1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: SATCA1 Instrumentación Industrial Ingeniería Electrónica APM-1303 2-4-6 2.- PRESENTACION:
Esta asignatura aporta al perfil del egresado de la carrera de Ingeniería Electrónica, las competencias que utilizará en la selección, aplicación, operación, mantenimiento y calibración de instrumentos para el control automático y la medición de variables analógicas existentes en las instalaciones de procesos industriales.
El programa de instrumentación industrial surge del análisis de las competencias a desarrollar por los ingenieros, que permite el desarrollo de aplicaciones para facilitar la operación de los sistemas industriales a cualquier escala.
Debido a su espíritu integrador, en la asignatura se analizan los componentes de un sistema de instrumentación, el cual se compone del sistema de medida y sistemas de control. Se consideran los conceptos generales incluyendo los estándares que norman la aplicación de instrumentos en la industria. Además, se fundamenta el comportamiento de sensores, acondicionadores de señal, adquisición de datos, para su aplicación en sistemas en industria. En la parte final del programa se revisan los elementos que conforman la instrumentación analítica.
Puesto que esta asignatura dará soporte a otras, más directamente vinculadas con desempeños profesionales, siendo una materia de especialidad la cual se desarrollan aplicaciones para la solución de problemas en la industria, que requieren el diseño y construcción de sistemas de instrumentación.
Intención didáctica.
En el primer tema, se aborda los tipos de sensores fundamentales en el desarrollo de instrumentos industriales, así como, los criterios en la selección de instrumentos de medición en la industria. Se busca comprender los fundamentos básicos de la instrumentación, así como la interpretación e identificación de símbolos y normas utilizadas en la industria.
Posteriormente, se trabaja con los elementos para el acondicionamiento de señal de un sistema de instrumentación, en primera instancia, se analiza la relación señal/ruido y problemática en sistemas de instrumentación. Con esto se pretende caracterizar la calidad en los tipos de sensores para las variables manejadas en los procesos industriales.
Con base en las características de la señal obtenida, se revisan los circuitos acondicionadores de señal, incluyendo los transmisores; En este sentido, se propone caracterizar las funciones de los acondicionadores de señal y los transmisores para el monitoreo y manipulación de las señales medidas a partir de las variables físicas de los procesos analizados a nivel laboratorio.
Los sensores y acondicionadores de señal son elementos básicos del sistema de medida de la instrumentación. Éste se completa con el sistema de control, cuyos elementos básicos son la unidad de control y el accionamiento o actuador final. En el programa, primero se revisan los sensores básicos, así como su principio y características de los actuadores finales de control, con esto, se pretende manipular las variables del proceso, utilizando elementos como válvulas, motores diversos, entre otros dispositivos.
Un instrumento tiene su cerebro en la adquisición de datos como una toma de muestras del mundo real, en la instrumentación analógica existen diversos modos de adquirir una toma de muestra, que entregan una decisión en base al comportamiento del proceso industrial y que después se pretende manipular. No tan solo es importante adquirir los datos de un sistema sino también transmitirlos ya que esta parte completaría el ciclo para la toma de decisión en el proceso industrial.
Al final del temario Se estudia los métodos e instrumentos para obtener información de las variables en el proceso industrial.
Se sugiere una actividad integradora, que permita aplicar los conceptos estudiados en la Instrumentación analógica. Se propone desarrollar un proyecto final donde se sintetice el conocimiento previo y los adquiridos en esta asignatura para el monitoreo y control supervisorio de un proceso industrial. Esto permite concluir la asignatura 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 asignatura 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 a sus alumnos para que ellos caractericen las variables a registrar, y posteriormente, a controlar.
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 diseñando y realizando prácticas de laboratorio y efectuando visitas industriales. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los procesos 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. Al final, con la propuesta del proyecto final, deben aprender a planificar, que apliquen su creatividad, que el profesor no planifique todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de innovación.
