Sensores-y-Actuadores-PA

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Programa Analítico Modalidad en Línea 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
1. Datos de Identificación 
 
Nombre de la institución y la dependencia 
Universidad Autónoma de Nuevo León 
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 
Nombre de la unidad de aprendizaje (UA): Sensores y Actuadores 
Horas de trabajo síncronas: 45 
Horas de trabajo asíncronas: 45 
Total de horas: 90 
Modalidad: No escolarizada 
Área Curricular Formación básica profesional 
Créditos UANL 3 
Fecha de elaboración (dd/mm/aa): 18/08/2020 
Fecha de última actualización 
(dd/mm/aa): 
 
Responsable(s) del diseño de la UA: 
M.C. Dante Ferreyra Méndez 
M.C. Ignacio Quiroz Vázquez 
Responsable(s) de la adecuación a la 
modalidad en línea 
M.C. Dante Ferreyra Méndez 
 
 
 
 
 
 
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2. Presentación 
 
Esta unidad de aprendizaje está dividida en 3 faces, para lo cual, en la primera fase, tendrán una visión general de las mediciones de 
variables físicas y los acondicionadores de señal. En la segunda fase, conocerá el funcionamiento básico de los sensores resistivos 
(potenciómetros, galgas extensiométricas etc.), los sensores de reactancia variable y electromagnética (sensores de corrientes de 
foucault, sensores de efecto hall etc.), los sensores generadores (sensores piezoeléctricos, sensores piroeléctricos etc.), los sensores 
digitales en la tercera fase determinarán la importancia de los actuadores en los sistemas de lazo abierto y cerrado. 
 
 
 
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3. Propósito 
Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad que el estudiante desarrollé competencias que contribuyen al perfil del ingeniero y a 
una mejor integración del mismo y a su entorno profesional. Además permite fundamentar los requerimientos previos para la unidad de 
aprendizaje posterior, tal como electrónica analógica, ingeniería de control. Promueve habilidades del egresado comprometiéndolo con 
los valores de la comunidad, emprendedor, creativo, líder, innovador, comunicativo y versátil ante el medio social y profesional. 
 
Generando profesionales competentes capaces de una actuación creativa en la que el desempeño integre los conocimientos, 
habilidades, y actitudes Permitiendo conocer las aplicaciones y características generales de los sensores y actuadores y su importancia 
en el desarrollo tecnológico. 
 
 
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4. Competencias del perfil de egreso 
 
a. Competencias generales a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: 
a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: 
Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: 
 
Competencias instrumentales: 
 Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de 
decisiones oportunas y pertinentes en su ámbito personal, académico y profesional. 
 Emplea pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar 
decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social. 
Competencias personales y de interacción social: 
 Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico 
y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable. 
Competencias integradoras: 
 Logra la adaptabilidad que se requiere en los ambientes sociales y profesionales de incertidumbre de nuestra época para crear 
mejores condiciones de vida. 
 Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada 
toma de decisiones. 
 
b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: 
 Identificar el instrumento de medición idóneo para las variables físicas tomando en cuenta las condiciones y el medio para 
la utilización correcta del instrumento en el trabajo realizado. 
 Diseñar procesos de manipulación mecánica, mediante dispositivos hidráulicos, neumáticos y mecánicos, para la 
conversión de energía en un sistema mecatrónico. 
 
 
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5. Representación gráfica 
Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de aprendizaje, bosquejar mediante una representación gráfica el 
proceso global de construcción del aprendizaje, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de aprendizaje, para 
desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de aprendizaje. 
 
 
 
Fase 1 
Introducción a los sistemas de 
medida y acondicionamiento de 
señales
Identificar las variables físicas, su 
impacto en los sistemas 
mecatrónicos utilizando sensores 
para mantener el sistema 
estable.
Fase 2
Tipos de Sensores 
Comprender y aplicar los 
tipos de sensores adecuados 
en un sistema mecatrónico.
Fase 3
Actuadores Comprender y 
aplicar los tipos de actuadores 
adecuados en un sistema 
mecatrónico.
PIA
 
 
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6. Estructuración en Fases 
Fase 1: Introducción a los sistemas de medida y acondicionamiento de señales 
Competencias de competencia: Identificar las variables físicas, su impacto en los sistemas mecatrónicos utilizando sensores 
para mantener el sistema estable. 
 
