Elementos Primarios de Medición

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización.
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
SEMESTRE:
Quinto
OBJETIVO GENERAL:
El alumno seleccionará el instrumento de medición adecuado a cada variable de proceso industrial, previa
interpretación del funcionamiento del sensor y de las necesidades de su aplicación especifica.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I
II
III
IV
V
Introducción a la Medición en el Control Automático.
Elementos Primarios de Presión.
Captores de Temperatura.
Sensores de Flujo.
Medición de Nivel.
METODOLOGÍA:
Participación dinámica del alumno, a través del uso de material audiovisual, manejo de manuales de instrumentos
industriales, material bibliográfico especifico, visitas industriales y prácticas de laboratorio; bajo el apoyo y
supervisión del profesor, el alumno realizará un trabajo final por escrito, donde aplicará lo aprendido en clase.
.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
La parte teórica se evaluará con tres exámenes parciales escritos cuyo valor será del 60%, las tareas y un trabajo
de aplicación elaborado en equipo tendrán un valor del 10% y el 30% restante será la calificación de laboratorio
que estará conformada por el promedio de los reportes de prácticas y reportes de las visitas industriales
realizadas. La suma de las calificaciones de la teoría y el laboratorio se realizará siempre que el laboratorio sea
aprobado.
BIBLIOGRAFÍA:
a
Creus Sole Antonio, Instrumentación Industrial, Editorial Alfaomega Marcombo, 4 Edición, España, 1989.
Danaher Controls, Digital Instrumentation, Danaher Controls, USA, 2002.
I.S.A. Instrument Technician Training Program (ITTP), I.S.A., 1991.
.
Lipták, Krista, Instruments Engineers Handbook, Chilton Editores, USA, 1985.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica
CARRERA: Ingeniería en Control y
Automatización
OPCIÓN:
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Académico de ICA
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
SEMESTRE: Quinto
CLAVE:
CRÉDITOS: 10.5
VIGENTE: Agosto 2005
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctico
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:4.5
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:1.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 81
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27
HRS/TOTALES: 108
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Academia de Procesos Industriales.
REVISADO POR: Subdirección Académica.
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo
Escolar de la ESIME Zacatenco.
M. en C. Jesús Reyes García
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas
de Estudio del consejo General Consultivo del IPN.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
CLAVE:
HOJA: 2
DE 9
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
En los procesos industriales, es de gran importancia el control de las variables que intervienen en estos como
son: flujo, temperatura, presión, nivel. Por lo que es indispensable que el ingeniero en Control y Automatización
sea capaz de identificar, cuantificar y transmitir dichas variables a los centros de mando para su control, por
medio de señales hidráulicas, neumáticas, eléctricas, electrónicas, ópticas, térmicas, etc.
Siendo las asignaturas antecedentes Electrónica I, Física Moderna, Electricidad y Magnetismo, Química
Aplicada.
Las asignaturas colaterales son: Teoría de Control I, Electrónica II.
Las asignaturas consecuentes son: Elementos de Transmisión y Control, Operaciones de Separación,
Instrumentos Analíticos de Medición, Control de Procesos I, Control de Procesos II, Optativa I y Optativa II.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno seleccionará el instrumento de medición adecuado a cada variable de proceso industrial, previa
interpretación del funcionamiento del sensor y de las necesidades de su aplicación especifica.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
No. UNIDAD: I
CLAVE:
HOJA: 3
DE 9
NOMBRE: Introducción a la Medición en el Control Automático.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los principios en que se basan los elementos de medición como son: función, tipo, error,
transmisión, interpretación, y determinación de criterios, en cada una de las tecnologías actuales de medición.
No.
TEMA
1.1
1.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.4
1.5
1.6
1.7
1.7.1
1.8
1.9
TEMAS
T
Introducción.
Importancia de la medición en el control
automático.
Análisis de los elementos de control en un
diagrama a bloques.
Función que realizan los elementos de medición.
