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Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 1 de 52 MANUAL DE PRÁCTICAS DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL PROGRAMA EDUCATIVO: INGENIERIA BIOQUIMICA. Colabor o: Ing. Ricardo Reyes Márquez Hernández Elaboro: Carlos Decena Chan Calkiní, Campeche, (Junio de 2016) Revisó Aprobó Autorizó Presidente de Academia Ing. Jimer Emir Loria Yah M. Coordinador del PE ARQ. Ramiro José González Horta Dirección Académica Lic. Miguel Ángel Cohuó Ávila

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MANUAL DE PRÁCTICAS DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

PROGRAMA EDUCATIVO:

INGENIERIA BIOQUIMICA.

Colabor

o:

Ing. Ricardo Reyes Márquez Hernández Elaboro:

Carlos Decena Chan

Calkiní, Campeche, (Junio de 2016)

Revisó Aprobó Autorizó

Presidente de Academia Ing. Jimer Emir Loria Yah M.

Coordinador del PE ARQ. Ramiro José González Horta

Dirección Académica Lic. Miguel Ángel Cohuó

Ávila

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2 de 52

ÍNDICE

CONCEPTO PÁGINAS

PRESENTACIÓN ............................................................................................................................. 7

OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................... 8

SEGURIDAD ..................................................................................................................................... 8

Usuarios: ........................................................................................................................................ 8

Equipos, herramientas y consumibles: ..................................................................................... 9

1 parcial ............................................................................................................................................. 11

PRACTICA 1. INDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS DE LABORATORIO DE

INSTRUMENTACIÓN. (Obligatoria) .............................................................................................. 11

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 11

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 11

-LUGAR........................................................................................................................................ 12

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 12

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 12

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 13

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 15

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 15

-ANEXOS..................................................................................................................................... 16

PRACTICA 2. INDENTIFICACION DE LA SIMBOLOGIA DEL DIAGRAMA DTI.

(Obligatoria). ...................................................................................................................................... 17

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-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 17

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 18

-LUGAR........................................................................................................................................ 18

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 18

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 18

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.......................................................................................... 19

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 20

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 20

-ANEXOS..................................................................................................................................... 20

2 parcial ............................................................................................................................................. 21

PRACTICA 3. CARACTERIZACION DE SENSORES. (Obligatoria) ....................................... 21

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 21

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 21

-LUGAR........................................................................................................................................ 21

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 21

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 22

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 22

2. Interruptor de proximidad capacitivo .................................................................................... 23

3. Sensor de presencia óptico ................................................................................................... 23

1. Sensor de efecto Hall ............................................................................................................. 24

ACTIVIDADES Y CUESTIONES .................................................................................................. 25

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 25

Medidas experimentales con sensores........................................................................................ 25

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-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 27

-ANEXOS..................................................................................................................................... 27

PRACTICA 4. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL DE SENSORES. (Obligatoria) ............ 28

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 28

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 28

-LUGAR........................................................................................................................................ 28

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 28

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 29

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 29

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 30

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 31

-ANEXOS..................................................................................................................................... 31

3 parcial ............................................................................................................................................. 33

PRACTICA 5. LEER UNA SEÑAL CON EL DAC08. (Obligatoria) ........................................... 33

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 33

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 33

-LUGAR........................................................................................................................................ 33

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 34

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 34

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 34

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 36

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 37

-ANEXOS..................................................................................................................................... 37

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PRACTICA 6. LEER UNA SEÑAL Y OBTENER SU DERIVADA. (Obligatoria) .................... 38

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 38

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 38

-LUGAR........................................................................................................................................ 38

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 38

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 39

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 39

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 40

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 41

-ANEXOS..................................................................................................................................... 42

PRACTICA 7. LEER UNA SEÑAL Y OBTENER SU INTEGRAL. (Obligatoria) ..................... 43

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 43

-OBJETIVO.................................................................................................................................. 43

-LUGAR........................................................................................................................................ 43

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 43

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 44

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 44

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 45

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 46

-ANEXOS..................................................................................................................................... 47

PRACTICA 8. LEER UNA SEÑAL PARA INTEGRARLA, DERIVARLA Y FILTRARLA.

