CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos SEMESTRE: Octavo OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará el control de Máquinas Eléctricas, bajo el análisis de elementos electromagnéticos, mecánicos, neumáticos, e hidráulicos en el contexto de los Sistemas de Procesos Eléctricos y de su influencia en la estabilidad de sistemas, a través de la regulación de los parámetros fundamentales de funcionamiento e implementación de protecciones CONTENIDO SINTÉTICO: I. Control Electromagnético II. Control Electrónico de Potencia. Control de Máquinas Eléctricas IV. Control Neumático e Hidráulico V. Procesos Eléctricos METODOLOGÍA: Elaboración de tareas y búsqueda de información extraclase por parte del alumno. Realización de prácticas experimentales de laboratorio bajo la supervisión de los profesores, titular y adjunto. Realización de visitas industriales. Exposición por parte del profesor. Solución de problemas conjuntamente por parte del profesor y los alumnos. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Aplicación de tres exámenes parciales los cuales tendrán un valor del 60% Participación intra y extra clase tendrá una ponderación del 20%. Reportes técnicos de prácticas de laboratorio será de 20% BIBLIOGRAFÍA: Farrando Boix, Ramón. Circuitos Neumáticos, Eléctricos e Hidráulicos: Marcombo; México, 1999, 452 pp Fitzgerald, A.E., Kingsley, Charles and Umans D, Stephen. Electric Machinery; Mc. Graw Hill, USA; 2003, 688 pp. Maloney J. Timothy. Electrónica Industrial Moderna; Prentice Hall: México, 1997, 526 pp. Porras A. Porras y Montanero A.P. Autómatas Programables; Mc Graw Hill; México, 1994, 412 pp. Vithayathil, Joseph. Power Electronics, Principles and Applications; McGraw-Hill, USA, 1995, 632 pp.
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Control y Automatización ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos SEMESTRE: Octavo CLAVE: CRÉDITOS: 9.0 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS./SEMANA / TEORÍA: HRS./SEMANA / PRÁCTICA: HRS./TOTALES / SEMANA: HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 54 HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 54 HRS./TOTALES: 108 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Ingeniería Eléctrica REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO Por: Consejo Técnico Consultivo Escolar de la ESIME Zacatenco M en C. Jesús Reyes García AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 2 DE 9 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La asignatura de control de máquinas, bajo la modalidad teórico-práctica, tiene como objetivo fundamental fortalecer el perfil del Ingeniero en Control y Automatización en el desarrollo de su profesión dentro de los procesos de producción y manufactura, mediante el control de máquinas eléctricas así como la utilización de elementos motrices que requieren de circuitos de mando, regulación, inversión de giro, rendimiento y protección utilizando elementos electromagnéticos y/o de origen estático dentro de la electrónica de potencia, y la aplicación de sistemas neumáticos e hidráulicos aplicados a Procesos Eléctricos. Los cursos que anteceden a esta asignatura son: Máquinas Eléctricas I, Máquinas eléctricas II, Electrónica II y Teoría de Control. Los cursos colaterales son: Control de Procesos I. Los cursos consecuentes son: Control de procesos II y Comunicaciones Industriales. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno realizará el control de Máquinas Eléctricas, bajo el análisis y arreglo de elementos electromagnéticos, mecánicos, neumáticos, hidráulicos en el contexto de los Sistemas de Procesos Eléctricos, de su influencia en la estabilidad de sistemas, regulando los parámetros fundamentales de funcionamiento e implementación de protecciones
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 3 DE 9 UNIDAD I NOMBRE: Control Electromagnético OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá el control electromagnético, incluyendo: simbología, instalación eléctrica, interruptores, contactores, relevadores en general, elementos de sobrecarga y control, sus combinaciones, de mando y sus aplicaciones. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 Introducción 8B, 11B, 12C, 1.2 Simbología electromecánica 1.3 Instalación eléctrica 1.4 Interruptores Relevadores 1.6 Contactores 1.7 Elementos de: Sobrecarga, control y de mando ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información documental especializada por parte de los alumnos, trabajos extraclase. Participación del alumno en el desarrollo de ejemplos específicos y complementando con visitas a centros de control de motores en forma grupal e individual, coordinado y auxiliado con material audiovisual el manejo y uso de revistas y catálogos de fabricantes. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se realizará una evaluación continua de los alumnos, considerando su participación en clase, trabajos de búsqueda bibliografica y tareas, utilizando la información digitalizada (10%). La evaluación será complementaria con la aplicación del examen parcial correspondiente (unidades I y II), (40%) y la evaluación del reporte de prácticas experimentales (50%)
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 4 DE 9 UNIDAD: II NOMBRE: Control Electrónico de Potencia OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá los diferentes elementos y circuitos de control del tipo electrónico en lo referente a su operación, construcción, selección; aplicados en el control de motores eléctricos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 Introducción 7B, 10C, 9C, 4C 2.2 Simbología europea y americana 2.3 Semiconductores de potencia (IGBT, BJT, SCR S) 2.4 Etapas de conversión AC/DC, DC/DC y DC/AC 10.5 2.5 Coordinación de protecciones ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta de diversos medios informativos, revistas especializadas de circulación nacional e internacional sobre semiconductores de potencia y sistemas de conversión de la energía Participación de los alumnos para que en forma teórica y mediante el desarrollo de experimentos a nivel laboratorio, los conceptos descritos por el profesor sean fortalecidos. Realización de tareas extraclases y entrega de reporte de prácticas de laboratorio PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Para la evaluación de esta unidad se tomará en cuenta la participación individual y por equipo de los alumnos, considerando el desarrollo y reporte de los trabajos realizados en cada una de las actividades programadas dentro y fuera del aula (10%), complementándose con la aplicación de un examen que contemple el contenido expuesto (unidades I y II); (40%), así como la calificación obtenida en los reportes de la parte experimental realizada (50%).
