Instrumentación y Sensores

En el curso se presentan los fundamentos básicos de los sistemas de instrumentación electrónica a partir del estudio de los elementos constitutivos de un sistema de medida para el monitoreo de variables físicas y supervisión de procesos. Los temas que se tratan en el curso incluyen: conceptos fundamentales y características de los sistemas de instrumentación para automatización de procesos, sensores primarios para variables físicas en instrumentación industrial, circuitos electrónicos para instrumentación y acondicionamiento de señal, estándares utilizados en los procesos industriales para medición y control. En el curso se plantean los conceptos teóricos se presenta ejemplos y resuelven ejercicios, se realizan prácticas de laboratorio, además se incluye en uso de herramientas de software y hardware para la apropiación del conocimiento. Las habilidades adquiridas son útiles en áreas de la ingeniería tales como los sistemas de control y la automatización de procesos industriales.

Información general

  • Código: 300IGE017
  • Área de formación: Ingeniería Aplicada
  • Créditos y horas de contacto: 2 Créditos, 64 horas en el semestre (4 horas por semana, 2 clases por semana)
  • Horas de trabajo independiente: 80.
  • Prerrequisitos: Señales y Sistemas
  • Tipo de curso: Núcleo de formación fundamental

Competencias

Durante el curso el estudiante desarrollará su capacidad para:

  • Durante el curso de Instrumentación y Sensores, el estudiante desarrollará su capacidad para actualizarse en el conocimiento de la disciplina y el estado tecnológico, pertinentes al diseño y construcción de los sistemas de instrumentación para el control de procesos.
  • Durante el curso de Instrumentación y Sensores, el estudiante desarrollará su capacidad para seleccionar en forma eficiente los elementos necesarios para el diseño y construcción de sistemas de instrumentación para el control de procesos.
  • Durante el curso de Instrumentación y Sensores, el estudiante desarrollará su capacidad para Planear y realizar actividades de diseño y construcción de sistemas de instrumentación para el control de procesos.
  • Durante el curso de Instrumentación y Sensores, el estudiante desarrollará su capacidad para comunicar efectivamente aspectos de instrumentación electrónica en el campo de la automatización de procesos.
  • Actualizarse, Evaluar, Seleccionar, Planear, Realizar, Comunicar.

Habilidades

Al final del curso el estudiante habrá desarrollado las siguientes habilidades:

  • Determinar antecedentes (A1: Technical Knowledge)
  • Interpretar comportamientos de sistemas (A4: Technical Knowledge)
  • Predecir comportamientos (A8: Technical Knowledge)
  • Implementar Circuitos (B5: Experimental Abilities)
  • Leer manuales (B8: Experimental Abilities)
  • Manejar instrumentos electrónicos de medición (B9: Experimental Abilities)
  • Considerar estándares (C2: Engineering design)
  • Considerar restricciones técnicas (C3: Considerar restricciones técnicas)
  • Formular criterios técnicos de selección (C7: Considerar restricciones técnicas)
  • Justificar una propuesta (D2: Teamwork abilities)
  • Sustentar una idea (D5: Teamwork abilities)
  • Dividir un problema en bloques (E3: Problem-solving abilities)
  • Modelar (E6: Problem-solving abilities)
  • Considerar restricciones técnicas (F2: Ethical responsibility)
  • Responsabilidad: (F9: Ethical responsibility)
  • Identificar marcos de referencia (H4 Breadth of knowledge)
  • Interpretar simbología (K3: Use of modern engineering tolos)
  • Manejar instrumentos electrónicos de medición(K5: Use of modern engineering tolos)
  • Usar herramientas de análisis, diseño y simulación (K7: Use of modern engineering tolos)

Actitudes

Al final del curso en el estudiante se habrán suscitado las siguientes actitudes:

  • Atención
  • Tolerancia
  • Responsabilidad

Contenido

Al final del curso en el estudiante podrá dar cuenta de los siguientes contenidos:

Fundamentos sobre los sistemas de instrumentación

  • Elementos funcionales de un sistema de instrumentación y medida: sensor, transductor, accionamiento, instrumento de medida y control, elemento final de control.
  • Características estáticas y dinámicas de los sistemas de instrumentación y medición electrónica.
    • Rango de medida, alcance, exactitud, sensibilidad, precisión, resolución y linealidad.
    • Errores sistemáticos, aleatorios e incertidumbre en las mediciones.