(Obligatoria)....................................................................................................................................... 48

-INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 48

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-OBJETIVO.................................................................................................................................. 48

-LUGAR........................................................................................................................................ 48

-SEMANA DE EJECUCIÓN...................................................................................................... 48

- MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 49

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 49

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS........................................................................................... 51

-REFERENCIAS ......................................................................................................................... 51

-ANEXOS..................................................................................................................................... 52

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PRESENTACIÓN

El manual – Guía del experimento de laboratorio de Instrumentación es un material de trabajo que

será utilizado en el proceso de instrucción para objetivizar el contenido de la enseñanza de la

misma y vincular la teoría con la práctica.

Con este instructivo se pretende desarrollar habilidades básicas y especificas al estudiante de

Ingeniería en las diferentes especialidades que se ofrecen en el Instituto Tecnológico Superior de

Calkiní (ITESCAM).

Los experimentos de este manual proceden de diferentes fuentes adaptados a los objetivos que se

propone alcanzar la asignatura Control Lógico Industrial y a los recursos didácticos disponibles en

el laboratorio del ITESCAM.

Las instrucciones para la realización de los experimentos están bien detalladas, las ideas

conceptuales de cada experiencia vienen acompañadas de una breve introducción y se agrega un

cuestionario de preguntas fundamentales, que deben ser contestadas por el estudiante en cada

práctica.

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Al estudiante se le requiere que antes de comenzar un experimento lea las instrucciones generales

del manual, así también la exposición teórica para que alcance una comprensión clara de lo que va

a hacer. Se le recomienda, además que conserve un registro de la experiencia y de las medidas

realizadas de suerte que en todo momento tenga los datos necesarios y la información suficiente

para conocer los concernientes al experimento realizado. Se describe el alcance del manual de

prácticas y se da una breve explicación del fundamento teórico de la asignatura.

OBJETIVO GENERAL

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.

SEGURIDAD

En un laboratorio de instrumentación es absolutamente necesario establecer ciertas reglas de

conducta, de cuyo cumplimiento dependen el orden en el trabajo, la comodidad y la seguridad de

todos los participantes. A continuación se ofrecen algunas reglas generales que deben leerse

cuidadosamente:

Usuarios:

Otorgar el acceso a los usuarios aceptados.

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Indicar a los usuarios el área asignada para su trabajo. Indicar a los usuarios los lugares destinados para objetos personales.

Indicar a los usuarios las ubicaciones de los extintores, botiquines de primeros auxilios y

salidas de emergencia.

Indicar a los usuarios las ubicaciones de los botones de emergencia y explicar su uso

apropiado.

Explicar a los usuarios el uso apropiado y seguro de las instalaciones de electricidad, agua,

aire comprimido, criogénicos, etc.

Informar a los usuarios con anticipación sobre el mantenimiento de equipos y obras

programadas al interior de las instalaciones.

Comunicar con los usuarios de los laboratorios y talleres para entender sus necesidades.

Equipos, herramientas y consumibles:

Identificar, junto con los usuarios, los equipos, herramientas y consumibles que se requieran y

solicitar su adquisición.

Pruebas y puesta en marcha de equipos o herramientas de nueva adquisición.

Mantener el inventario de equipo, herramientas y consumibles.

Ejercer el presupuesto apropiadamente.

Mantenimiento y seguridad

Coordinar las labores de limpieza y orden en el laboratorio o taller.

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Vigilar el buen uso del laboratorio o taller. Encargarse del mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos e instrumentos del

laboratorio o taller.

Promover y estar al tanto de la realización del mantenimiento preventivo y correctivo de la

infraestructura a cargo de la Comisión de Operatividad y Seguridad.

