemplos prácticos planteados en clase.

Programar en el microcontrolador los programas y comprobar su operación.

Realizar aplicaciones programando en lenguaje “C”.

Utilizar los sistemas de desarrollo disponibles en laboratorio para ejecutar y comprobar la operación correcta de los programas desarrollados.

Plantear problemas reales y resolver la parte tanto de hardware como de software.

Catalogar mediante una matriz de clasificación los usos de los puertos para manejo de potencia con interfaces de transistores, Darlington, Mosfets relevadores, Optotransistores, optoacopladores,optotriacs, puentes H discretos (con transistores, con Mosfets) e integrados (L293, l298, etc.).

Comprobar mediante prácticas el uso de las interfaces para controlar lámparas, zumbadores, vibradores piezoeléctricos, bocinas, motores de DC, motores de pasos y servomotores.

Implementar con microcontroladores circuitos de control de motores de DC, de pasos, servomotores y motores sin escobillas empleando las técnicas MCU, PWM, Encoder incrementales.

Unidad 8: El convertidor ADC Y DAC Competencia específica a desarrollar


Utilizar el convertidor ADC y DAC para fines de control.

Realizar una lectura de la Arquitectura interna del convertidor A/D y D/A del microcontrolador y elaborar un mapa conceptual que contenga los componentes relevantes del convertidor como su configuración y programación.

Implementar un circuito de control de temperatura mediante el convertidor A/D y D/A del microcontrolador.

Unidad 9: Puertos seriales y memoria EEPROM Competencia específica a desarrollar


Comunicar dispositivos usando los puertos seriales.

Utilizar la memoria EEPROM.

Distinguir mediante un mapa conceptual la comunicación de dispositivos a través de los puertos seriales como el USART, SPI, TWI y otros protocolos.

Leer y escribir información en la memoria EEPROM.



1. Morris Mano, M., Ingeniería computacional, diseño de hardware, Ed. Prentice may Hispanoamericana.

2. Martínez Garza, Jaime, Organización y arquitectura de computadoras, Ed. Pearson Educación

3. Brey, Barry B., Microprocesadores intel, Ed. Prentice may, 5a. Edición 4. Peripheral components, Intel, 2003 5. Lewis C. Eggebrecht, Interfacing to the personal computer, thirth edition 6. Microcontroladores, Intel, 2002 7. Microprocessors, Intel, 2003 8. E. Martín Cuenca, Microcontroladores PIC, la solucion de un chip, Ed.

PARANINFO 9. Mackenzie, I. Scout, Microcontrolador 8051, cuarta edición, Prentice Hall,

México, 2007 10. Angulo, José M., Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones.

Segunda edición, Mc. Graw Hill, México, 2005. 11. Palacios, Enrique. Microcontrolador PIC16F84. Desarrollo de proyectos.

Segunda edición. Alfaomega. México, 2006. 12. Microchip. 2009. Microchip Technology. Disponible desde Internet en:

http://www.microchip.com 13. Freescale. 2009. Freescale semiconductor. Disponible desde Internet en:

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/overview.jsp?nodeId=01624684490DEC

14. http://www.atmel.com


Identificar los componentes y el uso de un microcontrolador, la distribución y función de sus terminales, sus características eléctricas.

Utilizar las herramientas de desarrollo para la programación y puesta en marcha de un sistema basado en un microcontrolador.

Programar en ensamblador los dispositivos periféricos internos del microcontrolador.

Conectar dispositivos periféricos externos al microcontrolador.

Programar aplicaciones del microcontrolador en lenguaje C.

http://www.microchip.com/



http://www.atmel.com/


Nombre de la asignatura : Procesos de Fabricación



SATCA1 2-2-4


Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero mecatronico los conocimientos y habilidades necesarias para administrar, asegurar la calidad, eficiencia, productibilidad y rentabilidad de los procesos para la fabricación de diferentes elementos empleados en máquinas, equipos y sistemas mecatrónicos.

Identificar el proceso de fabricación adecuado para piezas y seleccionar adecuadamente los procesos de ensamble para la manufactura de productos. Intención didáctica.

El contenido de la asignatura esta presentado en ocho unidades, en donde se abordan desde las generalidades hasta procesos de fabricación especiales para cada grupo de materiales

En la primera unidad se estudian los acontecimientos históricos más representativos de los procesos de fabricación, propiciando el análisis de su evolución y permitiendo la clasificación de estos procesos.

En la segunda unidad se analizan los diferentes tipos y características de las fundiciones y los moldes usados, para fundamentar la selección del más apropiado de acuerdo al producto y material de construcción.

En la tercera unidad se analizan los diferentes tipos y características de los maquinados con desprendimiento de viruta, para fundamentar la selección del más apropiado de acuerdo al producto y material de construcción.

En la cuarta unidad se analizan los diferentes tipos y características procesos sin desprendimiento de viruta , para fundamentar la selección del más apropiado de acuerdo al producto y material de construcción.


En la quinta unidad se analizan los diferentes tipos y características de los procesos de soldadura, para complementar los sistemas de sujeción a tratar en la asignatura de diseño de elementos mecánicos

En la sexta unidad se describen los diferentes tipos y características de los tratamientos térmicos y termoquímicos comunes, para determinar sus efectos en los materiales de fabricación de los elementos.

En la séptima unidad se describen los diferentes tipos y características de los acabados superficiales y su simbología, para ser capaz de identificar en dibujos de ingeniería y productos terminados.

En la octava unidad se describen los diferentes tipos y características de los procesos de fabricación de polímeros, para fundamentar la selección del más apropiado de acuerdo al producto y material de construcción.


Seleccionar los procesos de fabricación y ensamble más apropiado de acuerdo al producto y material de construcción, para obtener la funcionalidad deseada en el producto.


Conocimiento de instrumentos de medición.