Evidencias 
Criterios de 
desempeño 
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos 
Reporte de las 
variables físicas 
por principio de 
transducción que 
intervienen en un 
sistema 
mecatrónico. 
 
 
 
La identificación de las 
variables físicas en el 
sistema mecatrónico. 
 
El principio de traducción 
de las variables físicas 
identificadas en el sistema 
mecatrónico 
 
 
Asiste y participa en las clases síncronas 
para recibir la instrucción, guía y asesoría 
del profesor. 
 
Repasa el video de la clase síncrona de 
MS Teams. 
 
Revisa las instrucciones de la actividad y 
los recursos proporcionados. 
 
Participa en la sesión grupal síncrona para 
la aclaración de dudas. 
 
El profesor propondrá un sistema 
mecatrónico en el cual el estudiante 
identificara todas las variables físicas por 
principio de transducción, Piezoresistivo, 
Capacitivo, Piezoeléctrico, Ultrasónico, 
Magnéticos, Termoeléctricos, 
Fotoeléctrico, Químicos. Que contenga el 
sistema mecatrónico 
 
deberá recopilar cuando menos 10 
documentos científicos del estado del arte 
de las variables físicas por principio de 
transducción, utilizando para ello los 
bancos de datos de publicaciones 
Introducción a los sistemas 
de medida 
 
Acondicionamiento de 
señales 
Aula digital 
 Dispositivos 
electrónicos para 
acceso a plataformas 
virtuales. 
 MS Teams (síncrona) 
 Correo electrónico, para 
comunicación 
asíncrona 
 
Material de apoyo de la 
clase 
 
Materiales de estudio 
Libros, internet, videos, 
revistas de especialidad. 
 
 
 
 
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científicas que la UANL provee, o cualquier 
otra institución de reconocido prestigio 
internacional. La información deberá ser 
categorizada por campo de aplicación, 
sintetizada y presentada en un 
resumen que incluya las fuentes de 
información (referencias) y las 
conclusiones del estudiante. 
 
 
 
 
 
Fase 2: Tipos de Sensores. 
Elementos de Competencias: Comprender y aplicar los tipos de sensores adecuados en un sistema mecatrónico. 
 
Evidencias de 
aprendizaje 
Criterios de 
desempeño 
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos 
Implementación de un 
sensor adecuado a la 
variable física identificada 
en un sistema 
mecatrónico. 
 
Reporte del diseño, 
simulación, 
implementación y 
resultados de los 
sensores adecuados a la 
variable física identificada 
en un sistema 
mecatrónico. 
 
La implementación de un 
sistema de 
procesamiento de 
señales por medio de 
Laselección del sensor 
adecuado a la variable 
física identificada y su 
acondicionador de señal. 
 
El diseño del 
acondicionador de señal 
así como su diagrama 
electrónico. 
 
La simulación del sensor 
y el acondicionador de 
señal 
 
La implementación de un 
sensor adecuado a la 
variable física identificada 
en un sistema 
mecatrónico. 
Asiste y participa en las clases síncronas para 
recibir la instrucción, guía y asesoría del profesor. 
 
Repasa el video de la clase síncrona de MS 
Teams. 
 
Revisa las instrucciones de la actividad y los 
recursos proporcionados. 
 
Participa en la sesión grupal síncrona para la 
aclaración de dudas. 
 