Encargarse de que se realice el mantenimiento de los extintores, botiquines de primeros

auxilios, y botones de emergencia.

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1 parcial

PRACTICA 1. INDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS DE LABORATORIO DE

INSTRUMENTACIÓN. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

En general los parámetros que caracterizan un fenómeno pueden clasificarse en analógico y

digitales, se dice que un parámetro es analógico cuando puede tomar todos los valores posibles en

forma continua, por ejemplo: el voltaje de una batería, la intensidad de luz, la velocidad de un

vehículo, la inclinación de un plano, etc.

Por otra parte se dice que un parámetro es digital cuando solo puede tomar valores discretos, por

ejemplo: el número de partículas emitidas por un material radioactivo en un segundo, el número de

moléculas, en un volumen dado de cierto material, el número de revoluciones de un motor en un

minuto, etc.

Ahora bien con que objeto se trata de convertir la información a la forma digital, para contestar esta

pregunta es necesario visualizar las ventajas y desventajas de los instrumentos tanto analógicos

como digitales

-OBJETIVO

Identificar los instrumentos de laboratorio.

Clasificarlos de instrumentos analógicos y digitales.

El manejo y calibración de los instrumentos.

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-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

-SEMANA DE EJECUCIÓN

La Práctica Identificación De Instrumentos De Laboratorio De Instrumentación, se realizara la 2

semana de la asignatura de Instrumentación.

- MATERIAL Y EQUIPO

Multímetro

Osciloscopio

Fuente de voltaje

Fuente de poder

Vernier

Micrómetro

Compas exteriores

Compa interior

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-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Paso 1. Identificar los diferentes tipos de instrumentos encontrados en el laboratorio.

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a) Multímetro. Un multímetro es un instrumento que permite medir directamente magnitudes

eléctricas activas como corrientes y diferencia de potenciales o pasivas como resistencias,

capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna.

b) Osciloscopio. Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la

representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado

en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

c) Fuente de voltaje. Todo dispositivo que crea una diferencia de potencial se conoce como

una fuente de voltaje.

d) Fuente de poder. Es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias

corrientes (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se

conecta (computadora, televisor, impresora, router, etc.).

e) Vernier. Es un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente,

en una solo operación el calibrador típico puede tomar tres tipos de medición exteriores,

interiores y profundidades, pero algunos pueden tomar medición de peldaños.

f) Micrómetro. También llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo

funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las

dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01

mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm)

g) Compas exterior e interior. Estas herramientas están diseñadas para trazar circunferencias

y verificar diámetros de piezas tanto exteriores como interiores.

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Paso 2. Dividir los instrumentos de acuerdo a su clasificación

Paso 3. Calibrar cada uno de los instrumentos de medición.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

Referencias bibliográficas.

-REFERENCIAS

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

http://www.itescam.edu.mx/portal/asignatura.php?clave_asig=AEF-1038&carrera=IMCT-

2010-229&id_d=152

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

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Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

Electrónica”, Universidad Nacional del Callao-FIEE

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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PRACTICA 2. INDENTIFICACION DE LA SIMBOLOGIA DEL DIAGRAMA DTI. (Obligatoria).

-INTRODUCCIÓN

Para designar y representar los instrumentos de medición y control se emplean

normas muy variadas que a veces varían de industria en industria. Esta gran

variedad de normas y sistemas utilizados en las organizaciones industriales indica

la necesidad universal de una normalización en este campo. Varias sociedades

han dirigido sus esfuerzos en este sentido, y entre ellas se encuentran, como más

importantes, la ISA (Instrument Society of America) de la Sociedad de

Instrumentos de Estados Unidos y la DIN alemana, cuyas normas tienen por

objeto establecer sistemas de designación (código y símbolos) de aplicación a las

industrias químicas, petroquímicas, aire acondicionado, etc.