Capacidad de programación


Habilidades de gestión de información(habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas


Toma de decisiones. Competencias interpersonales

Capacidad de relacionarse en su entorno laboral



Compromiso ético Competencias sistémicas Capacidad en la toma de

decisiones.

•Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica

•Habilidades de investigación

•Capacidad de aprender

•Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones

•Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)

•Liderazgo

•Conocimiento de culturas y costumbres de otros países

•Capacidad para diseñar y gestionar proyectos









Durango, La Laguna






Seleccionar los procesos de fabricación y ensamble más apropiado de acuerdo al producto y material de construcción, para obtener la funcionalidad deseada en el producto 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Conoce las características microscópicas y macroscópicas de los materiales usados en ingeniería.

Conoce los estándares nacionales e internacionales de normalización.

Aplica los principios de higiene y seguridad industrial.

Maneja diferentes tipos de instrumentos de medición. 7.- TEMARIO


1 Introducción a los procesos de fabricación.

1.1 Historia de los procesos de fabricación 1.2 Ingeniería concurrente 1.3 Categoría de los procesos de fabricación

2 Fundición, moldeo y procesos afines.

2.1 Introducción a la fundición 2.2 Fundición en moldes permanentes y

desechables 2.3 Métodos especiales de fundición.

3 Procesos de conformado tradicional por arranque de viruta.

3.1 Clasificación de las máquinas herramientas 3.2 Velocidades, herramientas y profundidades

de corte 3.3 Formación y tipos de viruta

4 Procesos de conformado sin arranque de viruta

4.1 Corte por chorro de agua 4.2 Corte por penetración (electroerosión) 4.3 Corte por hilo 4.4 Corte por plasma

5 Procesos de soldadura

5.1 Clasificación del proceso de soldadura 5.2 Aplicación de los procesos de soldadura 5.3 Simbología básica de uniones soldadas

6 Tratamientos térmicos y termoquímicos

6.1 Clasificación de los procesos de tratamientos térmicos

6.2 Técnicas de tratamientos termoquímicos 7

Acabado de superficie 7.1 Clasificación de los acabados de superficie 7.2 Recubrimientos

8 Procesos en polímero

8.1 Polímeros y su caracterización 8.2 Propiedades de los polímeros 8.3 Conformado de polímeros (inyección,

extrusión, soplado, etc.)


Se debe tomar en cuenta para la impartición de esta asignatura:

Realizar investigaciones documentales y experimentales referentes a los temas del curso.

Realizar visitas a empresas donde se observen los procesos de fabricación.

Fomentar el trabajo grupal, tanto para actividades practicas como teóricas.

Investigar en el entorno problemas relacionados con la fabricación de productos.

Proponer prácticas donde se observen los diferentes procesos de fabricación.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Participación en clase.

Examen teórico y practico

Reportes de visitas industriales

Mapas conceptuales de la clasificación de los procesos de fabricación

Rúbrica aplicada al dominio de concepto, desarrollo de prácticas e investigaciones documentales.


Unidad 1: Introducción a los procesos de fabricación


Identificar y analizar los diferentes tipos de procesos de fabricación, para determinar sus aplicaciones específicas, ventajas y desventajas

Elaborar y analizar una línea del tiempo de la evolución de los procesos de fabricación

Hacer un ensayo sobre la ingeniería concurrente

Investigar la clasificación de los procesos de fabricación

Unidad 2: Fundición, moldeo y procesos afines


Analizar procesos de fundición y los distintos moldes utilizados en estos, para determinar sus aplicaciones específicas.

Investigar los diferentes procesos de fundición

Investigar los diferentes tipos de moldes y los materiales de construcción

Hacer un análisis comparativo de los diferentes procesos especiales de fundición

Unidad 3: Procesos de conformado tradicional con arranque de viruta


Seleccionar el proceso con desprendimiento de viruta apropiado para la fabricación eficiente de una pieza o producto mecatrónico

Investigar los tipos de maquinas herramientas con arranque de viruta

Calcular parámetros de corte

Investigar la clasificación de los tipos de viruta y su manejo

Unidad 4: Procesos de conformado sin arranque de viruta Competencia específica a desarrollar


Seleccionar el proceso sin desprendimiento de viruta apropiado para la fabricación eficiente de una pieza o producto mecatrónico

Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación de corte por chorro de agua

Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación de corte por penetración

Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación de corte por corte por hilo

Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación de corte por corte por plasma

Unidad 5: Procesos de soldadura


Identificar los diferentes procesos, tipos y simbología de las uniones soldadas para la interpretación de dibujos de ingeniería

Analizar los diferentes procesos de soldadura

Análisis grupal de las aplicaciones de los procesos de soldadura, resaltando sus ventajas y desventajas

Interpretar dibujos de ingeniería de elementos soldados

Unidad 6: Tratamientos térmicos y termoquímicos


Conocer los diferentes tipos de tratamientos térmicos y termoquímicos para determinar los efectos deseables y no deseables en una pieza o producto mecatrónico

Investigar la clasificación de los procesos de tratamientos térmicos

Investigar las técnicas de tratamientos termoquímicos


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Ralston, Anthony. Introducción al análisis numérico. Editorial Limusa, 1988.

Smith, W. Allen. Análisis numérico. Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., 1988.

2. Chapra, Canale. Métodos Numéricos para Ingenieros. 4ª edición. Ed. McGraw Hill., 1988

3. J.H. Mathews, K.D.Fink, Métodos numéricos con MATLAB. 3ª edición 4. Burden, Faires. Métodos Numéricos. Ed. Interamericana. Edición más

reciente. 5. Nakamura, S. Métodos numéricos aplicados con software. Prentice Hall. Ed.

Más reciente- 6. M. L. Boas. Mathematical methods in the physical sciences. Ed. John

Wiley.1983 7. Chua,L.O., Kuh,E. Computer-aided of electronic circuits. Ed. Prentice Hall.

