18-8-2016

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD

AUTÓNOMA DE PUEBLA

Facultad de Ciencias de la Electrónica

Ingeniería en Mecatrónica

Diseño de Sistemas Mecatrónicos

Cuestionario 1

Profesor: José Pedro Sánchez

Santana

Alumna:

Carballo Valderrábano Karla

Matrícula:

201138918

Otoño 2016

Diseño de Sistemas Mecatrónicos Otoño 2016 Cuestionario 1 Matrícula: 201138918

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CUESTIONARIO 1

1. Defina de la manera más adecuada los siguientes conceptos:

a) Mecatrónica:

Integración sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, electrónica,

informática y de control automático, para el diseño y manufactura de

productos, procesos y sistemas inteligentes. Tiene una naturaleza

multidisciplinaria, científica y práctica permite generar y aplicar

conocimientos y/o tecnologías a problemas reales del entorno.

b) Ingeniería:

Profesión en la cual se aplican la tecnología y los conocimientos de las

ciencias matemáticas y naturales obtenidos a través del estudio, la

experiencia y la práctica, a fin de diseñar, perfeccionar y manejar nuevos

procedimientos en la industria y otros campos de aplicación científicos,

en el contexto de restricciones éticas, físicas, económicas, ambientales,

humanas, políticas, legales y culturales.

c) Ciencia.

Creación humana, una actividad intelectual y sistémica para conocer el

mundo físico o material a través de observaciones y la experimentación.

Tiene como base el método científico con el objetivo de descubrir,

aumentar y organizar los conocimientos adquiridos a través de la

investigación.

d) Tecnología.

Conjunto de herramientas hechas por el hombre, los medios eficientes

para un fin o el conjunto de artefactos materiales, incluyendo también

las prácticas instrumentales, como la creación, fabricación y uso de los

medios y las máquinas; es decir el conjunto material y no-material de

hechos técnicos.

e) Sistema.

Combinación de componentes que actúa conjuntamente para alcanzar

un objetivo específico y que están sujetos a leyes de física, química,

biología, economía, etc. y que está caracterizado por ciertas variables y

parámetros. Un sistema puede concebirse como una caja con una

entrada y una salida, de la cual no importa su contenido, sino la relación

que existe entre la salida y la entrada (figura 1).

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Figura 1 Sistema y su entorno

f) Ingeniería Electrónica.

La Ingeniería Electrónica es una disciplina que abarca un conjunto

diverso de tecnologías electrónicas y de la información:

Microelectrónica, Materiales semiconductores, Inteligencia artificial,

Tratamiento de señal, Robótica y automatización, Control de procesos

industriales, Instrumentación, Sensores, Electrónica de potencia, etc.;

englobando la investigación, el desarrollo, el diseño y la operación de

dispositivos, circuitos y sistemas electrónicos en todas sus posibles

aplicaciones.

g) Ingeniería Mecánica.

Disciplina que aplica los principios de física mecánica, cinemática,

termodinámica, materiales, mecánica de fluidos y análisis estructural,

para el diseño y análisis de diversos elementos, tales como maquinaria

industrial (térmicos, hidráulicos, de transporte, de manufactura), así

como también de sistemas de ventilación y enfriamiento, sistemas de

transporte (aéreo, marítimo, terrestre), robótica, entre otros.

h) Ingeniería Informática.

Disciplina que emplea la teoría general de sistemas y la tecnología en

computación, para el desarrollo de sistemas automatizados, como

instrumento para la obtención, almacenamiento, procesamiento,

comunicación y puesta a disposición a los usuarios de la información.

i) Ingeniería de Control.

Disciplina que se vale de la matemática y la física para analizar un

ambiente eléctrico, mecánico, físico, químico, térmico, financiero y/o

biológico, con el fin de generar modelos matemáticos que lo

representen, para a partir de ellos diseñar sistemas de censado para

monitorear lo que ocurre en él y desarrollar sistemas para regularlo y

hacerlo más eficiente.

j) Sinergia.

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Procede de un vocablo griego que significa “cooperación” y significa que

la interacción combinada de las partes crea un efecto mayor que la suma

de ellas.

k) Proyecto.

Esfuerzo para lograr un objetivo específico por medio de una serie de

tareas interrelacionadas y el uso eficaz de los recursos (personas,

organizaciones, equipo, materiales e instalaciones).

l) Prototipo.

Representación limitada de un producto o diseño, que proporciona a los

creadores y usuarios potenciales una idea de cómo funcionará el

sistema cuando esté terminado y ayuda a descubrir mejoras e

innovaciones inesperadas que pueden hacer al proyecto aún mejor.

m) Metodología.