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 5 DE 9 UNIDAD: NOMBRE: Control de Máquinas Eléctricas OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará las técnicas de control de máquinas de corriente alterna, síncronas, asíncronas y de corriente directa, así como los elementos de control electromagnético y electrónico en el accionamiento y regulación en procesos industriales. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Clasificación de máquinas de C.A. 9.0 14B, 7B, 10C, 4C, 3.2 Control de máquinas asíncronas (jaula de ardilla, rotor devanado) Arranque a tensión plena, tensión reducida Inversión de giro, frenado, driver s 3.3 Control de máquinas síncronas Motor, generador, frenado 3.4 Control de máquinas de corriente directa. Motor en: derivación, serie, compuesto inversión de giro, frenado, driver s 3.5 Motor a pasos, clasificación, circuitos de operación. 3.6 Control de máquinas con DSP s ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta de Normas Nacionales e internacionales y revistas especializadas sobre máquinas de corriente directa y magnetismo permanente. Exposición de temas por parte del alumno con apoyo de material audiovisual, bajo la supervisión del profesor. Desarrollo de ejemplos específicos y complementados con visitas industriales para observar la aplicación real de este tipo de motores. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Se realizará un 2do examen del curso (unidad ); (40%), promediado con evaluaciones continuas, reflejo de la participación individual y grupal de los alumnos en actividades tales como: tareas, búsqueda documental especializada (10%), y prácticas de laboratorio (50%)
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 6 DE 9 UNIDAD: IV NOMBRE: Control Neumático e Hidráulico OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará circuitos Neumáticos e Hidráulicos aplicados a sistemas de control electroneumático y electrohidráulico a través de elementos de mandos y control electromecánicos y electrónicos. TEMA 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 T E M A S Introducción Simbología neumática e hidráulica Definición de parámetros aplicados en la neumática e hidráulica Conceptos de: presión, flujo volumétrico, flujo másico, velocidad. Sistema neumático Definición y funcionamiento del compresor Unidades de mantenimiento, solenoides, válvulas de control de distribución, actuadores. Sistema hidráulico. Definición y funcionamiento de las bombas hidráulicas Unidades de potencia, válvulas de control de distribución, actuadores. Desarrollo de circuitos neumáticos e hidráulicos HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 11B, 8B, 12C, 10C ESTRATEGIA DIDÁCTICA Integración de equipos de trabajo por parte de los alumnos. Resolución en equipo de ejercicios de ejemplos específicos sobre elementos neumáticos e hidráulicos relacionados con su aplicación industrial en los sistemas de producción, apoyado por el profesor en la exposición teórica de la temática y auxiliado con material audiovisual, haciendo uso de revistas y catálogos de fabricantes. Realización de prácticas de laboratorio PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El criterio de evaluación de esta unidad estará basado en el promedio obtenido por cada alumno en forma individual y/o equipo de cada una de las actividades realizadas en clase y los reportes escritos entregados oportunamente de los trabajos o tareas de búsqueda bibliografica (10%), la calificación obtenida del 3er examen parcial (unidades IV y V); (40%) y complementado con la calificación obtenida en la realización de la práctica experimental programada (50%)
ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 7 DE 9 UNIDAD V NOMBRE: Procesos Eléctricos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los conceptos del control electromagnético, electrónico, neumático e hidráulico en procesos eléctricos de tipo genéricos y específicos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 5.2 Introducción. Sistemas de control de velocidad. 7B, 14B, 8B, 1C, 2C,13C, 14C, 15C, 16C 5.3 Reguladores de: voltaje, corriente y frecuencia. 4.5 5.4 Sistemas retroalimentados y servomecanismos. 5.5 Sistema Industrial de lazo cerrado. 5.6 Aplicaciones en procesos del tipo industrial y especiales ESTRATEGIA DIDÁCTICA Técnicas grupales para la discusión y análisis de los temas consultados en reportes técnicos y revistas especializadas. Solución teórica y comprobación experimental a problemas reales planteados en el sector industrial por el profesor o los estudiantes, utilizando material audiovisual, y catálogos de fabricantes y normas nacionales que contemplen los temas de esta unidad y complementen la participación del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La calificación obtenida por los alumnos será el promedio de las diferentes evaluaciones que les sean aplicadas: 40% correspondiente a la calificación obtenida en el 3er examen parcial (unidades IV y V), su participación en clase y a la entrega en forma escrita y defensa oral de las tareas y/o trabajos de búsqueda bibliografica especializada encomendados individualmente o por equipo en la solución a problemas industriales ( 10%) y el 50% de la realización de las prácticas experimentales programadas para esta unidad
