AUTOMATIZACIóN - Facultad de Ingeniería Mecánica

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
ÁREA: INGENIERÍA APLICADA
Programa de la asignatura de: AUTOMATIZACIÓN
CARRERA:
INGENIERÍA MECÁNICA
MODULO:
CUARTO
DURACIÓN DEL CURSO
SEMANAS: 32
HORAS TOTALES:
64
HORAS A LA SEMANA:
2
NÚMERO DE CRÉDITOS: 6
LABORATORIO:
NO
OBLIGATORIA:
SI
OPTATIVA:
NO
00 / 2000-2000
ÚLTIMA
CICLO 2013-2014
No. ACTA DEL HCT
REVISIÓN:
Es requisito indispensable para acreditar una materia que incluye prácticas de
laboratorio, que el alumno apruebe las prácticas correspondientes. Este criterio es
obligatorio para las evaluaciones ordinaria, extraordinaria y extraordinaria de
regularización.
Seriación obligatoria antecedente: Mecánica Aplicada I, Ingeniería Eléctrica
Seriación obligatoria consecuente: Robótica, Instrumentación y Control
OBJETIVO DEL CURSO: Que el alumno comprenda el funcionamiento y aplicación de
los diferentes componentes de los circuitos hidráulicos, neumáticos, eléctricos y de los
sistemas de control eléctrico, electrónico y digital, en la Automatización Industrial,
debiendo al final Diseñar Automatismos para aplicaciones particulares de su entorno,
basado en los antecedentes de:
Dibujo Mecánico.
Estática.
Dinámica.
Electricidad.
Mecánica de fluidos.
Análisis Dinámico De Maquinas.
Computadoras y Programación.
Introducción Al Estudio De Los Mecanismos.
TEMAS DEL PROGRAMA DE AUTOMATIZACIÓN
CONTENIDO DEL PROGRAMA DE AUTOMATIZACIÓN
CAPITULO 1. GENERALIDADES.
Objetivo. El alumno explicará la generación y aplicación de la energía potencial en un
sistema hidráulico de potencia, interpretando la simbología de circuitos
electrohidráulicos, así como las propiedades, clasificación y características de los
fluidos hidráulicos.
1.1. Principios físicos generales de los fluidos.
1.1.1. Definición de presión.
1.1.2. Presiones atmosférica, manométrica y absoluta.
1.1.3. Principio de Pascal.
1.1.4. Principio del desplazamiento positivo.
1.2. Eficiencia y potencia de un sistema hidráulico.
1.2.1. Inercia de los fluidos y picos de presión.
1.2.2. Cálculo de pérdidas y de eficiencia de sistemas hidráulicos.
1.3.Clasificación, tipos y características generales de los fluidos.
1.3.1. Características de los fluidos hidráulicos minerales, sintéticos y en
base agua.
1.3.2. Índice de Viscosidad.
1.3.2.1. Punto de fijación (punto de fluidez).
1.3.2.2. Punto de congelación.
1.3.3. Punto de flameo.
1.3.4. Punto de anilina.
1.3.5. Número de neutralización.
1.3.6. Carbón residual.
1.4. Simbología ISO.
1.4.1. Diagramas eléctricos.
CAPITULO 2. DEPOSITO DE ACEITE.
Objetivo. En base a la construcción del tanque, el alumno describirá el funcionamiento
de cada tipo de tanque y sus accesorios.
2.1. Diseños fundamentales de HPSU (Hydraulic Power Sistema Unit).
2.2. Funciones y capacidad del depósito.
2.3. Accesorios:
2.3.1. Válvulas de alivio interno.
2.3.2. Sistemas de filtrado
2.3.3. Control de nivel.
CAPITULO 3. BOMBAS PARA SISTEMAS HIDRÁULICOS.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento de los distintos tipos de bombas de
desplazamiento positivo.
