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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS F AC ULT AD DE INGE NIER I A SYLLABUS PROYECTO CURRICULAR: INGENIERÍA ELECTRÓNICA

NOMBRE DEL DOCENTE ESPACIO ACADÉMICO: CÓDIGO:508131

Instrumentación Industrial Obligatorio ( X ) : Básico ( ) Complementario ( Electivo (

) : Intrínsecas ( ) Extrínsecas (

)

)

NUMERO DE ESTUDIANTES: 94

GRUPO: 1, 2, 3 y 4 NÚMERO DE CREDITOS:3

TIPO DE CURSO:

TEÓRICO

PRACTICO

TEO-PRAC: X

Alternativas metodológicas: Clase Magistral ( X ), Seminario ( ), Seminario – Taller ( X ), Taller ( ), Prácticas ( X ), Proyectos tutoriados ( X ), Otro: _____________________ HORARIO: DIA

HORAS

SALON

I. JUSTIFICACIÓN DEL ESPACIO ACADÉMICO (El Por Qué?) El ingeniero electrónico necesita de bases y conceptos avanzados en el área de las mediciones y la instrumentación para la adecuada aplicación de sus conocimientos en los aspectos relativos a la asesoría, el diseño y la especificación primordialmente en áreas de aplicación tales como la industria, la investigación y la medicina, entre otras.

II. PROGRAMACION DEL CONTENIDO (El Qué? Enseñar) OBJETIVO GENERAL

Dirigir al alumno dentro del áre, para que se encuentre con los elementos de base, los aspectos dinámicos y los aspectos modernos de la instrumentación.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Adquirir los conocimientos y el dominio de las teorías y conceptos fundamentales en el área de metrología. 2. Evaluar los modelos y dominar el manejo de algunos sensores, utilizados en la medición de las principales variables físicas y físico-químicas. 3. Estudiar y manejar las principales técnicas desarrolladas hasta el presente para el desarrollo de instrumentos a saber: modelamiento, polarización y acondicionamiento de sensores, acondicionamiento, amplificación y linealización de señales y, finalmente, técnicas para la emulación del valor de la variable medida. 4. Estudiar y dominar los métodos de evaluación y especificación de los instrumentos para el debido desempeño dentro de determinados procesos. COMPETENCIAS DE FORMACIÓN: Este espacio académico hace énfasis y motiva, dentro de los ambientes dentro de los cuales se desarrolla (aula, laboratorio y área de trabajo del estudiante), a que se exploren y perfeccionen las habilidades de investigación, perfeccionamiento, optimización, creatividad, compañerismo y trabajo en grupo. Paralelamente exige del estudiante agilidad y decisión, tanto a nivel teórico como práctico, en el manejo de conceptos adquiridos en otros espacios, para el debido cumplimiento de los objetivos de la asignatura.

PROGRAMA SINTÉTICO:

1. El entorno de la medida, metrología. ¿Qué elementos participan concreta y conceptualmente de la medición? ¿Existe un lenguaje que permita establecer una comunicación en torno al tema, el cual se soporte sobre normas que la comunidad afín entienda y aplique? 2.

Sensórica. ¿Con qué principios y a qué materiales les han sido dotados determinadas cualidades,

para que permitan la percepción de las diversas magnitudes que nos presenta la naturaleza? 3.

El instrumento de medida. ¿Cómo los dispositivos y tecnologías de la electrónica nos permiten obtener una interpretación cuantificada de los procesos en la naturaleza?

