Control de Máquinas y Procesos Eléctricos

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos
SEMESTRE:
Octavo
OBJETIVO GENERAL:
El alumno diseñará el control de Máquinas Eléctricas, bajo el análisis de elementos electromagnéticos, mecánicos,
neumáticos, e hidráulicos en el contexto de los Sistemas de Procesos Eléctricos y de su influencia en la
estabilidad de sistemas, a través de la regulación de los parámetros fundamentales de funcionamiento e
implementación de protecciones
CONTENIDO SINTÉTICO:
I. Control Electromagnético
II. Control Electrónico de Potencia
III. Control de Máquinas Eléctricas
IV. Control Neumático e Hidráulico
V. Procesos Eléctricos
METODOLOGÍA:
Elaboración de tareas y búsqueda de información extraclase por parte del alumno.
Realización de prácticas experimentales de laboratorio bajo la supervisión de los profesores, titular y adjunto.
Realización de visitas industriales.
Exposición por parte del profesor.
Solución de problemas conjuntamente por parte del profesor y los alumnos.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Aplicación de tres exámenes parciales los cuales tendrán un valor del 60%
Participación intra y extra clase tendrá una ponderación del 20%.
Reportes técnicos de prácticas de laboratorio será de 20%
BIBLIOGRAFÍA:
Farrando Boix, Ramón. Circuitos Neumáticos, Eléctricos e Hidráulicos: Marcombo; México, 1999, 452 pp
Fitzgerald, A.E., Kingsley, Charles and Umans D, Stephen. Electric Machinery; Mc. Graw Hill, USA; 2003, 688 pp.
Maloney J. Timothy. Electrónica Industrial Moderna; Prentice Hall: México, 1997, 526 pp.
Porras A. Porras y Montanero A.P. Autómatas Programables; Mc Graw Hill; México, 1994, 412 pp.
Vithayathil, Joseph. Power Electronics, Principles and Applications; McGraw-Hill, USA, 1995, 632 pp.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica
CARRERA:
Ingeniería
en
Control
y
Automatización
OPCIÓN:
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en
Control y Automatización
Control de Máquinas y Procesos
Eléctricos
SEMESTRE: Octavo
CLAVE:
CRÉDITOS: 9.0
VIGENTE: 2006
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica
MODALIDAD: Escolarizada
ASIGNATURA:
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS./SEMANA / TEORÍA: 3.0
HRS./SEMANA / PRÁCTICA: 3.0
HRS./TOTALES / SEMANA: 6.0
HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 54
HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 54
HRS./TOTALES: 108
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Academia de Ingeniería Eléctrica
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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ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE:
HOJA: 2
DE 9
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
La asignatura de control de máquinas, bajo la modalidad teórico-práctica, tiene como objetivo fundamental fortalecer
el perfil del Ingeniero en Control y Automatización en el desarrollo de su profesión dentro de los procesos de
producción y manufactura, mediante el control de máquinas eléctricas así como la utilización de elementos motrices
que requieren de circuitos de mando, regulación, inversión de giro, rendimiento y protección utilizando elementos
electromagnéticos y/o de origen estático dentro de la electrónica de potencia, y la aplicación de sistemas neumáticos
e hidráulicos aplicados a Procesos Eléctricos.
Los cursos que anteceden a esta asignatura son: Máquinas Eléctricas I, Máquinas eléctricas II, Electrónica II y Teoría
de Control III.
Los cursos colaterales son: Control de Procesos I.
Los cursos consecuentes son: Control de procesos II y Comunicaciones Industriales.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno realizará el control de Máquinas Eléctricas, bajo el análisis y arreglo de elementos electromagnéticos,
mecánicos, neumáticos, hidráulicos en el contexto de los Sistemas de Procesos Eléctricos, de su influencia en la
estabilidad de sistemas, regulando los parámetros fundamentales de funcionamiento e implementación de
protecciones
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ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE:
No. UNIDAD I
HOJA: 3
DE 9
NOMBRE: Control Electromagnético
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá el control electromagnético, incluyendo: simbología, instalación eléctrica, interruptores,
contactores, relevadores en general, elementos de sobrecarga y control, sus combinaciones, de mando y sus
aplicaciones.
No.
