universidad autÓnoma de nuevo leÓn facultad de … · 2018-09-10 · concretas que van desde la...
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Servofluidos (Optativa II FP) 1
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
PROGRAMA ANALÍTICO FIME
Nombre de la unidad de aprendizaje: Servofluidos (Optativa II FP)
Frecuencia semanal: 3 hrs.
Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 28 hrs.
Modalidad: Presencial
Período académico: Semestral
Unidad de aprendizaje: ( ) obligatoria ( X ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional ( X ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo el laboratorio
Fecha de elaboración: 22 / 09 / 2012 Fecha de la última actualización: 23 / 11 / 2013
Responsables del diseño: M.C. Francisco Javier Guevara Castillo.
M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla
Presentación:
Esta unidad de aprendizaje se divide en 5 unidades temáticas, en la primera se hace una introducción general relacionado con la simbología de
servoválvulas y válvulas proporcionales así como los componentes básicos de que están formadas las servoválvulas y válvulas proporcionales. En
la segunda unidad se evalúa y compara el consumo de potencia entre las bombas de desplazamiento fijo y las de desplazamiento variable en los
circuitos para servoválvulas y válvulas proporcionales; aplicando condiciones y factores que influyen en la duración de una secuencia de
movimiento y dimensionamiento de la bomba. En la tercera unidad se estudia los diseños y modos de funcionamiento de un amplificador el
ajuste y especificación del valor de consigna, en la regulación de los amplificadores de las servoválvulas y válvulas proporcionales así como, la
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importancia de utilizar la captación inductiva de posición en las válvulas proporcionales. En la cuarta unidad se darán a conocer los conceptos
básicos para el diseño y calculo del caudal en las válvulas direccionales proporcionales y servohidráulicas así como la velocidad, fuerza para los
actuadores sin carga, sin fuerzas de rozamiento, con carga y con fuerzas de rozamiento. En la quinta unidad se darán a conocer los tiempos,
trayectos de secuencias, frecuencias naturales para la aceleración y frenado uniforme en los circuitos servohidráulicos y proporcionales.
Propósito:
Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad permitir a los estudiantes de ingeniería fundamentar los conocimientos avanzados,
generales o especializados en la servohidráulica, hidráulica proporcional y servoneumática, así como capacidad para aplicarlos a situaciones
concretas que van desde la industria aeroespacial, industria de la inyección de plástico, estrucción de aluminio y acero, y todo lo que tenga que
ver con movimientos preciso con grandes fuerzas.
Con esto se contribuirá al perfil del ingeniero y cumplirá con los requerimientos de las unidades de aprendizaje subsecuentes, en las
cuales se requieren los valores numéricos de los parámetros y variables fundamentales de la servohidráulica, hidráulica proporcional y
servoneumática para el diseño de los elementos físicos que constituyen un sistema de Servo Fluidos.
Como consecuencia se generarán profesionistas competentes y capaces de realizar una actuación competitiva en la que el desempeño
integre los conocimientos, habilidades y actitudes en torno a la aplicación de los Servo Fluidos para la solución de problemas.
Competencias del perfil de egreso:
a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales:
Competencias instrumentales:
• Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones
oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.
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Competencias personales y de interacción social
• Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y
profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable.
Competencias integradoras
• Asume el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para promover el cambio social pertinente.
b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:
Analizar los componentes servohidráulicos, hidráulicos proporcionales y servoneumáticos, aplicando la normatividad y estableciendo las
relaciones que guardan entre sí, que le permitan documentar la información obtenida en forma estructurada, ordenada y coherente para la
integración de automatismos y su control y manipulación en la industria.