3.1. Características de las bombas de desplazamiento positivo.
3.2. Eficiencia en las bombas.
3.3. Tipos de bombas.
3.3.1. Bomba de engranes.
3.3.1.1. Bomba de engranes externos.
3.3.1.2. Bomba de engranes internos.
3.3.1.3. Bomba de lóbulos.
3.4. Bomba de paletas.
3.4.1. Bomba de paletas equilibradas.
3.4.2. Bomba de paletas no equilibradas.
3.5. Bomba de pistones.
3.5.1. Bomba de pistones axiales.
3.5.2. Bomba de pistones radiales.
3.5.3. Bomba de pistones con eje angulado.
3.6. Cavitación en las Bombas.
3.7. Cuadro comparativo de las Bombas de desplazamiento positivo
CAPITULO 4. ELEMENTOS DE CONTROL Y MANDO.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento de las diferentes válvulas que se
emplean en un circuito hidráulico.
4.1. Representación esquemática de circuitos hidráulicos con la simbología
ISO.
4.1.1. Diagramas hidráulicos.
4.2. Clasificación de las válvulas hidráulicas y su representación esquemática.
4.2.1. Válvulas reguladoras de presión.
4.2.1.1. Válvulas de alivio.
4.2.1.2. Válvulas de a control remoto.
4.2.1.3. Válvulas reductoras de presión.
4.2.1.4. Válvulas secuénciales.
4.2.1.5. Válvulas de contrapeso.
4.2.2. Válvulas direccionales.
4.2.2.1. Diseño general de las válvulas direccionales.
4.2.2.2. Válvulas de asiento.
4.2.2.3. Válvulas de émbolos.
4.2.2.4. Accionamiento de las válvulas.
4.2.2.5. Válvulas check.
4.2.2.6. Válvulas rotativas.
4.2.2.7. Válvulas de tiempo diferido.
4.3. Válvulas reguladoras de caudal.
4.3.1. Válvulas no compensadas.
4.3.2. Válvulas compensadas.
4.3.3. Válvulas divisoras de flujo.
CAPITULO 5. ACTUADORES HIDRÁULICOS.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento de los distintos tipos de actuadores
hidráulicos, tanto de movimiento lineal, como de movimiento rotativo.
5.1. Actuadores con movimiento lineal.
5.1.1. Pistones de simple efecto.
5.1.2. Pistones de doble efecto.
5.1.3. Pistones telescópicos.
5.1.4. Condiciones de montaje de los pistones.
5.1.5. Dinámica y Cinemática de los pistones.
5.1.6. Diseño de actuadores lineales.
5.1.6.1. Material del cilindro y del pistón.
5.1.6.2. Tipos y materiales de empaques.
5.2. Actuadores con movimiento rotativo.
5.2.1. Diseño de los motores hidráulicos.
5.2.1.1. Motores de engranes.
5.2.1.2. Motores de pistones axiales y radiales.
5.2.1.3. Motores de paletas.
5.3. Características generales de los motores hidráulicos.
5.3.1. Diagramas Potencia-Torque-Velocidad rotacional.
CAPITULO 6. CIRCUITOS ELEMENTALES.
Objetivo. El alumno describirá el funcionamiento de los diferentes circuitos hidráulicos
básicos que se utilizan en la automatización.
6.1. Circuitos de accionamiento directo e indirecto con:
6.1.1. Actuador de simple efecto.
6.1.2. Actuador de doble efecto.
6.1.3. Motor hidráulico.
6.2. Diseño de circuitos hidráulicos fundamentales con:
6.2.1. Válvula de contrapeso
6.2.2. Circuitos con regulación de velocidad de avance y retroceso
6.2.3. Con válvulas de caudal compensadas.
6.2.4. Circuitos High-Low, con dos bombas hidráulicas.
6.2.5. Aplicación de acumuladores en un circuito hidráulico.
6.3. Circuitos para el accionamiento de dos actuadores.
6.3.1. Accionamiento de un segundo actuador por el final de la carrera del
primero utilizando una Válvula secuencial.
