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GUÍA DIDÁCTICA
Asignatura:
INSTRUMENTACIÓN
Docente:
Ángel Vergara Betancourt
Carrera:
Ingeniería Mecatrónica
Instituto Tecnológico Superior de Zacapoaxtla
Objetivos:
Esta asignatura tiene el objetivo de identificar y seleccionar los diferentes
sensores como dispositivos de medida, acondicionar las señales que son
detectadas por un sensor y aplicar estas señales para el control y
monitoreo de procesos mediante el uso de dispositivos digitales y
procesamiento de señales. Adicionalmente, la signatura busca extender el
caso a sistemas de instrumentación virtual.
Temario de La
asignatura:
1.- Introducción a los sistemas de medida
• Definición de los sistemas de medida
• Características estáticas de los sistemas de medida
• Características dinámicas de los sistemas de medida
• Análisis de incertidumbre
• Calibración
• Simbología industrial
• Mediciones y dispositivos de medición
2.- Sensores y Acondicionamiento de señal
• Principios físicos de sensado
• Tipos de sensores
• Acondicionamiento de señal y circuitos de interface electrónica
• Sensores inteligentes e instrumentación digital
3.- Interfaz Sensor-microcontrolador7,13,14,16
 Conversión tiempo-digital
 Circuitos de interfaz directa entre chip sensor y
microcontrolador
 Circuitos de interfaz directa entre sensor modulador y
microcontrolador
 Circuitos de interfaz directa entre sensor y Arduino
4.- Actuadores y Controladores
• Actuadores
• Controladores
5.-Instrumentación Virtual
•
•
•
•
•
Metodología del
trabajo
Introducción
Hardware para instrumentación virtual
Software para instrumentación virtual
Diseño de instrumentos virtuales en LabVIEW
Aplicaciones de instrumentación en LabVIEW
La metodología del trabajo se basará en los diferentes momentos de
aprendizaje establecido para el caso de competencias por Sánchez,
Nevárez y Ramírez 1. En este sentido se seguirá el proceso que se describe
en la imagen de la figura 1.
En función de los momentos del aprendizaje, se desarrollarán las
siguientes actividades:
Introducción:
Esta parte del contenido se presentará en forma breve ya que solo
tiene la intención de ubicar al estudiante en el contexto e importancia del
tema. Las actividades y la comunicación se llevarán a cabo de forma
asíncrona a través de una plataforma. para ello se utilizarán diferentes
recursos tales como:
• Lectura de textos
• Diapositivas
• videos
• foros
Las actividades encomendadas es este punto serán subidas mediante
archivos a la plataforma para una evaluación formativa, así como se
complementará con discusiones en el foro donde se presentarán auto -
evaluaciones y co-evaluaciones. para evaluar se utilizarán los siguientes
aspectos:
• Elaboración de mapas mentales y conceptuales
• Subrayado de ideas principales y síntesis de información
• Elaboración de ensayos
Adquisición del conocimiento:
Este apartado es el que soporta la mayor cantidad de material de
estudio, el cual será presentado en la plataforma a través de:
• Diapositivas
• Videos
• Lecturas
• enlaces de internet
• webquest y mini-quest
• emuladores virtuales
• ejemplos
Para garantizar la adquisición del conocimiento, se realizarán y evaluarán
diferentes actividades tales como:
• Discusión en foros
• Elaboración de tablas comparativas y mapas
• webquest y Mini-quest
• Elaboración de wikis
Práctica:
Este apartado es quizás el más importante y de mayor interés para el
estudiante. Es por ello que la organización de las actividades aquí
planteadas, resulta un trabajo bien estructurado. Para esta asignatura en
particular, las prácticas resultan enriquecedoras y deben ser evaluadas
mediante rúbricas concretas que garanticen la comprensión del tema.
entre los medios que se utilizarán se tienen:
• Ejercicios
• Planteamiento de problemas