Problemática general de la medición.
Señales Analógicas y/o Digitales.
Errores en la medición, transmisión e
interpretación de valores.
Simbología según Norma ISA S55.1
Tecnologías actuales.
Neumática, Hidráulica, Electro-Electrónica,
Radiación.
Evaluación
Análisis y diseño
3.0
HORAS
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
2.0
1B, 7B, 8B, 9C
1.5
1.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de conceptos por los alumnos.
Resolución de ejercicios de aplicación.
Uso de material audiovisual, catálogos y manuales.
Uso de la Norma ISA S5.1 a ejercicios de simbología.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El primer examen abarcará las unidades I, II y III hasta el tema 3.2.2, tendrá un valor del 60%, 10% tareas y
avance del trabajo de aplicación y 30% prácticas de laboratorio y visitas industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
No. UNIDAD: II
CLAVE:
HOJA: 4
DE 9
NOMBRE: Elementos Primarios de Presión.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los principios en los que se basan los diferentes elementos primarios de medición de presión
y las tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características para la selección,
calibración, instalación y arranque.
No.
TEMA
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
TEMAS
T
Principios básicos y definiciones
Clasificación de los sensores de presión
(manométrica, absoluta, vacío)
Mecánicos.
Neumáticos/Hidráulicos (transmisores)
Electromecánicos (transductores)
Electrónicos de vacío.
Principios básicos de operación.
Unidades, escalas y nomenclaturas.
Características básicas de diseño
Hoja de especificaciones y típicos de instalación.
Criterios de selección y dimensionamiento
Norma ISA S-20
Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI,
API, AGA
Conservación y mantenimiento.
Calibración.
Costos.
Ejemplos de selección y aplicación.
1.5
HORAS
P
EC
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
7.5
3.0
1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C,
7B, 8B, 10C, 14C, 15C
10.5
1.5
1.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Realización de prácticas y visitas industriales.
Resolución de ejercicios de aplicación para selección de instrumentos de medición de presión, llenado de hojas
de especificación, dimensionamiento, apoyado en el uso de manuales de fabricantes de instrumentos
industriales, material audiovisual, catálogos, todo esto bajo la supervisión del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El primer examen abarcará las unidades I, II y III hasta el tema 3.2.2, tendrá un valor del 60%, 10% tareas y
avance del trabajo de aplicación y 30% prácticas de laboratorio y visitas industriales.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
No. UNIDAD: III
CLAVE:
HOJA: 5
DE 9
NOMBRE: Captores de Temperatura.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los principios en que se basan los diferentes elementos captores de temperatura y las
tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características para la selección,
calibración, instalación y arranque.
No.
TEMA
3.1
3.2
3.2.1
3.2.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
TEMAS
Definiciones y principios básicos.
Clasificación de los sensores de temperatura
De contacto
Sin contacto
Principios básicos de operación
Unidades, escalas y nomenclatura
Características básicas de diseño
Hoja de especificaciones y típicos de
instalación.
Criterios de selección y dimensionamiento,
Norma ISA S-20
Normas Nacionales e Internacionales ISA,
ANSI, API, AGA.
Conservación y mantenimiento
Calibración
Costos
Ejemplos de selección y aplicación
Tendencias.
HORAS
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
3.0
7.5
3.0
1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C,
7B, 8B, 10C, 11C, 12C,
15C
10.0
2.0
2.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Elaboración de mapas conceptuales.
Realización de prácticas de laboratorio y visitas industriales.
Aplicación de normas a ejercicios de diferentes tipos de procesos.
Resolución de ejercicios de llenado de hojas de especificación y típicos de instalación de captores de
temperatura apoyado en manuales de fabricantes de instrumentos industriales utilizando técnicas grupales,
apoyado por el profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El segundo examen abarcará las unidades III desde el tema 3.3 y IV hasta el tema 4.6, tendrá un valor del 60%,
10% tareas y avance del trabajo de aplicación y 30% prácticas de laboratorio y visita industrial.
