TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGÍAS RENOVABLES AREA SOLAR EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
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- Elisa Córdoba Silva
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1 TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGÍAS RENOVABLES AREA SOLAR EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE ADQUISICIÓN DE DATOS 1. Competencias Desarrollar sistemas fototérmicos y fotovoltaicos con base en los requerimientos de la industria y la sociedad para contribuir a satisfacer con la demanda de energía y disminuir el impacto ambiental. 2. Cuatrimestre Quinto 3. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Horas Totales por Semana 5 Cuatrimestre 7. Objetivo de aprendizaje El alumno integrará redes de sistemas de adquisición de datos mediante el acondicionamiento de señales físicas, instrumentación virtual y protocolos de comunicación para la operación y control de los sistemas de energías renovables y el procesamiento, análisis y registro de datos. Unidades de Aprendizaje Horas Teóricas Prácticas Totales I. Acondicionamiento de señal II. Sensores y transductores III. Adquisición de datos Totales
2 UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. Unidad de aprendizaje I. Acondicionamiento de señal 2. Horas Teóricas 4 3. Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje El alumno elaborará circuitos electrónicos básicos para el acondicionamiento de señales generadas por sensores de sistemas de energías renovables. Temas Saber Saber hacer Ser Circuitos de acondicionamiento de señal. Circuitos auxiliares. Definir las funciones básicas del acondicionamiento de señal: Amplificación, filtrado, linealización, conversión de señales, cambio en niveles de señal, interface digital y transmisión de señal. Identificar los circuitos electrónicos básicos de acondicionamiento de señal de un sistema de energía renovable tal como solar fotovoltaica o solar térmica. Identificar los tipos y características de los circuitos auxiliares en el acondicionamiento de señal como blindaje, optoaisladores, osciladores y sistema de tierra, necesarios en los sistemas solares fotovoltaicos o solares térmicos. Integrar circuitos electrónicos, las funciones de acondicionamiento de señal de un sistema de energía renovable tal como solar fotovoltaica o solar térmica mediante los principios de operación, amplificación, filtrado, linealización, conversión de señales, cambio en niveles de señal, interface digital y transmisión de señal. Elaborar circuitos auxiliares de blindaje, optoaisladores, osciladores, sistema de tierra y ruido de acuerdo a la señal a acondicionar.
3 PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje Realizará a partir de un caso práctico, un reporte técnico de acondicionamiento señal para un sistema de energía renovable que contenga: - Diagrama esquemático del circuito de adquisición. - Principio de operación del circuito electrónico de acondicionamiento. Resultados de mediciones de la señales de entrada y salida del circuito. Secuencia de aprendizaje 1. Identificar las funciones del acondicionamiento de señales. 2. Comprender los circuitos electrónicos de acondicionamiento. 3. Comprender el procedimiento para integrar los circuitos de acondicionamiento en un sistema de energía renovable. 4. Evaluar el funcionamiento de acondicionamiento de señal de un sistema de energía renovable. Instrumentos y tipos de reactivos Caso Práctico Guía de - Puntos de prueba. - Resultados experimentales. -Conclusiones. El reporte debe estar escrito de forma clara, concisa y sencilla.
4 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Equipos colaborativo Tareas de investigación Prácticas demostrativas Medios y materiales didácticos Medios audiovisuales Pintarrón y marcadores Internet Computadora Ejercicio práctico Material y equipo de laboratorio (componentes electrónicos, osciloscopio, multímetro y fuente de voltaje). Sensores Bibliografía ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X
5 UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. Unidad de aprendizaje II. Sensores y transductores. 2. Horas Teóricas 9 3. Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la El alumno seleccionará el sensor o transductor adecuado para Unidad de medir las variables generadas por los sistemas de energías Aprendizaje renovables. Temas Saber Saber hacer Ser Características Identificar la señal generada y el acondicionamiento necesario para los diferentes tipos de sensores y transductores de temperatura, presión, nivel y flujo, en base a sus características, funcionamiento y uso. Determinar la señal generada y el acondicionamiento necesario para los diferentes tipos de sensores y transductores de luz, humedad, corriente y voltaje. Describir los tipos de transductores de temperatura y sus características: - Termopares, RTD, termistores, y circuitos integrados. - Tubo de Bourdon, fuelle y piezoeléctrico. - Sonda, nivel de cristal, flotador, ultrasónico y LVDT. - Fluxómetro de turbina, tubo de Venturi y rotámetro.
6 Temas Saber Saber hacer Ser Sensores y transductores de temperatura, presión, nivel y flujo. Identificar la señal generada y el acondicionamiento necesario para los diferentes tipos de sensores y transductores de posición lineal, posición angular, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza y par. Implementar un sistema de censado de una variable como temperatura, presión, nivel o flujo. Sensores y transductores de posición lineal, posición angular, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza y par. Describir los tipos de transductores de posición lineal y sus características: Potenciómetro, encoder, LVDT, galga extensiométrica, acelerómetro y efecto hall. Identificar la señal generada y el acondicionamiento necesario para los diferentes tipos de sensores y transductores de posición lineal, posición angular, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza y par. Describir los tipos de transductores de posición lineal y sus características: Potenciómetro, encoder, LVDT, galga extensiométrica, acelerómetro y efecto hall. Implementar un sistema de sensado de una variable como posición lineal, posición angular, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza y par.
7 Temas Saber Saber hacer Ser Sensores y transductores de luz, humedad, corriente y voltaje. Identificar la señal generada y el acondicionamiento necesario para los diferentes tipos de sensores y transductores de luz, humedad, corriente y voltaje. Describir los tipos de transductores de luz, humedad, corriente y voltaje: Fotoresistencia, fototransistor y circuitos integrados. Implementar un sistema de sensado de una variable como luz, humedad, corriente y voltaje.