III. ESTRATEGIAS (El Cómo?) Metodología Pedagógica y Didáctica: La asignatura se desarrolla en tres ambientes: el aula, con el acompañamiento total del docente, el laboratorio con la dirección del docente pero con la libertad del trabajo autónomo del grupo, y un espacio autónomo donde el estudiante se enfrenta, solo o en grupo según el libremente lo elija, a la recapitulación, o resolución, o ambos, de las temáticas o interrogantes planteados alrededor de la asignatura. La asignatura comprende siete unidades temáticas teóricas y una unidad práctica; todas ellas establecidas en razón de su afinidad por el contenido y cada una con su respectiva especificación metodológica y competitiva. EL AULA. Las temáticas se desarrollan en clases magistrales dentro de las cuales se busca una comunicación permanente con el curso, con el fin de orientar los subtemas en razón de sus intereses y sus ideas alrededor de la asignatura. Los subtemas tratados se enlazan con otras temáticas convergentes en otras áreas de la profesión. Se establecen hitos para que el estudiante controle permanentemente el avance y los objetivos de la asignatura. La profundización y rapidez con que se llevan las temáticas, están condicionadas a la media que se observe en los aspectos tales como captación, reflexión, cuestionamientos, entre otros, dentro del grupo discente. La temática se planifica para que evolucione secuencialmente, en las estructuras cognitivas, para acceder a conocimientos cada vez más elaborados. La metodología del desarrollo del ambiente de aula se orienta a que el docente sea un orientador y coordinador del proceso enseñanza aprendizaje y el alumno sea un investigador dentro de dicho proceso.

La evaluación es cuantitativa pero involucra procesos y técnicas que permiten deducir aspectos cualitativos de la apropiación del conocimiento hecha por el estudiante; dicha evaluación se realiza mediante diversidad de instrumentos de seguimiento (parciales, parciales cortos, proyectos, trabajos de grupo, trabajos de investigación). La evaluación es continua durante el proceso de enseñanza y es aprovechada para hacer una realimentación permanente sobre los aspectos evaluados y así mismo obtener una crítica en la metodología empleada y el nivel de captación de los conceptos transmitidos. En este modelo se intenta que la evaluación este orientada a medir el nivel de comprensión y la adquisición de conocimientos antes que valorar numéricamente los resultados de las pruebas. EL LABORATORIO. Aquí el estudiante desarrolla una labor bastante autónoma, aplicando conceptos adquiridos dentro del aula o fuera de ella pero asociados al tema de la asignatura. El trabajo se orienta en torno a problemas o proyectos planteados y debidamente especificados, sin sesgar u obligar una metodología particular, sino más bien, dando todas las libertades para incentivar la creatividad y obtener diversas alternativas, en cuanto a la solución y en cuanto al tratamiento del problema. ESPACIO AUTONOMO. En este espacio el eje del modelo es el aprender haciendo, investigando y recapitulando, todo ello alrededor de las inquietudes u obligaciones transmitidas y exigidas desde el aula o desde el laboratorio.

Horas

Horas

Horas

Total Horas

profesor/semana

Estudiante/semana

Estudiante/semestre

Tipo de Curso

TD

TC

TA

(TD + TC)

(TD + TC +TA)

X 16 semanas

Teóricopráctico

64

32

64

6

10

160

Créditos

3

Trabajo Presencial Directo (TD): trabajo de aula con plenaria de todos los estudiantes. Trabajo Mediado_Cooperativo (TC): Trabajo de tutoría del docente a pequeños grupos o de forma individual a los estudiantes. Trabajo Autónomo (TA): Trabajo del estudiante sin presencia del docente, que se puede realizar en distintas instancias: en grupos de trabajo o en forma individual, en casa o en biblioteca, laboratorio, etc.)

IV. RECURSOS (Con Qué?) Académicos formales: Docente, aula, laboratorio, herramientas de aula. Trabajos extraclase: Tareas, lecturas, proyectos, investigaciones. Guías de los proyectos: Directivas de las labores a desarrollar dentro y fuera del laboratorio conasesoria del docente. Memorias de clase: Resúmenes de los temas desarrollados dentro del aula, acompañados de ejemplos. Talleres, Exposiciones y labores de investigación: Conjunto de labores entre estudiantes y docente, donde se discuten, aclaran, extienden y complementan las temáticas desarrolladas en la clase formal. Medios: Video beam, retroproyector, instrumentos de laboratorio. Ayudas: diapositivas, pancartas, estructuras, instrumentos de medida, sensores. Tecnologías informáticas de la información y la comunicación: Manejo interactivo, estudiante-docente, del aula virtual de “Instrumentación Industrial” ubicada en la plataforma moodle 2. Apertura y exigencia al uso de paquetes informáticos colaborativos tanto en la parte teórica como en la práctica (Lab-Wiew, Math-Lab, Arduino, Wiring, Eyes-Web, etc). BIBLIOGRAFÍA TEXTOS GUÍA

1.

