UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de : Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de : (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura (X) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 18/01/2014 Fecha de la última actualización: 06/11/2015 Responsables del diseño: Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks M.C. Daniel Librado Martínez Vázquez Presentación: Esta unidad de está dividida en 3 unidades temáticas. En la primera unidad temática se cubren los elementos fundamentales de los sistemas dinámicos con movimiento traslacionales y rotacionales. En la segunda se estudian las características transitorias de los sistemas dinámicos en el dominio del tiempo y de Laplace. Finalmente, en la tercera unidad temática se estudia la respuesta en frecuencia de los sistemas dinámicos utilizando diagramas de Bode.

2 2 Propósito: Esta unidad de tiene como finalidad que el estudiante desarrolle competencias que contribuyen al perfil del ingeniero en aeronáutica. Además, permite fundamentar los requerimientos previos para las unidades de posteriores de Dinámica de Vuelo y Dinámica Estructural. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de : Esta unidad de contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de : Utiliza los fundamentos teóricos de la mecánica clásica para describir, analizar y resolver problemas que involucran sistemas dinámicos conformados por masas, resortes y amortiguadores con aplicaciones a sistemas aeronáuticos.

3 3 Representación gráfica Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social. Competencias de la Unidad de Aprendizaje Instrumentales Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

4 Unidad temática 1: Sistemas traslacionales y rotacionales simples Competencias particulares: Utiliza las leyes de Newton de la mecánica clásica para describir, analizar y resolver problemas de sistemas dinámicos traslacionales y rotacionales conformados por masas, resortes y amortiguadores en aplicaciones simples de ingeniería aeronáutica. 4 Elementos de Competencia *Describir y analizar sistemas dinámicos traslacionales simples. *Describir y analizar sistemas dinámicos rotacionales simples. Evidencias de *Solución de problemas de sistemas dinámicos traslacionales. *Solución de problemas de sistemas dinámicos rotacionales. Criterios de desempeño *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. Actividades de aula las leyes de la mecánica clásica que describen el comportamiento de los sistemas traslacionales mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería aeronáutica. aula las leyes de la mecánica clásica que describen el comportamiento de los sistemas rotacionales mediante la realización de actividades individuales y grupales en las que se resuelvan problemas de aplicación dentro de la ingeniería aeronáutica. Contenidos * Movimiento rectilíneo simple de una partícula. * Equilibrio dinámico de fuerzas de una partícula. * Dinámica de un cuerpo rígido en una dimensión. * Estudio dinámico de los elementos resorte lineal y amortiguador lineal. * Sistemas traslacionales simples conformados por masas, resortes y amortiguadores. * Movimiento rotacional simple de un cuerpo rígido en una dimensión. * Estudio dinámico de los elementos resorte rotacional, amortiguador rotacional y engranes. * Sistemas rotacionales simples conformados por masas, resortes, amortiguadores y engranes. * Sistemas híbridos traslacionales y rotacionales. * Introducción a sistemas dinámicos no lineales. Recursos * Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

5 Unidad temática 2: Análisis de respuesta transitoria Competencias particulares: Utiliza las herramientas matemáticas de ecuaciones diferenciales y trasformada de Laplace para analizar y resolver problemas de sistemas dinámicos. UANL - FIME 5 Elementos de Competencia *Obtener la función de transferencia de un sistema dinámico a partir de sus ecuaciones diferenciales. *Describir y analizar la respuesta transitoria de sistemas de primero, segundo y orden superior. Evidencias de *Solución problemas obtención funciones transferencia. de de de de *Solución de problemas de respuesta transitoria de primero, segundo y orden superior. Criterios de desempeño *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. Actividades de aula los métodos y procedimientos necesarios para la obtención de funciones de trasferencia a partir de ecuaciones diferenciales. aula los métodos y procedimientos necesarios para la obtención de la respuesta transitoria sistemas de primero, segundo y orden superior. aula las características principales y la interpretación de la respuesta transitoria de sistemas primero, segundo y orden superior. Contenidos * Transformada de Laplace de sistemas lineales. *Entradas y salidas de un sistema dinámico. *Obtención de la función de transferencia. *Sistemas de primer orden. *Sistemas de segundo orden. *Sistemas de orden superior. *Características principales de la respuesta transitoria: tiempo de respuesta, tiempo de establecimiento, sobretiro, frecuencia de oscilación, ganancia, etc. Recursos * Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

