1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

cNombre de la asignaturaCarreraClave de la asignaturaSATCA1

Control electrnico de motores elctricosIngeniera Mecatrnica

PIF - 13013-2-5

2. PRESENTACIONCARACTERIZACION DE LA ASIGNATURA.Esta asignatura aporta:

Una alternativa de formacin profesional bajo el enfoque de competencias. Para ello incorpora en los programas de estudio este enfoque, cuyos resultados permiten al estudiante reforzar el aprendizaje, integrarlo y hacerlo significativo. Este enfoque es integral en la formacin porque conecta al mundo del trabajo y la sociedad en general, con el mundo de la educacin. Se caracteriza por ser flexible, pertinente y de calidad.

El alumno ser capaz de disear y desarrollar proyectos de mecatrnica a travs de la utilizacin de herramientas matemticas y la modelacin de motores elctricos para su optimizacin en trminos energticos. Con los conocimientos adquiridos en esta asignatura ser posible aplicar los procesos de simulacin y la interpretacin de resultados a problemas de ingeniera, su control y programacin.

Con la utilizacin de fundamentos terico - prcticos para el control electrnico de motores elctricos, se coadyuvar a la interaccin entre las asignaturas afines y todas aquellas que requieren de una comunicacin y representacin grfica de los procesos industriales.

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLARCompetencias especficas: Proporcionar los conocimientos y las tcnicas necesarias para disear, operar y mantener los circuitos elctricos de control, para motores de corriente alterna y de corriente continua utilizados en los procesos industriales Reconocer la importancia de los sistemas de control electrnico para los motores elctricos y tambin de las tcnicas para la localizacin de fallas en dichos sistemas.

Identificar cuando un sistema de control electrnico est funcionando correctamente y de forma segura, de acuerdo con las normas establecidas para estos.

Reconocer e identificar los componentes Fsicos de los circuitos electrnicos de control y sus relaciones funcionales con los motores elctricos, as como seleccionar dichos componentes, para redisear y/o modificar los circuitos de control existentes.

Analizar la informacin tcnica vigente as como seleccionar los componentes ms adecuados para las diferentes funciones de control en base a manuales y catlogos de fabricantes y proveedores. Identificar las partes de un arrancador

magntico combinado.

Identificar y conocer la funcin de cada

relevador en el control y proteccin de

los motores.

Seleccionar y calcular los principales

elementos de proteccin para motores.

Conocer los arrancadores de

proteccin total de motores.

Ilustrar mediante un diagrama la

simbologa estandarizada americana y

europea en sistemas de fuerza y

control elctrico.

Interpretar diferentes controles en

sistema americano y europeo.

Distinguir los sistemas de control

automtico, semiautomtico y manual

utilizando diagramas.

Estudiar las causas por las cuales se

debe limitar la corriente de arranque en

los motores elctricos.

Describir los mtodos ms usuales

para limitar la corriente de arranque de

los motores.

Aplicar los variadores de velocidad

para motores de corriente alterna.

Analizar, seleccionar y aplicar los

diferentes tipos de sensores para

sistemas de control

Investigar en fuentes de informacin la

funcin de un PLC y establecer sus

posibles aplicaciones en la industria.

Elaborar un dibujo con la descripcin

general de los componentes bsicos

de un PLC (entradas, salidas, CPU,

memoria, fuente de alimentacin y

dispositivos de programacin).

Establecer las diferencias entre la

estructura compacta y la estructura

modular de un PLC.

Direccionar las entradas, salidas,

temporizadores, contadores y

relevadores internos, de diferentes

fabricantes de PLCs.

Disear sistemas controlados por PLC

que sustituyan a controles elctricos

cableados con lgica por relevadores y

aplicarlos a un sistema de control.

Elaborar un proyecto para un sistema

de control de tipo electromecnico

aplicando PLCs.

Elaborar y simular problemas reales

de automatizacin, para que pueda

desarrollar un proyecto que contenga

lo siguiente:

Diagrama elemental.

Seleccin de dispositivos.

Diagrama de alambrado.