Hay que señalar es prioridad que estas normas no son de uso obligatorio sino que

constituyen una recomendación a seguir en la identificación de los instrumentos en

la industria.

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-OBJETIVO

La aplicación en el proceso

El tipo de simbología empleada

La secuencia de componentes interconectadas

La instrumentación empleada

-LUGAR

La práctica se realizara en el Aula de la asignatura

-SEMANA DE EJECUCIÓN

La Práctica identificación de la simbología del diagrama DTI. Se realizara la 3 semana de la

asignatura de Instrumentación.

- MATERIAL Y EQUIPO

Uso proyector

Marcadores de colores.

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Fig. 1 diagrama de simbología

Paso 1. El alumno identificara el diagrama la aplicación de los procesos en la

industria del diagrama de se representa en la fig. 1.

Paso 2. El alumno identificara el tipo de simbología empleada en la fig. 1 y

enmarcara con color los tipos de simbología que se encuentren

Paso 3. El alumno realizara una descripción de las secuencia de los componentes

interconectados

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Paso 4. El alumno redactara brevemente el tipo de instrumentación empleado y

el tipo de normas que se utilizan.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

Los elementos anteriores se entregarán en hoja limpia, señalando los resultados

obtenidos en cada paso y justificando las respuestas dadas.

-REFERENCIAS

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

http://www.itescam.edu.mx/portal/asignatura.php?clave_asig=AEF-1038&carrera=IMCT-

2010-229&id_d=152

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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2 parcial

PRACTICA 3. CARACTERIZACION DE SENSORES. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

El objetivo de esta práctica es familiarizar al alumno con varios tipos de sensores de proximidad

usados en el campo de automatización. Los sensores que se van a utilizar son sensores de

presencia del tipo todo o nada.

Al final de la práctica el alumno debe tener una idea general de cómo funcionan los sensores de

presencia, que materiales se pueden detectar con ellos, como se pueden colocar y en qué

aplicaciones se pueden utilizar.

-OBJETIVO

Seleccionar y aplicar técnicas de caracterización de sensores en relación al tipo de proceso

en cuestión.

-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

-SEMANA DE EJECUCIÓN

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22 de 52

La Práctica Caracterización de sensores. Se realizara la 5 semana de la asignatura de

Instrumentación.

- MATERIAL Y EQUIPO

Sensor de proximidad inductivo (Festo, Mod SMEO-4U-K-LED-24)

Sensor de proximidad capacitivo (OMRON, mod E2K-C25ME1 )

Sensor de presencia óptico (FESTO, mod. SOEG-RSP-Q30-NS-K-2L)

Sensor hall modelo DN6851

Multímetro

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

1. Interruptor de proximidad inductivo

Se dispone de interruptor de proximidad inductivo (FESTO, mod SMEO-4U-K-LED- 24) como el que se muestra en la figura

Estos pueden conectarse como se muestra en la figura

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MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

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2. Interruptor de proximidad capacitivo

Se dispone de interruptor de proximidad capacitivo (OMRON, mod E2K-C25ME1) como el que se muestra en la figura

Estos pueden conectarse como se muestra en la figura

3. Sensor de presencia óptico

Se dispone de interruptor de proximidad óptico (FESTO, mod. SOEG-RSP-Q30-NS-K-2L) como el que se muestra en la figura

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MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

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Estos pueden conectarse como se muestra en la figura

1. Sensor de efecto Hall

El efecto Hall permite el sensado de campos magnéticos entregando un cambio en el voltaje de salida. Los sensores de efecto Hall proporcional una salida digital o una salida analógica, como resultado de la detección de la proximidad y el sensado de la posición relativa de un campo magnético

Para la práctica emplearemos un sensor de efecto Hall modelo DN6851, el cuál se puede conectar como se muestra en la figura.