3 .-COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas:
Adquiere los conocimientos necesarios para una adecuada selección de los instrumentos de medición en los procesos industriales. Comprende, selecciona y aplica las técnicas de medición analítica para optimizar los procesos industriales y ambientales.
Competencias genéricas: Competencias instrumentales:
•Entiende los fundamentos metrológicos e identifica las variables físicas a medir y selecciona la opción óptima.
• 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 información proveniente de fuentes diversas.
• Solución de problemas. • Toma de decisiones.
Competencias interpersonales • Capacidad crítica y autocrítica. • Trabajo en equipo.
• Habilidades interpersonales. • Capacidad de trabajar en equipo Interdisciplinario.
• Capacidad de comunicarse con Profesionales de otras áreas. • Compromiso ético.
• Habilidad para trabajar en un ambiente laboral
Competencias sistémicas • 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 • Habilidad para trabajar en forma autónoma
• Capacidad para diseñar y gestionar proyectos
4.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o revisión Participantes
Observaciones (cambios y justificación) Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados, 29 y 30 de Septiembre de 2011 Academia de Electrónica:
Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos
Instituto Tecnológico Superior de Las Choapas
Instituto Tecnológico Superior de Ecatepec
Instituto Tecnológico Superior de Monclova
Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca
Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Propuesta de contenidos temáticos Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados, 17 y 18 de Enero de 2013.
Representantes de los Institutos Tecnológicos Superiores de:
Coatzacoalcos, Las Choapas, Tierra Blanca, Uruapan, Nuevo Casas Grandes.
Y Tecnológicos de Estudios Superiores de:
Chalco, Ecatepec y Villa Guerrero.
Reunión para el análisis por competencias profesionales de la especialidad de la carrera de Ingeniería Electrónica.
5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO.
Adquiere los conocimientos necesarios para una adecuada selección de los instrumentos de medición en los procesos industriales.
Comprende, selecciona y aplica las técnicas de medición analítica para optimizar los procesos industriales y ambientales.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS.
La habilidad para manipular variables en un proceso industrial, aplicando técnicas de medición y criterio en la selección del instrumento de acuerdo a la variable y al proceso requerido.
Aplica sensores y principios de medición. Utiliza amplificadores operacionales. Diseña convertidores análogo-digitales. Diseña convertidores digitales-analógicos. Utiliza electrónica de potencia.
7.- TEMARIO.
No. Nombre de temas Subtemas
1 Sensores para Instrumentación
1.1 Sensores: Principio de funcionamiento y Características principales y criterio de selección. 1.2 Sensores para temperaturas bajas, Medias y
Altas.
1.3 Compensación de los sensores. 1.4 Sensores monolíticos.
1.5 Sensores de proximidad, desplazamiento y velocidad.
1.6 Sensores de vibración.
1.7 Sensores electro-químicos y electro-catalíticos. 1.8 Sensores multipunto.
2 Acondicionamiento de Señal
2.1 Relación Señal/ ruido y la calidad de la señal de una variable sensada.
2.2 Guía del diseño de acondicionamiento de señal.
2.3 Canal de acondicionamiento de señal forma austera.
2.4 Canal de acondicionamiento de señal de alto rendimiento.
3
Sistemas de
adquisición y transmisión de datos.
3.1 Sencillo y Diferencial
3.2 Características de Sistemas de Adquisición de datos. 3.3 Transmisión Analógica. 3.4 Transmisión digital. 3.5 Inmunidad al ruido. 3.6 Modem y R.F. 4 Instrumentación analítica 4.1 Introducción: 4.1.1 Importancia de la Instrumentación.
4.1.2 Clasificación de la instrumentación analítica. 4.2 Analizadores de radiación Electromagnética. 4.2.1 Instrumentos analíticos de rayos X.