Conjunto de procedimientos racionales utilizados para estudiar y elegir

de un método pertinente o adecuadamente aplicable a determinada

investigación o trabajo.

n) Cronograma.

Forma de presentación del programa de actividades que facilita la

realización y el control del avance de un proyecto. Sus elementos

básicos son las actividades y los tiempos de realización. Se presenta en

una gráfica, en la que los tiempos de duración de las actividades se

presentan en barras, cuya longitud la determina su duración.

o) Diseño en la ingeniería.

Es formular un plan para satisfacer una necesidad o resolver un

problema, es un proceso innovador e iterativo, que requiere de toma

decisiones, resolución de problemas, creatividad, comunicación y

trabajo en equipo.

p) Creatividad en la ingeniería.

Capacidad de aplicar la imaginación para producir nuevas ideas a partir

de la información o el conocimiento existente, siendo un requisito

necesario para la innovación. Es necesaria en la ingeniería para

potenciar la capacidad de solución de problemas, la creación de

empresas y el diseño de nuevos productos y servicios.

q) Innovación de productos.

Proceso complejo mediante el cual el conocimiento, las ideas y la

tecnología existente se trasladan y se convierten en un proceso, un

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producto o un servicio que incorpora nuevas o mejores ventajas para el

mercado o para la sociedad.

2. ¿Qué es un sistema mecatrónico?, y realiza un diagrama a bloques

identificando las partes esenciales que lo componen.

Un sistema mecatrónico es un sistema integrador que recoge señales, las procesa

y emite una respuesta por medio de actuadores, generando movimientos o

acciones sobre el sistema en el que se va a actuar. Los elementos que lo

componen son sensores, actuadores, sistemas de control, sistemas físicos y

sistemas de adquisición de datos. En la figura 2 se muestra un esquema de los

principales elementos de un sistema mecatrónico, incluyendo sus relaciones y los

variables que se ven involucradas en el mismo.

Figura 2 Sistema Mecatrónico y sus componentes

3. ¿Cuál es la pertinencia del modelado matemático de sistemas, y por qué es

importante la ingeniería de control en el proceso de diseño mecatrónico?

Los modelos matemáticos se utilizan para estudiar y predecir el comportamiento

de los sistemas en ciertas condiciones, los cuales son representados por

ecuaciones que describen las relaciones entre la entrada y salida de un sistema.

La ingeniería de control es de vital importancia pues proporciona los medios para

conseguir un comportamiento óptimo de los sistemas, mejorar su productividad y

simplificar el trabajo de operaciones manuales repetitivas y rutinarias.

Fuente de

energía

auxiliar

Fuente

de

energía

Energía

consu-

mida

Flujo de energía

consumida

Flujo de energía

primara

Actuadores Convertidor mecánico

y energético

Sensores

Interfaz hombre-

máquina

Procesamiento de

información

Variables de referencia

Variables monitoreadas

Variables manipuladas Variables medidas

Flujo de Información

Flujo de Energía

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4. Menciona y desglosa como es un proceso de diseño.

El proceso de diseño, como se muestran en la figura 3 comienza con la

identificación de una necesidad, la cual puede no ser del todo evidente.

Posteriormente se define el problema, especificando sus entradas, salidas,

características y limitaciones. El siguiente paso es la síntesis, también conocida

como diseño conceptual, en la cual se proponen, investigan y cuantifican algunos

esquemas de solución del problema. Una vez realizado lo anterior se procede al

análisis y optimización, fase en la cual se determina cuán bien se desempeñará el

sistema. En base a eso, los esquemas de solución son revisados, mejorados o

desechados, para escoger los que tengan mayor potencial; durante esta etapa es

necesario el uso de los modelos matemáticos del sistema. Como se ve en la figura

3, la síntesis, el análisis y la optimización están relacionados en forma íntima e

iterativa. La evaluación representa la prueba final de un diseño e implica

generalmente la prueba del prototipo en el laboratorio, en ella se descubre si el

diseño satisface las necesidades. La presentación y comunicación de los

resultados es el paso final y vital del proceso de diseño, en la cual se intenta vender

o probar que la solución propuesta es la mejor.

Figura 3 Proceso de diseño, fases e iteraciones

5. ¿Cuál es la metodología a seguir para analizar un sistema mecatrónico?

a) Identificación de la necesidad

b) Análisis del problema

c) Preparación de especificaciones

d) Generación de posibles soluciones

e) Selección de la solución apropiada

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f) Producción de un sistema detallado

g) Puesta a punto del diseño

h) Producción de dibujos de trabajos

6. Realiza un cuadro comparativo entre el diseño tradicional y el diseño

mecatrónico.