ASCH, G., et al. 1999. 834 p.

Les capteurs en instrumentation industrielle. 5eme

2.

WESBTER, John. Et a. Measurement, instrumentation and sensors handbook, CRCnetBase. 1999.

3.

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Vocabulario internacional de metrología: conceptos fundamentales, generales y términos asociados (VIM). Bogotá: ICONTEC, 1994. ( GTC-ISO-IEC 99).

4.

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Cantidades y unidades. Parte 0: Principios generales. Bogotá: ICONTEC, 1994. (NTC-ISO 31-0).

5.

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN, Parte 11: Signos y símbolos matemáticos para uso en ciencias físicas ICONTEC, 1994. ( NTC-ISO 31-11).

TEXTOS COMPLEMENTARIOS

édition. Paris : Dunod.

Cantidades y unidades. y tecnología. Bogotá:

1.

RABINOVICH, S. Evaluating Measurement Accuracy: A Practical Approach. Springer,2010. 271 p.

New

York:

2.

TAYLOR, J. An Introduction to error Analysis : The study of uncertainties in Physical measurements. Sausalito, California : University Science Books. 1997. 327 p.

3.

BELL, S. Measurement Good Practice Guide No. 11 (Issue 2): A Beginner’s Guide to Uncertainty of Measurement. Teddington, Middlesex, United Kingdom : National Physical Laboratory. 1999. 33 p.

6.

SCHMID , W. y LAZOS , R. Guía para estimar la incertidumbre de la medición. El Marqués, Qro., México: Centro Nacional de Metrología. 2004. 27 p.

7.

SAUDI ARABIAN. SAUDI ARABIAN STANDARDS ORGANIZATION. Guide to the expression of uncertainty in measurement. 2006. 136 p.

8.

DE SILVA, G. Basic Metrology for ISO 9000 Certification. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2002. 214 p.

9.

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Guia para la expresión de incertidumbre en las mediciones. Bogotá: ICONTEC, 1997. (GTC 51). 1997.

10. INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Guia sobre la incertidumbre de la medición para principiantes. Bogotá: ICONTEC, 2004. (GTC 115). 2004. 11. NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY,. Special Publication 811: Guide for the Use of the International System of Units (SI). Gaithersburg, MD: NIST, 2002. (SP811). 76 p. 12. PEREZ, M., et all. Instrumentación electronica. España: Thomson. 2005. 862 p. 13. FRADEN, J. handbook of modern sensors: Physics, designs and applications. New York: SpringerVerlag. 2004. 589 p. 14. WALT, B. Et all. Instrumentation reference book. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1061 p.

2003.

REVISTAS

DIRECCIONES DE INTERNET 1. 2. 3. 4.

http://www.oiml.org/ http://www.ilac.org/ http://www.iso.org/iso/home.htm http://www.metrologiefrancaise.fr/fr/activites-internationales/organisations/conventionmetre.asp

5. 6. 7.

http://www.iec.ch/ http://www.icontec.org.co/Home.asp?CodIdioma=ESP http://www.nist.gov/

V. ORGANIZACIÓN / TIEMPOS (De Qué Forma?) A continuación las siete unidades que configuran la asignatura. 1ª MEDICIONES. Unidad a desarrollarse en tres semanas. Se caracteriza por su afinidad con competencias cognitivas e interpretativas. Subtemas

Competencias

Indicadores de Competencia

Cognitiva e

Diferenciación y conocimiento de la terminología y la simbología que describe las características, las

Interpretativa.

cualidades y los defectos de los procesos y sistemas

La medida. Tipos de medida. La cadena de medida. Características, definiciones y determinaciones en mediciones. Normas. Norma ISO-IEC 80 000

reales, teóricos y empíricos de la medición.

2ª SENSORES DE: TEMPERATURA, LUZ, POSICIÓN Y DESPLAZAMIENTO, PRESIÓN, FLUJO, CAUDAL, NIVEL, LLUVIA Y HUMEDAD. Está calculada para ser cubierta en seis semanas. Subtemas Unidades

aplicables

a

cada

Competencias una

de

Indicadores de Competencia

las

magnitudes a medir.