Una vez identificadas las variables físicas por 
principio de transducción en el sistema 
mecatrónico, el estudiante seleccionará el 
sensor adecuado a las variables físicas 
identificadas y diseñara, simulara e 
implementara, el sensor y los acondicionadores 
Sensores resistivos 
 
Sensores de 
reactancia variable y 
electromagnéticos 
 
Sensores generadores 
 
Sensores digitales 
Aula digital 
 Dispositivos 
electrónicos 
para acceso a 
plataformas 
virtuales. 
 MS Teams 
(síncrona) 
 Correo 
electrónico, 
para 
comunicación 
asíncrona 
 
Materiales de 
estudio 
Libros, internet, 
videos, revistas de 
especialidad. 
 
 
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Fase 3: Actuadores 
Elementos de Competencias: Comprender y aplicar los tipos de actuadores adecuados en un sistema mecatrónico. 
 
microcontrolador para 
controlar el sistema 
mecatrónico propuesto. 
 
 
La implementación de un 
sistema de procesamiento 
de señales por medio de 
microcontrolador para 
controlar el sistema 
mecatrónico propuesto. 
de señal necesarios para obtener las señales que 
serán procesadas, de todas las variables físicas 
identificadas en el sistema mecatrónico 
 
Se presentara un resumen que incluya los 
cálculos, simulaciones, diagramas, dibujos pcb, 
las fuentes de información (referencias) y las 
conclusiones del estudiante. 
 
El estudiante deberá evaluar cual será el modo de 
procesar las señales provenientes de los 
acondicionadores de señales de los sensores 
adecuados a la variable física identificada, 
para ello implementara un sistema de 
procesamiento de señales por medio de 
microcontrolador para controlar el sistema 
mecatrónico propuesto. 
 
 
 
 
 
Evidencias de 
aprendizaje 
Criterios de 
desempeño 
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos 
 
 
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Reporte de los 
actuadores que 
intervienen en un 
sistema mecatrónico. 
 
 
Implementación de un 
actuador eléctricos, 
neumáticos e 
hidráulicos adecuado 
en un sistema 
mecatrónico. 
La selección del 
actuador eléctricos, 
neumáticos e 
hidráulicos con su 
respectivas interfaces 
adecuados que 
intervienen en el 
sistema mecatrónico 
 
La implementación de 
un actuador eléctricos, 
neumáticos e 
hidráulicos adecuados 
que intervienen en el 
sistema mecatrónico 
 
 
Asiste y participa en las clases síncronas 
para recibir la instrucción, guía y asesoría 
del profesor. 
 
Repasa el video de la clase síncrona de 
MS Teams. 
 
Revisa las instrucciones de la actividad y 
los recursos proporcionados. 
 
Participa en la sesión grupal síncrona para 
la aclaración de dudas. 
 
El profesor propondrá un sistema 
mecatrónico en el cual el estudiante 
aplicara los actuadores eléctricos, 
neumáticos e hidráulicos adecuados que 
intervienen en el sistema mecatrónico 
 
Para ello seleccionara el actuador y su 
interfaz adecuada en el sistema 
mecatrónico proporcionado. 
 
deberá recopilar cuando menos 10 
documentos científicos del estado del arte 
de los actuadores eléctricos, neumáticos e 
hidráulicos adecuados que intervienen en 
el sistema mecatrónico, utilizando para 
ello los bancos de datos de publicaciones 
científicas que la UANL provee, o 
cualquier otra institución de reconocido 
prestigio internacional. La información 
deberá ser categorizada por campo de 
aplicación, sintetizada y presentada en un 
resumen que incluya las fuentes de 
información (referencias) y las 
conclusiones del estudiante. 
 
 
Actuadores 
eléctricos 
 
Actuadores 
neumáticos e 
hidráulicos 
 
Aula digital 
 Dispositivos electrónicos 
para acceso a plataformas 
virtuales. 
 MS Teams (síncrona) 
 Correo electrónico, para 
comunicación asíncrona 
 
Materiales de estudio 
Libros, internet, videos, revistas 
de especialidad. 
 
