microplanificacindiseomecatrnicold7deseptiembre2013propuestaborrador-130907143054-

UNIVERSIDAD DE PANAMÁ
FACULTAD DE INGENIERÍA
MECATRÓNICA
ESCUELA O DEPARTAMENTO
MECATRÓNICA
INGENIERÍA MECATRÓNICA
DISEÑO MECATRÓNICO
DESCRIPCIÓN DE ASIGNATURA
Asignatura:
Código:
Diseño Mecatrónico
IMP 32
Código de asignatura: 07625
Código de horario:
07573
Créditos:
5
Prerrequisitos:
Diseño Técnico Asistido por Computadora
Docente:
Luis Antonio Daniel De León
MICROPLANIFICACIÓN
VIII SEMESTRE
8 de agosto de 2013
Corrección 21 de agosto de 2013
1
JUSTIFICACIÓN
No contamos con los suficientes profesionales para llenar las
plazas de empleos vacantes en el área de la electrónica,
electricidad, y mecánica.
Nuestro propósito es coadyuvar a la formación del recurso
humano que requiere la industria, el sector portuario,
energético, como de las nuevas aplicaciones tecnológicas en
las empresas.
La contribución de esta asignatura de Diseño Mecatrónico será
elevar la las capacidades como habilidades de sus egresados
al momento de atender cualquier llamado por emergencias o
mal funcionamiento, en un curso que como base de
prerrequisito tendrá el diseño técnico asistido por
computadora.
Nuestro aporte con esta asignatura que puede ser nueva,
inclusive un cuadro referencial, considerando su carencia en
los planes de estudio de la Universidad de Panamá como en la
Universidad Latina, siendo nuestro referente la experiencia de
una Universidad de Argentina que dicta este curso y nos
pareció interesante hacer esta prueba, a favor de los
estudiantes es promover las habilidades para resolver
problemas de mercado, sociedad, industria hasta de la propia
Universidad.
Asi, nuestra visión, la Mecatrónica comprende la integración,
coordinación y puesta en marcha de sistemas electrónicos,
mecánicos e informáticos, no se puede concebir el futuro de la
industria sin la intervención de la misma, ya que existe una
tendencia hacia sistemas robotizados de producción.
Esta microplanificación será subida a www.slideshare.net
como parte de evaluación del Curso de Comunicación y
Tecnología Educativa, facilitador Elvis Hernandez.
2
Descripción.
Estudiar Diseño Mecatrónico en Ingeniería Mecatrónica ofrece
un vasto campo de trabajo en la producción industrial, pero
además juega un papel fundamental en el desarrollo de los
conocimientos científicos y tecnológicos del país, lo que
conlleva posibilidad de desarrollo en la docencia e
investigación, por tanto, el dominio del diseño mecatrónico
elevara el poder analítico, deductivo, como espacial a la
solución de problemas diarios comunes abstractos de campo.
Este programa al preguntarnos que hace, podemos decir que
integrara y desarrollara los diseños de sistemas que
involucren tecnología con componentes mecánicos, eléctricos,
electrónicos y computacionales dentro de los procesos
industriales, seleccionando los mejores métodos y tecnologías
para el diseño y desarrollo integral de un producto como
proceso, impulsando ser emprendedor, buscador de fallas,
orientado a la capacidad de trabajo en equipo, lo que ayuda a
promover la innovación tecnológica.
Los aspirantes como perfil de ingreso, a este nivel, en
Ingeniería Mecatrónica, estarán interesados en un mercado
que exigirá aplicar diseños coherentes a las nuevas
tecnologías para la solución de problemas de automatización,
aceptar retos con siendo emprendedor, trabajar en equipo,
con
vocación
al
estudio
inclusive
autoaprendizaje,
pensamiento critico, analítico, de síntesis, propositivo y
prospectivo.