1975. 8. Chua, L., Desoer,Ch., Kuh, E. Linear and non linear circuits. Ed. McGraw Hill.

Edición más reciente. 9. T. Karris Steven, Numerical Analysis Using Matlab and Spreadsheets,

Ed.Orchard Publications. Edición más reciente. 10. Kiusalaas Jaan, Numerical Methods in Engineering with Matlab, Ed.

Cambridge. Edición más reciente.


Utilizar un simulador por computadora para visualizar la respuesta esperada.


Nombre de la asignatura : Programación Avanzada


Clave de la asignatura : MTG-1023

SATCA1 3 – 3 – 6 2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura.

El área de sistemas computacionales, específicamente el desarrollo de software es parte esencial para la formación técnica integral en cualquier ingeniería.

La Ingeniería Mecatrónica, está conformada por la sinergia de la Ingeniería Mecánica, Ingeniería Electrónica y la Ingeniería en Sistemas Computacionales. Esta última está incluida dentro de las otras áreas mediante el uso de software de diseño y simulación, pero debe existir de manera explícita y separada, para la creación de software que apoye a las áreas de interfaces, automatización y control Intención didáctica.

El contenido está dividido en 4 unidades:

La primera aborda los temas concernientes a la programación visual. Se deja a criterio del maestro, y dependiendo de los requerimientos propios de cada región el software a utilizar, desde Visual Basic, C++, C#, Java, o inclusive Labview.

Destaca la importancia del diseño de interfaces hombre-máquina, la interacción mediante eventos de los elementos que la componen, tocando incluso la teoría de la Programación Orientada a Objetos.

La unidad dos, trata sobre la interfaz de la computadora con el medio físico indispensable en el área de la Robótica. Esto requiere un amplio dominio de la electrónica por parte del estudiante, por lo que esta materia se colocará en los últimos semestres de su carrera.

La tercera unidad trata de algunas herramientas básicas para programación de sistemas que necesiten trabajar en tiempo real y para el diseño de automatismos.

La práctica es imprescindible en ésta materia, por lo que la cuarta unidad se reserva para el desarrollo de un proyecto que integre los conocimientos de todas las áreas


de la Mecatrónica que el estudiante haya acumulado hasta ese momento.

Queda a libertad del maestro decidir en que consistirá el proyecto final.


Aprender técnicas propias de la ingeniería en sistemas computacionales, aplicándolas al desarrollo de sistemas mecatrónicos automáticos, controlados por computadora, a través de sus interfaces electrónicas, incluyendo el desarrollo de interfaces gráficas para interacción hombre-máquina.


Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Conocimientos básicos de la

carrera. Comunicación oral y escrita en su

propia lengua. Habilidades básicas de manejo de

la computadora. Habilidades de gestión de

información (habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.

Solución de problemas. Toma de decisiones.



Compromiso ético Competencias sistémicas


Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de adaptarse a nuevas

situaciones Habilidad para trabajar en forma

autónoma Capacidad para diseñar y gestionar

proyectos Preocupación por la calidad








Hermosillo y Pabellón de Arteaga





5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Aprender técnicas propias de la ingeniería en sistemas computacionales, aplicándolas al desarrollo de sistemas mecatrónicos automáticos, controlados por computadora, a través de sus interfaces electrónicas, incluyendo el desarrollo de interfaces gráficas para interacción hombre-máquina 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Dominar la lógica necesaria para aprender lenguajes de programación de alto nivel

Dominar los temas vistos en electrónica analógica y digital Comprensión de lógica/algoritmos básicos

7.- TEMARIO


1. Programación visual 1.1. Paradigma de la programación visual

1.2. Lenguajes de programación visual y orientada a eventos

1.3. Diseño de Interfases visuales 1.4. Aplicaciones

2. Manejo de Puertos 2.1. Teoría del muestreo y adquisición de

datos. 2.2. Conceptos básicos de programación de

puertos mediante objetos. 2.3. Configuración de los puertos locales en

las computadoras. 2.3.1. Puerto Paralelo 2.3.2. Puerto serial 2.3.3. Puerto USB

3. Algoritmos para programación en tiempo real

3.1. Autómatas. 3.1.1. Autómatas de estado finito

determinístico. 3.1.2. Autómatas de estado finito no

determinístico. 3.2. Máquinas de Turing 3.3. Redes de Petri

4. Aplicaciones 4.1. Proyecto integrador.

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Propiciar la búsqueda y selección de información de los temas del curso. Exponer verbalmente auxiliándose de materiales de apoyo. Fomentar la solución de problemas específicos mediante algoritmos y

pseudocódigos (en forma autónoma y dirigida) Fomentar la implementación de programas, en forma autónoma, mediante

prácticas. Promover en el alumno la realización de reportes y exposiciones auxiliado por

software de presentaciones. Fomentar la implementación de prácticas orientados al manejo y uso de

interfaces electrónicas.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Tareas y ejercicios Participación/Exposiciones en clase Prácticas en clase y extraclase Exámenes escritos y en la computadora Proyecto final (elaborar rúbrica)

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Programación visual Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Dominar y aplicar las tecnologías actuales y emergentes de programación visual para la solución de problemas en el ámbito de la automatización y el control.

Investigar información sobre el tema. Diseño de interfaces gráficas de usuario. Elaborar e implementar programas

sencillos. Manejar eventos para la interacción

hombre-máquina.

Unidad 2: Manejo de Puertos


Dominar y aplicar las tecnologías actuales y emergentes de manejo de puertos de la computadora y su interconexión con sistemas electrónicos para el control de sistemas mecatrónicos.

Diseñar software para el envío y recepción de datos por el puerto serial.

Interconectar dispositivos al puerto serial e interactuar con ellos mediante el software diseñado.

Diseñar software para el envío y recepción de datos por el puerto USB.