4.2.2 Espectroscopia de absorción, Infrarroja, de flama, de resonancia magnética y de masa.
4.2.3 Colorimetría.
4.3 Analizador de campos eléctricos y magnéticos. 4.3.1 Sistemas de medición de ph.
4.3.2 Mediciones de conductividad Eléctrica.
4.3.3 Analizadores de oxigeno y combustión/ Combustible.
4.4 Análisis de energía térmica. 4.4.1 Cromatografía.
4.5 Análisis de energía mecánica 4.5.1 Medición de Humedad.
4.5.2 Medición de viscosidad y consistencia.
4.5.3 Medición de movimiento, proximidad y torsión.
4.5.4 Medición de la vibración.
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS.
Propicia la búsqueda y selección de información de los temas del curso. Diseña prácticas para que el alumno las desarrolle en el laboratorio y
solicita el informe correspondiente.
Promueve la solución de problemas en forma individual y grupal.
Promueve visitas industriales para observar aplicaciones de instrumentación.
Promueve la implementación de proyectos afines a la materia. Da seguimiento al desarrollo de proyectos.
9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN.
Revisa los reportes y actividades realizadas en el laboratorio, de acuerdo a un formato previamente establecido
Considera la participación en las actividades programadas en la materia: Participación en clases
Cumplimiento de tareas y ejercicios Exposición de temas
Asistencia Paneles
Participación en congresos o concursos Reportes de visitas industriales
Aplica exámenes escritos considerando que no sea el factor decisivo para la acreditación del curso.
Considera el desempeño integral del alumno. 10.- TEMAS DE APRENDIZAJE.
Tema 1.- Sensores para Instrumentación. Competencias especificas a desarrollar Actividades de Aprendizaje Selecciona técnicas de caracterización de sensores utilizados en la instrumentación industrial de los procesos.
Aprende a buscar y seleccionar sensores dependiendo del tipo de proceso.
Selecciona sensores de proximidad,
desplazamiento, velocidad, vibración,
electroquímicos, catalíticos y multipunto.
Tema 2.-Acondicionamiento de señal. Competencias especificas a desarrollar Actividades de Aprendizaje Identifica los diferentes canales de acondicionamiento de señales en la instrumentación de los procesos industriales.
Busca y selecciona información de las formas de
diseño de acondicionamiento de señal.
Aplica técnicas de acondicionamiento de Señal.
Tema 3.- Sistemas de adquisición y transmisión de Datos. Competencias especificas a desarrollar Actividades de Aprendizaje Selecciona técnicas de adquisición y transmisión de datos en base al proceso industrial.
Busca y selecciona información de los sistemas de adquisición y transmisión de datos.
Aplica Técnicas de Sistemas de Adquisición y transmisión de Datos.
Tema 4.- Instrumentación Analítica. Objetivos
Educacional Actividades de Aprendizaje
Comprende, y analiza
la importancia y
clasificación de la
instrumentación analítica.
Busca, conoce y selecciona información de la instrumentación Analítica.
11. FUENTES DE INFORMACION.
1.- Instrumentación Industrial. Antonio Creus, Editorial Marcombo
2.- Instrumentación Virtual. Adquisición, procesado y análisis de Señales. Antoni Manuel, Domingo Biel. Editorial Alfaomega
3.- Practicas de Electrónica. Zbar / Malvino / Millar. Editorial Alfaomega
4.- Manual ECG, 11ª Edición.
5.- Instrumentación Industrial; A Seisson; Edit. Limusa;
6.- Digital instrumentation; A.J. Bouwens; Edit. Mac Graw Hill;
7.- Norman A. Anderson. Instrumentation for process Measurement and control. Ed. Chilton company.
8.- F.G. Shinskey. Process control. Ed. Mc Graw Hill.
12. PRÁCTICAS SUGERIDAS. 1. Acoplamiento de una señal.
2. Convertidor ADC y convertidor DAC. 3. Sensores para instrumentación. 4. Circuito de aplicación.
5. Sistema de adquisición de datos de temperatura. 6. Manejo de dispositivos de medición.
