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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización. ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.

SEMESTRE:

Quinto

OBJETIVO GENERAL: El alumno seleccionará el instrumento de medición adecuado a cada variable de proceso industrial, previa interpretación del funcionamiento del sensor y de las necesidades de su aplicación especifica.

CONTENIDO SINTÉTICO: I II III IV V

Introducción a la Medición en el Control Automático. Elementos Primarios de Presión. Captores de Temperatura. Sensores de Flujo. Medición de Nivel.

METODOLOGÍA: Participación dinámica del alumno, a través del uso de material audiovisual, manejo de manuales de instrumentos industriales, material bibliográfico especifico, visitas industriales y prácticas de laboratorio; bajo el apoyo y supervisión del profesor, el alumno realizará un trabajo final por escrito, donde aplicará lo aprendido en clase. .

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La parte teórica se evaluará con tres exámenes parciales escritos cuyo valor será del 60%, las tareas y un trabajo de aplicación elaborado en equipo tendrán un valor del 10% y el 30% restante será la calificación de laboratorio que estará conformada por el promedio de los reportes de prácticas y reportes de las visitas industriales realizadas. La suma de las calificaciones de la teoría y el laboratorio se realizará siempre que el laboratorio sea aprobado.

BIBLIOGRAFÍA: a

Creus Sole Antonio, Instrumentación Industrial, Editorial Alfaomega Marcombo, 4 Edición, España, 1989. Danaher Controls, Digital Instrumentation, Danaher Controls, USA, 2002. I.S.A. Instrument Technician Training Program (ITTP), I.S.A., 1991. . Lipták, Krista, Instruments Engineers Handbook, Chilton Editores, USA, 1985.

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ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de ICA

ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición. SEMESTRE: Quinto CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: Agosto 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctico MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HRS/SEMANA/TEORÍA:4.5 HRS/SEMANA/PRÁCTICA:1.5 HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 81 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27 HRS/TOTALES: 108

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Procesos Industriales. 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.

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ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.

CLAVE:

HOJA: 2

DE 9

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En los procesos industriales, es de gran importancia el control de las variables que intervienen en estos como son: flujo, temperatura, presión, nivel. Por lo que es indispensable que el ingeniero en Control y Automatización sea capaz de identificar, cuantificar y transmitir dichas variables a los centros de mando para su control, por medio de señales hidráulicas, neumáticas, eléctricas, electrónicas, ópticas, térmicas, etc. Siendo las asignaturas antecedentes Electrónica I, Física Moderna, Electricidad y Magnetismo, Química Aplicada. Las asignaturas colaterales son: Teoría de Control I, Electrónica II. Las asignaturas consecuentes son: Elementos de Transmisión y Control, Operaciones de Separación, Instrumentos Analíticos de Medición, Control de Procesos I, Control de Procesos II, Optativa I y Optativa II.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno seleccionará el instrumento de medición adecuado a cada variable de proceso industrial, previa interpretación del funcionamiento del sensor y de las necesidades de su aplicación especifica.

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ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición. No. UNIDAD: I

CLAVE:

HOJA: 3

DE 9

NOMBRE: Introducción a la Medición en el Control Automático.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios en que se basan los elementos de medición como son: función, tipo, error, transmisión, interpretación, y determinación de criterios, en cada una de las tecnologías actuales de medición.

No. TEMA 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.5 1.6 1.7 1.7.1 1.8 1.9

TEMAS T Introducción. Importancia de la medición en el control automático. Análisis de los elementos de control en un diagrama a bloques. Función que realizan los elementos de medición. Problemática general de la medición. Señales Analógicas y/o Digitales. Errores en la medición, transmisión e interpretación de valores. Simbología según Norma ISA S55.1 Tecnologías actuales. Neumática, Hidráulica, Electro-Electrónica, Radiación. Evaluación Análisis y diseño

3.0

HORAS P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA EC 2.0

1B, 7B, 8B, 9C

1.5 1.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos por los alumnos. Resolución de ejercicios de aplicación. Uso de material audiovisual, catálogos y manuales. Uso de la Norma ISA S5.1 a ejercicios de simbología.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

El primer examen abarcará las unidades I, II y III hasta el tema 3.2.2, tendrá un valor del 60%, 10% tareas y avance del trabajo de aplicación y 30% prácticas de laboratorio y visitas industriales.

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ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición. No. UNIDAD: II

CLAVE:

HOJA: 4

DE 9

NOMBRE: Elementos Primarios de Presión.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios en los que se basan los diferentes elementos primarios de medición de presión y las tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características para la selección, calibración, instalación y arranque.

No. TEMA 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12

TEMAS T Principios básicos y definiciones Clasificación de los sensores de presión (manométrica, absoluta, vacío) Mecánicos. Neumáticos/Hidráulicos (transmisores) Electromecánicos (transductores) Electrónicos de vacío. Principios básicos de operación. Unidades, escalas y nomenclaturas. Características básicas de diseño Hoja de especificaciones y típicos de instalación. Criterios de selección y dimensionamiento Norma ISA S-20 Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI, API, AGA Conservación y mantenimiento. Calibración. Costos. Ejemplos de selección y aplicación.