8 PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje Realizará, a partir de un caso práctico, un reporte técnico de la implementación de un sistema de censado que contenga: - Justificación de la selección de adecuada del acondicionamiento de las señales. - Diagrama de los circuitos de acondicionamiento de señal. Secuencia de aprendizaje 1. Identificar las características de los sensores y transductores. 2. Comprender las características y la señal generada de un sensor o transductor. 3. Integrar un sistema de censado. Instrumentos y tipos de reactivos Caso Práctico Lista de cotejo - Gráficas de salida de los sensores y de los circuitos de acondicionamiento. - Resultados teóricos y experimentales. - Conclusiones. El reporte debe estar escrito de forma clara, concisa y sencilla.
9 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Equipos colaborativos Tareas de investigación Prácticas demostrativas Medios y materiales didácticos Medios audiovisuales Pintarrón y marcadores Internet Computadora Ejercicios prácticos Material y equipo de laboratorio (componentes electrónicos, osciloscopio, multímetro y fuente de voltaje). Sensores Bibliografía ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X
10 UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. Unidad de aprendizaje III. Adquisición de datos 2. Horas Teóricas 9 3. Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje El alumno construirá un sistema de adquisición de datos para la medición, procesamiento y registro de las variables generadas por sistemas de energías renovables. Temas Saber Saber hacer Ser Introducción a los sistemas de medida y adquisición de datos. Adquisición de datos analógicos y digitales. Identificar los tipos y características de un sistema de adquisición de datos. Distinguir los tipos de tarjetas comerciales de adquisición de datos útiles para la medición de variables de un sistema de energía renovable, tal como solar fotovoltaica o solar térmica. Definir las características y especificaciones técnicas de operación de la tarjeta de adquisición de datos analógicos o digitales y el tipo de conexión. Seleccionar la tarjeta de adquisición adecuada a la adquisición de datos de un sistema de energía renovable, como solar fotovoltaica o solar térmica. Elaborar instrumentos virtuales para adquirir, procesar, mostrar y almacenar los datos recabados de un sistema de energía renovable.
11 Temas Saber Saber hacer Ser Medición local y remota. Identificar los protocolos de comunicación de las redes LAN y WAN necesarios en la adquisición remota de datos como RS232, RS485, Ethernet, USB, TCP/IP y WiFi. Configurar los protocolos de comunicación de la red local o remota de un sistema de energía renovable. Elaborar un instrumento virtual para adquirir datos remotos de un sistema de energía renovable.
12 PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje Realizará, a partir de un caso práctico, un reporte técnico de adquisición remota de datos de un sistema de energía renovable, que contenga: - Justificación de la selección de la tarjeta de adquisición, los sensores y protocolo de comunicación. - Configuración de la tarjeta de adquisición de datos. - Diagrama conexiones del sistema de adquisición y acondicionamiento. - Diagrama del instrumento virtual. - Mediciones de las señales de entrada y salida del sistema. - Gráficos y archivos generados por el instrumento virtual. - Resultados experimentales. - Conclusiones. El reporte debe estar escrito de forma clara, concisa y sencilla. Secuencia de aprendizaje 1. Identificar las tarjetas de adquisición de datos y los sistemas discretos de adquisición. 2. Analizar los tipos de tarjeta DAQ. 3. Comprender el procedimiento de configuración y adquisición de datos de la tarjeta DAQ y programación del instrumento virtual. 4. Diferenciar entre adquisición local y remota. 5. Configurar el protocolo requerido para la medición local y remota. Instrumentos y tipos de reactivos Caso Práctico Guía de
13 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Análisis de casos Equipos colaborativos Prácticas demostrativas Medios y materiales didácticos Medios audiovisuales Pintarrón y marcadores Internet Computadora Tarjeta de adquisición Software de instrumentación virtual Ejercicio práctico Material y equipo de laboratorio (componentes electrónicos, osciloscopio, multímetro y fuente de voltaje). Sensores Bibliografía ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X
14 CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUE CONTRIBUYE LA ASIGNATURA Capacidad Diagnosticar la radiación solar mediante la caracterización físico-térmica y condiciones climatológicas del entorno para determinar la viabilidad del sistema. Criterios de Desempeño Elabora un reporte que contenga las características siguientes: - Humedad relativa - Dureza del agua - Temperatura de bulbo seco - Temperatura de bulbo húmedo - Temperatura de punto de roció - Capacidad calorífica - Radiación global - Temperatura del fluido de trabajo - Volumen - Peso - Radiación directa - Radiación UV - Variables climatológicas anuales - Condiciones geográficas - Orientación en base al ecuador - Diferencia de potencial - Presión de operación - Intensidad eléctrica - Potencia - Carta psicométrica - Irradiancia (W/m²) - Insolación (W-h/m²)
15 FUENTES BIBLIOGRÁFICAS Autor Año Título del Documento Ciudad País Editorial Thomas L. Floyd Carlos Chicala Francisco j.velazco; Daniel Cicuéndez Lasen, Teresa M. Rueda Rodríguez (2008) Dispositivos electrónicos (2004) Adquisición de datos: medir para conocer y controlar (1997) Notas sobre adquisición de datos y control con computador México México Pearson Barcelona España Soluciones en control S.R.L Barcelona España Santander : T.G.D Miguel Pareja Aparicio (2010) Energía Solar Fotovoltaica 2a Edición: Calculo de Una Instalación Aislada. Bogotá Colombia Marcombo ISBN-13: John A. Duffie William A. Beckman (2006) Solar Engineering of Thermal Processes New Jersey USA John Wiley & Sons, Inc.
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