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Representación gráfica
Competencias de la Unidad de Aprendizaje
Instrumentales
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del
conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los
ámbitos personal, académico y profesional
Analizar los componentes servohidráulicos, hidráulicos
proporcionales y servoneumáticos, aplicando la
normatividad y estableciendo las relaciones que guardan entre sí
Distinguir la simbología de servoválvulas y válvulas proporcionales para su representación en el diseño de maquinaria bajo normas ISO 1219 y NFPA que se utiliza en la industria aeroespacial, industria metalmecánica
como la estrucción de acero y aluminio y otras industrias
Personales y de Interacción
Social
Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano,
académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo
sustentable
Analizar los componentes servohidráulicos, hidráulicos
proporcionales y servoneumáticos, que le permitan documentar la
información obtenida en forma estructurada, ordenada y
coherente
Identificar el consumo de potencia entre una bomba de desplazamiento fijo y una de desplazamiento variable
en los circuitos con servoválvulas y válvulas proporcionales, con las condiciones y factores que
influyen en la duración de una secuencia de movimiento y dimensionamiento de las bombas para
que el estudiante lo dimensione
Describir los diseños y modos de funcionamiento de un amplificador, ajustes y especificaciones del valor de
consigna con la electrónica de mando para la regulación de los amplificadores en servoválvulas y válvulas
proporcionales y la importancia de utilizar la captación inductiva en las válvulas proporcionales
Integradoras
Asume el liderazgo comprometido con las necesidades sociales y profesionales para
promover el cambio social pertinente
Analizar los componentes servohidráulicos, hidráulicos
proporcionales y servoneumáticos para la
integración de automatismos y su control y manipulación en la
industria
Identificar el flujo o caudal para las válvulas direccionales proporcionales y servoválvulas así como la fuerza, velocidad en los actuadores en un análisis sin carga y con carga y los efectos de rozamiento de una
forma numérica en la formación de circuitos con servoválvulas y válvulas proporcionales para que el
estudiante pueda identificar lo antes descrito
Identificar la sintonización correcta de una maquinaria utilizando las servoválvulas y válvulas proporcionales
para aplicar los tiempo, trayecto, frecuencias naturales
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Unidad temática 1: Construcción de las válvulas proporcionales y servoválvulas. Competencias particulares: Distinguir la simbología de servoválvulas y válvulas proporcionales para su representación en el diseño de maquinaria bajo normas ISO 1219 y
NFPA que se utiliza en la industria aeroespacial, industria metalmecánica como la estrucción de acero y aluminio y otras industrias.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar
servoválvulas y
válvulas
proporcionales
por medio de su
simbología para
su
representación
en el diseño de
maquinaria que
utiliza estos
elementos.
Simbología
para
servoválvulas y
válvulas
proporcionales.
Simbología para
servoválvulas y válvulas
proporcionales:
� Que contenga
fundamentalmente
la relación entre los
tipos de símbolos de
los circuitos
planteados y las
clasificaciones.
� Definición correcta
de los tipos de
símbolos de las
válvulas
proporcionales y las
servoválvulas.
� Presentación y
limpieza.
� Entrega a tiempo.
Aplicar correctamente el
procedimiento para la solución
y creación de circuitos con
simbología del caso planteado
de lo cual deberá realizar una
simbología.
-Utilización de los
conceptos y búsqueda
de los símbolos de cada
elemento de los
sistemas
servohidráulicos e
hidráulicos
proporcionales
-Equivalencias entre
símbolos en norma
ISO1219 y NFPA.
-Determinación de las
dimensiones de
variables y formulación
relacionadas con
parámetros utilizados
en los circuitos
servohidráulicos e
hidráulicos
proporcionales
Apuntes, libro de
texto, Internet,
libros de consulta
y
revistas
científicas,
Sociedad Nacional
de Potencia Fluida
(NFPA), AMCA,
fluid power
society (ifS)
y revistas
científicas fuera
del aula.
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Unidad temática 2: Unidad de potencia hidráulica para el control del movimiento. Competencias particulares: Identificar el consumo de potencia entre una bomba de desplazamiento fijo y una de desplazamiento variable en los circuitos con servoválvulas
y válvulas proporcionales, con las condiciones y factores que influyen en la duración de una secuencia de movimiento y dimensionamiento de las
bombas para que el estudiante lo dimensione.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Distinguir el consumo
de las bombas en los
circuitos que utilizan
servo válvulas y
válvulas
proporcionales con el
análisis comparativo
del consumo para un
mejor
aprovechamiento en
la secuencia de
movimientos y el
dimensionamiento de
la bombas
Problemas
resueltos del
tema de unidades
de potencia con
servoválvulas y
válvulas
proporcionales.
