Topicos de Sistemas I - Control de Sistemas Termondinamicos del Automóvil I

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
Ingeniería en Sistemas Automotrices
ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos del automóvil I
SEMESTRE: Séptimo
OBJETIVO GENERAL:
Integrar el análisis termodinámico de los sistemas automotrices a los modelos de control, utilizando software de
simulación de control, para la automatización de los sistemas termodinámicos del automóvil.
CONTENIDO SINTETICO:
I.
II.
III.
IV.
V.
Elaboración inicial de la estructura del proyecto final de sistemas termodinámicos del vehículo.
Conceptos básicos del modelado de sistemas automotrices.
Herramientas computacionales para el modelado de sistemas termodinámicos en el vehículo.
Modelado físico de sistemas termodinámicos en el vehículo.
Fundamentos de control electrónico del vehículo.
METODOLOGÍA:
El profesor hará uso de la metodología de aprendizaje de trabajo grupal para exponer los temas, de forma
general, con el fin de dar una breve introducción a los conceptos básicos de control y los fundamentos de control
electrónico y la asociación de los mismos. El profesor utilizará la técnica de lluvia de ideas y debates en el grupo,
para diseñar el modelado de sistemas termodinámicos. El alumno resolverá ejercicios en clase y extra clase con
supervisión del profesor de proyectos para el diseño de los modelados de sistemas. El alumno integrará el diseño
del modelado físico de sistemas termodinámicos a los modelos de control del vehículo, utilizando las tecnologías
software de simulación de control.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Se evaluará con tres exámenes departamentales.
La calificación de la teoría será el promedio de los tres exámenes departamentales,
Prácticas de laboratorio
Participación en clase, tareas y trabajos
La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría, en el laboratorio
BIBLIOGRAFÍA:
1. Arias Paz, Manual de automóviles, 55ª. Edición, Editorial Dossat, páginas 780, España, 2004, ISBN: 84-8965658-4.
2. Crouse, William H., Anglin, Donald L., Puesta a Punto y Rendimiento del Motor, Editorial Alfaomega, 3ª Edición,
páginas 540, México, 2005, ISBN: 970-15-0674-X.
3. Guido J., Clements, Administración exitosa de proyectos, Editorial Thomson Learning, 2ª Edición, 2003, páginas
220, ISBN: 855645-79 México.
4. Jóvaj, M. S., Motores de automóvil, Editorial Mir, 1ª Edición, páginas 120, Rusia, 1987, 1ª Edición, ISBN: 2-1298206-8.
5. Kuo, Benjamín, Sistemas de Control Automático, Editorial Pearson Prentice Hall, México, 7ª Edición, páginas
890, México, 2006, , ISBN: 968-880-723-0.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ESCUELA:
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices,
Ingeniería en Sistemas Computacionales.
OPCIÓN: Control de Sistemas Automotrices.
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO:
ASIGNATURA: Control de Sistemas Termodinámicos del
Vehículo I
SEMESTRE: Séptimo
CLAVE:
CRÈDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto 2011
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico - Práctica
MODALIDAD: Presencial.
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA:
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA:
54
27
HRS/TOTALES:
81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Colegio de Ingeniería en Sistemas Automotrices
REVISADO POR: Comisión de Programas Académicos
de ISISA
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar:
Ing. Miguel Álvarez Montalvo, Ing. Jorge Gómez
Villarreal, M. en C. Jesús Reyes García, M en C Miguel
Ángel Rodríguez Zuno, M. en C. Arodí Rafael Carballo
Domínguez, Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro, Lic.
Josefina González de la Riva y Ing. Eusebio Vega Pérez
AUTORIZADO POR: Comisión de Programas
Académicos del Consejo General Consultivo del IPN:
__________________________________________
Ing. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez
Secretario Técnico de la Comisión de Programas
Académicos
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
Control de Sistemas
Termodinámicos del Automóvil I
CLAVE:
HOJA:
3
DE
9
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Para los sistemas automotrices, una de las partes fundamentales en su estudio es el control de los sistemas
termodinámicos, los cuales contemplan los modelos a seguir para su correcto funcionamiento. Estos modelos
ayudan a estos sistemas a tener un mayor rendimiento.