• Simuladores virtuales de circuitos (multisim, livewire, proteus,
spice, simulink, kicad, microcap, designworks, tinycad, etc.)
• Prácticas para Elaboración de circuitos
• tutoriales y video tutoriales
• chats, video conferencias y foros de discusión
• Análisis de tablas y gráficos
mientras que las actividades que serán evaluadas serían:
• Entrega de ejercicios en la plataforma
• Solución a problemas y discusión de dicha solución en la
plataforma
• Realización de actividades de Mini-Webquest
• Análisis y simulación de sistemas y circuitos en simuladores
•
•
virtuales
Elaboración de prácticas y discusión de resultados en un foro
Respuesta a interrogantes en el foro
Aplicación:
La aplicación del conocimiento es el medio por el cual será demostrado
que se han comprendido los contenidos temáticos de una asignatura y
que se es capaz de resolver problemáticas mediante la aplicación del
conocimiento adquirido.
La aplicación se podrá llevar a cabo al final de cada tema o bien al final del
curso.
Los recursos que se proporcionan en este punto son:
• Planteamientos de problemas
• tutoriales y video tutoriales
• chats, video conferencias y foros de discusión
• Estudio de Casos
• propuesta de proyecto
los medios mediante los cuales se verificará la aplicación del contenido
será:
• Elaboración de Prototipos
• Proyecto
• Reportes técnicos y Solución de problemas
Evaluación:
la evaluación es el medio con el cual el docente o asesor podrá
determinar el nivel de aprovechamiento y de aprendizaje adquirido por el
estudiante. La evaluación podrá llevarse en dos momentos: al final de
cada tema (evaluación formativa) y al final del curso (evaluación
sumativa). Las formas de evaluar se presentarán en tres modalidades:
auto-evaluación, co-evaluación y hetero-evaluación.
para lograr lo anterior se presentan los siguientes recursos y medios:
• Examen en línea
• Solución de problemas
• Discusión en foros
• Estudio de casos y Análisis de resultados
Cronograma
presentación del
tutor
Bienvenidos al curso de instrumentación.
Mi nombre es Angel Vergara Betancourt y seré su tutor en este curso.
Tengo la licenciatura en ing. electrónica y la maestría en optoelectrónica.
Hace más de cinco años que imparto esta asignatura y procuro siempre
que los estudiantes aprendan conjugando lo teórico con lo práctico.
Como tutor, estoy abierto a las preguntas comentarios, sugerencias,
debates y discusiones dentro de un plano de mutuo respeto y
colaboración.
Espero cumplir con sus expectativas y bienvenidos nuevamente.
presentación de
la asignatura
Datos de la asignatura:
Nombre:
Carrera
Clave de la Asignatura:
SATCA (CRÉDITOS):
Instrumentación
Ing. Mecatrónica
AEF-1038
3-2-5
Esta asignatura aporta al perfil del egresado de las carreras de Ingeniería
Mecatrónica, las competencias que utilizará en la selección, aplicación,
operación, mantenimiento y calibración de instrumentos para el control
automático y la medición de variables analógicas existentes en las
instalaciones de procesos industriales.
En otras palabras, le proporcionará al ingeniero mecatrónico, las
herramientas y conocimientos para operar, diseñar y desarrollar sistemas
de instrumentación aplicados en la industria y la domótica. así como
también será capaz de operar con nuevos sensores que son compatibles
con distintas tarjetas de desarrollo, y podrá desarrollar sistemas de
instrumentación virtual.
Objetivos:
Desarrollar las competencias necesarias para seleccionar, aplicar, calibrar,
operar los instrumentos de medición empleados en los procesos
industriales, así mismo las habilidades para la sintonización de los
controladores PID.
Competencias previas:
Aplicar los conceptos básicos de las leyes y principios fundamentales
como son ley de Coulomb, Ley de Ampere, Ley de Ohm, ley de Faraday,
desarrollando habilidades para la resolución de problemas.

