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PROGRAMA DE ESTUDIOS: Sistemas Motrices
PROTOCOLO
Fechas
Mes/año
Clave
1-CT-TU-16
Elaboración
07/2009
Nivel
Licenciatura
Aprobación
08/2009
Ciclo
Aplicación
08/2009
Colegio
Semestre
X
OCTAVO
Maestría
Doctorado
Integración
Básico
Superior
H. y C.S.
C. y T.
X
X
C. y H.
Plan de estudios del que forma parte: Ingeniería en Sistemas de Transporte Urbano.
Propósito(s) general(es): Proporcionar al alumno los principios físicos de funcionamiento de los
sistemas motrices de transporte urbano, para el estudio de la conversión de energía en trabajo por
medio de las principales máquinas empleadas en los sistemas motrices de transporte modernos.
Dotar al estudiante de la capacidad para optimizar el uso de los diferentes sistemas motrices de
acuerdo al segmento de transporte a que son destinados.
Carácter
Modalidad
Seminario
Indispensable
X
Optativa *
Curso
Laboratorio
Taller
x Curso-taller
Clínica
Horas de estudio semestral (16 semanas)
x
Con
Teóricas
Docente
Prácticas
54 Autónomas
18
Carga horaria semanal:
___4.5__ x 16 = _72___
Asignaturas Previas
Asignaturas Posteriores:
Física General II: Termodinámica y Fluidos
Física General III: Electricidad y Magnetismo
Energía y Transporte
Teóricas
36
Prácticas
36
Carga horaria
semestral:
144
Conocimientos: Conocimientos básicos sobre termodinámica de procesos,
electricidad y magnetismo así como de mecánica clásica.
Requerimientos Habilidades: Fluidez en el manejo de las propiedades termodinámicas básicas
para cursar la
de los sistemas motrices, presión, temperatura, potencia, revoluciones por
asignatura
minuto. Habilidad para manejar leyes electromagnéticas fundamentales.
Habilidad para programar en computadora simulaciones de sistemas
electromecánicos.
Perfil deseable
del profesor:
Amplio conocimiento del estado del arte de la tecnología de los sistemas motrices de transporte en
todas sus modalidades. Experiencia en el diseño y simulación de sistemas motrices, enfocado
hacía la selección de unidades de transporte según el mercado objetivo y según las características
de la carga a transportar. de Transporte y capacidad para trasladar y aplicar los conceptos,
metodología y técnicas a los proyectos de transporte. El profesor por lo menos deberá tener
licenciatura; es recomendable que sea un ingeniero con posgrado en transporte, ingeniería
mecánica o afín.
Academia responsable del programa:
Ingeniería
Diseñador (es):
M.I. José Alberto Valdés Palacios
M.I. Rubén Téllez Sánchez
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1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, la tecnología del automóvil y de todos los sistemas de transporte en general está basada sobre el
paradigma de máximo rendimiento con un mínimo de impacto ambiental. A lo largo de las dos últimas décadas ha
habido un importante desarrollo de vehículos automotores de combustión interna con un mínimo de emisiones al
medio ambiente, tan intensa ha sido la actividad sobre este tema y sobre el desarrollo de los vehículos híbridos, que
la incipiente fabricación de los vehículos eléctricos autónomos ha sido prácticamente suspendida en todo el mundo.
Por otra parte El transporte pesado en México utiliza vehículos que han sido seleccionados de manera tradicional,
esto es, basada en la experiencia de los operadores, en preferencias personales de los transportistas o en
recomendaciones comerciales, esto ha provocado una deficiente operación de los mismos; debido principalmente a
la falta de conocimiento que existe en los transportistas, en relación con el funcionamiento de los componentes del
tren motriz en el desempeño de la unidad, así como, su relación con el consumo de combustible y el peso de la
carga transportada.
El Ingeniero en Sistemas de Transporte Urbano debe poseer una amplia visión sobre estos aspectos en el mercado
de los sistemas de transporte, para ello es necesario enfocarse sobre la adquisición de conocimientos que le
permitan dar recomendaciones de diseño, operación y mantenimiento de los vehículos y describa las componentes
y funcionamiento de las máquinas y componentes eléctricos y electrónicos utilizadas en los diferentes modos de
transporte urbano. Asimismo se hace indispensable que el educando se involucre en el desarrollo de modelos
simuladores de sistemas dado que estos últimos son imprescindibles en todo tipo de evaluación de sistemas de
transporte.
2. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO
Que el estudiante aplique sus conocimientos en termodinámica, electricidad y magnetismo, mecánica clásica y
programación para el estudio, diseño y evaluación de los sistemas motrices utilizados en los diferentes segmentos
del mercado del transporte. El estudiante deberá desarrollar un programa simulador de sistemas motrices basado en
el programa desarrollado por el Instituto Mexicano del Transporte para Sistemas Motrices de Pasajeros y Carga.