En este contexto, dentro de los planes de estudio de Ingeniería de la ESIME, se ha incluido la asignatura de
Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I, la base de la asignatura es la transferencia de Calor,
sustentada en la experiencia, los avances tecnológicos logrados en el siglo anterior, que han originado cambios
importantes en todas las especialidades de la Ingeniería, aunque en todos ellos los principios físicos de los
sistemas termodinámicos se han conservado inalterables. Nadie puede predecir con exactitud qué innovaciones
técnicas se conseguirán en el futuro, pero si se puede estar seguro de que los principios del Control de Sistemas
Termodinámicos del Automóvil contribuirán en ellas, principalmente en la rama de la Ingeniería en Sistemas
Automotrices.
El curso se desarrolla proporcionando los conceptos teóricos fundamentales de las principales técnicas de
análisis, realizando suficientes ejercicios ilustrativos por parte del profesor. Por su parte, el estudiante realizará
ejercicios complementarios proporcionados por el profesor. Se desarrollarán prácticas de laboratorio en las que
se realizarán modelos y simulaciones del comportamiento de los diferentes sistemas termodinámicos
contemplados en los vehículos. Previo a este curso, el alumno mostrará una propuesta para desarrollar un
proyecto, donde se maneje el control, con el fin de conocer su comportamiento termodinámico mediante la ayuda
de simulaciones de modelos, los cuales definirán los parámetros principales para el desarrollo del proyecto.
El Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I es fundamental para el alumno puesto que es en estos
elementos en donde se experimentan los cambios de temperatura, así como transferencia de calor de un
automóvil, ya que sin éste no se podrían impulsar estos sistemas automotrices, además de generar fuentes de
energía para estabilizar los componentes básicos de dichos sistemas automotrices.
Las asignaturas antecedentes son: Electrónica I, Ecuaciones Diferenciales, Análisis de circuitos de corriente
directa y corriente alterna.
Las asignaturas consecuentes son: Control de sistemas Automotrices II, Sistemas de Control de Modelos
Automotrices y Autos Eléctricos.
Las asignaturas colaterales son: Interfaces y Microcontroladores y Teoría del control.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
Integrar el análisis termodinámico de los sistemas automotrices a los modelos de control, utilizando software de
simulación de control, para la automatización de los sistemas termodinámicos del automóvil.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
N° UNIDAD: I
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil I
CLAVE:
HOJA:
4
9
DE
NOMBRE: Metodologías y técnicas de investigación para el desarrollo de un proyecto
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Fundamentar la selección de un tema o problema de control de un sistema termodinámico del automóvil, con
base en el marco referencial, y estudio de viabilidad y factibilidad del proyecto, para la elaboración del
protocolo del proyecto.
No.
TEMA
TEMA
T
1.1
Metodología y técnicas aplicables al desarrollo de
proyectos
3.0
1.2
Plan de trabajo cronograma
3.0
1.3
Estructuración de objetivos temas y estrategias
1.5
HORAS
P
EC
1.5
3.0
1.5
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B3
B3
1.5
1.4
Elementos para planear una justificación
1.5
1.5
Elaboración de marco referencial e índice
3.0
1.6
Estudio económico
1.5
1.7
Estudio de factibilidad de proyectos
1.5
1.8
Revisión del tema seleccionado.
3.0
3.0
1.5
18.0
9.0
9.0
Subtotales
B3
3.0
1.5
1.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor explicará cada uno de los temas con ejemplo prácticos de proyectos que él ha realizado.
El alumno elaborará mapas conceptuales, los cuales referirán al inicio del proyecto terminal a desarrollar
durante la presente asignatura.
El alumno explicará, con mayor detalle, el proceso a seguir para desarrollar dicho proyecto.
El alumno realizará una búsqueda de información referente al tema a desarrollar como proyecto.
El alumno presentará el protocolo del proyecto.