Características de los sistemas de instrumentación para automatización de procesos

  • Características estáticas y dinámicas de los sistemas de instrumentación.
    • Función de transferencia.
    • Sistemas de orden cero, uno y dos.
    • Margen dinámico.
    • Respuesta temporal.
    • Respuesta en frecuencia.
  • Sensores y transductores
    • Características constructivas de los sensores
    • Sensores resistivos, potenciometros.
    • Sensores de reactancia variable y electromagnéticos
    • Sensores generadores
    • Sensores Piezoeléctricos
    • Sensores conductores, semiconductores y dieléctricos
    • Sensores digitales
      • Muestreo y Retención
      • Conversores D/A y A/D
      • DAQ’s
      • Encoders

Sensores primarios para variables físicas e instrumentación industrial para el control de procesos

  • Sensores de temperatura.
  • Sensores de presión.
  • Sensores de flujo.
  • Sensores de nivel.
  • Sensores de fuerza y par.
  • Sensores de conductividad y humedad relativa.

Circuitos electrónicos para instrumentación y acondicionamiento de señal

  • Señales unipolares, diferenciales y de modo común, señales de voltaje y corriente, conversores de señal y adaptadores de impedancia, amplificadores de instrumentación.
  • Circuitos tipo Puente. Medición de inductancia, resistencia, capacitancia, admitancia e Inductancia.
  • Acondicionadores de señal para sensores resistivos.
  • Acondicionadores de señal para sensores de reactancia variable.
  • Acondicionadores de señal para sensores generadores.
  • Apantallamiento.
  • Puesta a tierra.

Estándares utilizados en los procesos industriales para medición y control

  • Sensado de variables en procesos industriales.
  • Protocolos de comunicación industrial.
  • Lectura e interpretación de diagramas P&I, ISA.
  • Buses de campo.
  • Actuadores.
  • Válvulas, servomotores, actuadores hidráulicos y neumáticos, relevadores.

Actividades curriculares

Fundamentos sobre los sistemas de Instrumentación

Determinar antecedentes, interpretar simbología y comportamientos de sistemas, Considerar estándares y restricciones técnicas, leer manuales e identificar marcos de referencia sobre los fundamentos de los sistemas de instrumentación de procesos, mediante clases magistrales y exposiciones.

Indicadores de desempeño: A1, A4, C2, C3, B8, H4, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		5
Ubicación en el semestre:		Semanas 1 - 2

Características de los sistemas de instrumentación para automatización de procesos

Determinar antecedentes, leer manuales, interpretar comportamiento de sistemas, considerar estándares, interpretar simbología, formular criterios técnicos de selección para la especificación de los elementos constitutivos de un sistema de instrumentación para el control de procesos mediante clases magistrales, charlas técnicas y talleres de comprensión.

Indicadores de desempeño: A1, A4, B8, C2, C7, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		12
Horas sin acompañamiento:		12
Ubicación en el semestre:		Semanas 3 a 5

Sensores primarios para variables físicas e instrumentación industrial para el control de procesos

Determinar antecedentes, interpretar comportamientos de sistemas, leer manuales, Considerar estándares y restricciones técnicas en el estudio y selección de los sensores primarios de un sistema de instrumentación, suscitando la atención y responsabilidad mediante clases magistrales y exposiciones.

Indicadores de desempeño: A1, A4, B8, C2, C3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		8
Horas sin acompañamiento:		5
Ubicación en el semestre:		Semana 6 a 7

Circuitos electrónicos para instrumentación y acondicionamiento de señal

Determinar antecedentes, interpretar y predecir comportamientos de sistemas de instrumentación, Implementar circuitos, formular criterios técnicos de selección considerando restricciones técnicas, usar herramientas de análisis, diseño y simulación para clasificar y especificar topologías de los circuitos de acondicionamiento en los sistemas de medida e instrumentación, mediante clases magistrales, talleres de comprensión y exposiciones.

Indicadores de desempeño: A1, A4, A8, B5, B9, C7, F2, H2, K5, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		14
Horas sin acompañamiento:		12
Ubicación en el semestre:		8 a 11

Instrumentación industrial

Determinar antecedentes, leer manuales, interpretar simbología, Considerar estándares y restricciones técnicas, formular criterios técnicos de selección, para interpretar el funcionamiento de los elementos constitutivos de un sistemas de instrumentación y medida.

Indicadores de desempeño: A1, B8, C2, C3, C7, K3

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		10
Horas sin acompañamiento:		12
Ubicación en el semestre:		12 a 14

Laboratorios

Predecir e interpretar comportamientos, interpretar simbologías implementar circuitos, manejar herramientas de simulación y emplear instrumentos electrónicos de medición para la experimentación relacionada con el estudio de las tecnologías de sensado, acondicionamiento de señales y monitoreo de variables en los sistemas de medida e instrumentación para procesos industriales, suscitando la atención y la responsabilidad mediante la realización de laboratorios.