Problemas resueltos del
tema de unidades de
potencia con servoválvulas y
válvulas proporcionales:
� Aplicación de la ley de
Pascal.
� Que contenga
fundamentalmente la
relación entre los tipos
de presión para el efecto
de vasos comunicantes.
� Definición correcta de
los tipos
� Equivalencias entre
unidades de viscosidad,
potencia y presión.
� Presentación y limpieza.
� Entrega a tiempo.
Desarrollar por escrito la
solución a los problemas
planteados por el profesor
aplicando correctamente la ley
de Newton, Pascal, principios
básicos.
-Valores de consigna
-Leyes de Newton
-Ecuación de gasto
-Ecuación de
continuidad
-Clasificación de las
bombas de
desplazamiento
positivo.
-Descripción y
funcionamiento con
acumulador.
-Posición media de la
válvula direccional de
forma cerrada.
-Posición media de la
válvula direccional
derivación a depósito.
-Fases de secuencias.
Factores que influyen
en la duración de una
secuencia.
-Capacidad la bomba.
Apuntes, libro
de texto,
Internet,
libros de
consulta y
revistas
científicas,
Sociedad
Nacional de
Potencia Fluida
(NFPA), AMCA,
fluid power
society (ifS)
y revistas
científicas
fuera del aula.
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Unidad temática 3: Electrónica de mando Competencias particulares: Describir los diseños y modos de funcionamiento de un amplificador, ajustes y especificaciones del valor de consigna con la electrónica de
mando para la regulación de los amplificadores en servoválvulas y válvulas proporcionales y la importancia de utilizar la captación inductiva en
las válvulas proporcionales.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Describir el
funcionamiento de
los amplificadores,
ajustes, el valor de
consigna y
captación
inductiva con la
electrónica de
regulación para el
correcto
funcionamiento de
las válvulas
proporcionales y
servoválvulas en el
diseño de circuitos
en la industrial.
Elaboración de
circuitos básicos
con la electrónica
de mando
incluyendo bombas
de desplazamiento
positivo.
Elaboración de circuitos
básicos con la electrónica de
mando incluyendo bombas
de desplazamiento positivo:
� Que contenga
fundamentalmente la
relación entre los tipos
de amplificadores de los
circuitos planteados y las
clasificaciones.
� Definición correcta de
los tipos de mandos
electrónicos para las
válvulas proporcionales
y las servoválvulas.
� Elaboración de curvas de
voltaje y/o corriente
versus gasto.
� Solapamiento de los
carretes en las válvulas.
� Presentación y limpieza.
� Entrega a tiempo.
-Aplicar correctamente el
procedimiento para la
solución y creación de
circuitos con simbología
electrónica de mando.
-Utilización de los
conceptos y búsqueda de
los símbolos de cada
elemento de los sistemas
para el ensamble los
circuitos eléctricos.
-Módulos de control de las
válvulas.
-Los tipos de control
eléctricos de las válvulas
proporcionales y
servoválvulas.
-Modulaciones del ancho
de pulso.
-Tipos de amplificadores
para las válvulas
proporcionales y servo
válvulas.
-Ajustes de un
amplificador.
-Especificación del valor de
consigna.
-Captación del sensor
LVDT.
Apuntes, libro de
texto, Internet,
libros de consulta y
Revistas científicas,
Sociedad Nacional
de Potencia Fluida
(NFPA), AMCA, fluid
power society (ifS)
software de
simulación Fluid
sim-H, sim-P,
software de
simulación
Automation Studio
y revistas científicas
fuera del aula.
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Unidad temática 4: Criterios para el diseño de circuitos Competencias particulares: Identificar el flujo o caudal para las válvulas direccionales proporcionales y servoválvulas así como la fuerza, velocidad en los actuadores en un
análisis sin carga y con carga y los efectos de rozamiento de una forma numérica en la formación de circuitos con servoválvulas y válvulas
proporcionales para que el estudiante pueda identificar lo antes descrito.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar el
caudal en las
válvulas
direccionales
proporcionales y
servoválvulas
con la
evaluación para
obtener las
velocidades en
los elementos
de trabajo y las
fuerzas que
estos puedan
proporcionar.