Construccin y simulacin de la

operacin.

Presentar los resultados del proyecto.

Competencias genricas:Competencias instrumentales

Capacidad de anlisis y sntesis

Capacidad de organizar y planificar

Conocimientos generales bsicos

Habilidades bsicas de manejo de la

computadora

Conocimientos generales bsicos

Habilidad para buscar y analizar

informacin proveniente de fuentes

diversas

Solucin de problemas

Toma de decisiones.

Competencias interpersonales

Capacidad crtica y autocrtica

Trabajo en equipo interdisciplinario

Habilidades interpersonales

Capacidad de comunicarse con

profesionales de otras reas

Compromiso tico

Competencias sistmicas

Capacidad de aplicar los conocimientos

en la prctica.

Habilidades de investigacin

Capacidad de aprender.

Habilidad para trabajar en forma

autnoma

Iniciativa y espritu emprendedor

Capacidad para disear un proyecto

Capacidad de liderazgo

Capacidad para adaptarse a nuevas

situaciones

4.- HISTORIA DEL PROGRAMALugar y fecha de elaboracin y revisinParticipantesEvento

Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla del 11 al 15 de junio del 2013M. C. Maximiano Tiscareo RangelM. C. Mauricio Snchez Gonzlez

Ing. Juan Martnez Jurado

Ing. Fernando Gmez Flores

Ing. Moiss Rodrguez Lpez Elaboracin del programa

de estudio de la especialidad de la Carrera de Ingeniera

Mecatrnica.

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO.Proporcionar al estudiante los sustentos terico-prcticos y habilidades necesarias para la optimizacin de los motores, empleando la simulacin virtual en la utilizacin de motores de corriente alterna, corriente directa y motores a pasos as como generadores electromecnicos, a partir de su modelacin matemtica en aplicaciones industriales de la ingeniera mecatrnica.6.- COMPETENCIAS PREVIAS.

Conocer el funcionamiento de los diferentes tipos de motores de induccin trifsicos y de CD Leer e interpretar las normas, especificaciones, cdigos, manuales, planos y diagramas de equipos y sistemas electromecnicos. Tener las bases terico-prcticas para proyectar y operar instalaciones elctricas de tipo (residencial, comercial, industrial) acorde a las normas vigentes.

Uso de equipos de mediciones tanto analgicos como digitales en corriente directa y alterna. Cableado y conexin de los equipos, atendiendo a sus diagramas elctricos-electrnicos respectivos.

Diseo y manejo de dispositivos electrnicos.

Funcionamiento y operacin de los convertidores CD-CD y CD-CA. Conocimientos tericos y funcional de los mquinas elctricas

7.- TEMARIO

UnidadTemasSubtemas

1ANALOGAS ELCTRICO-MECNICAS1.1 Elementos mecnicos de traslacin.

1.1.1Posicin-carga elctrica.

1.1.2 Velocidad-corriente elctrica.

1.1.3 Fuerza-voltaje.

1.1.4 Friccin-resistencia/conductancia.

1.1.5 Masa inercial/ inductancia / capacitancia.

1.1.6 Resistencia capacitancia / inductancia.

1.2 Elementos mecnicos de rotacin 1.2.1 Posicin angular-carga elctrica.

1.2.2 Velocidad angular-corriente elctrica.

1.2.3 Friccin-resistencia elctrica.

1.2.4 Masa inercial-inductancia elctrica.

1.2.5 Resistencia-capacitancia elctrica.

1.3 acoplamiento electromecnico 1.3.1Balancn-transformador elctrico.

1.3.2 Rueda de friccin-transformador elctrico.

1.3.3 Sistemas de engranaje y poleas-transformador elctrico.

2MQUINAS ELCTRICAS ROTATORIAS2.1 Introduccin 2.1.1 Dnamo, generador, motor

2.2 Generadores de C.D., C.A., induccin y Sncronos.

2.3 Motores de corriente directa.

2.4 Motores de corriente alterna.

2.5 Motores autoexitados y curvas caractersticas

2.6Modelos matemtico de motores de C. D.