Interconectar dispositivos al puerto USB e interactuar con ellos mediante el software diseñado.

Diseñar software para controlar la entrada y salida de datos por el puerto paralelo.

Diseñar y construir interfaces electrónicas para interconectar sensores y actuadores eléctricos al puerto paralelo de la computadora.

Unidad 3: Algoritmos para programación en tiempo real


Comprenderá los conceptos Diseñar un árbol binario

básicos de lógica matemática, relaciones, árboles y grafos para aplicarlos a modelos que resuelvan problemas relacionados con la automatización.

Realizar el recorrido de un árbol utilizando un lenguaje de programación

Utilizar un lenguaje de programación de alto nivel para representar expresiones regulares.

Realizar prácticas de laboratorio para la programación de PLC’s, como casos de aplicación de autómatas.

Realizar ejercicios que permitan la representación de operaciones matemáticas.

Simular a través de un lenguaje de alto nivel, la representación de una máquina de Turing.

Simular a través de un lenguaje de alto nivel, la representación de una Red de Petri.

Unidad 4: Aplicaciones


Aplicar los conocimientos adquiridos para el desarrollo de un proyecto de ingeniería mecatrónica aplicable a una situación real.

Elaborar por equipo, un proyecto mecatrónico que involucre el diseño del software de control y la construcción de las interfaces electrónicas para su interacción con sensores y actuadores.



1. M. Morris Mano, Arquitectura de computadoras, Ed. Prentice Hall

2. Byron S. Gottfried, Programación en C, Ed. Mc Graw Hill

3. Jamsa, Lenguaje C bibliotecas de funciones, Ed. Mc Graw Hill

4. Lee Adams, Programación avanzada de gráficos en C para windows, Ed. Graw Hill

5. Ceballos Sierra, Francisco Javier, "Enciclopedia de Microsoft Visual Basic 6 ", Madrid Ra-Ma 1999.

6. Mata-Toledo, Ramón A., "Introducción a la programación con ejemplos en Visual Basic, C, C++ y Java", México, D.F. McGraw-Hill/Interamericana 2001

7. Kelley, Dean, Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales, Ed. Prentice Hall.

8. Rayward-Smith, V.S, A First Course in a Formal Language Theory, Ed. Mc Graw Hill

9. Brookshear, Teoría de la Computación, Lenguajes Formales, Autómatas y Complejidad, Ed. Addison Wesley.

10. Isasi, Martínez y Borrajo, Lenguajes, Gramáticas y Autómatas, Ed: Addison Wesley

11. Lewis C. Eggebrecht, Interfacing to the personal computer, thirth edition

Direcciones electrónicas relacionadas

http://msdn.microsoft.com/vbasic/

http://www.netbeans.org

http://www.java.sun.com


Solución de problemas del teorema del muestreo y sus aplicaciones.

Proyecto de diseño por bloques funcionales de una interface de entrada a computadora, incluyendo la programación de los puertos y desarrollo de un programa simple de control en ensamblador, en C o en Labview.

Rutinas de comunicación con microcontroladores mediante el puerto paralelo.

Rutinas de comunicación y paso de parámetros con microcontroladores mediante el puerto Serial y USB.

Diseño e implementación de autómatas para la resolución de problemas sencillos (Máquina de sodas, reconocimiento de cadenas, etc.)


Nombre de la asignatura : Programación Básica



SATCA1 2 – 3 – 5


El área de sistemas computacionales, específicamente el desarrollo de software es parte esencial para la formación técnica integral en cualquier ingeniería.

La Ingeniería Mecatrónica, está conformada por la sinergia de la Ingeniería Mecánica, Ingeniería Electrónica y la Ingeniería en Sistemas Computacionales. Esta última está incluida dentro de las otras áreas mediante el uso de software de diseño y simulación, pero debe existir de manera explícita y separada para la creación de software que apoye a las áreas de interfaces, automatización y control.

La materia de programación básica pretende formar una lógica de pensamiento estructurada, para la comprensión del funcionamiento de los diferentes lenguajes de programación de alto nivel, indispensables para el desarrollo de tecnología informática.

Esta materia es la precedente de Programación Avanzada, en la que se aterrizarán en proyectos prácticos lo que verán en las áreas de electrónica, eléctrica, mecánica y control.


El contenido esta dividido en ocho unidades:

La primera de ellas es completamente introductoria, en donde se ven antecedentes históricos, definiciones y se da un panorama general del estado del arte de los lenguajes de programación.

En la segunda y tercera unidades se explica la lógica del funcionamiento de los


lenguajes de programación. Se ven las herramientas básicas para estructurar lo que debe hacer el programa a diseñar.

La unidad cuatro y cinco se ven temas un poco más avanzados, pero igualmente indispensables, las estructuras de control: if, for, do-while, etc. Además estructuras de datos como arreglos y archivos.

En la unidad seis se ven módulos, funciones y procedimientos.

Las unidades siete y ocho ya son temas de ingeniería aplicada, como el caso de la graficación.

La unidad ocho, manejo de puertos representa un reto para el docente, debido a que esta materia está colocada en los primeros semestres, por lo que se sugieren prácticas demostrativas. El manejo de puertos es nuevamente abordado en la materia de Programación Avanzada, en el último tercio de la carrera.


Plantear metodológicamente la solución de problemas susceptibles de ser computarizados a través del manejo de técnicas estructuradas de diseño y formulación de algoritmos.


Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita en su

propia lengua Habilidades básicas de manejo de la

computadora Habilidades de gestión de

información(habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas



Trabajo en equipo


Compromiso ético








Preocupación por la calidad


Plantear metodológicamente la solución de problemas susceptibles de ser computarizados a través del manejo de técnicas estructuradas de diseño y formulación de algoritmos.