1.5

HORAS P

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

7.5

3.0

1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C, 7B, 8B, 10C, 14C, 15C

10.5 1.5

1.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de prácticas y visitas industriales. Resolución de ejercicios de aplicación para selección de instrumentos de medición de presión, llenado de hojas de especificación, dimensionamiento, apoyado en el uso de manuales de fabricantes de instrumentos industriales, material audiovisual, catálogos, todo esto bajo la supervisión del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

El primer examen abarcará las unidades I, II y III hasta el tema 3.2.2, tendrá un valor del 60%, 10% tareas y avance del trabajo de aplicación y 30% prácticas de laboratorio y visitas industriales.

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ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición. No. UNIDAD: III

CLAVE:

HOJA: 5

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NOMBRE: Captores de Temperatura.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios en que se basan los diferentes elementos captores de temperatura y las tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características para la selección, calibración, instalación y arranque.

No. TEMA

3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13

TEMAS

Definiciones y principios básicos. Clasificación de los sensores de temperatura De contacto Sin contacto Principios básicos de operación Unidades, escalas y nomenclatura Características básicas de diseño Hoja de especificaciones y típicos de instalación. Criterios de selección y dimensionamiento, Norma ISA S-20 Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI, API, AGA. Conservación y mantenimiento Calibración Costos Ejemplos de selección y aplicación Tendencias.

HORAS

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

P

EC

3.0

7.5

3.0

1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C, 7B, 8B, 10C, 11C, 12C, 15C

10.0

2.0

2.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Elaboración de mapas conceptuales. Realización de prácticas de laboratorio y visitas industriales. Aplicación de normas a ejercicios de diferentes tipos de procesos. Resolución de ejercicios de llenado de hojas de especificación y típicos de instalación de captores de temperatura apoyado en manuales de fabricantes de instrumentos industriales utilizando técnicas grupales, apoyado por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

El segundo examen abarcará las unidades III desde el tema 3.3 y IV hasta el tema 4.6, tendrá un valor del 60%, 10% tareas y avance del trabajo de aplicación y 30% prácticas de laboratorio y visita industrial.

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DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición. No. UNIDAD: IV

CLAVE:

HOJA: 6

DE 9

NOMBRE: Sensores de Flujo.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios en que se basan los diferentes sensores de flujo y las tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características para la selección, calibración, instalación y arranque.

No. TEMA 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13

T

HORAS P

EC

3.0

6.0

3.0

TEMAS Definiciones y principios básicos. Clasificación de los sensores de flujo. Sensores volumétricos. Sensores de flujo másico. Principios básicos de operación. Unidades, escalas y nomenclaturas. Características básicas de diseño. Hojas de especificaciones y típicos de instalación. Criterios de selección y dimensionamiento, Norma ISA S-20 Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI, NEMA, IEEE, API, AGA. Conservación y mantenimiento Calibración Costos Ejemplos de selección y aplicación Tendencias

CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C, 7B, 8B, 10C, 13C, 15C

15.0

3.0

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Conocimiento físico del equipo e instalación y cableado eléctrico en el laboratorio. Resolución de ejercicios de aplicación de sensores de flujo, llenado de hojas de especificación Uso de manuales de instrumentos industriales, material audiovisual, catálogos. Uso de normas ISA S-20 aplicadas a diferentes tipos de procesos, todo esto bajo la orientación del profesor. Realización de visitas Industriales.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV desde el tema 4.7 y V con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30% prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial.

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CLAVE:

HOJA: 7

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NOMBRE: Medición de Nivel.

No. UNIDAD: V

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios en que se basan los diferentes elementos de medición de nivel y las tecnologías usadas para la medición y control, la determinación de las características de selección, calibración, instalación y arranque.

No. TEMA 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13

TEMAS Principios básicos y definiciones Clasificación de sensores de nivel Medición de líquidos Medición de sólidos Principios básicos de operación Unidades, escalas y nomenclaturas. Características básicas de diseño Hojas de especificaciones y típicos de instalación Criterios de instalación y dimensionamiento Norma ISA S-20 Normas Nacionales e Internacionales ISA, ANSI, API, AGA Conservación y mantenimiento Calibración Costos Ejemplos de selección y aplicación Tendencias

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

HORAS P

EC

3.0

6.0

3.0

1B, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C, 7B, 8B, 10C, 13C, 15C

12.0

2.0

2.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de prácticas y visitas industriales. Uso y manejo de manuales para determinar características del elemento estudiado. Aplicación de normas ISA S-20 a ejercicios de diferentes tipos de procesos.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará las unidades IV desde el tema 4.7 y V con un porcentaje del 60%, 10% para tareas y avance del trabajo de aplicación final y 30% prácticas de laboratorio y reporte de visita industrial.