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MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

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ACTIVIDADES Y CUESTIONES

Realizar las medidas experimentales y contestar a las siguientes cuestiones. El plazo para presentar el informe es una semana a partir de la realización de la práctica.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

Medidas experimentales con sensores

A) Acercar objetos de diferentes materiales a cada tipo de sensor y comprobar

cuales detecta y a qué distancia. Completar la siguiente tabla indicando que

materiales detecta cada sensor y la distancia de detección:

Material Inductivo Capacitivo Óptico Hall

Objeto metálico

Imán 1

Imán 2

Botella de cristal

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

26 de 52

Hielo seco

Botella PET

Hoja blanca

Hoja de color

Objeto negro

B). Para cada uno de los sensores del apartado anterior responder a las

siguientes Preguntas, con base en la hoja de datos de cada uno de ellos

¿Cómo funciona? Basado en su principio de operación

¿Cuáles son sus parámetros eléctricos de operación?

¿Qué tipo de material puede detectar?

¿Influye el tamaño de la pieza en la detección?

¿Depende la distancia de detección del material?

¿Cuál es la distancia mínima-máxima de detección?

Además, para el sensor óptico contestar las siguientes preguntas

¿Depende la distancia de detección del color del material?

Se puede utilizar para distinguir materiales por el color?

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

27 de 52

Referencias bibliográficas.

-REFERENCIAS

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

Electrónica”, Universidad Nacional del Callao-FIEE

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

http://www.itescam.edu.mx/portal/asignatura.php?clave_asig=AEF-1038&carrera=IMCT-

2010-229&id_d=152

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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Ing. Carlos Alberto Decena Chan, M.I.A

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

28 de 52

PRACTICA 4. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL DE SENSORES. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

Los sensores y acondicionadores de señal son elementos básicos del sistema de medida de la

instrumentación. Éste se completa con el sistema de control, cuyos elementos básicos son la

unidad de control y el accionamiento o actuador final. En el programa, primero se revisan los

conceptos básicos y la aplicación de los actuadores finales de control, con esto, se pretende

manipular las variables del proceso, utilizando elementos como válvulas, motores diversos, entre

otros dispositivos.

-OBJETIVO

Diseñar, simular e implementar un sistema de acondicionamiento de señal para un

termopar

-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

-SEMANA DE EJECUCIÓN

La Práctica Caracterización de sensores. Se realizara la 6 semana de la asignatura de

Instrumentación.

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Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

29 de 52

- MATERIAL Y EQUIPO

Multímetro

2 fuentes de voltaje

Osciloscopio

Generador de funciones

Cables de Caimanes

Resistencias varias

1 potenciómetro de precisión

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

CONSIDERACIONES GENERALES:

Paso 1 .Realizar una investigación respecto al tema Acondicionamiento de

Señal para Termopares.

Paso 2. El siguiente circuito simula el voltaje que entrega un termopar, el

valor correspondiente mV/o C se especifica de acuerdo al tipo de termopar,

p.e. para un termopar tipo K a 500o C entrega 20.64 mV (el potenciómetro

de 1K definirlo con incrementos de 0.5%)

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

30 de 52

Paso 3. Simular el sistema en MultiSim, empleando para el termopar la fuente de

voltaje anterior. Los valores correspondientes de mV respecto a la temperatura se

obtienen de las tablas pueden emplear la siguiente aplicación

http://us.flukecal.com/Thermocouple-Table-Voltage-Calculator?geoip=1

Paso 4. Implementar el circuito simulador de termopar y el circuito de

acondicionamiento de señal que deberá tener una sensibilidad de 10 mV/o C.

Pueden probar su circuito acondicionador de señal con la fuente de mV, ya que

durante la sesión de laboratorio, se les proporcionará el termopar tipo K para

comprobar sus resultados.

Paso 5. En función a la sensibilidad especificada, el circuito se considerará

funcionando al 100% si se simula el mV y se muestra en el multímetro el voltaje

equivalente a la temperatura. P.e. si se simula un termopar tipo K, a 500o C

entrega 20.64 mV, el multímetro a la salida deberá indicar 5.00 V

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

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Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

31 de 52

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

Referencias bibliográficas.

