INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROGRAMA SINTÉTICO UNIDAD ACADÉMICA:
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS.
PROGRAMA Ingeniería en Metalurgia y Materiales ACADÉMICO: UNIDAD DE APRENDIZAJE: Instrumentación de Procesos
NIVEL:
II
PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Evalúa procesos metalúrgicos con base en las metodologías de control e instrumentación de procesos. CONTENIDOS: I. Introducción a la instrumentación y control II. Instrumentos para medir la presión. III. Instrumentos para medir la temperatura. IV. Instrumentos para medir el flujo volumétrico y másico V. Instrumentos para medir el nivel de líquidos y sólidos VI. Válvulas y Programas de Control de Procesos. ORIENTACIÓN DIDÁCTICA: Esta unidad de aprendizaje se abordará mediante la destreza del aprendizaje basado en problemas. Se apoya en las técnicas de aprendizaje como presentaciones verbales; notas o presentaciones impresas o digitales; de multimedia; de calculadoras programables; diagramas de flujo; mapas mentales cognitivos y conceptuales, medios de información y comunicación (TIC). El alumno hace exposiciones de manera verbal, impresa y mediática. Se realiza documentación bibliográfica y de referencia de los temas en cuestión, que lo lleva a efectuar notas, apuntes, diagramas entre otros diversos, para obtener sus evaluaciones y reafirma en el momento que se requiere como las evaluaciones escritas. El contenido temático de la presente unidad de aprendizaje lo sustentara el docente con los métodos: heurístico, inductivo y deductivo. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: En esta Unidad de Aprendizaje se emplea como inicio la evaluación diagnóstica, continuando con la evaluación continua, sumativa y rúbricas de auto-evaluación y co-evaluación. Esta unidad de aprendizaje puede ser acreditada por saberes previamente adquiridos por medio de una evaluación diseñada para tal fin por la academia. Puede ser cursada en otras unidades académicas del IPN, nacionales o extranjeras, de acuerdo, con el programa de Movilidad del Plan de estudios aprobados y de los convenios que para tal efecto se establezcan. BIBLIOGRAFÍA: Janardan Prasad, M.N. Jayaswal, Vishnu Priye, (2009), Instrumentation And Process Control, I. K. International Pvt Ltd., 400 págs., ISBN: 978-93-80026-57-2. a
Creus Solé Antonio, (2006), Instrumentación Industrial. Alfaomega Marcombo Editores. 7 . edición. México, 775 págs. ISBN 84-267-1361-5. Jacob Fraden, (2009), Handbook of modern sensors, AIP Press Springer Editors. 5a. edición, New York, 589 págs. ISBN-10 0-387-00750-4. a
Douglas M. Considine, S.D.Roos. (2009), Manual de instrumentación aplicada., McGraw- Hill editores. 9 . edición, México, 696 págs. a
Jack P. Holman, (2008), Métodos experimentales para ingenieros. McGraw-Hill editores, 4 . edición, 559 págs. ISBN 968-451—786-6.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIDAD ACADÉMICA: Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas. PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Metalurgia y Materiales. SALIDA LATERAL: Procesos Extractivos ÁREA DE FORMACIÓN: Profesional MODALIDAD: Escolarizada
UNIDAD DE APRENDIZAJE: Instrumentación de procesos TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: Práctica / Obligatoria. VIGENCIA: Agosto 2012 NIVEL: II CRÉDITOS: 6 TEPIC – 3.04 SATCA
INTENCIÓN EDUCATIVA La unidad de aprendizaje impulsa la comprensión científica básica, analítica, crítica y racional del egresado, necesaria para que interprete, modele y solucione problemas de ingeniería a través del control de diversas variables de un proceso metalúrgico como son la presión, la temperatura, el flujo volumétrico y másico, el nivel de líquidos y sólidos, uso de válvulas y los programas maestros de control. Los conocimientos y habilidades se pueden aplicar en procesos metalúrgicos a escala laboratorio, planta piloto y escala industrial. El control de procesos fomenta la capacidad de adaptación e integración a grupos de trabajo, compromiso sostenible e interacción social a través del respeto a las diferentes formas de expresiones intelectuales y sociales. Esta unidad de aprendizaje se relaciona horizontalmente con las unidades de aprendizaje: Cálculo Superior, Métodos Numéricos y Balance de Materia y Energía y de manera vertical con fenómenos de Transporte. PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Evalúa procesos metalúrgicos con base en las metodologías de control e instrumentación de procesos. TIEMPOS ASIGNADOS HORAS TEORÍA/SEMANA: 3
UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑADA POR: Academia Metalurgia Extractiva
HORAS PRÁCTICA/SEMANA: 0
REVISADA POR: Subdirección Académica
HORAS TEORÍA/SEMESTRE: 54
APROBADA POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar. (12 de Noviembre del 2012).