6.3.2. Accionamiento de dos actuadores con una Válvula divisora de flujo.
6.4. Ejemplos de aplicación práctica.
CAPITULO 7. INTRODUCCIÓN A LA NEUMÁTICA.
Objetivo. El alumno explicará el comportamiento del aire al variar sus condiciones de
estado.
7.1. Propiedades físicas del aire comprimido.
7.1.1. Compresibilidad del aire.
7.1.2. Presión.
7.1.3. Variación del volumen del aire en función de la temperatura.
7.1.4. Ecuación de estado de los gases.
CAPITULO 8. PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento de un equipo de compresión.
8.1. Conformación de un sistema de compresión de aire.
8.2. Compresores.
8.2.1. Tipos de compresores.
8.2.2. Parámetros para la selección del compresor.
8.2.3. Regulación.
8.2.4. Emplazamiento del equipo generador de aire comprimido.
8.2.5. Cálculo del tamaño del acumulador de aire comprimido.
CAPITULO 9. PREPARACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.
Objetivo. El alumno explicará como se prepara el aire comprimido, como se
dimensiona y arma un circuito neumático.
9.1. Impurezas.
9.2. Humedad.
9.3. Cálculo de la humedad a eliminar.
9.4. Unidad de mantenimiento.
9.4.1. Filtrado y filtros.
9.4.2. Regulador de presión.
9.4.3. Lubricador del aire comprimido.
9.5. Tendido de una red neumática.
9.6. Dimensionamiento de la red.
9.7. Material de las tuberías.
9.8. Racores para tubos rígidos y flexibles;Uniones y Acoplamientos.
9.9. Derivación a los receptores.
CAPITULO 10. VÁLVULAS.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento de las diferentes válvulas que
emplean en un circuito neumático.
10.1.
Clasificación de las válvulas neumáticas.
10.1.1. Válvulas reguladoras de presión.
10.1.2. Válvulas reguladoras de caudal.
10.1.3. Válvulas distribuidoras.
10.1.4. Válvulas de bloqueo.
10.1.5. Válvulas de cierre.
10.2.
Accionamiento de las válvulas.
10.3.
Características de construcción.
se
CAPITULO 11. ACTUADORES NEUMÁTICOS.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento y conformación de los actuadores
neumáticos.
11.1.
Actuadores con movimiento lineal.
11.2.
Actuadores con movimiento giratorio.
11.3.
Diseño de los cilindros.
11.4.
Dinámica y Cinemática de los pistones.
11.5.
Condiciones de montaje de los pistones.
CAPITULO 12. CIRCUITOS NEUMÁTICOS.
Objetivo. El alumno explicará el funcionamiento y conformación de los circuitos
neumáticos elementales.
12.1.
Mando para cilindros de simple y doble efecto.
12.2.
Mando para motores.
12.3.
Mando con selector de circuito.
12.4.
Regulación de velocidad en los actuadores.
12.5.
Aumento de velocidad en los cilindros con válvula de escape
rápido.
12.6.
Mando con válvula de simultaneidad y con válvula selectora de
circuito.
12.7.
Mandos indirectos para los actuadores.
12.8.
Unidad de avance autónoma con control por distancia, presión y/o
tiempo.
12.9.
Sistemas híbridos (hidráulico neumático).
12.10.
Multiplicador de fuerza y de presión.
12.11.
Alimentador rítmico.
12.12.
Mesa de deslizamiento sobre colchón de aire.
CAPITULO 13.APLICACIÓN DE LOS SENSORES Y TEMPORIZADORES EN LA
AUTOMATIZACIÓN.
Objetivo. El alumno describirá la aplicación y selección de alguno de los diferentes
tipos de controles mecánicos y electrónicos utilizados en la automatización industrial.
13.1.
Componentes eléctricos en los circuitos electo neumáticos
13.1.1. Pulsador
13.1.2. Interruptor con atracamiento.
13.1.3. Relé.
13.1.4. Diagrama eléctrico con la simbología ISO
13.2.
Sensores.