El egresado de este curso podrá aplicar los principios de
programación, robótica y diseño mecatronico para la
manufactura y control de sistemas automatizados. Adicional
será capaz de proyectar como diseñar sistemas, componentes
3
o procedimientos que juntos satisfagan las necesidades de la
industria
de
productos
inclusive
de
servicios
de
mantenimiento.
CONTENIDO
DISEÑO MECATRÓNICO
Semestre
Horas de teoría por semana
Horas de práctica por semana
Horas trabajo adicional estudiante
Créditos cinco (5)
VIII semestre.
Programa analítico
OBJETIVOS GENERALES
El estudiante diseñará sistemas mecatrónicos de aplicación
general integrando conocimientos de diseño electrónico,
diseño mecánico, programación, máquinas eléctricas y control
Unidad 1
El alumno conocerá los fundamentos y componentes
principales de los sistema mecatrónico. Entenderá la
4
importancia de las filosofía de los sistemas mecatrónicos en el
desarrollo tecnológico actual.
Unidad 2
El estudiante adquirirá el conocimiento de una metodología en
el desarrollo de productos mecatrónico. Sabrá escoger los
componentes adecuados a la problemática del producto
mecatrónico.
Unidad 3
El alumno analizará y modelará sistemas mecatrónico para
estudiar su comportamiento dinámico.
Unidad 4
Integración de diferentes tipos de controladores hardwaresoftware al diseño mecatrónico.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Unidad 5
El alumno aplicará los conocimientos adquiridos en la materia
para desarrollar un proyecto.
Contribución al Perfil de Egreso
El egresado tendrá la facilidad de tener un pensamiento
formal y metodológico para proponer soluciones a problemas
de mediana complejidad de abstracción.
ELEMENTOS DE UNA COMPETENCIA
5
El estudiante identifica los elementos de diseño cada una
de las ramas que conforman la MECATRONICA, que influyen
en el mejoramiento de sus destrezas como sus habilidades en
base a las lecturas que hemos sugerido para este curso.
Los estudiantes analizaran la relevancia de ampliar sus
competencias para uso de herramientas, conocimientos de
leyes
básicas,
de
mecánica,
electricidad
y
electrónica,
conforme al informe de Delors como en la base de las lecturas
y productos.
Competencias Genéricas
Cognitiva
Comunicación e información
Competencias a Desarrollar
Competencias Profesionales
Esta asignatura contribuye
profesionales de:
a
formar
las
competencias
-Elaboración de soluciones a problemas de automatización y
control.
6
-Elaboración de soluciones a problemas de manufactura
automatizada.
-Elaboración de soluciones a problemas de automatización de
robots manipuladores.
-Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica.
Contenidos y métodos por unidades y temas
Unidad 1 Metodología
mecatrónicos.
en
el
desarrollo
de
productos
16 hs
Tema 1.1 Diseño tradicional y mecatrónico
Tema 1.2 Posibles soluciones de diseño
Tema 1.3 Estudios de casos de sistemas mecatrónicos
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y
resolver problemas indicados por el maestro.
Métodos de enseñanza
Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y
sesiones de solución de problemas.
El maestro indicará a los alumnos los ejercicios que deberán
resolver como práctica en forma de tarea.
Actividades de aprendizaje
Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas,
lecturas, tareas, ejercicios en clases, investigación extra-clase
en grupos.
7
Unidad 2 Introducción a la representación de sistemas
mecatrónicos
16 hs.
Tema 2.1 Introducción
Tema 2.2 Sistemas multipuertos y Bond Graphs
Tema 2.3 Componentes básicos de los modelos
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y
resolver problemas indicados por el maestro.
Se recomienda el uso de software de descarga libre, tutoriales
y participación en foros de discusión disponibles en Internet.
Métodos de enseñanza
- Se impartirá mediante sesiones expositivas por el docente y
los alumnos.
- Sesiones de solución de problemas con ayuda de las TICs
con la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos
del curso.
− Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda
de equipo multimedia para explicar diferentes métodos de
diseño y solución a problemas reales planteados.