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DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición.

CLAVE:

HOJA: 8

DE 9

RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Instrumentación

1

Sensores de Presión • Diafragma • Fuelle • Bourdón (Manejo de manuales de fabricantes de instrumentos industriales)

II

7.5

2

Sensores de Temperatura • Termopares • RTD”S • Radiación (Manejo de manuales de fabricantes de Instrumentos Industriales)

III

7.5

3

Sensores de Flujo • Placa de Orificio • Sensor magnético (Manejo de manuales de fabricantes de Instrumentos Industriales)

IV

6.0

4

Sensores de Nivel • Flotador • Transductor de nivel • Mirillas de nivel • Magnéticos (Manejo de manuales de fabricantes de Instrumentos Industriales)

V

6.0

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CLAVE:

HOJA: 9 DE 9

PERÍODO

UNIDAD

1

I, II, III hasta tema 3.2.2

60% Examen escrito + 10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% reportes de laboratorio y visitas industriales.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

2

III, IV desde tema 3.3 hasta tema 4.6

60% Examen escrito + 10% tareas y avance trabajo de aplicación + 30% reportes de laboratorio y visitas industriales.

3

IV desde el tema 4.7 hasta V

60% Examen escrito + 10% tareas y entrega trabajo de aplicación + 30% reportes de laboratorio y visitas industriales. Para acreditar la asignatura es necesario obtener calificación aprobatoria en el laboratorio. El reporte de las visitas será considerado como reporte de práctica.

CLAVE

B

1

X

C

2 3

X X

4

X

5

X

6 7 8

X X

X

9 10

X X

11

X

12

X

13

X

14

X

15

X

BIBLIOGRAFÍA Creus Sole Antonio, Instrumentación Industrial, Editorial Alfaomega a Marcombo, 4 Edición, España, 1989. Danaher Controls, Digital Instrumentation, Danaher Controls, USA, 2002. Dwyer Instruments Inc., Controls & Gages Catalogue, Millenium Edition, USA, 2000. Eurotherm/Action Instruments, Product Handbook, volume 16, Invensys Company, USA, 2002. Eurotherm / Action Instruments, Control Process Automation Recorders, Eurotherm / Action Instruments, England, 2001. Festo AG & Co., Programa de Fabricación, Festo AG & Co. Alemania, 2003. I.S.A. Instrument Technician Training Program (ITTP). I.S.A., 1991. Lipták, Krista, Instruments Engeeniers Handbook, Chilton Editores. USA, 1985. Mollen Kamp. Introduction to Automatic Process Control. I.S.A., 1984. Moore Automation Solutions, Measurement & Control Catalog, Moore Automation Solutions, USA, 1999. Omega Engineering, The Electric Heaters Handbook, Omega Engineering, USA 1995. Omega Engineering, The Temperature Handbook, Omega Engineering, USA 1995. Omega Engineering, The Flow and Level Handbook, Omega Engineering, USA 1995. Omega Engineering, The Pressure Strain and Force Handbook, Omega Engineering, USA 1995. Red Lion, Industrial Control Solutions, Red Lion Controls B V, USA, 2002.

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PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: CARRERA: ÁREA:

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Zacatenco

BÁSICAS C. INGENIERÍA

ACADEMIA:

SEMESTRE Quinto

Ingeniería en Control y Automatización

Procesos Industriales

D. INGENIERÍA

C. SOC. y HUM.

ASIGNATURA: Elementos Primarios de Medición

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

Licenciatura y/o posgrado en el área afín a la carrera.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno seleccionará el instrumento de medición adecuado a cada variable de proceso industrial, previa interpretación del funcionamiento del sensor y de las necesidades de su aplicación especifica. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Fundamentos de Química, Física, Termodinámica, Metalurgia, Procesos Industriales, Equipo Industrial, Necesidades de la Industria, Problemas Ecológicos.

EXPERIENCIA PROFESIONAL En el ramo de la Industria Química, Petroquímica, Farmacéutica, Alimenticia, Papelera, Textil, etc.

ELABORÓ Ing. Guadalupe de la Rosa Sánchez. PRESIDENTE DE ACADEMIA

HABILIDADES

ACTITUDES

Para: Análisis, síntesis, transmisión de conocimientos, comunicación científica, técnica y personal. Crear un ambiente agradable de trabajo. Despertar en el alumno el interés por la asignatura y la investigación. Establecer la importancia de la asignatura como base de las subsecuentes.

Ética Profesional. Vocación social. Justo y ecuánime Actuar con la verdad. Reconocer sus errores. Responsable y honesto. Superación constante. Liderazgo. Colaboración en la solución de Problemas.

REVISÓ Ing. Guillermo Santillán Guevara SUBDIRECTOR ACADÉMICO

AUTORIZÓ M. en C. Jesús Reyes García. DIRECTOR DEL PLANTEL

FECHA: Diciembre 2004