Conocer las herramientas básicas de la computación

Conceptos básicos de lógica 7.- TEMARIO


1 Introducción a la computación

1.1 Breve reseña de la computación 1.2 Impacto de las computadoras en la

sociedad 1.3 Definiciones

1.3.1 Lenguaje de Alto Nivel, bajo nivel, ensamblador y maquina.

1.3.2 Compilador 1.3.3 Traductor 1.3.4 Sistemas Numéricos 1.3.5 Arquitectura de computadoras 1.3.6 Sistemas operativos

1.4 Descripción de tipos de programación 1.4.1 Programación estructurada 1.4.2 Programación orientada a objetos 1.4.3 Programación de descripción de

Hardware sistemas numéricos 1.5 Lenguajes de programación

2 Diseño de Algoritmos 2.1 Conceptos básicos 2.2 Metodología de la programación 2.3 Diagramas de flujo 2.4 Pseudocódigos

3 Fundamentos del Lenguaje

3.1 Desarrollo histórico del lenguaje estructurado

3.2 Estructura general de un programa 3.3 Palabras reservadas 3.4 Representación de datos básicos 3.5 Declaración de variables, Constantes,

Procedimientos y Funciones

3.6 Operaciones aritméticas, lógicas y relacionales.

3.7 Diseño, Edición, Compilación y Ejecución de programas

4 Estructuras de Decisión y Control

4.1 Estructura secuencial 4.2 Estructuras de Transferencia

Incondicionales 4.3 Estructuras de Transferencia Condicionales 4.4 Estructuras Repetitivas (Bucles)

5 Arreglos y Archivos

5.1 Arreglos (Vectores y Matrices) 5.2 Manejo Archivos

6 Módulos

6.1 Diferencia entre Funciones y Procedimientos.

6.2 Activación / Invocación de Funciones y Procedimientos

6.3 Uso de Funciones y Procedimientos con Parámetros.

7 Graficación 7.1 Conceptos básicos de gráficas. 7.2 Introducción básica de manejo de gráficas. 7.3 Uso de librerías para la realización de

gráficas. 7.4 Graficación de un punto y líneas rectas 7.5 Graficación de Funciones Matemáticas en

el plano cartesiano. 7.6 Introducción a la potencia gráfica.

8 Puertos 8.1 Conceptos generales de manejos de

puertos 8.2 Configuración del puerto paralelo en las

computadoras 8.3 Uso de instrucciones para manejo del

puerto paralelo.

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS o Propiciar la búsqueda y selección de información de los temas del curso. o Exposición verbal auxiliada de materiales de apoyo. o Fomentar la solución de problemas específicos mediante algoritmos y

pseudocódigos (en forma autónoma y dirigida) o Fomentar la implementación de programas, en forma autónoma, mediante

prácticas. o Promover en el alumno la realización de reportes y exposiciones auxiliado por

software de presentaciones. o Fomentar la implementación de programas orientados al manejo y uso del

hardware.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Tareas y Ejercicios

Participación/Exposiciones en clase

Prácticas en clase y extraclase

Exámenes escritos y en computadora

Proyecto final. 10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad 1: Introducción. Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Tareas y Ejercicios Participación/Exposiciones en clase Prácticas en clase y extraclase Exámenes escritos y en computadora Proyecto final.

• Investigar los antecedentes de la computación actual, sus orígenes hasta llegar a las computadoras y software actuales. Expondrá sus resultados en forma grupal.

• Analizar el impacto de las computadoras en la sociedad mediante lecturas propuestas por el maestro.

• Investigar los conceptos básicos de programación como lo son: Lenguaje de alto y bajo nivel, Ensamblador, Lenguaje máquina, Compilador, Traductor, Sistemas numéricos, Arq. de computadoras y Sistemas Operativos.

• Investigar los diferentes tipos de programación: Programación estructurada, Programación orientada a objetos y Programación de descripción de hardware. Analizar sus características y sus diferentes aplicaciones.

• Comparar los diferentes lenguajes de programación y sus aplicaciones.

Unidad 2: Escenario natural. Competencia específica a desarrollar


Aplicar diagramas de flujo y pseudocódigos.

• Identificar los conceptos básicos de diseño de algoritmos tales como la representación de los datos, estructuras, bucles, arreglos así como la utilidad de un buen diseño algorítmico.

• Aplicar una metodología de programación para la resolución de ejercicios

propuestos. • Utilizar diagramas de flujo para la

resolución de ejercicios propuestos. • • Aplicar pseudocódigos en la resolución

de ejercicios propuestos.

Unidad 3: Escenario socio-cultural. Competencia específica a desarrollar


Diseñar e implementar programas básicos.

• Investigar el desarrollo histórico del lenguaje estructurado y discutirá sus resultados en forma grupal.

• Identificar la estructura general de un programa en lenguaje estructurado.

• Identificar las palabras reservadas del lenguaje y su utilidad y la representación básica de datos.

• Aplicar la declaración de variables, Constantes, Procedimientos y Funciones en la programación estructurada.

• Utilizar las operaciones aritméticas, lógicas y relacionales en la programación de ejercicios prácticos propuestos.

• Diseñar, editar, compilar y ejecutar programas de ejercicios propuestos.

Unidad 4: Escenario económico. Competencia específica a desarrollar


Aplicar las estructuras de decisión y control en programas.

• Utilizar estructuras secuenciales en la programación de ejercicios propuestos.

• Utilizar estructuras de transferencias condicionales e incondicionales en la programación de ejercicios propuestos.

• Utilizar estructuras de repetitivas en la programación de ejercicios propuestos.

Unidad 5: El escenario modificado. Competencia específica a desarrollar


Aplicar arreglos y archivos en programas.

• Utilizar los arreglos (vectores y matrices) en programación estructurada por medio de ejercicios propuestos.

• • Identificar los diferentes tipos de archivos , programarlos y aplicarlos en la solución de problemas

Unidad 6: Estrategias para la sustentabilidad. Competencia específica a desarrollar


Aplicar funciones y procedimientos en programas.