− Se expondrán por parte del maestro, con ayuda de equipo
multimedia, la teoría que requiera una explicación amplia
para su comprensión, y se buscará el aprendizaje
significativo, colaborativo y constructivista, fomentando en los
estudiantes el aprender a aprender.
Actividades de aprendizaje
8
• Formar equipos (heterogéneos) para discusión y análisis de
conceptos previamente investigados.
• Identificar diferentes tipos de ecuaciones diferenciales.
• Programar sesiones de resolución analítica de ecuaciones
diferenciales de primer orden.
• Utilizar software para graficar y analizar cualitativamente
soluciones de ecuaciones diferenciales de primer orden.
• Resolver banco de ejercicios propuestos.
Unidad 3 Modelado de sistemas mecatrónicos.
16hs
Tema 3.1 Sistemas eléctricos
Tema 3.2 Sistemas mecánicos
Tema 3.3 Sistemas hidráulicos y acústicos
Tema 3.4 Transductores y modelos de energía de multinivel
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y
resolver problemas indicados por el maestro.
Métodos de enseñanza
Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y
sesiones de solución de problemas.
Actividades de aprendizaje
Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase
y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de
ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso.
9
Unidad 4 Análisis y simulación de sistemas mecatrónicos.
16hs
Tema 4.1 Sistemas de ecuaciones con Bond Graph
Tema 4.2 Formulación y reducción básica
Tema 4.3 Formulación extendida
Tema 4.4 Variable de salida
Tema 4.5 Simulación nolineal
Tema 4.6 Simulación de automatización
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y
resolver problemas indicados por el maestro.
Métodos de enseñanza
Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y
sesiones de solución de problemas.
Actividades de aprendizaje
Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y
tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar
y profundizar los temas y tópicos del curso.
10
DISEÑO MECATRÓNICO Programa resumido
DISEÑO MECATRÓNICO
Datos básicos
Semestre
Horas de
teoría
Horas de
práctica
Horas trabajo adicional estudiante
Créditos
VIII
Objetivos
1
3
1
5
El estudiante diseñará sistemas mecatrónicos de aplicación general integrando conocimientos de
diseño electrónico, diseño mecánico, programación, máquinas eléctricas y control.
Contribución
al Perfil de
Egreso
Competencias
a Desarrollar
El egresado será capaz de analizar, proponer, diseñar y simular sistemas mecatrónicos de mediana
complejidad, resolviendo problemas específicos. Conocerá los diferentes tipos de sensores y
actuadores y sabrá elegir el adecuado para la aplicación requerida.
Competencias Científico-Tecnológico
Genéricas
Ético-valoral
Competencias Esta asignatura contribuye a formar las competencias profesionales de:
Profesionales
-Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control.
-Elaboración de soluciones a problemas de manufactura automatizada.
-Elaboración de soluciones a problemas de automatización de robots manipuladores.
-Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica.
Unidades
Contenidos
Metodología en el desarrollo de productos mecatrónicos
Unidad 1
Introducción a la representación de sistemas mecatrónicos
Unidad 2
Modelado de sistemas mecatrónicos.
Unidad 3
Análisis y simulación de sistemas mecatrónicos.
Unidad 4
Proyecto integrador.
Unidad 5
Métodos
Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución
de problemas.
Prácticas
Se emplearán dos horas por semana para resolver ejercicios y problemas del tema.
Exámenes
1o Examen departamental, que abarca el contenido de 20 horas clase. Valor
parciales
relativo 20%. Contenido: Unidad 1
Temario
Métodos
y prácticas
Mecanismos y
procedimientos de
11
2o
evaluación
Evidencias de
desempeño
Examen departamental, que abarca el contenido de 16 horas clase. Valor
relativo 20%. Contenido: Unidad 2
3o Examen departamental, que abarca el contenido de 8 horas clase. Valor relativo
20%. Contenido: Unidad 3
4o Examen departamental, que abarca el contenido de 20 horas clase. Valor
relativo 20%. Contenido Unidad 4.
5o Proyecto integrador. Valor relativo 20%. Evaluación Formativa y sumativa.