6 Unidad temática 3: Respuesta en frecuencia Competencias particulares: Utiliza las herramientas de análisis en el dominio de la frecuencia para describir el comportamiento de sistemas dinámicos. UANL - FIME 6 Elementos de Competencia *Elaborar e interpretar el diagrama de Bode de sistemas lineales. Evidencias de *Solución de problemas de trazado de diagramas de Bode. Criterios de desempeño *Se evaluará el planteamiento, el procedimiento de resolución de los problemas, el resultado final y la interpretación de los resultados en aplicaciones realistas. Así mismo, se evaluará la entrega en tiempo y forma. Actividades de aula los métodos y procedimientos necesarios para el trazado de los diagramas de Bode de sistemas lineales. aula la interpretación de la respuesta en el dominio de la frecuencia de un sistema dinámico para aplicaciones de aeronáutica. Contenidos * Trazado de diagramas de Bode. * Principales características de la respuesta en el dominio de la frecuencia: picos de resonancia, frecuencia de corte, etc. * Interpretación de los diagramas de Bode para diferentes aplicaciones. Recursos * Elementos del aula. * Libros de texto y de consulta. * Artículos de revista y congreso.

7 Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Examen de medio término 20% Examen final 20% Modelado de dinámica traslacional 7.5% Modelado de dinámica rotacional 7.5% Obtención de funciones de transferencia 5% Respuesta transitoria 10% Análisis en el dominio de la frecuencia 15% UANL - FIME 7 Producto integrador de : Producto integrador 15 % Al finalizar la unidad de el alumno entregará en equipos que designe el profesor un proyecto, el cual constará de los siguientes elementos: Prototipo de un mecanismo con dinámicas traslacionales y rotacionales de al menos dos grados de libertad Un reporte que incluya: o Proceso de modelado del comportamiento dinámico del mecanismo en ecuaciones diferenciales o Obtención de la función de transferencia del mecanismo. o Análisis de la respuesta transitoria del mecanismo. o Análisis de la respuesta en el dominio de la frecuencia del mecanismo o Comparación entre las características dinámicas observables del prototipo y las obtenidas de manera teórica Fuentes de apoyo y consulta:

8 8 Libro: DYNAMIC MODELING AND CONTROL OF ENGINEERING SYSTEMS Autor: Bohdan T. Kulakowski Editorial: Cambridge University Press Libro: DYNAMIC SYSTEMS: MODELING AND ANALYSIS Autor: Hung V. Vu Editorial: Mc-Graw-Hill Libro: DINAMICA DE SISTEMAS Y CONTROL Autor: Eronini-Umez-Eronini Editorial: Thomson Learning o Tema: Base de datos del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Liga: ieeexplore.org Fecha última revisión: 5/5/2014 Revista: Journal of Guidance, Control, and Dynamics Año: 2007 # de revista: AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics Mes: Enero Nombre del artículo: Review of Flight Dynamics Autor: John Valasek

9 Perfil del docente: UANL - FIME 9 Grado mínimo de Maestría con especialidad en: Aeronáutica, Mecatrónica, Mecánica, Electrónica o Control. Ficha bibliográfica del profesor: El Dr. Amézquita actualmente labora como profesor de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El Dr. Amézquita cuenta con el título de Doctorado Ciencias de la Ingeniería con una especialización en Sistemas Autónomos, otorgado por el 2010 por el Tecnológico de Monterrey. También tiene los grados de Maestro en Ciencias de la Ingeniería con especialización en Automatización y Control y de Ingeniería en Sistemas Electrónicos otorgados por la misma institución. La actividad principal del Dr. Amézquita es la investigación y la docencia en las áreas de dinámica de vuelo y sistemas dinámicos. El M. en C. Daniel L. Martínez Vázquez actualmente labora como profesor de tiempo completo en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El maestro Martínez cuenta con el título de Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica con opción Mecatrónica, otorgado en el año 2009 por el CINVESTAV. La actividad principal del maestro Martínez es la investigación y la docencia en las áreas de Aviónica y Aerodinámica. JEFATURA DE ACADEMIA Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dr. Luis Arturo Reyes Osorio COORDINACIÓN GENERAL ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Ulises Matías García Pérez SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero

10 CONTROL DE CAMBIOS Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha 10