TEMA
TEMAS
1.1
Introducción
1.2
Simbología electromecánica
1.3
Instalación eléctrica
1.4
Interruptores
1.5
Relevadores
1.6
Contactores
1.7
Elementos de: Sobrecarga, control y de mando
T
HORAS
P
EC
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
3.0
6.0
3.0
8B, 11B, 12C,
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información documental especializada por parte de los alumnos, trabajos extraclase.
Participación del alumno en el desarrollo de ejemplos específicos y complementando con visitas a centros de
control de motores en forma grupal e individual, coordinado y auxiliado con material audiovisual el manejo y uso de
revistas y catálogos de fabricantes.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Se realizará una evaluación continua de los alumnos, considerando su participación en clase, trabajos de búsqueda
bibliografica y tareas, utilizando la información digitalizada (10%). La evaluación será complementaria con la
aplicación del examen parcial correspondiente (unidades I y II), (40%) y la evaluación del reporte de prácticas
experimentales (50%)
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ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE:
No. UNIDAD: II
HOJA: 4 DE 9
NOMBRE: Control Electrónico de Potencia
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá los diferentes elementos y circuitos de control del tipo electrónico en lo referente a su
operación, construcción, selección; aplicados en el control de motores eléctricos.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
6.0
2.1
Introducción
3.0
2.2
Simbología europea y americana
2.3
Semiconductores de potencia (IGBT, BJT, SCR’S)
3.0
1.5
2.4
Etapas de conversión AC/DC, DC/DC y DC/AC
6.0
10.5
2.5
Coordinación de protecciones
7B, 10C, 9C, 4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Consulta de diversos medios informativos, revistas especializadas de circulación nacional e internacional sobre
semiconductores de potencia y sistemas de conversión de la energía
Participación de los alumnos para que en forma teórica y mediante el desarrollo de experimentos a nivel laboratorio,
los conceptos descritos por el profesor sean fortalecidos.
Realización de tareas extraclases y entrega de reporte de prácticas de laboratorio
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Para la evaluación de esta unidad se tomará en cuenta la participación individual y por equipo de los alumnos,
considerando el desarrollo y reporte de los trabajos realizados en cada una de las actividades programadas dentro y
fuera del aula (10%), complementándose con la aplicación de un examen que contemple el contenido expuesto
(unidades I y II); (40%), así como la calificación obtenida en los reportes de la parte experimental realizada (50%).
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ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE:
No. UNIDAD:
III
NOMBRE:
HOJA: 5
DE 9
Control de Máquinas Eléctricas
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará las técnicas de control de máquinas de corriente alterna, síncronas, asíncronas y de corriente
directa, así como los elementos de control electromagnético y electrónico en el accionamiento y regulación en
procesos industriales.
No.
TEMA
TEMAS
T
3.1
Clasificación de máquinas de C.A.
3.2
Control de máquinas asíncronas (jaula de ardilla,
rotor devanado)
Arranque a tensión plena, tensión reducida
Inversión de giro, frenado, driver´s
3.3
HORAS
P
EC
3.0
3.0
3.0
3.0
Control de máquinas síncronas
Motor, generador, frenado
6.0
6.0
3.4
Control de máquinas de corriente directa.
Motor en: derivación, serie, compuesto
inversión de giro, frenado, driver´s
6.0
6.0
3.5
Motor a pasos, clasificación, circuitos de operación.
9.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
14B, 7B, 10C, 4C,
3.6
Control de máquinas con DSP´s
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Consulta de Normas Nacionales e internacionales y revistas especializadas sobre máquinas de corriente directa y
magnetismo permanente. Exposición de temas por parte del alumno con apoyo de material audiovisual, bajo la
supervisión del profesor. Desarrollo de ejemplos específicos y complementados con visitas industriales para
observar la aplicación real de este tipo de motores.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Se realizará un 2do examen del curso (unidad III); (40%) , promediado con evaluaciones continuas, reflejo de la
participación individual y grupal de los alumnos en actividades tales como: tareas, búsqueda documental
especializada (10%), y prácticas de laboratorio (50%)
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ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE:
No. UNIDAD:
IV
HOJA: 6
DE 9
NOMBRE: Control Neumático e Hidráulico
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diseñará circuitos Neumáticos e Hidráulicos aplicados a sistemas de control electroneumático y
electrohidráulico a través de elementos de mandos y control electromecánicos y electrónicos.