• Identificar la diferencia entre funciones y procedimientos participando en discusión grupal.

• Aplicar la activación / invocación de funciones y procedimientos en ejercicios propuestos.

• • Utilizar funciones y procedimientos en programas.

Unidad 7: Graficación

Competencia específica a desarrollar


Utilizar herramientas básicas de graficación.

• Investigar los conceptos básicos de gráficas en programación estructurada.

• Aplicar los conceptos básicos de gráficas en programas.

• Aplicar librerías para gráficas. • Graficar puntos y líneas rectas. • Graficar funciones matemáticas en el

plano cartesiano. • Elaborar un programa que active y

desactive la potencia gráfica.

Unidad 8: Puertos Competencia específica a desarrollar


Diseñar e implementar programas con manejo de puertos.

• Investigar los conceptos generales de manejo de puertos en la programación estructurada.

• Analizar la configuración de los puertos paralelo y serial en la computadora.

• Diseñar e implementar un proyecto que

involucre el manejo de puertos en la computadora.


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. G. Levine G., Introducción a las computadoras y programación estructurada,

Ed. Mc Graw Hill 2. Peter Norton, Introducción a la computación, Ed. Mc. Graw Hill 3. Robert Sedgewick, Algorithms in C++, Ed. Addison Wesley 4. M. Morris Mano, Arquitectura de computadoras, Ed. Prentice Hall 5. O. J. Dahl, E. W. Dijatra, C.A.R. Huare, Programación estructurada, Ed.

Tiempo contemporáneo 6. B. W. Kernighan y D. M. Richie, Lenguaje de programación C 7. Byron S. Gottfried, Programación en C, Ed. Mc Graw Hill 8. Herbert Schildt, C manual de referencia, Ed. Mc Graw Hill 9. Jamsa, Lenguaje C bibliotecas de funciones, Ed. Mc Graw Hill 10. Lee Adams, Programación avanzada de gráficos en C para windows, Ed.

Graw Hill 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS

Elaboración de un programa de conversiones de unidades de medida.

Elaboración de un programa que obtenga promedios.

Elaboración de programas para el manejo de cadenas de caracteres.

Elaboración de programas que resuelvan ecuaciones de segundo grado y sistemas de ecuaciones lineales de varias incógnitas.

Elaboración de un programa de manejo de gráficos que permita dibujar figuras geométricas.

Elaboración de un programa de manejo de gráficos que permita dibujar funciones matemáticas.

Manejo de un grupo de leds conectados al puerto serial de la computadora que enciendan en forma secuencial, esta secuencia la dará el programa.


Nombre de la asignatura : Robótica



SATCA1 3 - 2 - 5


Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad para realizar estudios cinemáticos y dinámicos de los movimientos de robots y manipuladores para el diseño, aplicación y control de sistemas robóticos, así como la posibilidad para seleccionar y programar robots comerciales para un determinado proceso industrial.

La materia en su constitución ha tenido especial interés en abordar los diferentes campos de las ingenierías y de la tecnología que intervienen en la integración de un robot y da énfasis en la importancia que reviste la robótica actualmente en los campos diversos en el quehacer profesional.

La asignatura integra a las diversas ingenierías, pues requiere de ellas conocimientos de los diversos subsistemas que contiene un robot, así como sus características fundamentales de funcionamiento. Temas como la cinemática, dinámica, control y otros más son considerados con gran atención contemplando los enfoques teóricos y prácticos en el tratamiento de los conceptos de la robótica.

El profesional en el desempeño cotidiano será capaz de comprender las características, parámetros y conceptos intrínsecos de un sistema robótico al observar sus diferentes configuraciones, de este modo será capaz de seleccionar y programar estos sistemas propiciando con ello la modernización de los procesos productivos. Intención didáctica.

El temario contiene cinco unidades, contemplando en su primera unidad la identificación de los diversos tipos de robots; así como sus diferentes especificaciones y aplicaciones.

La unidad dos enuncia y promueve la programación de robots comerciales utilizando


técnicas por enseñanza y textuales, a nivel robot y tarea.

La unidad tres comprende el entendimiento claro de lo que significa la formalización matemática de los movimientos de las articulaciones (traslaciones y rotaciones) en un sistema de referencia espacial dado. Considera la demostración y utilización de la matriz de transformación homogénea 3D como una herramienta matemática que permite describir el movimiento de una cadena de eslabones que constituyen a un determinado robot, también la inversa de esta matriz es definida. También se realiza un estudio de la cinemática directa e inversa utilizando la metodología de Denavit–Hartenberg.

La cuarta unidad realiza la modelación dinámica del robot utilizando la metodología de Lagrange-Euler y Newton-Euler con el objetivo de definir la potencia de los motores que impulsan los movimientos del robot, así como para evaluar las inercias y esfuerzos involucrados, esto permite evaluar la resistencia que deberían tener los soportes, engranes, bandas, etc. que requiere el robot.

La quinta unidad contempla el control del movimiento de un robot considerando sus articulaciones desacopladas y acopladas, la obtención de funciones de transferencia y el diseño de controladores.

La unidad seis contempla el estudio de los algoritmos que realizan la generación de trayectorias que gobiernan los movimientos del robot, las interpolaciones y las restricciones de estas.

Decididamente el énfasis fundamental de la materia es reunir todo el conocimiento necesario en las varias disciplinas que involucran a la robótica y prepararse para materias posteriores como manufactura avanzada donde los sistemas automáticos convergen para obtener una producción con altos estándares.

Todas las unidades están interrelacionadas y es necesario contar con cierto dominio matemático. Es necesario conocer los conceptos fundamentales de operaciones matriciales y la transformada de Laplace, destacando que se vuelven unas herramientas fundamentales en el estudio de los modelos matemáticos generados.