2.7Modelos matemtico de motores de C. A.

2.8 Funciones de transferencia de sistemas mecnicos (traslacin y rotacin).

3PARAMETRIZACIN DE MOTORES

3.1 Sistemas de unidades.

3.2 Funcin de transferencia de motor C. D.

3.3 Funcin de transferencia de motor C. A.

3.4Respuesta en lazo abierto de motor C. A.

3.5Respuesta en lazo abierto de motor C. A.

3.6Respuesta en lazo cerrado de motor C. D.

3.7Respuesta en lazo cerrado de motor C. A.

3.8 Desarrollo de tarjetas electrnicas para el control de motores C. A. y C. D.

4SERVOMECANISMOS

4.1 Introduccin sistemas servomecanismos.4.2 Modelado de servomotor de C.D.

4.3 Modelado de servomotor de C. A.

4.4 desarrollo de tarjetas electrnicas para el control de servomotores

8.- SUGERENCIAS DIDCTICAS.El profesor deber conocer la disciplina que est bajo su responsabilidad, su origen y desarrollo histrico para considerar su experiencia y conocimiento en este campo, al abordar los temas. Deber desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en l la autonoma, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones.

Asimismo al atender el seguimiento del proceso formativo del alumno, propiciar la interaccin entre los estudiantes. Tomando en cuenta el conocimiento de los mismos como punto de partida y como obstculo para la construccin de nuevos conocimientos. Propiciar la bsqueda de informacin relevante en el uso de los controladores electrnicos de uso actual en la industria.

Propiciar actividades de bsqueda, seleccin y anlisis de informacin en distintas fuentes.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologas en el desarrollo de los contenidos de la asignatura.

Propiciar la planeacin y organizacin del proceso de diseo de los sistemas de controles electrnicos.

Fomentar actividades grupales que propicien la comunicacin, el intercambio argumentado de ideas, la reflexin, la integracin y la colaboracin de y entre los estudiantes.

Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de induccin-deduccin y anlisis-sntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigacin, la aplicacin de conocimientos y la solucin de problemas.

Llevar a cabo actividades prcticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentacin, tales como: observacin, identificacin manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hiptesis, de trabajo en equipo.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicacin de los conceptos, modelos y metodologas que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.

Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminologa cientfico tecnolgica

Proponer problemas que permitan al estudiante la integracin de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su anlisis y solucin

Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; as como con las prcticas de una ingeniera con enfoque sustentable.

Disear las prcticas a desarrollar en el laboratorio.

Promover al inicio de cada tema un problema prctico.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACION.La evaluacin debe ser formativa y sumativa, por lo que debe considerarse el desempeo en cada una de las actividades de aprendizaje, enfatizando en:

Entrega de portafolio de evidencias.

Participacin del alumno en clase.

Examen de diagnstico.

Revisin y exposicin de ejercicios extra clase.

Exmenes de seguimiento.

Solucin e interpretacin de problemas resueltos con apoyo del software.

Exposicin de temas relacionados con la materia.

Participacin en talleres de resolucin de problemas.

Entrega de trabajos de investigacin en equipo.

Resolucin de problemas prcticos en dinmicas grupales.

Compilacin de apuntes por unidades.

Reporte de prcticas

Presentacin y exposicin de los resultados obtenidos en la investigacin de temas de controles elctricos, Proyecto Final, que demuestren calidad y relacin con los temas de otras asignaturas y su entorno.10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE.

Unidad 1

Competencia especfica a desarrollarActividades De Aprendizaje

Se familiarizar y utilizar los fenmenos y elementos mecnicos - electromecnicos para el control electrnico de las diferentes mquinas elctricas.

Buscar y seleccionar informacin.

Establecer las necesidades actuales del control elctrico-electrnico en la automatizacin industrial.

Investigar en catlogos de fabricantes y discutir en clase el funcionamiento, las aplicaciones prcticas de los interruptores de: velocidad, posicin, masa, fuerza e interruptores de lmite.

Describir el funcionamiento de

transductores analgicos-digitales y

digitales-analgicos, utilizando esquemas.