Portafolio de evidencias a través el cual se evalúan las competencias desarrolladas y
que puede consistir de:
• Cuadernillo de ejercicios resueltos
• Reportes de prácticas
• Simulaciones
12
Programa resumido
• Documentación de prototipos
• Reportes técnicos relacionados con la materia (escrito, fotos y/o videos)
• Otras que el profesor considere pertinentes.
Examen ordinario
Examen Extraordinario
Examen a título
Examen de regularización
Otros métodos y
procedimientos
Bibliografía
Básica.
Promedio de los cuatro exámenes parciales
Examen departamental, en el que se evalúa todo el programa.
Examen departamental, en el que se evalúa todo el programa.
Examen departamental, en el que se evalúa todo el programa.
Tareas, trabajos de investigación, actividades complementarias,
participaciones, etc. Valor relativo 10%
Textos básicos:
1. W. Bolton. “Mecatrónica. Sistemas de Control Electrónico en la Ingeniería
Mecánica y Eléctrica”. 3ª Edición, Ed. Alfaomega, 2007
2. D. Alciatore. “Introducción a la Mecatrónica y los sistemas de medición”. 3ª
edición, Mc Graw Hill, 2007
Textos complementarios:
3. Joseph E. Shigley, Charles R. Mischke, “Diseño en Ingeniería Mecánica”, 6ª
13
Estrategias de enseñanza y aprendizaje:
Solución de ejercicios y problemas como elemento central para reafirmar adquirir y
manejar la información.
Solución de problemas para la aplicación y transferencia del conocimiento
Se aplicarán otros enfoques didácticos como: aprendizaje basado en problemas,
aprendizaje colaborativo, aprendizaje basado en proyectos, y estudio de casos.
Evaluación y acreditación
Elaboración y/o presentación de:
Primer examen parcial departamental y
evaluación
del
desarrollo
de
las
competencias a través de las evidencias
de desempeño
Segundo examen parcial departamental
y evaluación del desarrollo de las
competencias a través de las evidencias
de desempeño
Tercer examen parcial departamental y
evaluación
del
desarrollo
de
las
competencias a través de las evidencias
de desempeño
Cuarto examen parcial departamental y
evaluación
del
desarrollo
de
las
competencias a través de las evidencias
de desempeño
Otra actividad 1
Proyecto integrador
TOTAL
Periodicidad
Abarca
Ponderación
4 semanas
( Programado )
El contenido de
16 sesiones de
una hora
20%
4 semanas
( Programado )
El contenido de
16 sesiones de
una hora
20%
4 semanas
( Programado )
El contenido de
16 sesiones de
una hora
20%
4 semanas
( Programado )
El contenido de
16 sesiones de
una hora
20%
Durante todo el curso
Asistencia a
clase
Todo el curso
Requisito
Durante todo el curso
20%
100%
14
Examen ordinario. Se evalúa como el promedio
del total de evaluaciones parciales.
Examen Extraordinario. Examen departamental
en el que se evalúa todo el contenido del
programa y las competencias que se desarrollan
en el curso. Se hace necesaria la presentación
del portafolio de evidencias como requisito para
la presentación del examen.
Examen a título. Examen departamental en el
que se evalúa todo el contenido del programa y
las competencias que se desarrollan en el curso.
Se hace necesaria la presentación del portafolio
de
evidencias
como
requisito
para
la
presentación del examen.
Al terminar el
curso
El contenido del
curso.
El contenido del
curso.
El contenido del
curso.
100%
100%
100
15
16
SEMANA
3 Semanas
3 Semanas
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
CONTENIDO
EXPERIENCIA DE
APRENDIZAJE
El
estudiante
diseñará Metodología
en
el 1. Desarrolla un pre-test para
sistemas mecatrónicos de desarrollo de productos determinar los conocimientos
aplicación general integrando mecatrónicos
previos.
conocimientos de diseño
2. Lee de manera general los
electrónico, diseño mecánico,
antecedentes y estructura del
programación,
máquinas
diseño Mecatrónico.
eléctricas y control
3. Elabora diseños aplicables a la
industria.