13.2.1. Clasificación y características generales de sensores.
13.2.2. Efectos físicos aplicados en los sensores.
13.2.3. Sensores de proximidad sin y con contacto.
13.2.4. Sensores de desplazamiento sin y con contacto.
13.2.5. Sensores de cantidades físicas (fuerza, temperatura, flujo,
velocidad y aceleración).
13.3.
Temporizadores.
CAPITULO 14.CIRCUITOS ELECTRONEUMÁTICOS.
Objetivo. El alumno diseñará circuitos electroneumáticos con uno o varios actuadores
con control electro neumático y control electro neumático secuencial.
14.1.
Diagrama electroneumático con la simbología ISO.
14.2.
Circuitos electroneumáticos básicos
14.2.1. Control por distancia con sensores eléctricos y electrónicos de final
de carrera.
14.2.2. Control con relés temporizadores.
14.3.
Controles electroneumáticos secuenciales con varios actuadores.
CAPITULO 15. APLICACIÓN DEL PLC EN LA AUTOMATIZACIÓN.
Objetivo. El alumno realizará los programas con señales de entradas y salidas binarios
para la automatización de equipos industriales por medio de un PLC.
15.1.
El Controlador Lógico Programable, PLC
15.1.1. Características y aplicaciones del PLC en sistemas industriales
automatizados.
15.1.2. Componentes básicos del PLC: CPU, Módulos de entrada y de
salida
15.1.3. Introducción general a los lenguajes de programación( gráficos,
textos)
15.2.
Compuertas lógicas.
15.3.
Aplicaciones de PLC en controles de señales binarios (ON/OFF) en
circuitos electroneumáticos o electrohidráulicos.
15.4.
Comparación del control electroneumático y control con un PLC.
CAPITULO 16. PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN DE EQUIPO.
Objetivo. El alumno realizará la automatización de un equipo desarrollando el
Diagrama de posición, el Diseño hidráulico (neumático), y/ó eléctrico, el Diagrama de
funcionamiento y el Programa para PLC ó PIC. Este proyecto será la última
evaluación parcial del curso.
16.1. Proyectos sugeridos.
16.1.1. Sujeción de piezas.
16.1.2. Distribución de cajas.
16.1.3. Accionamiento de un sistema dosificador.
16.1.4. Accionamiento de una cuchara de colada.
16.1.5. Remachadora de placas.
16.1.6. Distribución de esferas, por gravedad.
16.1.7. Dispositivo para pegar placas de plástico.
16.1.8. Estampado de reglas de cálculo.
16.1.9. Colocación de tapas en envases de requesón.
16.1.10.
Estibado de tableros de madera.
16.1.11.
Automatización de una fresadora.
16.1.12.
Automatización de un sistema de iluminación.
16.1.13.
Automatización de una puerta.
16.1.14.
Automatización del drenado de un mingitorio.
16.1.15.
Automatización de un cepillo de codo.
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Búsqueda de información documental por parte del alumno.
Técnicas grupales para la resolución de ejercicios.
Tareas y trabajos extra clase.
Utilización de recursos audiovisuales y de tecnología de punta.
Exposiciones por parte del alumno.
Participación del alumno en clase.
Participación activa del alumno en la construcción de su conocimiento.
Seminarios.
Taller para la solución de Problemas.
Practicas de Laboratorio.
Practicas de campo.
Otras:
ELEMENTOS DE EVALUACIÓN
X
X
X
X
X
X
X
X
Participación en clase.
Ejercicios y trabajos realizados en el Taller.
Trabajos y tareas extra clase.
Exposición de temas de investigación en forma grupal e individual.
Practicas de laboratorio reportadas por escrito.
Participaciones.
Examen por parciales.
Examen departamental.
Otros
CONOCIMIENTOS
Matemáticas
Dinámica
Estática
Programación
Electricidad
Mecánica de fluidos
PERFIL DEL DOCENTE
EXPERIENCIA
HABILIDADES
PROFESIONAL
Haber trabajado en el
área
Domino de la
asignatura
Haber impartido clase.