Dentro del curso se contempla la posibilidad del desarrollo de actividades prácticas que promuevan, de los temas básicos a los avanzados, el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y control de las articulaciones del robot, que pueden ser de naturaleza eléctrica, neumática o hidráulica, considerando siempre sus datos relevantes; el planteamiento de

hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado, así, por ejemplo, la robótica es posible observarla en aplicaciones prácticas que brinden una mejor comprensión de sus características. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación.

Se sugiere una actividad integradora (proyecto final) que permita aplicar los conceptos de robótica estudiados durante el curso. Esto permite dar un cierre a la materia mostrándola como útil por sí misma en el desempeño profesional, independientemente de la utilidad que representa en el tratamiento de temas en materias posteriores.


Perfectamente cabe la posibilidad de utilizar herramientas de apoyo, materiales diversos que en la actualidad son más disponibles para la comprensión de los diversos temas. Una herramienta sugerida para la evaluación de sistemas reales es RAPL y Matlab, los cuales se encuentran como una opción de programación y simulación de sistemas robóticos de diferentes configuraciones.



En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía.


3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Tener un mejor conocimiento de los

componentes principales de un sistema robótico.

Comprender los aspectos principales de operación, manipulación, configuración y programación de un robot industrial.

Caracterizar y seleccionar los elementos básicos que constituyen un ambiente de manufactura flexible basado en el uso de robots y sistemas automáticos.

Dominar algunas técnicas de programación de robots industriales.

Manipular y reconocer los diferentes tipos de robots industriales tanto fijos como móviles.

Obtención de la función de transferencia de un manipulador de uno y dos grados de libertad con sus articulaciones desacopladas y acopladas

Proponer una trayectoria para el movimiento de un robot






Conocimiento de las propiedades matriciales y la transformada de Laplace

Habilidades básicas en el modelado de sistemas mediante la utilización de la Transformada de Laplace.




Conocimiento de electrónica analógica y digital



Toma de decisiones.



Trabajo en equipo


Creatividad

Habilidad de modelar


en la práctica




Habilidad para trabajar en forma

autónoma

Búsqueda del logro








Superior de Irapuato






Adquirir los conocimientos necesarios para proponer soluciones en la automatización de procesos de manufactura industriales mediante la selección y aplicación de manipuladores robóticos, para asegurar la calidad eficiencia y rentabilidad de dichos procesos. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Realizar operaciones con matrices

Generar diagramas de cuerpo libre

Automatizar, controlar y programar máquinas

Diagnosticar y analizar fallas en máquinas

Analizar, diseñar y aplicar controladores electrónicos para sistemas mecatrónicos

Seleccionar y aplicar sensores y transductores a sistemas y procesos industriales

Seleccionar, aplicar y diseñar elementos y dispositivos mecánicos en sistemas dinámicos

Interpretar y aplicar tolerancias y dimensiones geométricas

Seleccionar materiales para construcción de robots y manipuladores

Aplicar el análisis de vibraciones, control e instrumentación para medición

Realizar y/o seleccionar interfaces electrónicas para el control de elementos mecánicos

Calcular momentos torsionales y flexionantes en los eslabones de articulaciones

7.- TEMARIO


1 Morfología del Robot 1.1 Historia de los robots 1.2 Estructura mecánica de un robot 1.3 Transmisiones y Reductores

- Transmisiones - Reductores - Accionamiento Directo

1.4 Comparación de sistemas de acción - Actuadores neumáticos - Actuadores hidráulicos - Actuadores eléctricos

1.5 Sensores internos - Sensores de posición - Sensores de velocidad - Sensores de presencia

1.6 Elementos terminales 1.7 Tipos y características de robots

1.8 Grados de libertad y espacio de trabajo 1.9 Aplicaciones

2 Programación de Robots

2.1 Programación no textual - por hardware

programa cableado programa definido mecánicamente

- por enseñanza en línea modo pasivo modo activo fuera de línea 2.2 Programación textual

- Explícita nivel robot nivel objeto

- Implícita nivel objeto nivel tarea -nivel objetivo

3 Cinemática 3.1 Sistemas de coordenadas

- Representación de un punto en el sistema de coordenadas

- Descripciones espaciales posición orientación ejes de referencia 3.2 Movimiento rígido y transformaciones homogéneas

- Rotaciones - Composición de rotaciones - Propiedades de las rotaciones - Matrices antisimétricas - Matrices y Transformaciones

homogéneas 3.3 Representación de Denavit-Hartenberg

- Cadenas cinemáticas - Representación Denavit-Hartenberg - Cinemática directa - Ejemplos

3.4 Cinemática inversa - Introducción - Desacoplo cinemático - Posición inversa - Orientación inversa

4 Dinámica 4.1 Introducción - Importancia de la dinámica del

manipulador - Aplicaciones

4.2 Ecuaciones de Euler-Lagrange - Velocidades de las articulaciones de un

robot - Energía cinética - Energía potencial - Ecuaciones de movimiento

4.3 Formulación de Newton-Euler - Sistema de coordenadas rotantes - Sistema de coordenadas en

movimiento - Cinemática de los elementos - Ecuaciones de movimiento recursivas

4.4 Ecuaciones de movimiento generalizadas de D’Alambert

- Modelo dinámico simplificado - Ejemplos

5

Control

5.1 Introducción 5.2 Control de posición 5.3 Control de velocidad 5.4 Control de fuerza

6 Planificación de Trayectorias

6.1 Trayectorias paramétricas 6.2 Perfil trapezoidal 6.3 Restricciones de trayectorias


El profesor debe:

Ser conocedor de la disciplina de robótica, la cual está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos.

Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer los grados de libertad de un robot dada la configuración del mismo: reconocimiento de patrones; elaboración de un principio a partir de una serie de observaciones producto de un experimento: síntesis.