-REFERENCIAS

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

Electrónica”, Universidad Nacional del Callao-FIEE

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

http://www.itescam.edu.mx/portal/asignatura.php?clave_asig=AEF-1038&carrera=IMCT-

2010-229&id_d=152

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

-ANEXOS

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Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

32 de 52

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

33 de 52

3 parcial

PRACTICA 5. LEER UNA SEÑAL CON EL DAC08. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

Un instrumento tiene su corazón en la unidad de control, quien tiene la función de tomar decisiones

con base en valores de las variables deseados por el usurario. En la instrumentación analógica

existen diversos modos de control, que entregan una respuesta diferente al comportamiento del

proceso industrial que se pretende manipular; por lo cual es importante seleccionar el modo de

control que se requiere aplicar.

-OBJETIVO

El objetivo de la práctica consiste en utilizar un microcontrolador Arduino UNO como

dispositivo de adquisición de señales, utilizando el ADC de 10 bits integrado del

microcontrolador ATMEGA328. Una vez la señal sea procesada por el ADC, se utilizará el

DAC0808 conectado al puerto D del microcontrolador para volver a sacar la señal

analógica, ahora discreta.

-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

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Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

34 de 52

-SEMANA DE EJECUCIÓN

La Práctica Caracterización de sensores. Se realizara la 6 semana de la asignatura de

Instrumentación.

- MATERIAL Y EQUIPO

Multímetro

2 fuentes de voltaje

Osciloscopio

Generador de funciones

Cables de Caimanes

Resistencias varias

1 Capacitor

Arduino uno

Computadora portátil

Cables de diferentes medidas.

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Paso 1. Conectar el Amplificador operacional y el convertidor de señal analógico-digital, de

acuerdo al diagrama siguiente:

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

35 de 52

Paso 2. Conectar la sección DIGITAL (PWM) del microcontrolador ATMEGA328 (Arduino UNO) al

convertidor de señal Analógico-Digital DAC0808, de acuerdo con el siguiente diagrama.

Paso 3. Se realiza la programación del código en el programa Arduino, para la emisión de la señal

través del puerto D del microcontrolador y que llegará al DAC0808 el cual entrega un voltaje que es

medido mediante un osciloscopio. (Código Arduino).

Paso 4. Se configuran dos fuentes de voltaje, para producir 3 voltajes diferentes de: +15V, -

15V,+5V, y un voltaje de referencia V = 0 (Común o tierra).

Paso 5. Conectar la salida de una de las fuentes de voltaje de +15V.

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CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

36 de 52

Paso 6. Se procede a hacer los cálculos matemáticos para obtener la función de transferencia

(diagrama de Bloques en Simulink Matlab).

Paso 7. Generar las señales del circuito en el simulink, generando de igual forma las señales

obtenidas en el osciloscopio.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

Referencias bibliográficas.

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

37 de 52

-REFERENCIAS

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

Electrónica”, Universidad Nacional del Callao-FIEE

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

http://www.itescam.edu.mx/portal/asignatura.php?clave_asig=AEF-1038&carrera=IMCT-

2010-229&id_d=152

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

38 de 52

PRACTICA 6. LEER UNA SEÑAL Y OBTENER SU DERIVADA. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

Un instrumento tiene su corazón en la unidad de control, quien tiene la función de tomar decisiones

con base en valores de las variables deseados por el usurario. En la instrumentación analógica

existen diversos modos de control, que entregan una respuesta diferente al comportamiento del

proceso industrial que se pretende manipular; por lo cual es importante seleccionar el modo de

control que se requiere aplicar.

-OBJETIVO

Deberá derivar la señal digitalmente y posteriormente obtener la señal que será

visualizada en el osciloscopio.

-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

-SEMANA DE EJECUCIÓN

La Práctica Caracterización de sensores. Se realizara la 6 semana de la asignatura de

Instrumentación.