Analizar, y aplicar los criterios para la

seleccin de los diferentes tipos de

sensores para sistemas de control.

Conocer las simbologas americana y europea utilizadas en el control elctrico.

Conocer la numerologa y abreviaciones a utilizar en el control elctrico-electrnico

Conocer los elementos a utilizar en el control electrnico como son relevadores, contactores, botones pulsadores, sensores, temporizadores, contadores, etc.

Conocer los diferentes tipos de proteccin que se emplean en el control de las mquinas elctricas.

Unidad 2

Competencia especfica a desarrollarActividades De Aprendizaje

Recopilar, organizar, analizar e

interpretar los diagramas de

alambrado y control con la simbologa americana y europea.

Identificar las partes de un arrancador y Control electrnico.

Conocer la funcin de cada

relevador en el control y proteccin

de los motores, as como

seleccionar y calcular sus

principales elementos

Elaborar un mapa conceptual sobre los

diferentes tipos de motores.

Investigar y discutir en clase los diferentes tipos de diagramas y simbologa.

De diferentes catlogos calcular y seleccionar los principales elementos de proteccin y control de motores.

Realizar una inspeccin de los dispositivos,

para identificar y localizar las partes con que cuentan.

Relacionar por medio de una tabla

comparativa las diferencias entre la

simbologa Americana y la Simbologa

Europea

Unidad 3

Competencia especfica a desarrollarActividades De Aprendizaje

Aplicacin de la electrnica de estado slido (microprocesadores) en el control de las mquinas elctricas, debiendo reconocer en un sistema las variables de entrada, de salida y de perturbacin.

Distinguir un sistema de control en lazo abierto y en lazo cerrado.

Y aplicar los variadores de velocidad electrnicos en los motores CA o CD.

Buscar y seleccionar informacin

Conocer los diferentes esquemas de los convertidores CD-CD y CD-CA que se utilizan en el control electrnico de motores.

Realizar un circuito de control electrnico para motores de CD.

Realizar un circuito de control electrnico para motores de CA.

Controlar los motores de doble rgimen de velocidad.

Utilizar rectificadores y troceadores en el control de velocidad de mquinas de corriente contina.

Utilizar variadores en control de velocidad de las mquinas de corriente alterna. Reconocer las tareas que se realizan en un sistema de control, y los elementos que lo integran.

Enumerar las ventajas y desventajas del control en lazo abierto frente al control en lazo cerrado.

Explicar y proponer el funcionamiento de sistemas de control electrnicos sencillos.

Saber que etapas deben seguirse en la realizacin de un sistema de control.

Unidad 4

Competencia especfica a desarrollarActividades De Aprendizaje

El alumno conocer servomecanismos de aplicacin actual, identificando sus componentes y realizando el control mediante la aplicacin de programas de ordenador Investigar sobre Servomecanismos, tipos bsicos. Reguladores. Desarrollar Diagrama en bloques de sistemas realimentados. Servomotor de corriente contina. Funcin de transferencia electromecnica.

Estabilidad de los servosistemas.

Diagramas de Bode y del lugar de races.

Interpretaciones desde los planos temporales y de frecuencias.

Control por inducido y control por campo, particularidades.

Distintos dispositivos electrnicos para el control de velocidad, control por impulsos, controles bidireccionales, ejemplos.

Inversores electrnicos. Concepto y distintos tipos de dispositivos.

Descripcin bsica de las caractersticas de sistemas de accionamiento comerciales, como Altivar, Rectivar, y arrancadores progresivos Altistar, etc.

Motores pas a paso. Principio de funcionamiento y caractersticas mecnicas.

Lgica de accionamiento. Distintas modalidades. Circuitos prcticos.

Conceptos sobre sistemas basados en PLC. Sensores, conversores y transductores.

Conocimiento sobre sistemas de adquisicin de datos y acondicionamiento de seales.

Dispositivos digitales aplicados a los servocontroles y servomecanismos.