El alumno elaborará las prácticas 1, 2 y 3.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Examen departamental 20%
Trabajos escritos 20%
Protocolo del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
N° UNIDAD:
Control de Sistemas Termodinámicos del
Automóvil I
II
CLAVE:
HOJA:
5
DE
9
NOMBRE: Análisis termodinámico de sistemas automotrices.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Analizar termodinámicamente los sistemas automotrices, con la parametrización de los sistemas mecánicos,
hidráulicos y neumáticos, para la simulación de los componentes del automóvil.
No.
TEMA
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
TEMA
Sistemas mecánicos
Análisis de la generación de calor en elementos mecánicos
Análisis termodinámico de los sistemas mecánicos
Simulación de los efectos de fricción en generación de calor
T
6.0
HORAS
P
3.0
EC
3.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B1, B3 y B6
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
Sistemas hidráulicos
Análisis de circuitos y elementos hidráulicos en el automóvil
Análisis termodinámico de los sistemas Hidráulicos
Simulación de circuitos y elementos hidráulicos en el
automóvil
6.0
3.0
3.0
B1, B3 y B6
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
Sistemas neumáticos
Análisis de circuitos y elementos neumáticos en el automóvil
Análisis termodinámico de los sistemas neumáticos
Simulación de circuitos y elementos neumáticos en el
automóvil
6.0
3.0
3.0
B1, B3 y B6
15.0
9.0
9.0
Subtotal
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor categorizará los sistemas mecánicos, hidráulicos y neumáticos del automóvil.
El profesor asociará la generación de calor en cada sistema con el análisis termodinámico.
El alumno investigará los sistemas mecánicos hidráulicos y neumáticos que constituyen su sistema
termodinámico a analizar.
El alumno analizará termodinámicamente el sistema automotriz objeto de estudio de su proyecto.
El alumno elaborará las prácticas 4, 5 y 6.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Examen departamental 20%
Trabajos escritos 20%
Avance del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil I
CLAVE:
HOJA:
6
DE
9
N° UNIDAD: III
NOMBRE: Conceptos, herramientas y fundamentos de control de sistemas
termodinámicos del automóvil.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Diseñar modelos de control de sistemas automotrices, a través de un software, para la integración del análisis
termodinámico a los modelos de control automático.
No.
TEMA
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
T
6.0
HORAS
P
3.0
EC
3.0
Herramientas computacionales para el modelado de
sistemas
Lenguajes enfocados al modelo de sistemas
termodinámicos.
Matlab aplicado a sistemas termodinámicos en el
vehículo.
Simulink aplicado a sistemas termodinámicos en el
vehículo.
6.0
3.0
3.0
Fundamentos de control electrónico del vehículo.
Sistema de control electrónico del motor.
Sistema electrónico de control del combustible.
6.0
3.0
3.0
18.0
9.0
9.0
TEMA
Conceptos básicos del modelado de sistemas
automotrices
Definición de términos
Clasificación de sistemas de control.
Diferentes representaciones de modelos matemáticos en
sistemas automotrices.
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B1, B3 y B6
B1, B3 y B6
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.3
3.3.1
3.3.2
Subtotal
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
B1, B3 y B6
El profesor categorizará los sistemas mecánicos, hidráulicos y neumáticos del automóvil.
El profesor asociará la generación de calor en cada sistema con el análisis termodinámico.
El alumno modelará el sistema de control de su proyecto con un software.
El alumno integrará los parámetros obtenidos de su análisis termodinámico, al modelo de control de su
proyecto.
El alumno elaborará las prácticas 7, 8 y 9.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Examen departamental 20%
Modelado del sistema 20%
Avance del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
Control de Sistemas
Termodinámicos del Automóvil I
CLAVE:
HOJA:
7
DE
9
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRÁCT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
1
Ruta critica en la elaboración de un proyecto.
I
3.0
2
Partes de un protocolo de un proyecto.
I
3.0
3
Defensa del tema seleccionado.