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Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

39 de 52

- MATERIAL Y EQUIPO

Multímetro

2 fuentes de voltaje

Osciloscopio

Generador de funciones

Cables de Caimanes

Resistencias varias

1 Capacitor

Arduino uno

Computadora portátil

Cables de diferentes medidas.

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Paso 1. Conectar el Amplificador operacional y el convertidor de señal analógico-digital, de

acuerdo al diagrama siguiente:

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

40 de 52

Paso 2. Conectar la sección DIGITAL (PWM) del microcontrolador ATMEGA328 (Arduino UNO) al

convertidor de señal Analógico-Digital DAC0808, de acuerdo con el siguiente diagrama.

Paso 3. Se realiza la programación del código en el programa Arduino, para la emisión de la señal

través del puerto D del microcontrolador y que llegará al DAC0808 el cual entrega un voltaje que es

medido mediante un osciloscopio. (Código Arduino).

Paso 4. Se configuran dos fuentes de voltaje, para producir 3 voltajes diferentes de: +15V, -

15V,+5V, y un voltaje de referencia V = 0 (Común o tierra).

Paso 5. Conectar la salida de una de las fuentes de voltaje de +15V.

Paso 6. Se procede a hacer los cálculos matemáticos para obtener la función de transferencia para

posteriormente derivarla (diagrama de Bloques en Simulink Matlab).

Paso 7. Generar las señales del circuito en el simulink, generando de igual forma las señales

obtenidas en el osciloscopio.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

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Ing. Carlos Alberto Decena Chan, M.I.A

Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

41 de 52

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

Referencias bibliográficas.

-REFERENCIAS

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

Electrónica”, Universidad Nacional del Callao-FIEE

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

http://www.itescam.edu.mx/portal/asignatura.php?clave_asig=AEF-1038&carrera=IMCT-

2010-229&id_d=152

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

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Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

42 de 52

-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

43 de 52

PRACTICA 7. LEER UNA SEÑAL Y OBTENER SU INTEGRAL. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

Un instrumento tiene su corazón en la unidad de control, quien tiene la función de tomar decisiones

con base en valores de las variables deseados por el usurario. En la instrumentación analógica

existen diversos modos de control, que entregan una respuesta diferente al comportamiento del

proceso industrial que se pretende manipular; por lo cual es importante seleccionar el modo de

control que se requiere aplicar.

-OBJETIVO

Deberá Integrar la señal digitalmente y posteriormente obtener la señal que será

visualizada en el osciloscopio.

-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

-SEMANA DE EJECUCIÓN

La Práctica Caracterización de sensores. Se realizara la 6 semana de la asignatura de

Instrumentación.

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

44 de 52

- MATERIAL Y EQUIPO

Multímetro

2 fuentes de voltaje

Osciloscopio

Generador de funciones

Cables de Caimanes

Resistencias varias

1 Capacitor

Arduino uno

Computadora portátil

Cables de diferentes medidas.

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Paso 1. Conectar el Amplificador operacional y el convertidor de señal analógico-digital, de

acuerdo al diagrama siguiente:

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

45 de 52

Paso 2. Conectar la sección DIGITAL (PWM) del microcontrolador ATMEGA328 (Arduino UNO) al

convertidor de señal Analógico-Digital DAC0808, de acuerdo con el siguiente diagrama.

Paso 3. Se realiza la programación del código en el programa Arduino, para la emisión de la señal

través del puerto D del microcontrolador y que llegará al DAC0808 el cual entrega un voltaje que es

medido mediante un osciloscopio. (Código Arduino).

Paso 4. Se configuran dos fuentes de voltaje, para producir 3 voltajes diferentes de: +15V, -

15V,+5V, y un voltaje de referencia V = 0 (Común o tierra).

Paso 5. Conectar la salida de una de las fuentes de voltaje de +15V.