 
 
 
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El estudiante implementara los actuadores 
eléctricos, neumáticos e hidráulicos 
adecuados que intervienen en el sistema 
mecatrónico 
 
El estudiante diseñara, simulara e 
implementara, los actuadores eléctricos, 
neumáticos e hidráulicos y sus respectivas 
interfaces, adecuados que intervienen en 
el sistema mecatrónico 
 
Se presentara un resumen que incluya los 
cálculos, simulaciones, diagramas, 
dibujos pcb, las fuentes de información 
(referencias) y las conclusiones del 
estudiante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7. Evaluación integral de procesos y productos 
Esquema global de evaluación de la Unidad de Aprendizaje 
 
Aspecto a evaluar Porcentaje 
Evidencias de las Fases 30 % 
Evaluación de medio curso 20 % 
Evaluación Ordinaria 20% 
PIA 30 % 
Calificación Final 100 % 
 
Esquema de evaluación de la Unidad de Aprendizaje desglosada por Fases y Evidencias de Aprendizaje: 
 
Fases Evidencia de Aprendizaje Ponderación 
1 
El estudiante deberá recopilar 10 documentos científicos del 
estado del arte de las variables físicas que intervienen en un 
sistema mecatrónico por principio de transduccion, utilizando para 
ello los bancos de datos de publicaciones científicas que la UANL 
provee, o cualquier otra institución de reconocido prestigio 
internacional. 
La información deberá ser categorizada por su principio de 
transducción así como sus acondicionadores de señales, 
sintetizada y presentada en un resumen que incluya las fuentes de 
información referencias y las conclusiones del estudiante. 
5 
2 
El estudiante deberá presentar una propuesta de diseño de un 
sensor adecuado a la variable física identificada en un sistema 
mecatrónico, paran ser procesada con las características de un
sistema que integre las tres partes importantes de la mecatrónica 
5 
 
 
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como son la mecánica, electrónica y sistemas computacionales, que 
presenta las ventajas de un aprendizaje cognitivo asimilado. 
La metodología que se utilizará para la propuesta se compondrá en 
los siguientes pasos: 
1) Nombre y definición del producto 
2) Estado del arte 
3) propuesta de diseño de producto, alcances y 
limitaciones 
4) implementación o desarrollo del prototipo y 
5) cálculo del error funcional 
6) Resultados numéricos 
7) Conclusiones 
Como resultado se entrega un prototipo fabricado bajo la técnica de 
prototipado rápido o construcción virtual por medio de software, y el 
error funcional es calculado numéricamente para comprobar su 
desempeño. 
 
 
2 
El estudiante deberá recopilar 10 documentos científicos del estado 
del arte de los sensores adecuados a la variable física identificada 
en un sistema mecatrónico. 
, utilizando para ello los bancos de datos de publicaciones 
científicas que la UANL provee, o cualquier otra institución de 
reconocido prestigio internacional. 
La información deberá ser categorizada por el tipo de variable 
medida, sintetizada y presentada en un resumen que incluya las 
fuentes de información referencias y las conclusiones del 
estudiante. 
 
5 
2 
El estudiante deberá presentar una propuesta de diseño de un 
sistema de procesamiento de señales por medio de microcontrolador 
para controlar el sistema mecatrónico propuesto., para ser 
procesada con las características de un sistema que integre las tres 
partes importantes de la mecatrónica como son la mecánica,
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electrónica y sistemas computacionales, que presenta las ventajas 
de un aprendizaje cognitivo asimilado. 
La metodología que se utilizará para la propuesta se compondrá en 
los siguientes pasos: 
1) Nombre y definición del producto 
2) Estado del arte 
3) propuesta de diseño de producto, alcances y 
limitaciones 
4) implementación o desarrollo del prototipo y 
5) cálculo del error funcional 
6) Resultados numéricos 
7) Conclusiones 
Como resultado se entrega un prototipo fabricado bajo la técnica de 
prototipado rápido o construcción virtual por medio de software, y el 
error funcional es calculado numéricamente para comprobar su 
desempeño. 
3 
El estudiante deberá recopilar 10 documentos científicos del estado 
del arte de los actuadores que intervienen en un sistema 
mecatrónico, utilizando para ello los bancos de datos de 
publicaciones científicas que la UANL provee, o cualquier otra 
institución de reconocido prestigio internacional. 
La información deberá ser categorizada por el tipo de actuador, 
sintetizada y presentada en un resumen que incluya las fuentes de 
información referencias y las conclusiones del estudiante. 
 