Indicadores de desempeño: A4, A8, B5, B9, K3, K5, K7

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		10
Horas sin acompañamiento:		10
Ubicación en el semestre:		Semana 3 - 16

Proyecto

Formular criterios de selección, considerar restricciones técnicas, interpretar comportamientos de sistemas, justificar una propuesta, dividir un problema en bloques, modelar sistemas e implementar circuitos para el diseño y construcción de un sistema de monitoreo y supervisión de un proceso a partir del seguimiento en el tiempo de las variables críticas del proceso, suscitando atención, responsabilidad mediante el desarrollo de trabajo en grupo denominado proyecto de semestre.

Indicadores de desempeño: A4, B5, C3, C7, D2, D5, E3, E6, H4, F9, K7,

Tiempo:

Horas con acompañamiento:		6
Horas sin acompañamiento:		24
Ubicación en el semestre:		Semanas 2 - 16

Integración curricular

Resultados de programa (ABET)

  • La habilidad para aplicar conocimiento de matemáticas, ciencias e ingeniería.
  • La habilidad para diseñar y conducir experimentos así como para analizar e interpretar datos.
  • La habilidad para funcionar en equipos multidisciplinarios.
  • Habilidad para desempeñarse en forma responsable en el ejercicio de la ingeniería con rigor y objetividad técnica dentro de un marco de principios y valores éticos.
  • La habilidad para comunicarse efectivamente.
  • La habilidad para usar las técnicas, destrezas y herramientas modernas de ingeniería necesarias para la práctica de la ingeniería.

Relevancia del curso con los resultados de programa

Resultados del programa
A B C D E F G H I J K
Relevancia 2 2 3 1 2 1 1 2
Resultados de programa Indicadores de desempeño Actividades curriculares Contenido
Habilidad para aplicar conocimiento científico y de ingeniería A1,A4,A8 1,4,5,6,7 Todos
Habilidad experimental y análisis de información B5,B8,B9 1, 2, 3, 4, 6 ,7 Todos
Capacidad para escoger la mejor alternativa de solución a un problema C2,C3,C7 4,6,7 Todos
Capacidad de trabajar de manera cooperativa en la búsqueda de soluciones a problemas de orden disciplinar o multidisciplinar D2,D5 7 Todos
Habilidad para encontrar en un contexto determinado problemas susceptibles de ser resueltos por la ingeniería, y proponer diferentes opciones para la solución de un problema E3,E6 4, 5, 7 Todos
Habilidad para desempeñarse en forma responsable en el ejercicio de la ingeniería con rigor y objetividad técnica, dentro de un marco de principios y valores éticos. F2, F9 4, 6, 7 Todos
Apertura de conocimiento H4 1, 2, 4, 5 Todos
Habilidad para usar herramientas modernas de ingeniería K3,K5,K7 6,7 Todos

Evaluación

Actividad curricular Evaluación Porcentajes
1,2,3,4,5,6 Dos exámenes parciales 50%
Exposiciones 10%
7. Laboratorios Trabajos escritos sobre el desarrollo de las prácticas
de laboratorio. (Preinformes + informes) + trabajo práctico
15%
8. Proyecto Cronograma del proyecto 3%
Dos informes parciales de avance del proyecto 10%
Funcionamiento, informe final y paper 12%
Total 100%

Recomendaciones del Director del Programa

La asistencia a clase y a las prácticas de laboratorio es obligatoria, las fechas programadas para la entrega de reportes escritos son de estricto cumplimiento.

Reglas del curso

Calificación: Ver evaluación del curso

Uso de material en exámenes: No está permitido el uso de notas de clase, bibliografía, calculadoras, computadores personales ni teléfonos celulares.

Asistencia: Obligatoria.

Matriculación (últimos tres años)

Recursos

Salones de clase con las ayudas audiovisuales necesarias, Laboratorios con dotación tecnológica completa.

Aula virtual

Plataforma Blackboard: Contenido y planificación del curso, lineamientos de trabajos del curso, enunciado de Proyecto de semestre, presentaciones, talleres, prácticas de laboratorio, manuales de equipos y de herramientas de software además de exámenes de periodos anteriores.

Bibliografía

  1. Northrop Robert B., Introduction to Instrumentation and Measurements, segunda edición, Taylor & Francis
  2. Pallás Areny R., Sensores y Acondicionadores de señal, cuarta edición, Alfaomega, 2007
  3. Creus Sole Antonio, Instrumentación Industrial, séptima edición, Marcombo, 2005.
  4. Wolf y Smith, Guía Para Mediciones Electrónicas y Prácticas de Laboratorio, Prentice Hall, 1992
  5. Pallás Areny R., Instrumentos Electrónicos Básicos, primera edición, Alfaomega, 2007
 
materias/instrumentacion_y_sensores.txt · Última modificación: 2015/08/10 08:33 por alexvalencia
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