Paso 6. Se procede a hacer los cálculos matemáticos para obtener la función de transferencia para

posteriormente integrarla (diagrama de Bloques en Simulink Matlab).

Paso 7. Generar las señales del circuito en el simulink, generando de igual forma las señales

obtenidas en el osciloscopio.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

46 de 52

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

Referencias bibliográficas.

-REFERENCIAS

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

Electrónica”, Universidad Nacional del Callao-FIEE

Chan, C. A. (2015). Syllabus de Instrumentación. Obtenido de

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2010-229&id_d=152

Solé, A. C. (2010). Instrumentación Industrial. México D.F: Marcombo.

Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo

de la práctica en sistema de referencia APA.

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Código:

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Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

47 de 52

-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.

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Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

48 de 52

PRACTICA 8. LEER UNA SEÑAL PARA INTEGRARLA, DERIVARLA Y

FILTRARLA. (Obligatoria)

-INTRODUCCIÓN

Un instrumento tiene su corazón en la unidad de control, quien tiene la función de tomar decisiones

con base en valores de las variables deseados por el usurario. En la instrumentación analógica

existen diversos modos de control, que entregan una respuesta diferente al comportamiento del

proceso industrial que se pretende manipular; por lo cual es importante seleccionar el modo de

control que se requiere aplicar.

-OBJETIVO

Deberá Integrar, derivarla y filtrarla, la señal digitalmente y posteriormente obtener la

señal que será visualizada en el osciloscopio.

-LUGAR

La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento

descrito anteriormente)

-SEMANA DE EJECUCIÓN

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Código:

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Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

49 de 52

La Práctica Caracterización de sensores. Se realizara la 6 semana de la asignatura de

Instrumentación.

- MATERIAL Y EQUIPO

Multímetro

2 fuentes de voltaje

Osciloscopio

Generador de funciones

Cables de Caimanes

Resistencias varias

1 Capacitor

Arduino uno

Computadora portátil

Cables de diferentes medidas.

-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Paso 1. Conectar el Amplificador operacional y el convertidor de señal analógico-digital, de

acuerdo al diagrama siguiente:

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Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

50 de 52

Paso 2. Conectar la sección DIGITAL (PWM) del microcontrolador ATMEGA328 (Arduino UNO) al

convertidor de señal Analógico-Digital DAC0808, de acuerdo con el siguiente diagrama.

Paso 3. Se realiza la programación del código en el programa Arduino, para la emisión de la señal

través del puerto D del microcontrolador y que llegará al DAC0808 el cual entrega un voltaje que es

medido mediante un osciloscopio. (Código Arduino).

Paso 4. Se configuran dos fuentes de voltaje, para producir 3 voltajes diferentes de: +15V, -

15V,+5V, y un voltaje de referencia V = 0 (Común o tierra).

Paso 5. Conectar la salida de una de las fuentes de voltaje de +15V.

Paso 6. Se procede a hacer los cálculos matemáticos para obtener la función de transferencia para

posteriormente integrarla, derivarla y filtrarla (diagrama de Bloques en Simulink Matlab).

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Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

51 de 52

Paso 7. Generar las señales del circuito en el simulink, generando de igual forma las señales

obtenidas en el osciloscopio.

- EVALUACIÓN Y RESULTADOS

El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios

Portada

Introducción

Justificación

Metodología y desarrollo

Obtención de resultados

Resultados y discusiones

Anexos

Referencias bibliográficas.

-REFERENCIAS

Pallás, R., (s.f.), “Sensores y Acondicionadores de Señal”, 4a. ed., Ed. Marcombo.

Astocondor, J., s.f., “Tema I. Principios generales de Instrumentación” En “Instrumentación

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Ing. Carlos Alberto Decena Chan, M.I.A

Dirección Académica

Código:

CPE-FO-02-03

Revisión: 1

MANUAL DE PRÁCTICAS Página:

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-ANEXOS

Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto

romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna

expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes.

El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de

equipos u otros.