Manejo de grupos
Comunicación
(transmisión de
conocimiento).
Formación pedagógica.
Capacidad de análisis y
síntesis.
ACTITUDES
Ética.
Honestidad.
Compromiso con la
docencia.
Crítica Fundamentada.
Respeto y Tolerancia.
Manejo de materiales
didácticos.
Responsabilidad
Científica.
Creatividad.
Liderazgo.
Capacidad para realizar
analogías y
comparaciones en
forma simple.
Superación personal,
docente y profesional.
Capacidad para motivar
al Auto Estudio, el
Razonamiento y la
investigación.
Puntualidad.
Espíritu cooperativo.
Compromiso social.
BIBLIOGRAFÍA DEL PROGRAMA DE AUTOMATIZACIÓN
TEXTOS BÁSICOS
1. José. Santiago Rubio Ramírez Apuntes de Automatización. Facultad de
Ingeniería Mecánica U.M.S.N.H. México. 2007 (NO HAY EN LA BIBLIOTECA)
2. Piedrafita. Ingeniería de la Automatización industrial. Alfaomega. México.
2004
3. Schrader Bellows Parker. Hidráulica industrial SBP-001-90. Schrader Bellows
Parker. México. 1995
4. Schrader Bellows Parker. Neumática industrial. Schrader Bellows Parker.
México. 1995
5. Emilio García Moreno. Automatización de procesos industriales. Alfa omega
Marcombo. México. 2001
6. Festo. Electro hidráulica TP 601. Festo didactic. (NO HAY EN LA
BIBLIOTECA)
7. Sperry Vickers. Manual de Hidráulica Industrial. Sperry Vickers 935100-A
(NO HAY EN LA BIBLIOTECA)
8. H. Meixner/E. Sauer. Introducción a la Neumática. Festo. (NO HAY EN LA
BIBLIOTECA)
9. H. Meixner/R. Kobler. Iniciación a la Electro Neumática. Festo PE 23. (NO
HAY EN LA BIBLIOTECA)
10. Ramón Ferrando Boix. Circuitos neumáticos, eléctricos e hidráulicos, curso
practico. Alfa omega Marcombo. (NO HAY EN LA BIBLIOTECA)
11. Ciber Tecnología S.A. de C.V. Automatización Neumática y Electro
Neumática. Cibsa. (NO HAY EN LA BIBLIOTECA)
12. R. Ackerman/J. Franz/T. Hartman. Controles Lógicos Programables. Festo
TP 301. (NO HAY EN LA BIBLIOTECA)
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
1. Álvarez. Controladores Lógicos. Marcombo. España. 2004
2. Angulo. Microcontroladores PIC. Mc. Graw Hill. España. 2003
3. Guillen. Introducción a la Neumática. Alfaomega. Colombia. 1999
4. Carulla. Circuitos Básicos de Neumática. Alfaomega. Colombia. 1993
5. Stoll. Aplicaciones de la Neumática. Marcombo. Colombia. 2000
6. Deppert. Dispositivos Neumáticos. Alfaomega. Colombia. 2001
7. Gea. Circuitos Básicos de Ciclos Neumáticos y electroneumáticos.
Marcombo. México. 2000
8. Majumdar. Sistemas Neumáticos Principios y Mantenimiento. Mc Graw Hill.
México. 1998
9. Hyde. Control electromagnético y electrónico. Marcombo. México. 1998
10. Siemens. Manual logo! ASE 00067783 01. Siemens AG (NO HAY EN LA
BIBLIOTECA)
11. Microchip. Lenguaje MPLAB IDE. Microchip Tecnology, Inc. (NO HAY EN LA
BIBLIOTECA)
12. Microchip. Pic 16f84a, Data Sheet. Microchip Tecnology, Inc. (NO HAY EN LA
BIBLIOTECA)
APROBACIÓN.
Documento aprobado por:
El H. Consejo Técnico de la Facultad de Ingeniería Mecánica
de la Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo el
25 de enero de 2006.
Última revisión 00 de xxxx de 201x.