Cognitiva,

Principios físicos y funcionamiento.

relacional y

Materiales y sus características.

creativa.

Modelos matemáticos.

Nivel de conocimiento. Demostración de habilidad para ubicar el sensor en aplicaciones directas y no directas.

Aplicaciones.

3ª ECUACIONES EMPÍRICAS. Ocupa una semana. Subtemas

Competencias

Funciones lineal y no lineal. Modelos

y

técnicas

ecuaciones. Tipos de ecuaciones.

de

obtención

de

las

Relacional, interpretativa y previsiva.

Indicadores de Competencia Capacidad de llegar al modelo empírico a través de diferentes técnicas y procesos.

4ª ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES. Se desarrolla en dos semanas. Subtemas Técnicas

de

acondicionamiento

Competencias y

sus

características. Acondicionamiento lineal y no lineal.

Cognitiva, previsiva, relacional y creativa.

Indicadores de Competencia Discernir los aspectos que convienen al sensor de acuerdo a su tipo, ubicación y señal obtenida en el proceso de medición..

5ª TEORIA DE ERROR. Ocupa dos semanas. Subtemas Tipos de error. Manejo de errores. Operaciones con incertidumbres.

Competencias Cognitiva, deductiva y relacional

Indicadores de Competencia Determinar errores directa e indirectamente en datos y señales indiferentes condiciones de presentación. Corregir, eliminar y prever los errores en el diseño de instrumentos de medida.

6ª LINEALIZACIÓN DE SENSORES. Ocupa una semana. Subtemas Principios de linealización. M Linealización por modificación del sensor.

Competencias

Indicadores de Competencia

Cognitiva,

Explotación óptima de los circuitos electrónicos que

deductiva y

permitan la mejora de resultados en términos de

creativa.

señales lineales.

7ª EMULACIÓN DEL VALOR DE LA MAGNITUD EN LA MEDIDA. Ocupa dos semanas. Subtemas

Competencias

Indicadores de Competencia

Cognitiva,

Explotación óptima de los circuitos electrónicos y de los

deductiva y creativa.

algoritmos computacionales que permitan la mejora de resultados en términos de los objetivos.

Modelo matemático aplicado en la emulación. Tipos de emuladores: analógicos y digitales. Emulación de señales lineales. Emulación de señales no lineales segmentadas. Emulación Tabular. Emulación de modelos funciones matemáticas específicas.

8ª PROYECTOS. Ocupa el horario asignado al laboratorio durante el semestre: 2 horas por semana. Subtemas

Competencias

Indicadores de Competencia

Previsiva,

Exploración del comportamiento grupal en aspectos de

relacional y

disciplina, coordinación y colaboración para lograr

Calibración de sensores. Desarrollo de técnicas de acondicionamiento. Desarrollo de sensores. Desarrollo de instrumentos.

creativa.

objetivos en investigación y diseño.

VI. EVALUACIÓN (Qué, Cuándo, Cómo?)

TIPO DE EVALUACIÓN

FECHA

PORCENTAJE

PRIMERA NOTA

Examen escrito.

Semana 4

10

SEGUNDA NOTA

Examen escrito

Semana 7

10

TERCERA NOTA

Trabajo de investigación

Semana 8

5

CUARTA NOTA

Examen escrito

Semana 11

10

QUINTA NOTA

Examen escrito(parciales cortos)

SEXTA NOTA

Trabajo especial teórico-práctico

Semana 13

5

SEPTIMA NOTA

Examen final escrito

Semana 16

30

OCTAVA NOTA

Proyectos de laboratorio

Durante el semestre

Durante el semestre

10

20

ASPECTOS A EVALUAR DEL CURSO 1. Evaluación del desempeño docente 2. Evaluación de los aprendizajes de los estudiantes en sus dimensiones: individual/grupo, teórica/práctica, oral/escrita. 3. Autoevaluación. 4. Coevaluación del curso: de forma oral entre estudiantes y docente.

DATOS DEL DOCENTE NOMBRE : PREGRADO : POSTGRADO :

ASESORIAS: FIRMA DE ESTUDIANTES FIRMA

NOMBRE FIRMA DEL DOCENTE

_________________________________

FECHA DE ENTREGA: Abril de 2012.

CÓDIGO

FECHA