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar comportamientos como aquellos de los movimientos de traslación y rotación, identificando puntos de coincidencia y diferencia entre ellos en cada situación concreta (matriz de transformación homogénea).

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones hechas a partir de software de programación y simulación (RAPL, Matlab) y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase.


Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: señalar que el control continuo y discreto son necesarios para controlar los movimientos de los robots estudiados en esta clase, los cuales son necesarios para implementar manufactura integrada por computadora, etc.








Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (RAPL, LabView, Matlab, Mathematica, Simmon, CircuitMaker, Internet, etc.).





Evaluación trabajos de investigación entregados en forma escrita






Unidad 1: Morfología del Robot Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Comprender la importancia de la robótica, así como las disciplinas que intervienen en el análisis y diseño de manipuladores

Investigar en diferentes fuentes de los alumnos en forma individual o grupal sobre el tema de las aplicaciones de los robots.

Consultar diversas fuentes para conocer publicaciones científicas y tecnológicas de la robótica.

Describir los componentes de un robot industrial, las características de robots y las definiciones básicas de la robótica.

Identificar y determinar los grados de libertad y el espacio de trabajo de un sistema mecánico articulado.

Comparar los diferentes sistemas de acción destacando sus ventajas y desventajas.

Unidad 2: Programación de Robots Competencia específica a desarrollar


Aplicar las diferentes técnicas de programación de robots, así como las ventajas y desventajas

Exponer en clase las formas convencionales de programación de los robots industriales

Realizar prácticas sobre “Programación de

de cada una de ellas

Robots” en donde el alumno aplique las interfaces de control del robot

Realizar prácticas sobre “Programación de Robots” en donde el alumno programe de forma textual los movimientos de un robot

Unidad 3: Cinemática Competencia específica a desarrollar


Comprender los conceptos sobre el modelado cinemático de un manipulador, su importancia y limitaciones

Mostrar en clase la forma de modelar la cinemática de los robots manipuladores

Obtener la matriz de traslación, rotación y transformación homogénea para algún movimiento determinado de un robot, dada su configuración particular

Realizar la cadena cinemática de los eslabones de un robot utilizando la metodología Denavit–Hartenberg

Efectuar una búsqueda en internet sobre simuladores de uso gratuito

Realizar ejemplos de modelación que el profesor exponga en clase

Realizar una práctica en donde se programe en computadora y se simule el modelo de la cinemática de un robot.

Unidad 4: Dinámica Competencia específica a desarrollar


Comprender los conceptos sobre el modelado dinámico de un manipulador, su importancia y limitaciones

Mostrar en clase la forma de modelar la dinámica de los robots manipuladores.

Realizar el modelado dinámico de los eslabones de un robot utilizando Lagrange-Euler y Newton-Euler.

Realizar un proyecto el modelo dinámico de un manipulador.

Realizar prácticas en donde se implemente un programa en computadora que simule el modelo de la dinámica de un robot y que analizar los resultados de las simulaciones

Unidad 5: Control


Reconocer los diferentes esquemas de control y su aplicación para los requerimientos de movimiento de un manipulador

Exponer en clase las formas convencionales de controlar la posición, velocidad y fuerza en robots industriales

Realizar prácticas orientadas a simular modelos de control de uno o varios grados de libertad de un robot

Utilizar lenguajes de programación virtual para control y monitoreo de procesos de manufactura robotizados

Unidad 6: Planificación de Trayectorias Competencia específica a desarrollar


Aplicar las principales técnicas para la definición de trayectorias de un robot

Mostrar la forma de modelar la planificación de trayectorias de los robots manipuladores

Realizar prácticas en donde se programe en computadora y se simule la trayectoria deseada que efectúe un robot y se analicen los diferentes resultados obtenidos


11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Fu, K. S., González, R. C., y Lee, C. S. G., Robótica: Control, Detección,

Visión e Inteligencia , McGraw Hill, 1987. 2. Barrientos, et. al., Fundamentos de robótica, McGraw Hill, 1997.

3. Spong, M.W., Vidyasagar, M., Robot Dynamics and control, John Wiley Sons, 1989.

4. Craig, J., Introduction to Robotics: Mechanics and Control, Addison-Wesley, Reading, MA., 1986.

5. Shahinpoor, M., A robot Engineering Textbook, Harper Row, N.Y., 1987. 6. www.kuka.com:(ArcWelding_engl.,Food_Suppy_Chain_engl.

Kuka_CAMROB_de., Kuka_Jet_en., Kuka_Reinraum_en.). 7. Standler, W., Analytical Robotics and mechatronics, McGraw Hill International

Ed., 1995. 8. Koren, Y., ROBOTICS for engineers, McGraw Hill International Ed., 1987. 9. www.unimation.com: catalog. 10. www.abbrobots.com: catalog. 11. Safford, E.L., Handbook of Advanced Robotics, TAB BOOKS inc., 1982.


1. Establecer un robot experimental esquematizado que satisfaga a una necesidad real

2. Establecer los parámetros que definen dimensionalmente al robot propuesto

3. Realizar una práctica sobre “Programación de Robots” en donde el alumno aplique la interface de control del robot Teach-Pendant

4. Realizar una práctica sobre “Programación de Robots” en donde el alumno programe de forma textual los movimientos de un robot

5. Desarrollar el análisis cinemático directo e inverso del robot propuesto 6. Aplicar el modelo dinámico al robot propuesto mediante el método de

Lagrange – Euler 7. Aplicar el modelo dinámico establecido por Newton–Euler al robot

propuesto 8. Realizar un programa en computadora que simule el modelo de la cinemática

y dinámica de un robot 9. Diseñar y detallar el controlador dinámico articular para un sistema robótico

propuesto

http://www.kuka.com/

http://www.unimation.com/

http://www.abbrobots.com/

nombre de la asignatura: mecánica de sólidos - · pdf fileo exámenes...

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