Reconocer los problemas de implantacin y limitaciones fsicas (ruidos, zonas muertas, saturaciones, ) que surgen al trabajar con equipos reales y servomecanismos.

11.- FUENTES DE INFORMACIN1. Siskind, Charles S. Electrical Control System in Industry. Editorial 1, Mc. Graw

Hill. U.S.A, 6/1/1963.

2. Irving L. Kosow Control de Maquinas Elctricas, Editorial Reverte,1977

3. Square D. Diagramas de alambrado.

4. Catlogos e instructivos de productos elctricos de las marcas.

Square D

Siemens

ABB

Telemecanique

Federal Pacific Allen Bradley IUSA

5. Gilberto Enrquez Harper, Control de motores elctricos, Editorial Limusa, 2002.

6. Norma Oficial Mexicana NOM SEDE 2005. relativa a instalaciones elctricas.

7. National Electrical Code (NEC).

8. Roe, Lionel B. Practical Electrical Project Enginering. Editorial Mc. Graw Hill.

9. Brighton, Robert J., Renade, Prashant N. Why overload relays do not always

protect motors. U.S.A., IEE Transactions on Industry Applications Vol 1A-18, No. 6.

10. Millermaster. Electrical control motor.

11. Experimentos con equipo elctrico, Control de motores industriales. Wildi de Vito.

12. Gilberto Enrquez Harper, ABC de Instalaciones Elctricas Industriales. Editorial

Limusa.

13. Jos Roldan Villora, Arranque y proteccin de motores trifsicos, Ed. Thomson-

Paraninfo, 2006.

14. Cooper, William D. y Helfrick, Albert D. Instrumentacin Electrnica Moderna y

Tcnicas de Medicin. Editorial Prentice Hall.

15. Balcells, J. y Romeral, J.L. Autmatas Programables. Editorial Alfaomega-marcombo.

16. Bradley, Allen. Manual de controladores lgicos programables17. Gourishankar , Conversin de la Energa Electromecnica, Edit. International Netbook.18. Fitzgeral/Kusko , Mquinas Elctricas, Edit. McGraw Hill.19. Timothy J. Maloney, Electrnica Industrial Moderna, Editorial Prentice Hall.20. P. C. Sen, Principles of Electric Machines and Power Electronics,Edit. John Wiley and Sons21. Muhammad H. Rashid, Electrnica de Potencia, Editorial Prentice Hall.

22. Richard D. Dorf. Pearson, Sistemas de Control moderno. Addison-Wesley, (dcima edicin), 2005.

23. K. Ogata. Ingeniera de control Moderna . Prentice-Hall, Tercera edicin, (cuarta edicin), 2003.

24. K. Ogata Problemas de Ingeniera de control utilizando Matlab . Prentice-Hall, 1999.

12.- PRCTICAS PROPUESTAS1. Identificacin de los diferentes dispositivos Elctrico-Electrnico-Electromecnicos utilizados para el control de motores.

2. Practicas con dispositivos electrnicos que permitan:

a. Arranque y paro directo de dos lugares distintos

b. Inversin de giro de un motor trifsico

c. Inversin de giro de un motor monofsico fase partida

d. Arranque con proteccin resistiva controlado por relevadores de tiempo

e. Arranque del motor de induccin trifsico de dos velocidades con cambio

de giro

f. Arranque estrella delta

3. Practicas con relevadores programables, variadores de velocidad y PLCs

tales como:

a. Arranque y paro directo de dos lugares distintos

b. Inversin de giro de un motor trifsico

c. Inversin de giro de un motor monofsico fase partida

d. Arranque con proteccin resistiva controlado por relevadores de tiempo

e. Arranque del motor de induccin trifsico de dos velocidades con cambio

de giro

f. Arranque estrella delta

4. Diseo y elaboracin de tarjeta de control electrnico que permita controlar: arranque-paro, control de velocidad y deteccin de sobrecarga, etc5. Prcticas de electrnica y control de motores de corriente directa y motores a pasos en los parmetros de velocidad variable, sentido de giro, posicin y torque, mediante circuitos y tarjetas electrnicas comandadas por software virtual.