HORAS PRÁCTICA/SEMESTRE: 0 HORAS DE APRENDIZAJE AUTONOMO/SEMESTRE: 13 HORAS TOTALES/SEMESTRE:54
Ing. Miguel Ángel Álvarez Gómez Presidente del CTCE.
AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN. (5 de Diciembre del 2012).
Ing. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez Secretario Técnico de la Comisión de Programas Académicos
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE:
HOJA:
Instrumentación de Procesos
3
DE
13
N° UNIDAD TEMÁTICA: I
NOMBRE: Introducción a la instrumentación y control. UNIDAD DE COMPETENCIA Clasifica la simbología y normatividad de procesos metalúrgicos con base en la instrumentación y control de los mismos. HORAS Con Docente No.
CONTENIDOS T
HORAS (Aprendizaje Autónomo
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
P
1.1
Introducción a las Normas ISA
1.0
3C, 4B, 7B
1.1.1
Nomenclatura de las variables que miden y/o controlan los instrumentos.
1.0
0.5
4B, 7B, 11C
1.1.2
Nomenclatura de las funciones de los instrumentos.
0.5
0.5
4B, 11C,12C
1.1.3
Definiciones de las funciones de los Instrumentos.
2.0
0.5
4B,11C
1.1.4
Simbología de los instrumentos y conexiones
2.0
4B, 7B, 11 C
1.2
Tipos de circuitos
0.5
4B, 6B, 7B
1.2.1
Circuito abierto
0.5
4B,6B,7B,11C
1.2.2
Circuitos cerrados
0.5
4B,6B,7B,11C
0.5
Subtotales:
8.0
2.0
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Encuadre del curso. Esta unidad temática el docente la conducirá por medio de los métodos inductivo y heurístico y el estudiante la aborda por medio de la estrategia de aprendizaje basado en problemas con el apoyo de las técnicas de investigación de temas selectos referentes a conocimientos de Instrumentación de procesos relacionados con la metalurgia y los materiales, así como resúmenes, reportes de investigación, en donde el estudiante expresa ideas y relaciona conceptos. Finalmente, una evaluación escrita permite redondear la evaluación formativa del estudiante.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Evaluación Diagnóstica Portafolio de evidencias: Resumen de tema selecto Autoevaluación (con rúbrica) Coevaluación (con rúbrica) Entrega de reportes de investigación Evaluación escrita Total
10% 5% 5% 35% 45% 100%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE: N° UNIDAD TEMÁTICA: II
HOJA: 4 Instrumentación de Procesos NOMBRE: Instrumentos para medir la presión.
DE
13
UNIDAD DE COMPETENCIA Controla la presión en equipos y reactores de procesos metalúrgicos con base en registros de medidores y accionamiento de instrumentos reguladores. HORAS Con Docente No.
CONTENIDOS T
HORAS (Aprendizaje Autónomo
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
P
2.1
Clasificación de los instrumentos para medir y/o controlar la presión. Unidades para medir la presión.
0.5
0.5
4B, 6B,7B
2.2
Elementos de equilibrio. Columnas. Tubo U
1.0
0.5
4B,6B,7B, 9C
2.3
Elementos elásticos. Tubo Bourdon.
1.0
0.5
4B,6B,7B
2.4
Elementos eléctricos para medir la presión.
0.5
0.5
4B,6B,7B, 2C
2.4.1
Galgas extensiométricas.
2.0
0.5
4B,6B,7B, 2C
2.4.2
Capacitancia.