Diseño Tradicional Diseño Mecatrónico

Componentes añadidos. • Voluminosos • Mecanismos complejos • Problemas de cableado • Componentes conectados

Integración de componentes (hardware)

• Compacto • Mecanismos simples • Comunicación vía bus o wireless

Control simple • Construcción rígida • Control en lazo abierto • Precisión a partir de

tolerancias estrechas • Monitoreo Simple • Habilidades fijas

Integración mediante procesos informáticos (software)

• Construcción elástica • Retroalimentación programable y en

lazo cerrado • Precisión a través de medidas • Supervisión con diagnóstico de

error • Habilidades de aprendizaje

7. Realiza una relación de herramientas contemporáneas de la ingeniería.

Software

Tarjetas de adquisición

Simuladores

Dispositivos digitales

8. Describe las características pertinentes del ingeniero mecatrónico.

Un ingeniero mecatrónico debe tener una formación multidisciplinaria, contar con

capacidad de análisis, desarrollo, integración y evaluación de proyectos. De igual

manera debe tener habilidades para la comunicación tanto en el idioma materno

como en lenguas extranjeras, para la negociación y comprensión de textos y debe

comportarse de una manera profesional ética, con respeto y convicción para

mejorar su país.

9. Realiza un análisis personal de la presencia y perspectivas de la

mecatrónica, así como su futuro próximo.

A pesar de ser una disciplina relativamente nueva y de que aún existen algunas

personas que no conocen el término de mecatrónica (aunque usen algunos

diariamente sistemas que son Mecatrónicos), la ingeniería mecatrónica ha

avanzado rápidamente en diferentes áreas, principalmente en la automotriz,

robótica y algunos procesos industriales. Sin embargo, es necesario que en México

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se impulse su desarrollo en otras áreas que en los próximos años posiblemente

tomen una mayor auge, entre las que destacan las energías renovables, sector

agrícola, áreas de la salud, etcétera.

CONCLUSIONES

Como estudiantes y futuros profesionistas de la Ingeniería en Mecatrónica es necesario saber y comprender lo que significa esta carrera, de dónde viene, en dónde se encuentra y hacia a dónde va, para tener un panorama más amplio de lo que se quiere hacer con las habilidades y conocimientos adquiridos. Además se requiere de aprender y aplicar las metodologías existentes para el desarrollo de los proyectos, con el fin de obtener de ellos mejores resultados.

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

Sitios web

http://mecatronica.unam.mx/mecatronica.html

http://www.cenidet.edu.mx/subaca/web-mktro/presentacion.html

http://www.slideshare.net/FBarbosa/1-fundamentos-de-mecatronica-u1

http://ing.unne.edu.ar/dep/eol/fundamento/tema/T3.pdf

https://explorable.com/es/definicion-de-ciencia

http://www.areatecnologia.com/que-es-tecnologia.html

http://www.ub.edu/geocrit/sn-80.htm

http://gtts.ehu.es/dEyE/?vista=257

https://sites.google.com/site/poloche74ingcontrol/ingenieria-mecanica-1

https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica

https://www.urbe.edu/estudios/pregrado/ingenieria/informatica.html

https://sites.google.com/site/poloche74ingcontrol/ingenieria-de-sistemas

https://sites.google.com/site/poloche74ingcontrol/ingenieria-de-control

http://definicion.de/sinergia/

http://albertolacalle.com/hci_prototipos.htm

http://noticias.universia.es/consejos-profesionales/noticia/2015/09/29/1131645/prototipo-sirve.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Metodolog%C3%ADa

http://www.upbc.edu.mx/im/Manuales%20de%20Asignatura/plan%202006/quinto%20cuatrimestre/Manual%20de%20modelado%20y%20simulacion.pdf

http://admision.itesm.mx/imt

http://cmas.siu.buap.mx/portal_pprd/wb/EDUCATIVA/ingenieria_en_mecatronica_1

Libros

Leod, M. (2000) Sistemas de Información Gerencial. Recuperado de http://books.google.com

Miranda, J. (2004). El desafío de la gerencia de proyectos: alcance – tiempo – presupuesto – calidad. Recuperado de http://books.google.com

Administración Exitosa de Proyectos Gido & Clements 5 ed Cengage Learning

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Pastor, J (2012). Evolución del Concepto de Innovación. Recuperado de http://www.eoi.es/wiki/index.php/Evoluci%C3%B3n_del_concepto_de_Innovaci%C3%B3n_en_Innovaci%C3%B3n_y_creatividad_2

Budynas, R, Nisbett, J. (2012) Diseño en Ingeniería mecánica de Shigley. Recuperado de http://books.google.com

Bolton (2001). Mecatrónica, Sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y eléctrica. Recuperado de http://books.google.com

Ogata.(2003) Sistemas de control automático. Recuperado de http://books.google.com