No.
TEMA
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
TEMAS
T
1.5
Introducción
Simbología neumática e hidráulica
Definición de parámetros aplicados en la neumática
e hidráulica
Conceptos de: presión, flujo volumétrico, flujo
másico, velocidad.
Sistema neumático
3.0
Definición y funcionamiento del compresor
Unidades de mantenimiento, solenoides, válvulas
de control de distribución, actuadores.
Sistema hidráulico.
3.0
Definición y funcionamiento de las bombas
hidráulicas
Unidades de potencia, válvulas de control de
distribución, actuadores.
Desarrollo de circuitos neumáticos e hidráulicos
1.5
HORAS
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
3.0
11B, 8B, 12C, 10C
3.0
3.0
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Integración de equipos de trabajo por parte de los alumnos. Resolución en equipo de ejercicios de ejemplos
específicos sobre elementos neumáticos e hidráulicos relacionados con su aplicación industrial en los sistemas de
producción, apoyado por el profesor en la exposición teórica de la temática y auxiliado con material audiovisual,
haciendo uso de revistas y catálogos de fabricantes. Realización de prácticas de laboratorio
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El criterio de evaluación de esta unidad estará basado en el promedio obtenido por cada alumno en forma individual
y/o equipo de cada una de las actividades realizadas en clase y los reportes escritos entregados oportunamente de
los trabajos o tareas de búsqueda bibliografica (10%), la calificación obtenida del 3er examen parcial (unidades IV y
V); (40%) y complementado con la calificación obtenida en la realización de la práctica experimental programada
(50%)
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ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE:
No. UNIDAD V
NOMBRE:
HOJA: 7 DE 9
Procesos Eléctricos
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los conceptos del control electromagnético, electrónico, neumático e hidráulico en procesos
eléctricos de tipo genéricos y específicos.
No.
TEMA
TEMAS
T
5.1
Introducción.
5.2
Sistemas de control de velocidad.
5.3
Reguladores de: voltaje, corriente y frecuencia.
5.4
Sistemas retroalimentados y servomecanismos.
5.5
Sistema Industrial de lazo cerrado.
5.6
Aplicaciones en procesos del tipo industrial y
especiales
HORAS
P
EC
6.0
1.5
4.5
6.0
3.0
3.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
7B, 14B, 8B, 1C, 2C,13C,
14C, 15C, 16C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Técnicas grupales para la discusión y análisis de los temas consultados en reportes técnicos y revistas
especializadas. Solución teórica y comprobación experimental a problemas reales planteados en el sector industrial
por el profesor o los estudiantes, utilizando material audiovisual, y catálogos de fabricantes y normas nacionales que
contemplen los temas de esta unidad y complementen la participación del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
La calificación obtenida por los alumnos será el promedio de las diferentes evaluaciones que les sean aplicadas:
40% correspondiente a la calificación obtenida en el 3er examen parcial (unidades IV y V), su participación en clase
y a la entrega en forma escrita y defensa oral de las tareas y/o trabajos de búsqueda bibliografica especializada
encomendados individualmente o por equipo en la solución a problemas industriales ( 10%) y el 50% de la
realización de las prácticas experimentales programadas para esta unidad
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ASIGNATURA: Control de Máquinas Y Procesos Eléctricos CLAVE:
HOJA: 8 DE 9
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
LUGAR DE
REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
desarrollarán en el
Laboratorio de
Máquinas Eléctricas
1
Elementos de control electromagnético.
I
3.0
2
Elementos de protección electromagnéticos
I
3.0
3
Elementos de control electrónico
II
1.5
4
Conversión AC/DC
II
1.5
5
Conversión DC/DC
II
3.0
6
Conversión DC/AC
II
6.0
7
Arranque y control de un motor tipo jaula de
ardilla a tensión plena
III
1.5
8
Arranque y control de un motor tipo jaula de
ardilla a tensión reducida
III
1.5
9
Arranque y control de un motor tipo rotor
devanado.
III
3.0
10
Arranque y control de un motor de corriente
directa.
III
6.0
11
Arranque y control de un motor a pasos.
