INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices 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. Elaboración inicial de la estructura del proyecto final de sistemas termodinámicos del vehículo. II. Conceptos básicos del modelado de sistemas automotrices. III. Herramientas computacionales para el modelado de sistemas termodinámicos en el vehículo. IV. Modelado físico de sistemas termodinámicos en el vehículo. V. 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: Crouse, William H., Anglin, Donald L., Puesta a Punto y Rendimiento del Motor, Editorial Alfaomega, 3ª Edición, páginas 540, México, 2005, ISBN: Guido J., Clements, Administración exitosa de proyectos, Editorial Thomson Learning, 2ª Edición, 2003, páginas 220, ISBN: México. 4. Jóvaj, M. S., Motores de automóvil, Editorial Mir, 1ª Edición, páginas 120, Rusia, 1987, 1ª Edición, ISBN: Kuo, Benjamín, Sistemas de Control Automático, Editorial Pearson Prentice Hall, México, 7ª Edición, páginas 890, México, 2006,, ISBN:

2 ESCUELA: SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices, Ingeniería en Sistemas Computacionales. OPCIÓN: Control de Sistemas Automotrices. COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Control de Sistemas Termodinámicos del Vehículo I SEMESTRE: Séptimo CLAVE: CRÈDITOS: 7.5 VIGENTE: Agosto 2011 TIPO DE Teórico - Práctica MODALIDAD: Presencial. TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 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

3 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.

4 Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I CLAVE: HOJA: 4 DE 9 N UNIDAD: I 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. 1.1 Metodología y técnicas aplicables al desarrollo de proyectos HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA B3 1.2 Plan de trabajo cronograma B Estructuración de objetivos temas y estrategias Elementos para planear una justificación B3 Elaboración de marco referencial e índice 1.6 Estudio económico 1.7 Estudio de factibilidad de proyectos 1.8 Revisión del tema seleccionado. Subtotales 18.0 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. Trabajos escritos 20% Protocolo del proyecto 30% PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

5 Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I CLAVE: HOJA: 5 DE 9 N UNIDAD: II 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 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 HORAS T P EC 6.0 CLAVE BIBLIOGRÁFICA 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 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 Subtotal 15.0 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. Trabajos escritos 20% Avance del proyecto 30% PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

6 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 Conceptos básicos del modelado de sistemas automotrices Definición de términos Clasificación de sistemas de control. Diferentes representaciones de modelos matemáticos en sistemas automotrices. 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. HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Fundamentos de control electrónico del vehículo. Sistema de control electrónico del motor. Sistema electrónico de control del combustible. 6.0 Subtotal ESTRATEGIA DIDÁCTICA 18.0 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 Modelado del sistema 20% Avance del proyecto 30%

7 Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I CLAVE: HOJA: 7 DE 9 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCT. No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Ruta critica en la elaboración de un proyecto. Partes de un protocolo de un proyecto. Defensa del tema seleccionado. Simulación del análisis termodinámico de sistemas mecánicos. I I I II Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio relacionado, según la Unidad Académica en que se imparta. 5 Simulación del análisis termodinámico de sistemas hidráulicos. II 6 Simulación del análisis termodinámico de sistemas neumáticos. II 7 Simulación de modelos matemáticos automotrices. III 8 Modelado de sistemas en Matlab y Simulink III 9 Control electrónico del vehículo III Subtotal 27.0

8 Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I CLAVE: HOJA: 8 DE 9 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen diagnóstico sin valor I II III Trabajos escritos 20% Protocolo del proyecto 30% Trabajos escritos 20% Avance del proyecto 30% Modelado del sistema 20% Avance del proyecto 30% Nota. La evaluación final será el promedio de los tres periodos. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 Arias Paz, Manual de automóviles, 55ª. Edición, Editorial Dossat, páginas 780, España, 2004,, ISBN: Crouse, William H., Anglin, Donald L., Puesta a Punto y Rendimiento del Motor, Editorial Alfaomega, 3ª Edición, páginas 540, México, 2005, ISBN: Guido J., Clements, Administración exitosa de proyectos, Editorial Thomson Learning, 2ª Edición, páginas 220, México ISBN: Jóvaj, M. S., Motores de automóvil, Editorial Mir, 1ª Edición, páginas 120, Rusia, 1987, 1ª Edición, ISBN: Kuo, Benjamín, Sistemas de Control Automático, Editorial Pearson Prentice Hall, México, 7ª Edición, páginas 890, México, 2006, ISBN: , 6 Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de Control Moderna, Editorial Pearson Prentice Hall, 4ª. Edición, páginas 350, México, 2003, ISBN: Ogata, Katsihiko, Sistemas de Control en Tiempo Discreto, Editorial Pearson Prentice Hall, páginas 750, 2ª. Edición, México, 2006, ISBN:

9 1. DATOS GENERALES INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices SEMESTRE: Séptimo ÁREA: Básicas C. Ingeniería D. Ingeniería C. Soc. y Hum. ACADEMIA: Sistemas Automotrices Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Mecánica, Ingeniería en Control y Automatización. 2. OBJETIVO DE LA 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 EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES 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 en realizar modelos y simularlos, con el fin de conocer el comportamiento. Conocimientos de mecánica y electrónica en el control del motor de un vehículo. 3 años en la docencia o experiencia en dar cursos Facilidad de comunicación. Manejo de grupo Motivar al auto estudio el razonamiento y la investigación. Realizar analogías y comparaciones en forma simple Compromiso social. Responsabilidad. Ética. Superación docente y profesional. Cooperativa Tolerancia Manejo de los nuevos modelos educativos y de las TIC S ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Leandro Brito Barrera PROFESOR COLABORADOR Ing. Guillermo Santillán Guevara SUB DIRECTOR ACADEMICO DIRECTOR DE LA UNIDAD M. en C. Jesús Reyes García FECHA: Agosto 2010