4. Comenta el objetivo, define y
expone oralmente un informe
sobre las ideas principales, en
grupo.
ESTRATEGIAS
METODOLÓGICAS
-Exposición oral
-Análisis de textos
-Mapa conceptual
-Resumen
-Trabajo colaborativo
Unidad 1
El alumno conocerá los
fundamentos y componentes
principales de los sistema
mecatrónico. Entenderá la
importancia de las filosofía de
los sistemas mecatrónicos en
el
desarrollo
tecnológico
actual.
Métodos
de
enseñanza
Se impartirá mediante
sesiones expositivas
por el maestro, y
sesiones de solución
de problemas.
El maestro indicará a
los
alumnos
los
ejercicios
que
deberán
resolver
como práctica en
forma de tarea.
Introducción a la
representación de
sistemas mecatrónicos.
Unidad 1 Metodología
en el desarrollo de
productos mecatrónicos.
16 hs
Tema 1.1 Diseño
tradicional y
mecatrónico
Tema 1.2 Posibles
soluciones de diseño
Tema 1.3 Estudios de
casos de sistemas
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de
la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el
maestro.
Actividades de aprendizaje
Las actividades específicas de los
estudiantes
son;
prácticas,
lecturas, tareas, ejercicios en
clases, investigación extra-clase
en grupos.
RECURSOS
Recursos
tecnológicos:
Multimedia
Normas
reguladoras.
EVALUACIÓN
Diagnóstica
Pre-test.
Formativa
Discusión de mapas
conceptuales.
Sumativa
-Exposición del taller
en
grupo
(Heteroevaluación:
Rúbrica)
Recursos
tecnológicos:
Multimedia
Normas
reguladoras,
sistemas
eléctricos,
mecánicos,
electrónicos e
informaticos.
Diagnóstica
Pre-test.
Formativa
Discusión de mapas
conceptuales.
Sumativa
-Exposición del taller
en grupo
(Heteroevaluación:
Rúbrica)
17
mecatrónicos
3 Semanas
Unidad 2
El estudiante adquirirá el
conocimiento
de
una
metodología en el desarrollo
de productos mecatrónico.
Sabrá
escoger
los
componentes adecuados a la
problemática del producto
mecatrónico.
Modelado de sistemas
mecatrónicos.
Unidad 2 Introducción a
la representación de
sistemas mecatrónicos
16 hs.
Tema 2.1 Introducción
Tema
2.2
Sistemas
multipuertos y Bond
Graphs
Tema 2.3 Componentes
básicos de los modelos
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de
la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el
docente.
Se recomienda el uso de software
de descarga libre, tutoriales y
participación en foros de
discusión disponibles en Internet.
Métodos
de
enseñanza
Se
impartirá
mediante
sesiones
expositivas por el
docente
y
los
alumnos.
- Sesiones de solución
de problemas con
ayuda de las TICs con
la finalidad de ampliar
y profundizar los
temas y tópicos del
curso.
− Se alentará a los
alumnos a realizar
exposiciones
con
ayuda de equipo
multimedia
para
explicar
diferentes
métodos de diseño y
solución a problemas
reales planteados.
− Se expondrán por
parte del docente,
con ayuda de equipo
multimedia, la teoría
Programar
sesiones
de
resolución
analítica
de
ecuaciones
diferenciales
de
primer
orden.
•
Utilizar
software para
graficar
y
analizar
cualitativamen
te soluciones
de ecuaciones
diferenciales
de
primer
orden.
•
Resolver
banco
de
ejercicios
propuestos.
Diagnóstica
Pre-test.
Formativa
Discusión de mapas
conceptuales.
Sumativa
-Exposición del taller
en grupo
(Heteroevaluación:
Rúbrica)
18
3 Semanas
que requiera una
explicación
amplia
para su comprensión,
y se buscará el
aprendizaje
significativo,
colaborativo
y
constructivista,
fomentando en los
estudiantes
el
aprender a aprender.