III
6.0
12
Dispositivos y elementos
neumáticos e hidráulicos
IV
3.0
13
Sistema de control hidráulico
IV
3.0
14
Aplicación de circuito
hidráulicos con Fluid-SIM
IV
3.0
15
Regulación de par-velocidad
V
6.0
16
Regulación de potencia-velocidad
V
3.0
de
mando
neumáticos
y
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ASIGNATURA: Control de Máquinas Y Procesos Eléctricos CLAVE:
HOJA: 9 DE 9
PERÍODO
UNIDAD
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
1°
I y II
2°
III
Evaluación con tres exámenes departamentales y la participación del alumno en
clase lo cual tendrá un peso del 50%.
Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico por práctica de
laboratorio efectuada, y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un
peso del 50%.
La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el
laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias.
3°
CLAVE
IV y V
B
1
2
3
4
5
6
7
X
8
X
BIBLIOGRAFÍA
X
X
X
X
X
X
Allen Bradley; Catálogo de Control Industrial; México,1999, 3863 pp.
Baldor; Manual del Driver BD1-1100; USA, 2000, 855 pp.
Baldor; Manual del Driver Series 15J, USA, 1999, 305 pp.
Circutor; Catálogo General; México, 1997, 829 pp.
Eurotherm; Manual del Driver 601 y 605, USA, 2000, 330 pp.
Eurotherm; Manual del Driver 506 y 590, USA, 2000, 382 pp.
Farrando Boix, Ramón. ; Circuitos Neumáticos, Eléctricos e Hidráulicos;
Marcombo; México,Octubre 1999, 452 pp.
Fitzgerald, A.E., Kingsley, Charles
and Umans D, Stephen ; Electric
Machinery; Mc. Graw Hill, USA; 2003, 688 pp.
Grupo Schneider, Square’D; Manual Compendiado No. 21, México,1993,
2962 pp.
Logic Databook; Manual Nacional Semiconductor LS/S/TTL; USA, 1989,
1117 pp.
Maloney J. Timothy ; Electrónica Industrial Moderna; Prentice Hall: México,
1997, 526 pp.
Motorola; Optoelectro MCS Device Data, Motorota, USA, 1989, 862 pp.
Motorola; Semiconductor Power Circuits; USA,1998, 2538 pp.
Porras A. Porras y Montanero A.P.; Autómatas Programables; Mc Graw
Hill; México, 1994, 412 pp.
Vithayathil, Joseph; Power Electronics, Principles and Applications;
McGraw-Hill, USA,1995, 632 pp.
Yaskawa; Manual del Driver J7 MINI; Japón, 1999, 255 pp.
X
9
10
X
11
X
12
13
14
X
15
X
16
C
X
X
X
X
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: ESIME Zacatenco, Unidad Profesional López Mateos
SEMESTRE
CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización
ÁREA:
BÁSICAS
ACADEMIA:
C. INGENIERIA
D. INGENIERÍA
Octavo
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos
Ingeniería Eléctrica
Eléctricos
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO
REQUERIDO:
Ingeniero Electricista/Control, Electromecánico,
preferentemente con amplia experiencia comprobable
en la industria
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno realizará el control de Máquinas Eléctricas, bajo el análisis y arreglo de elementos electromagnéticos,
mecánicos, neumáticos, hidráulicos en el contexto de los Sistemas de Procesos Eléctricos, de su influencia en la
estabilidad de sistemas, regulando los parámetros fundamentales de funcionamiento e implementación de
protecciones
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
• Dinámica de
máquinas eléctricas
• Control de máquinas
eléctricas.
• Instalaciones
eléctricas
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
HABILIDADES
En la selección, aplicación,
operación y diseño de
sistemas de control
aplicados a las industrias:
alimenticia, manufacturera,
química y en general
cualquier industria que
haga uso de máquinas
eléctricas
• Comunicación
• Establecimiento de
climas favorables al
aprendizaje.
• Transferencia del
conocimiento teórico a
la solución de
problemas.
• Análisis y síntesis
ELABORÓ
Ing. Alejandro Acuña Saavedra
Presidente de academia
REVISÓ
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Subdirector Académico
ACTITUDES
•
•
•
•
•
•
•
Crítica fundamentada
Compromiso social
Ética
Responsabilidad
Científica
Colaboración
Compromiso con la
docencia
AUTORIZÓ
M. en C. Jesús Reyes García
Director
FECHA:
Agosto 2005