ASIGNATURA: Control de Máquinas Y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 8 DE 9 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 3 Elementos de control electromagnético. Elementos de protección electromagnéticos Elementos de control electrónico I I II Todas las prácticas se desarrollarán en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas 4 Conversión AC/DC II 5 Conversión DC/DC II 6 Conversión DC/AC II 7 Arranque y control de un motor tipo jaula de ardilla a tensión plena 8 Arranque y control de un motor tipo jaula de ardilla a tensión reducida 9 Arranque y control de un motor tipo rotor devanado. 10 Arranque y control de un motor de corriente directa. 11 Arranque y control de un motor a pasos. 12 Dispositivos y elementos de mando neumáticos e hidráulicos IV 13 Sistema de control hidráulico IV 14 Aplicación de circuito neumáticos y hidráulicos con Fluid-SIM IV 15 Regulación de par-velocidad V 16 Regulación de potencia-velocidad V
ASIGNATURA: Control de Máquinas Y Procesos Eléctricos CLAVE: HOJA: 9 DE 9 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 2 3 I y II IV y V Evaluación con tres exámenes departamentales y la participación del alumno en clase lo cual tendrá un peso del 50%. Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico por práctica de laboratorio efectuada, y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 50%. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Allen Bradley; Catálogo de Control Industrial; México,1999, 3863 pp. Baldor; Manual del Driver BD1-1100; USA, 2000, 855 pp. Baldor; Manual del Driver Series 15J, USA, 1999, 305 pp. Circutor; Catálogo General; México, 1997, 829 pp. Eurotherm; Manual del Driver 601 y 605, USA, 2000, 330 pp. Eurotherm; Manual del Driver 506 y 590, USA, 2000, 382 pp. Farrando Boix, Ramón. ; Circuitos Neumáticos, Eléctricos e Hidráulicos; Marcombo; México,Octubre 1999, 452 pp. Fitzgerald, A.E., Kingsley, Charles and Umans D, Stephen ; Electric Machinery; Mc. Graw Hill, USA; 2003, 688 pp. Grupo Schneider, Square D; Manual Compendiado 21, México,1993, 2962 pp. Logic Databook; Manual Nacional Semiconductor LS/S/TTL; USA, 1989, 1117 pp. Maloney J. Timothy ; Electrónica Industrial Moderna; Prentice Hall: México, 1997, 526 pp. Motorola; Optoelectro MCS Device Data, Motorota, USA, 1989, 862 pp. Motorola; Semiconductor Power Circuits; USA,1998, 2538 pp. Porras A. Porras y Montanero A.P.; Autómatas Programables; Mc Graw Hill; México, 1994, 412 pp. Vithayathil, Joseph; Power Electronics, Principles and Applications; McGraw-Hill, USA,1995, 632 pp. Yaskawa; Manual del Driver J7 MINI; Japón, 1999, 255 pp.
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: ESIME Zacatenco, Unidad Profesional López Mateos CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización SEMESTRE Octavo ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERIA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Ingeniería Eléctrica ASIGNATURA: Control de Máquinas y Procesos Eléctricos ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero Electricista/Control, Electromecánico, preferentemente con amplia experiencia comprobable en la industria 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno realizará el control de Máquinas Eléctricas, bajo el análisis y arreglo de elementos electromagnéticos, mecánicos, neumáticos, hidráulicos en el contexto de los Sistemas de Procesos Eléctricos, de su influencia en la estabilidad de sistemas, regulando los parámetros fundamentales de funcionamiento e implementación de protecciones 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Dinámica de máquinas eléctricas Control de máquinas eléctricas. Instalaciones eléctricas En la selección, aplicación, operación y diseño de sistemas de control aplicados a las industrias: alimenticia, manufacturera, química y en general cualquier industria que haga uso de máquinas eléctricas Comunicación Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. Transferencia del conocimiento teórico a la solución de problemas. Análisis y síntesis Crítica fundamentada Compromiso social Ética Responsabilidad Científica Colaboración Compromiso con la docencia ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Alejandro Acuña Saavedra Ing. Guillermo Santillán Guevara M. en C. Jesús Reyes García Presidente de academia Subdirector Académico Director FECHA: Agosto 2005