5 
3 
El estudiante deberá presentar una propuesta de diseño de un 
actuador adecuado para un sistema mecatrónico, para ser 
procesada con las características de un sistema que integre las tres 
partes importantes de la mecatrónica como son la mecánica,
electrónica y sistemas computacionales, que presenta las ventajas 
de un aprendizaje cognitivo asimilado. 
La metodología que se utilizará para la propuesta se compondrá en 
los siguientes pasos: 
1) Nombre y definición del producto 
2) Estado del arte 
5 
 
 
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3) propuesta de diseño de producto, alcances y 
limitaciones 
4) implementación o desarrollo del prototipo y 
5) cálculo del error funcional 
6) Resultados numéricos 
7) Conclusiones 
Como resultado se entrega un prototipo fabricado bajo la técnica de 
prototipado rápido o construcción virtual por medio de software, y el 
error funcional es calculado numéricamente para comprobar su 
desempeño. 
 Evaluación de medio curso 20 
 Evaluación Ordinaria 20 
 PIA 30 
TOTAL 100 Puntos 
 
 
8. Producto integrador de aprendizaje: Al finalizar la unidad de aprendizaje el estudiante entregará su producto integrador 
para su evaluación, el cual contendrá todo el conocimiento adquirido durante el curso. 
 
Producto Integrador de Aprendizaje: 
Instrucciones: 
Evaluación 
final: 
Investigación, desarrollo y construcción fabricado bajo la técnica de 
prototipado rápido o construcción virtual por medio de software de un 
sistema mecatrónico con sensores, acondicionamiento de señales y 
actuador que comprenda las áreas de la mecánica la electrónica y los 
sistemas computacionales 
 
Ponderación: 30 % 
 
 
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Criterios de 
evaluación: 
El Proyecto Integrador de Aprendizaje debe incluir: 
1) Nombre y definición del producto 
2) Estado del arte 
3) propuesta de diseño de producto, alcances y limitaciones 
4) implementación o desarrollo del prototipo y 
5) cálculo del error funcional 
6) Resultados numéricos 
7) Conclusiones 
 
Forma de 
entrega: 
 
● Individual o en Equipo 
 
Medio de 
entrega: 
● Sistema de Gestión de Aprendizaje (Plataforma MS Teams) 
● Correo Electrónico 
● Plataforma Google Classroom 
 
9. Fuentes de apoyo y consulta: 
 
Bibliografía Básica y Complementaria: 
 
Libro: Sensores y acondicionadores de señal 
Autor: Pallas Areny, Ramon,Marcombo‐Boixareu, 1998 
 
Libro: Sensores y actuadores aplicaciones con Arduino 
Autor: Leonel G. Corona Ramírez, Griselda S. Abarca Jiménez, Jesús Mares Carreño 
Editorial: Patria 1997 
ISBN: 978‐607‐438‐800‐8 
 
 
Programa Analítico Modalidad en Línea 
 
Libro: Análisis básico de circuito en ingeniería 
Autor: Irwin 
Editorial: Prentice Hall 1997 
 
Libro: Mechatronics: An integrated approach 
Autor: Clarence W. de silva 
ISBN: 0‐8493‐1274‐4 
 
Stepper Motor Basics and Control ‐ How it works 
http://www.youtube.com/watch?v=bngx2dKl5jU 
 
 
 
 
 
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10. Perfil del docente: 
Grado mínimo de Maestría. 
Especialidad en: Mecánica, Mecatrónica o afín.