Aplica conocimientos básicos de variables físicas.

Establece funciones de transferencia

Identifica elementos de entrada y salida

Utiliza instrumentos de medición

Aplica conceptos de electrónica analógica para el desarrollo de
circuitos de acondicionamiento

Aplica conocimientos de electrónica digital para el uso de sensores
digitales.

Utiliza conceptos básicos de programación para el desarrollo de
sistemas de instrumentación virtual
Competencias a desarrollar:

Interpreta las definiciones dadas por sama así como la
nomenclatura definida por isa identificando los criterios para la
selección de instrumentos de medición. Interpretar diagramas de
tubería e instrumentación

Selecciona y aplica técnicas de caracterización de sensores en
relación al tipo de proceso en cuestión.

Clasifica los tipos actuadores y aplicar técnicas de caracterización
para utilizarlos en la instrumentación de los procesos industriales.

Aplica modos de control y técnicas de sintonización para los
controladores utilizados en la instrumentación de los procesos
industriales.

Analiza y aplicar los elementos que intervienen en un sistema de
control asistido por computadora.

Acondiciona señales provenientes de sensores para su posterior
acondicionamiento

Integra nuevas tecnologías con el uso de sensores

Desarrolla sistemas de monitoreo e instrumentación virtual
Requerimientos del estudiante:
Esta materia es en su mayoría una asignatura práctica. es por ello que se
requiere del estudiante un gran compromiso para realizar sin la
supervisión directa del asesor la serie de prácticas que se proponen.
La misma naturaleza de la materia exige disciplina y tiempo, así como una
formación autodidacta. además, es posible desarrollar trabajo
colaborativo y en equipo a través de discusiones en foros, compartir ideas
y soluciones, cuestionar y solicitar apoyo a otros, así como resolver
problemáticas reales y aplicar el conocimiento.
La asignatura se halla en los niveles superiores de la carrera, por lo que
demanda del conocimiento previo de otras asignaturas, y el dominio de
esta permitirá la fácil inserción a otros contenidos en semestres
superiores.
Además de conocimientos y práctica, esta asignatura también fortalece en
el estudiante la capacidad para: resolver problemas, buscar información
en diferentes fuentes, asociar ideas y conceptos, utilizar TIC’s como
medios de comunicación para compartir colaborar y asesorar temas,
insertarse ya en un campo laboral utilizando nuevas tecnologías e integrar
conocimientos en el desarrollo de proyectos concretos asociados con la
medición y control de variables de diferentes procesos.
Evaluación
La evaluación se llevará a cabo respetando las tres etapas de evaluación:
 Evaluación diagnóstica
 Evaluación formativa
 Evaluación sumativa
En el diagrama de la figura, se muestran los aspectos y porcentajes de la
evaluación.
En forma de resumen, se tiene:
 Exámenes 30%
 actividades prácticas 30%
 Actividades en plataforma 40%
La manera de evaluar, será a través de rúbricas, cada una adaptada a
cada aspecto a evaluar pero de forma genérica cumpliendo lo siguiente:
Exámenes
Actividades
prácticas
Actividades en
plataforma
0%
50%
75%
100%
menos de 25%
de reactivos
correctos
no cumple
25%-75% de
reactivos
acertados
cumple con:
reporte
ó
práctica
ó
simulación
75%-90% de
reactivos
acertados
cumple con:
reporte
y
práctica
ó
Práctica
y
simulación
cumple con la
actividad
completament
e sin poner
cuidado en
aspectos como
ortografía,
presentación,
uso de tic’s,
etc.
90%-100% de
reactivos
acertados
cumple con:
reporte
y
práctica
y
simulación
no cumple
cumple con la
actividad
parcialmente
ó
sin poner
cuidado en el
contenido
cumple con la
actividad
completamente
y pone cuidado
en contenido y
aspectos como
ortografía,
presentación,
uso de tic’s, etc.
Estrategias de
estudio
Particularmente para el rubro de “actividades en plataforma”, se sugiere
apoyarse en recursos electrónicos y TIC’s.

Por ejemplo, para la elaboración de mapas y esquemas, se sugiere
el uso de algún software como medio de apoyo, por ejemplo:
Xmind, Edrawmymap, imind, freemind, Bizagi, Cmaptools, etc.,
Para la parte de prácticas, se sugiere consultar foros, tutoriales y videos
que se proponen.
 Para la parte de simulaciones, se propone el uso de software tal
como, proteus, xcircuit, multisim, simulink, etc. De igual forma, se
recomienda visitar las páginas, tutoriales y foros de Matlab
(www.mathworks.com), labview (www.ni.com) y Arduino
(www.arduino.cc).
En lo que respecta la elaboración de “proyecto”, se propone:
 Utilizar herramientas para la planeación de actividades, tales
como ganttproject y projectlibre.
Lecturas
recomendadas
Como recomendación general, se invita a no dejar las actividades sin
realizar o dejar que se acumulen, esto entorpecerá el desarrollo del curso,
de igual manera se hace notar que las actividades tienen un esquema
seriado, por lo que es importante cumplir con las primeras actividades,
para no tener dificultades con temas posteriores.
Para la mayoría de las unidades se proponen la siguientes referencias:
1. REYES, Fernando; CID, Jaime; VARGAS, Emilio, Mecatrónica Control y automatización, Ed. Alfaomega 2013.
Este texto cubre perfectamente las unidades 1,2 y 4.
permite tener un panorama general de la importancia de la
instrumentación y como se aplica en el entorno de
problemas reales
2. Pallás Areny, Ramón, Sensores y acondicionadores de señal, Ed.
Alfaomega Marcombo.
este texto refuerza los contenidos de la unidad 2.
Acondicionamiento de señales.
3. Creus, Antonio, Instrumentación industrial, Ed. Alfaomega.
de este texto se rescata el uso de sensores industriales
4. Farden Jacob, Handbook of modern sensors, Third Ed. Springer.
En este texto se encuetntra la descripción de una gran
variedad de sensores.
5. Robert F. Coughlin, Frederick F. Driscoll, Amplificadores
operacionales y circuitos integrados lineales, Pearson Educación,
1999
El uso de opamps para el acondicionamiento de señales se
encuentra en este libro.
6. Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, Ed. Prentice Hall.
7. Kuo, Benjamín C., Sistemas de control automático, Ed. Prentice
Hall.
Los dos anteriores libros, permiten conocer los conceptos
básicos de control
8. Malvino, Principios de Electrónica, Mc.Graw Hill.
9. Boylestad, Electrónica, Prentice Hall
Las dos referencias anteriores, permiten recordar conceptos
de electrónica
10. http://www.arduino.cc/
11. www.mathworks.com/
12. www.ni.com/labview
Referencias
1
Leticia Sánchez Lima, Irene Nevárez Burgueño, Martha Ramírez López, Momentos del Aprendizaje,
Subsecretaría de Educación Superior, Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Coordinación
Sectorial Académica, Dirección de Docencia