1.0
0.5
4B,6B,7B, 2C
2.4.3
Magnéticos
1.0
0.5
4B,6B,7B, 1C
2.4.4
Ionización
1.0 8.0
0.5
6B,7B, 3C
Subtotales:
4.0
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Esta unidad temática el docente la conducirá por medio de los métodos inductivo y deductivo y el estudiante la aborda por medio de la estrategia de aprendizaje basado en problemas con el apoyo de las técnicas de investigación de temas selectos referentes a medidores de presión, así como resúmenes, mapas conceptuales, reportes de investigación, en donde el estudiante expresa ideas y relaciona conceptos. Finalmente, una evaluación escrita permite redondear la evaluación formativa del estudiante.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Portafolio de evidencias: Resumen y mapas conceptuales Exposición Autoevaluación (con rúbrica) Coevaluación (con rúbrica Entrega de reportes de investigación Evaluación individual escrita de la unidad temática Total
10% 5% 10% 5% 30% 40% 100%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIDAD DE APRENDIZAJE:
HOJA:
Instrumentación de Procesos
5
DE
13
N° UNIDAD TEMÁTICA: III
NOMBRE: Instrumentos para medir la temperatura. UNIDAD DE COMPETENCIA Controla la temperatura en equipos y reactores de procesos metalúrgicos con base en registros de medidores y accionamiento de instrumentos reguladores. HORAS Con Docente No.
CONTENIDOS T
HORAS (Aprendizaje Autónomo
P
3.1
Clasificación de los instrumentos para medir y/o controlar la temperatura. Unidades para medir la temperatura.
1.0
3.2
Termómetros bimetálicos y de vidrio.
1.0
3.3
Termopares.
2.0
3.4
Termómetros de resistencia
2.0
0.5
3.5
Pirómetro de radiación
2.0
0.5
3.6
Pirómetro óptico
1.0
0.5
9.0
2.0
Subtotales:
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
4B,6B,7B
0.5
4B,9C,11C 4B,6B,7B,9C, 11C, 12C 4B,1C,2C,3C 7C 4B,6B,7B,5C 9C 4B,6B,7B,5C 9C
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente unidad temática se fundamente en la estrategia de aprendizaje basada en problemas y el docente la conduce con los métodos los métodos inductivo y deductivo apoyándose en técnicas de investigación de temas selectos referentes a conocimientos de medidores de temperatura, así como resúmenes, reportes de investigación, en donde el estudiante expresa ideas. Finalmente, una evaluación escrita permite redondear la evaluación formativa del estudiante.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Portafolio de evidencias: Resumen Exposición Autoevaluación (con rúbrica) Coevaluación (con rúbrica) Entrega de reportes de investigación l Evaluación individual escrita de la unidad temática Total
10% 10% 5% 5% 30% 40% 100%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE:
HOJA:
Instrumentación de Procesos
6
DE
13
N° UNIDAD TEMÁTICA: IV
NOMBRE: Flujo volumétrico y másico UNIDAD DE COMPETENCIA Controla el flujo volumétrico y másico en equipos y reactores en procesos metalúrgicos con base en registros de medidores y accionamiento de instrumentos reguladores. HORAS Con Docente No.
CONTENIDOS T
HORAS (Aprendizaje Autónomo
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
P
4.1
Clasificación de los instrumentos para medir y/o controlar el flujo de fluidos. Unidades para medir el flujo volumétrico.
1.0
4B,6B,7B,5C
4.2
Medidores de flujo de área constante. Medición directa. Medida en codo de tubería. Alta pérdida de presión. Tobera Baja pérdida de presión. Tubo Venturi Por velocidad: Tubo Pitot y Tubo Anular
1.0
4B,6B,7B
1.0 1.0 1.0
0.5
4.3
Medidores de flujo de área variable. Rotámetros
1.0
0.5
4.4
Medidores de flujo eléctricos. Medidor magnético. Medidor de flujo másico: Tubo de Coriolis
1.0
0.5
4B,6B,7B,10C
1.0
0.5
4B,6B,7B,9C, 10C,11C,12C
8.0
2.0
4.2.1 4.2.2. 4.2.3
4.5
Subtotales:
4B,6B,7B,5C,9C 4B,6B,7B,5C 4B,6B,7B,11C, 12C 4B,6B,7B,2C, 3C,4C
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente unidad temática se fundamente en la estrategia de aprendizaje basada en problemas, y el docente la conduce con los métodos los métodos inductivo y deductivo apoyándose en técnicas de investigación de temas selectos referentes a conocimientos de medidores de flujo volumétrico, así como resúmenes, reportes de investigación, en donde el estudiante expresa ideas. Finalmente, una evaluación escrita permite redondear la evaluación formativa del estudiante.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Portafolio de evidencias: Resumen Exposición Autoevaluación (con rúbrica) Coevaluación (con rúbrica) Entrega de reportes de investigación l Evaluación individual escrita de la unidad temática Total
10% 10% 5% 5% 30% 40% 100%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE:
HOJA:
Instrumentación de Procesos
N° UNIDAD TEMÁTICA: V
7
DE
13
NOMBRE: Nivel de fluidos y de sólidos UNIDAD DE COMPETENCIA
Clasifica flujos de fluidos y de sólidos en procesos metalúrgicos con base en registros de medidores y accionamiento de instrumentos reguladores. HORAS Con Docente No.