Actividades
de
aprendizaje
• Formar equipos
(heterogéneos) para
discusión y análisis de
conceptos
previamente
investigados.
•
Identificar
diferentes tipos de
ecuaciones
diferenciales.
•
Unidad 3
Análisis y simulación de
Lecturas y otros recursos
Métodos
de
El
alumno
analizará
y sistemas mecatrónicos.
Se recomienda leer los temas de enseñanza
modelará
sistemas Unidad 3 Modelado de la bibliografía sugerida, y resolver Se impartirá mediante
mecatrónico para estudiar su sistemas mecatrónicos.
problemas indicados por el sesiones expositivas
comportamiento dinámico.
16hs
maestro.
por el maestro, y
Diagnóstica
Pre-test.
Formativa
Discusión de mapas
19
Tema
3.1
Sistemas
eléctricos
Tema
3.2
Sistemas
mecánicos
Tema
3.3
Sistemas
hidráulicos y acústicos
Tema 3.4 Transductores
y modelos de energía de
multinivel
3 Semanas
Proyecto integrador.
Unidad 4
Unidad 4 Análisis y
Integración de diferentes tipos simulación de sistemas
de controladores hardware- mecatrónicos.
software
al
diseño 16hs
mecatrónico.
Tema 4.1 Sistemas de
ecuaciones con Bond
Graph
Tema 4.2 Formulación y
reducción básica
Tema 4.3 Formulación
extendida
Tema 4.4 Variable de
salida
Tema 4.5 Simulación
sesiones de solución
de problemas.
Actividades
de
aprendizaje
Los
trabajos
de
investigación,
ejercicios resueltos en
clase
y tareas de parte de
los alumnos tienen la
finalidad de ampliar y
profundizar los temas
y tópicos del curso.
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de
la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el
docente.
Métodos
de
enseñanza
Se impartirá mediante
sesiones expositivas
por el maestro, y
sesiones de solución
de problemas.
Actividades
de
aprendizaje
Los
trabajos
de
investigación,
ejercicios resueltos en
clase y tareas de parte
de los alumnos tienen
la finalidad de ampliar
conceptuales.
Sumativa
-Exposición del taller
en grupo
(Heteroevaluación:
Rúbrica
Recursos
tecnológicos:
Multimedia
Normas
reguladoras.
Diagnóstica
Pre-test.
Formativa
Discusión de mapas
conceptuales.
Sumativa
-Exposición del taller
en grupo
(Heteroevaluación:
Rúbrica
20
nolineal
Tema 4.6 Simulación de
automatización
4 Semanas
Unidad 5
El
alumno
aplicará
los
conocimientos adquiridos en la
materia para desarrollar un
proyecto.
Contribución al Perfil de
Egreso
El egresado tendrá la facilidad
de tener un pensamiento
formal y metodológico para
proponer soluciones a
problemas de mediana
complejidad de abstracción.
Unidad 5 Análisis y
simulación de sistemas
mecatrónicos.
16hs
Tema 4.1 Sistemas de
ecuaciones con Bond
Graph
Tema 4.2 Formulación y
reducción básica
Tema 4.3 Formulación
extendida
Tema 4.4 Variable de
salida
Tema 4.5 Simulación
nolineal
Tema 4.6 Simulación de
automatización
y profundizar los
temas y tópicos del
curso.
Lecturas y otros recursos
Se recomienda leer los temas de
la bibliografía sugerida, y resolver
problemas indicados por el
decente.
Exposición oral
-Análisis de textos
-Mapa conceptual
-Resumen
-Trabajo colaborativo
Recursos
tecnológicos:
Multimedia
Normas
reguladoras,
sistemas
eléctricos,
mecánicos,
electrónicos e
informáticos.
Diagnóstica
Pre-test.
Formativa
Discusión de mapas
conceptuales.
Sumativa
-Exposición del taller
en grupo
(Heteroevaluación:
Rúbrica
21