3. CONTENIDOS ORGANIZADOS
UNIDAD I: TERMODINAMICA DE PROCESOS. REPASO GENERAL
Propósito de la unidad
Que el estudiante tenga y aplique el conocimiento de los principios termodinámicos que rigen a todos los motores
de combustión interna
Número de sesiones, horas programadas: 10 sesiones, 15 horas.
Temas y subtemas:
1. Procesos termodinámicos con aplicación a gases ideales.
1.1. Repaso general de propiedades termodinámicas
1.2. Sistemas abierto, cerrado y aislado
1.3. Trabajo y calor
1.4. Primera ley de la termodinámica
1.5. Segunda ley de la termodinámica
1.6. Procesos termodinámicos
2. Rendimiento térmico.
2.1. El Ciclo de Carnot
2.2. Procesos reversibles e irreversibles
2.3. Rendimiento térmico del Ciclo de Carnot
2.4. Rendimiento térmico de ciclos reales
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3. Eficiencia energética.
3.1. Definición de eficiencia energética
3.2. Medidas de la eficiencia energética
4. Compresores y expansores.
4.1. Compresión con gases ideales
4.2. Compresiónes adiabática e isotérmica
4.3. Compresión politrópica
4.4. Relación de compresión
UNIDAD II: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA, ELECTRICOS E HÍBRIDOS
Propósito de la unidad
Que el estudiante repase u obtenga el conocimiento de los principios termodinámicos que rigen a todos los motores
de combustión interna, eléctricos e híbridos.
Número de sesiones, horas programadas: 12 sesiones, 18 horas.
Temas y subtemas:
5. Motores de combustión interna.
5.1. Ciclo de dos tiempos (motocicletas y bicicletas)
5.2. Ciclo de Otto.
5.3. Ciclo Diesel.
5.4. Especificación de motores de combustión interna
5.4.1. Potencia
5.4.2. Relación de compresión
5.4.3. Relación de corte
5.4.4. Cilindrada
5.4.5. Revoluciones por minuto
5.4.6. Potencia indicada y al freno
5.4.7. Torque
5.4.8. Eficiencia Térmica
6. Motores eléctricos
6.1. Motores síncronos
6.2. Motores asíncronos
6.3. Potencia eléctrica
6.4. Rango de velocidad
6.5. Alimentación.
6.5.1. Motores asistidos (Trolebuses, Metro)
6.5.2. Motores autónomos (Vehículos eléctricos)
7. Ciclos Híbridos
7.1. Ciclo Atkinson
8. Ciclos regenerativos
8.1. Regeneración.
8.2. Ciclo Stirling.
9. Cogeneración en sistemas motrices
9.1. Conversión activa de energía
10. Turbinas de gas.
10.1.
Motores turboaspirados.
10.2.
Capacidades.
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UNIDAD III: COMBUSTIBLES, ENERGÍA ELÉCTRICA Y BATERIAS.
Propósito de la unidad
Que el estudiante analice y compare los tipos de combustible, energía eléctrica asistida y baterías usadas en los
sistemas motrices.
Número de sesiones, horas programadas: 8 sesiones, 12 horas.
Temas y subtemas:
11. Combustibles.
11.1.
Combustibles convencionales
11.1.1. Gasolinas
11.1.2. Diesel
11.1.3. Gas LP
11.2.
Combustibles alternos o renovables
11.2.1. Etanol
11.2.2. Biodiesel
11.2.3. Hidrógeno
12. Energía eléctrica asistida
12.1.
Voltaje
12.2.
Corriente alterna
12.3.
KVA
13. Baterías.
13.1.
Capacidad
13.2.
Régimen de la batería
13.3.
Profundidad de descarga
13.4.
Corrección de la capacidad según el régimen
13.5.
Autonomía
13.6.
Ciclos de trabajo, Vida útil
UNIDAD IV: SISTEMAS MOTRICES INTEGRALES: DISEÑO, SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO.
Propósito de la unidad
Que el estudiante analice los Sistemas Motrices Integrales en su diseño, selección y mantenimiento.
Número de sesiones, horas programadas: 18 sesiones, 27 horas.
Temas y subtemas:
14. Sistemas motrices integrales
14.1.
Motor
14.2.
Potencia al eje
14.3.
Transmisión
14.4.
Diferencial
14.5.
Llantas
14.6.
Eficiencia Total
14.7.
Rendimiento
15. Selección de sistemas motrices
15.1.
Automóvil
15.2.
Pasajeros
15.3.
Carga
16. Diseño y mantenimiento de vehículos del transporte urbano
16.1.
Leyes físicas aplicables al diseño de vehículos de transporte urbano. Simbología de parámetros
principales.
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16.2.
16.3.
16.4.
16.5.
16.6.
16.7.
16.8.
16.9.
16.10.