I
3.0
4
Simulación del análisis
sistemas mecánicos.
termodinámico
de
II
3.0
5
Simulación del análisis
sistemas hidráulicos.
termodinámico
de
II
3.0
6
Simulación del análisis
sistemas neumáticos.
termodinámico
de
II
3.0
7
Simulación
de
automotrices.
matemáticos
III
3.0
8
Modelado de sistemas en Matlab y Simulink
III
3.0
9
Control electrónico del vehículo
III
3.0
modelos
Subtotal
27.0
LUGAR DE REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
realizarán
en
el
Laboratorio relacionado,
según
la
Unidad
Académica en que se
imparta.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil I
ASIGNATURA:
PERÍODO
UNIDAD
1
I
Examen departamental
Trabajos escritos
Protocolo del proyecto
Prácticas de laboratorio
2
II
Examen departamental
Trabajos escritos
Avance del proyecto
Prácticas de laboratorio
20%
20%
30%
30%
3
III
Examen departamental
Modelado del sistema
Avance del proyecto
Prácticas de laboratorio
20%
20%
30%
30%
CLAVE:
HOJA:
8
DE
9
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Examen diagnóstico sin valor
20%
20%
30%
30%
Nota. La evaluación final será el promedio de los tres periodos.
CLAVE
1
B
X
2
3
C
BIBLIOGRAFÍA
Arias Paz, Manual de automóviles, 55ª. Edición, Editorial Dossat, páginas
780, España, 2004, , ISBN: 84-896-5658-4.
X
Crouse, William H., Anglin, Donald L., Puesta a Punto y Rendimiento del
Motor, Editorial Alfaomega, 3ª Edición, páginas 540, México, 2005, ISBN:
970-15-0674-X.
X
Guido J., Clements, Administración exitosa de proyectos, Editorial Thomson
Learning, 2ª Edición, páginas 220, México. 2003. ISBN: 855645-79
4
X
Jóvaj, M. S., Motores de automóvil, Editorial Mir, 1ª Edición, páginas 120,
Rusia, 1987, 1ª Edición, ISBN: 2-129-8206-8.
5
X
Kuo, Benjamín, Sistemas de Control Automático, Editorial Pearson Prentice
Hall, México, 7ª Edición, páginas 890, México, 2006, ISBN: 968-880-723-0,
6
7
X
Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de Control Moderna, Editorial Pearson Prentice
Hall, 4ª. Edición, páginas 350, México, 2003, ISBN: 84-205-3678-4.
X
Ogata, Katsihiko, Sistemas de Control en Tiempo Discreto, Editorial Pearson
Prentice Hall, páginas 750, 2ª. Edición, México, 2006, ISBN: 968-880-539-4.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA:
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
CARRERA:
Ingeniería en Sistemas Automotrices
ÁREA:
Básicas
ACADEMIA:
C. Ingeniería
D. Ingeniería
Sistemas Automotrices
Séptimo
SEMESTRE:
C. Soc. y Hum.
ASIGNATURA:
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Control de Sistemas Termodinámicos del
Automóvil I
Licenciatura en Ingeniería Mecánica, Ingeniería en
Control y Automatización.
2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA:
Integrar el análisis termodinámico de los sistemas automotrices a los modelos de control, utilizando software de
simulación de control, para la automatización de los sistemas termodinámicos del automóvil.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
Propios de la asignatura
Cursos de didáctica o
pedagogía y conocimiento
del modelo educativo
institucional.
Cursos en el área de
Ingeniería mecánica.
Paquetería, programación
y diseño computacional.
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
HABILIDADES
Experiencia en realizar
modelos y simularlos, con
el fin de conocer el
comportamiento.
Facilidad de
comunicación.
Conocimientos de
mecánica y electrónica en
el control del motor de un
vehículo.
Motivar al auto estudio el
razonamiento y la
investigación.
ACTITUDES
Compromiso social.
Responsabilidad.
Manejo de grupo
Ética.
Realizar analogías y
3 años en la docencia o comparaciones en forma
experiencia en dar cursos simple
Superación docente y
profesional.
Cooperativa
Tolerancia
Manejo de los nuevos
modelos educativos y de
las TIC’S
ELABORÓ
________________________________
Ing. Leandro Brito Barrera
PROFESOR COLABORADOR
REVISÓ
___________________________________
Ing. Guillermo Santillán Guevara
SUB DIRECTOR ACADEMICO
AUTORIZÓ
DIRECTOR DE LA UNIDAD
M. en C. Jesús Reyes García
FECHA: Agosto 2010