CONTENIDOS T
HORAS (Aprendizaje Autónomo
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
P
5.1
Clasificación de los instrumentos para medir y/o controlar el nivel de fluidos y de sólidos.
1.0
5.2
Medición directa de líquidos en campo.
1.0
0.5
4B,6B,7B,11C
5.3
Método indirecto por presión diferencial.
1.0
0.5
4B,6B,7B
5.4
Método por el principio de Arquímedes.
1.0
4B,6B,7B
5.5
Métodos eléctricos.
2.0
4B,6B,7B,2C,9C
5.5.1
Electrodos.
1.0
0.5
4B,6B,7B,2C,9C
5.5.2
Foto celda
1.0
0.5
4B,6B,7B
5.5.3
Radiación atómica
1.0
Subtotales:
9.0
4B,6B,7B,10C 11C,12C
4B,6B,7B,10C
2.0
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente Unidad temática se fundamente en la estrategia de aprendizaje basada en problemas, y el docente la conduce con los métodos los métodos inductivo y deductivo apoyándose en técnicas de discusión de los instrumentos para medir y/o controlar la medición y/o el control del nivel de líquidos y del nivel de sólidos dentro de un proceso metalúrgico, así como resúmenes, diagramas de flujo, reportes de investigación, en donde el estudiante expresa ideas. Finalmente, una evaluación escrita permite redondear la evaluación formativa del estudiante.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Portafolio de evidencias: Resumen y diagramas de flujo Autoevaluación (con rúbrica) Coevaluación (con rúbrica) Entrega de reportes de investigación Evaluación escrita Total
10% 5% 5% 35% 45% 100%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE:
HOJA:
Instrumentación de Procesos
8
DE
13
N° UNIDAD TEMÁTICA: VI
NOMBRE: Válvulas y Programas de Control de Procesos UNIDAD DE COMPETENCIA Analiza el comportamiento de procesos metalúrgicos con base en programas de control de procesos y accionamiento de válvulas. HORAS Con Docente No.
CONTENIDOS T
HORAS (Aprendizaje Autónomo
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
P
6.1
Clasificación de las válvulas para uso de laboratorio y para uso industrial.
2.0
6.2
Tendencias en el uso de válvulas.
1.0
0.5
4B,6B,7B,2C,3C
6.3
Uso eficiente de la válvulas
3.0
0.5
4B,6B,7B,2C,3C
6.4
Programas maestros para el control de procesos metalúrgicos.