Fuerzas y momentos que actúan sobre los vehículos. Dinámica de vehículos. Principios básicos
Potencia motriz y fuerza tractiva. Fuerza tractiva. Horarios. Fuerza tractiva límite.
Aceleración, tiempo, velocidad media,
Resistencias al rodamiento, a la pendiente, por curvatura, tonelaje ecuacionado y otras resistencias
Clasificación y tipología del mantenimiento preventivo (menor) y del mantenimiento correctivo
(mayor).
Normas y controles. Reglamentación oficial. Criterios particulares del constructor. Rutinas de
inspección.
Criterios para el establecimiento de rutinas de inspección. Periodicidad. Monitoreo.
Programas de mantenimiento. Talleres para reparación y mantenimiento.
Características de las reparaciones al material rodante. Procesos normales (estándar) de reparación
de los talleres. Casos especiales. Reparaciones en servicio. Reparaciones en otros órganos del
Sistema
4. METODOLOGÍA PARA EL CURSO
La metodología implica que el alumno resuelva sus tareas y exámenes en tiempo y forma semanalmente y, desarrolle un
programa de cómputo para determinar el tipo de sistema motriz requerido para determinadas condiciones de transporte, ya
sea de carga o de pasajeros
5. EVALUACIONES
A) Evaluación diagnóstica
Criterios: Conocimientos y habilidades básicas sobre termodinámica de procesos, electricidad y magnetismo así como de
mecánica clásica.
Indicadores:
 El estudiante tendrá fluidez en el manejo de las propiedades termodinámicas básicas de los sistemas motrices, presión,
temperatura, potencia, revoluciones por minuto.
 El estudiante tendrá habilidad para manejar leyes electromagnéticas fundamentales y habilidad para programar en
computadora simulaciones de sistemas electromecánicos.
Modalidad: Evaluación escrita.
B) Evaluaciones formativas
Número de evaluaciones previstas: 4 (cuatro) al término de cada una de las unidades de aprendizaje.
C) Evaluación para certificación
Criterios: Evaluar el conocimiento y las habilidades adquiridas por los estudiantes en termodinámica, electricidad y
magnetismo, mecánica clásica y programación para el estudio, diseño y evaluación de los sistemas motrices
utilizados en los diferentes segmentos del mercado del transporte.
Indicadores:
 El estudiante explicará el origen, teoría y usos de los Sistemas Motrices:
a. El estudiante será capaz de analizar y evaluar el diseño, operación y mantenimiento de los sistemas motrices
utilizados en los diferentes segmentos del mercado del transporte urbano.
b. El estudiante deberá desarrollar un programa simulador de sistemas motrices basado en el programa desarrollado por
el Instituto Mexicano del Transporte para Sistemas Motrices de Pasajeros y/o Carga.
.
No se puede mostrar la imagen. Puede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. Reinicie el equipo y , a continuación, abra el archiv o de nuev o. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga
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Modalidad de Conducción:
Exposición teórica: Consiste en la exposición, por parte del profesor, de los conceptos establecidos en el temario
durante las sesiones de clase. Para afirmar los conceptos teóricos y para lograr que el alumno adquiera una
disciplina metodológica deberá acompañarse la teoría de problemas representativos y material audiovisual
descriptivo de los sistemas motrices empleados para el transporte.
El curso contendrá 16 tareas semanales a entregarse cada primera clase de la siguiente semana. Durante la
primera media hora de esa clase, el profesor resolverá las dudas derivadas de esa tarea y para la siguiente clase se
devolverá la tarea calificada.
A partir de la segunda unidad, el curso contará con una sesión de cómputo en la que se desarrollará el programa
simulador de sistemas motrices.
Bibliografía
1. Virgil Moring Faires, “Termodinámica” UTHEA, 2ª. Ed. En español, 1999
2. Cengel, Yunus A. “Termodinámica” Editorial McGraw-Hill, 1028 páginas. Idioma: Español ISBN: 701056116.
ISBN-13: 9789701056110 1ª edición (19/04/2006).
3. Fitzgerald A. “Máquinas Eléctricas” McGRAW-HILL/INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S.A.U. 710 páginas.
Idioma: Español ISBN: 970104052X. ISBN-13: 9789701040522. 6ª edición (29/04/2004).
4. D. Carbonero, “Motores de combustión interna y turbinas de gas”. Editorial Autor, Madrid España, Idioma
Español, ISBN: 84-604-4911-4. 2a edición, 2003
5. Bosch Manual de la Tecnica del Automovil, Ed. Reverte, S.A. 3ª. Ed. No. Pags. 893 Complementarios Año
2006
6. Albert Marti Parera Electrónica Básica en Automoción. Ed. Alfaomega Marcombo Año 2008 Pags. 200
7. Albert Marti Inyeccion Electronica en Motores de Gasolina. Parera Ed. Alfaomega Marcombo año 2007,
pags. 215