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ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
No. UNIDAD: IV
CLAVE:
HOJA: 6
DE 9
NOMBRE: Sensores de Flujo.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los principios en que se basan los diferentes sensores de flujo y las tecnologías usadas para
la medición y control, la determinación de las características para la selección, calibración, instalación y
arranque.
No.
TEMA
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
T
HORAS
P
EC
3.0
6.0
3.0
TEMAS
Definiciones y principios básicos.
Clasificación de los sensores de flujo.
Sensores volumétricos.
Sensores de flujo másico.
Principios básicos de operación.
Unidades, escalas y nomenclaturas.
Características básicas de diseño.
Hojas de especificaciones y típicos de instalación.
Criterios de selección y dimensionamiento,
Norma ISA S-20
Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI,
NEMA, IEEE, API, AGA.
Conservación y mantenimiento
Calibración
Costos
Ejemplos de selección y aplicación
Tendencias
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C,
7B, 8B, 10C, 13C, 15C
15.0
3.0
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Conocimiento físico del equipo e instalación y cableado eléctrico en el laboratorio.
Resolución de ejercicios de aplicación de sensores de flujo, llenado de hojas de especificación
Uso de manuales de instrumentos industriales, material audiovisual, catálogos.
Uso de normas ISA S-20 aplicadas a diferentes tipos de procesos, todo esto bajo la orientación del profesor.
Realización de visitas Industriales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El tercer examen parcial abarcará las unidades IV desde el tema 4.7 y V con un porcentaje del 60%, 10% para
tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30% prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
CLAVE:
HOJA: 7
DE 9
NOMBRE: Medición de Nivel.
No. UNIDAD: V
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los principios en que se basan los diferentes elementos de medición de nivel y las
tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características de selección, calibración,
instalación y arranque.
No.
TEMA
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
TEMAS
Principios básicos y definiciones
Clasificación de sensores de nivel
Medición de líquidos
Medición de sólidos
Principios básicos de operación
Unidades, escalas y nomenclaturas.
Características básicas de diseño
Hojas de especificaciones y típicos de instalación
Criterios de instalación y dimensionamiento
Norma ISA S-20
Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI,
API, AGA
Conservación y mantenimiento
Calibración
Costos
Ejemplos de selección y aplicación
Tendencias
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
HORAS
P
EC
3.0
6.0
3.0
1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C,
7B, 8B, 10C, 13C, 15C
12.0
2.0
2.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Realización de prácticas y visitas industriales.
Uso y manejo de manuales para determinar características del elemento estudiado.
Aplicación de normas ISA S-20 a ejercicios de diferentes tipos de procesos.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El tercer examen parcial abarcará las unidades IV desde el tema 4.7 y V con un porcentaje del 60%, 10% para
tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30% prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial.
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
CLAVE:
HOJA: 8
DE 9
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
LUGAR DE REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
realizarán en el
Laboratorio de
Instrumentación
1
Sensores de Presión
• Diafragma
• Fuelle
• Bourdón
(Manejo de manuales de
fabricantes de instrumentos
industriales)
II
7.5
2
Sensores de Temperatura
• Termopares
• RTD”S
• Radiación
(Manejo de manuales de
fabricantes de Instrumentos
Industriales)
III
7.5
3
Sensores de Flujo
• Placa de Orificio
• Sensor magnético
(Manejo de manuales de
fabricantes de Instrumentos
Industriales)
IV
6.0
4
Sensores de Nivel
• Flotador
• Transductor de nivel
• Mirillas de nivel
• Magnéticos
(Manejo de manuales de
fabricantes de Instrumentos
Industriales)
V
6.0
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
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CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.
CLAVE:
HOJA: 9 DE 9
PERÍODO
UNIDAD
1
I, II, III hasta
tema 3.2.2
60% Examen escrito + 10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30%
reportes de laboratorio y visitas industriales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
2
III, IV desde
tema 3.3
hasta tema
4.6
60% Examen escrito + 10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30%
reportes de laboratorio y visitas industriales.