3.0
6.5
Caso específico de un programa maestro de control de procesos metalúrgicos
3.0
Subtotales:
12.0
4B,6B,7B,2C,3C
1.0
ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE La presente Unidad temática se fundamente en la estrategia de aprendizaje basada en problemas, y el docente la conduce con los métodos los métodos inductivo y deductivo apoyándose en técnicas de discusión de la eficiencia y economía en el uso de las válvulas tanto a escala laboratorio como en la industria, así como resúmenes, reportes de investigación, en donde el estudiante expresa ideas a través de una exposición oral. Finalmente, una evaluación escrita permite redondear la evaluación formativa del estudiante.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Portafolio de evidencias: Resumen de tema selecto Exposición Autoevaluación (con rúbrica) Coevaluación (con rúbrica) Entrega de reportes de investigación Evaluación escrita Total
10% 10% 5% 5% 30% 40% 100%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIDAD DE APRENDIZAJE:
HOJA:
Instrumentación de procesos
10
DE
13
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Para la evaluación de esta unidad e aprendizaje se realizarán: 3 exámenes departamentales ordinarios, uno por cada dos unidades temáticas que contribuirán en un 60% a la calificación final 3 trabajos escritos, una por cada unidad temática y que contribuirán en un 20% de la calificación final CLAVE
B
1
X
2
X
3
4
C
Coronel Vázquez Modesto, (2010), In Tech México Automatización. ISA México editor. Revista oficial de ISA Sección México, México. Creus Solé Antonio, (2006), Instrumentación Industrial. Alfaomega Marcombo a Editores, 7 Edición. México, 775 p. ISBN 84-267-1361-5. X
X
5
X
Creus Solé Antonio, (2009), Instrumentos Industriales. Alfaomega Marcombo a Editores. 3 .edicion. México, 236 p. ISBN 978-84267-1421-3 Dale R. Patrick, (1992), Electronic Instruments, Prentice Hall Editors. Englewood, 285 p. ISBN 0-13-251208-4
X
6
BIBLIOGRAFÍA
Dorantes González Dante Jorge, Manzano Herrera Moisés, Sandoval Benítez Guillermo, Velázquez López Virgilio, (2004), Automatización y control. Prácticas de laboratorio, McGraw- Hill Editorial. México, 268 p. ISBN 970104794-X. Felder Richard, Rosseau Roland, (2005), Principios elementales de los procesos químicos, Limusa Wiley Editores. 3ª Edición. México, 668p ISBN 968-18-6169-8
7
X
Fraden Jacob, (2004), Handbook of modern sensors, AIP Press Springer a Editors. 3 . edición, New York, 589 p. ISBN 0-387-00750-4.
8
X
Jack Holman, (), Métodos experimentales para ingenieros. McGraw-Hill a editores, 4 . edición, 559 p. ISBN 968-451-786
9
X
10
X
Libro Clásico: Considine Douglas, S.D.Roos, (1982), Manual de a instrumentación aplicada. McGraw-Hill editores, 6 . Edición, México, 696 p.
11
X
Libro Clásico: Ernest Smith, (1984), Principles of industrial measurement for control applications, Instruments Society of America copyright, New York, 443 p. ISBN 0—87664-465-50750-4.
Seider Warren, Seader J., Lewin Daniel, (1999), Process Design Principles, John Wiley Editors. New York, 824 p. ISBN 0-471-24-312-4
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PERFIL DOCENTE POR UNIDAD DE APRENDIZAJE 1. DATOS GENERALES UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS PROGRAMA ACADÉMICO:
Ingeniería en Metalurgia y Materiales.
ÁREA DE FORMACIÓN:
ACADEMIA:
II
NIVEL Institucional
Científica Básica
Profesional
Terminal y de Integración
UNIDAD DE APRENDIZAJE: Instrumentación de procesos
Metalurgia Extractiva
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Estudios de licenciatura como mínimo, de preferencia con experiencia industrial y/o estudios de posgrado en área afín.
2. PROPOSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Evalúa procesos metalúrgicos con base en las metodologías de control e instrumentación de procesos. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Física general e ingeniería básica y aplicada. Normas en instrumentación y control. Modelo Educativo Institucional
EXPERIENCIA PROFESIONAL Experiencia profesional en procesos de metalurgia extractiva, en laboratorio, planta piloto e industria. Preferentemente investigación en diseño de procesos de metalurgia aplicada Experiencia en el manejo de plantas metalúrgicas.
ELABORÓ
M. en C. Humberto Ángel Concha Pérez
Presidente de Academia
HABILIDADES
ACTITUDES
Facilidad de comunicación con los alumnos. Facilidad para el manejo de la conceptualización teórica y práctica de procesos metalúrgicos. Promotor en los alumnos hacia el estudio, razonamiento e investigación. Diseño y manejo de materiales didácticos.
Respeto. Tolerancia. Compromiso social y con la docencia. Comportamiento ético. Responsabilidad. Colaboración. Superación permanente en la docencia y en lo profesional.
REVISÓ
AUTORIZÓ
Dra. Guadalupe Silva Oliver Subdirectora Académico
Ing. Miguel Ángel Álvarez Gómez Director