Casos resueltos
con velocidad vs
gasto, fuerza.
Casos resueltos con
velocidad vs gasto, fuerza:
� Metodología de
solución
� Resultado correcto.
� Orden y limpieza.
Resolver por escrito el caso
planteado por el profesor
con algún tipo circuito que
utilice servolválvulas y
válvulas proporcionales
correctamente con
ecuaciones fundamentales.
Ecuaciones
fundamentales de:
-Gasto a través de un
orificio.
-Secuencia de avance.
-Secuencia de
retroceso.
-Comparación de las
velocidades de avance
y retroceso.
-Parámetros de diseño
de los circuitos
servohidráulicos y
proporcionales.
-Efectos de las fuerzas
debidas a la carga.
- Frecuencia critica.
-Respuesta en
amplitud.
-Histéresis.
-Margen de inversión.
Apuntes, libro de
texto, Internet,
libros de consulta
y
revistas
científicas,
Sociedad Nacional
de Potencia Fluida
(NFPA), AMCA,
fluid power
society (ifS),
software de
simulación Fluid
sim-H, sim-P,
software de
simulación
Automation
Studio y revistas
científicas fuera
del aula.
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Unidad temática 5: Tiempo y frecuencia para los sistemas con servo fluidos Competencias particulares: Identificar la sintonización correcta de una maquinaria utilizando las servoválvulas y válvulas proporcionales para aplicar los tiempo, trayecto,
frecuencias naturales.
Elementos de
Competencia
Evidencias de
aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar la
sintonización
correcta de una
maquinaria con
las ecuaciones
PID FUZZY-
LOGIC para la
aceleración y
frenado en los
circuitos que
utilicen las
servoválvulas y
válvulas
proporcionales
para aplicar los
tiempos,
trayectos y
frecuencias
naturales
Diseño de un
sistema servo
fluido de
circuitos básicos
Diseño de un sistema
servo fluido de circuitos
básicos:
� Metodología de
solución
� Resultado correcto.
� Orden y limpieza.
Aplicar correctamente el
procedimiento para la solución
y creación del circuito del caso
planteado en base a los
tiempos, trayectos y frecuencias
de lo cual se diseñará un
sistema servo fluido de circuitos
básicos en base a necesidades
de la unidad de aprendizaje.
-Ecuaciones de
tiempo de
aceleración.
-Trayectorias de
aceleración.
-Proceso adiabático
-Fuerzas de
aceleración.
- Rigidez del sistema.
-Frecuencias
naturales
-Dimensionamiento
del actuador en base
velocidad, posición y
frecuencia.
-Cálculo de la
presión necesaria de
la bomba
Apuntes, libro de
texto, Internet,
libros de consulta
y
revistas
científicas,
Sociedad Nacional
de Potencia Fluida
(NFPA), AMCA,
fluid power
society (ifS),
software de
simulación Fluid
sim-H, sim-P,
software de
simulación
Automation
Studio y revistas
científicas fuera
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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación
Simbología para servoválvulas y válvulas proporcionales. 7 %
Problemas resueltos del tema de unidades de potencia con servoválvulas y válvulas proporcionales. 10 %
Elaboración de circuitos básicos con la electrónica de mando incluyendo bombas de desplazamiento positivo. 10 %
Examen de medio curso 25 %
Ejercicios resueltos con velocidad vs gasto, fuerza. 7 %
Diseño de un sistema servo fluido de circuitos básicos en base a necesidades de la unidad de aprendizaje. 9 %
Examen ordinario 25 %
Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 7 %
Al finalizar la unidad de aprendizaje los estudiantes entregarán un portafolio el cual contendrá las siguientes evidencias por escrito:
Simbología para servoválvulas y válvulas proporcionales, Problemas resueltos del tema de unidades de potencia con servoválvulas y válvulas
proporcionales, Elaboración de circuitos básicos con la electrónica de mando incluyendo bombas de desplazamiento positivo, Ejercicios
resueltos con velocidad vs gasto, fuerza, Diseño de un sistema servo fluido de circuitos básicos en base a necesidades de la unidad de
aprendizaje, los cuales debe estar estructurados con una portada, introducción, marco teórico, evidencias, conclusiones y fuentes de
información.