3
IV desde el
tema 4.7
hasta V
60% Examen escrito + 10% tareas y entrega trabajo de aplicación + 30%
reportes de laboratorio y visitas industriales.
Para acreditar la asignatura es necesario obtener calificación aprobatoria en el
laboratorio.
El reporte de las visitas será considerado como reporte de práctica.
CLAVE
B
1
X
C
2
3
X
X
4
X
5
X
6
7
8
X
X
X
9
10
X
X
11
X
12
X
13
X
14
X
15
X
BIBLIOGRAFÍA
Creus Sole Antonio, Instrumentación Industrial, Editorial Alfaomega
a
Marcombo, 4 Edición, España, 1989.
Danaher Controls, Digital Instrumentation, Danaher Controls, USA, 2002.
Dwyer Instruments Inc., Controls & Gages Catalogue, Millenium Edition,
USA, 2000.
Eurotherm/Action Instruments, Product Handbook, volume 16, Invensys
Company, USA, 2002.
Eurotherm / Action Instruments, Control Process Automation Recorders,
Eurotherm / Action Instruments, England, 2001.
Festo AG & Co., Programa de Fabricación, Festo AG & Co. Alemania, 2003.
I.S.A. Instrument Technician Training Program (ITTP). I.S.A., 1991.
Lipták, Krista, Instruments Engeeniers Handbook, Chilton Editores. USA,
1985.
Mollen Kamp. Introduction to Automatic Process Control. I.S.A., 1984.
Moore Automation Solutions, Measurement & Control Catalog, Moore
Automation Solutions, USA, 1999.
Omega Engineering, The Electric Heaters Handbook, Omega Engineering,
USA 1995.
Omega Engineering, The Temperature Handbook, Omega Engineering, USA
1995.
Omega Engineering, The Flow and Level Handbook, Omega Engineering,
USA 1995.
Omega Engineering, The Pressure Strain and Force Handbook, Omega
Engineering, USA 1995.
Red Lion, Industrial Control Solutions, Red Lion Controls B V, USA, 2002.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA:
CARRERA:
ÁREA:
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Zacatenco
BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
SEMESTRE Quinto
Ingeniería en Control y Automatización
Procesos Industriales
D. INGENIERÍA
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Licenciatura y/o posgrado en el área afín
a la carrera.
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno seleccionará el instrumento de medición adecuado a cada variable de proceso industrial, previa
interpretación del funcionamiento del sensor y de las necesidades de su aplicación especifica.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
Fundamentos de Química,
Física, Termodinámica,
Metalurgia, Procesos
Industriales, Equipo
Industrial, Necesidades de la
Industria, Problemas
Ecológicos.
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
En el ramo de la Industria
Química, Petroquímica,
Farmacéutica, Alimenticia,
Papelera, Textil, etc.
ELABORÓ
Ing. Guadalupe de la Rosa Sánchez.
PRESIDENTE DE ACADEMIA
HABILIDADES
ACTITUDES
Para:
Análisis, síntesis,
transmisión de
conocimientos,
comunicación científica,
técnica y personal.
Crear un ambiente
agradable de trabajo.
Despertar en el alumno el
interés por la asignatura y
la investigación.
Establecer la importancia
de la asignatura como
base de las subsecuentes.
Ética Profesional.
Vocación social.
Justo y ecuánime
Actuar con la verdad.
Reconocer sus errores.
Responsable y honesto.
Superación constante.
Liderazgo.
Colaboración en la solución
de Problemas.
REVISÓ
Ing. Guillermo Santillán Guevara
SUBDIRECTOR ACADÉMICO
AUTORIZÓ
M. en C. Jesús Reyes García.
DIRECTOR DEL PLANTEL
FECHA: Diciembre 2004