Fuentes de apoyo y consulta:
� Libro: Control Strategies for Dynamic Systems design and implementation
Autor: John H. Lumkes Jr. Marcel Dekker. 2002
Editorial: Parker Hannifin
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VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
� Libro: Designer’s Handbook for electrohydraulic servo and proportional systems
Autor: Jack L. Johnson
Editorial: IDAS. 2000
� Libro: Design of Electrohydraulic Systems for Industrial Motion Control
Autor: Jack L. Johnson Second Edition
Editorial: Parker Hannifin. 1995
� Libro: Técnica de válvulas proporcionales y de servoválvulas
Autor:
Editorial: Bosch Rexroth Training hidráulico, compendio
� Libro: Hydraulic Control Systems
Autor: Herbert E. Merrit
Editorial: PE 2010
� Libro: Basic Electronics for hydraulic motion control
Autor: Jack L. Johnson
Editorial: PE 2012
� Libro: Oleohidráulica
Autor: NicolásA. Serrano
Editorial: Mc Graw Hill
� Libro: Fluid power with application
Autor: Anthony Esposito
Editorial: Prantice Hall
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� Libro: Tecnología hidráulica industrial
Autor: Schrader bellows Parker
Editorial: Parker Hannifin
o Tema: Low Noise, increased reliability, digital control -a new generation of radial piston pumps
Liga: http://www.moog.com/industrial
http:// www.moog.com/contact
Fecha última revisión: 28 de Noviembre del 2013
� Revista: Moving your world ideas in motion control from moog industrial
Año:
# de revista: Issue 22
Mes:
Nombre del artículo: The future of fluid power: The need for speed in helicopter testing
Autor: Marie-Laure Gelin, Marketing Manager
Tom Pierce, Business Development Manager for Pacific Test & Simulation Markets
Stephen Ploegman, Project Manager for Aerospace Test Systems
� Revista: Moving your world ideas in motion control from moog industrial
Año:
# de revista: Issue 22
Mes:
Nombre del artículo: The future of fluid power: 6 challenges facing hydraulic engineers, the need for speed in helicopter testing
Autor: Dave Geiger, Hydraulic Systems Engineering Manager, Moog Industrial Group
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Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Perfil del docente: Grado de Licenciatura, Maestría y/o Doctorado de tiempo completo que tenga estudios en potencia fluida, mecánica de fluidos e hidráulica u
Oleohidráulica y electrónica y automatización.
Ficha bibliográfica del profesor:
M.C . Juan A. Franco Quintanilla
Maestro tiempo completo FIME UANL MTY.NL., Jefe del departamento de Ingeniería Hidráulica, Perfil PROMEP vigente hasta 19/08/2015, Líder del Cuerpo Académico
Fluidos en Potencia Hidráulica, Fluidos en sistemas de lubricación, Fluidos en sistemas de enfriamiento 18/03 /2012,Reconocimiento por 35 años de docencia, Líder
cuerpo académico de Térmica y Fluidos Desaparecido
M.C. FRANCISCO JAVIER GUEVARA CASTILLO
De 1995 a diciembre 1996 estuve en el armado de tableros de control, SCR´s, drives, PLC´s etc. en subestaciones industriales S.A. de C.V.,
Supervisión de producción y jefe de mantenimiento, Así como la capitación al personal de mantenimiento teórica y práctica en
electroneumática y electrohidráulica, reparación de motores charlyn de la serie 2000 de engrane geretor, tipos de sensores instalación e
interpretación de sus diagramas, Desarrolle un curso para capacitar el personal de mantenimiento, cálculo, selección, extracción y montaje de
baleros de precisión así como de sus ajustes
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Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO
COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE MECÁNICA