FormularioEGEL-IMECATRO

7/28/2019 FormularioEGEL-IMECATRO

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[EGEL-IMECATRO]Fecha ltima actualizacin: 24 de julio 2012

PARA EL SUSTENTANTE DEL EXAMEN GENERALPARA EL EGRESO DE LA LICENCIATURA EN

INGENIERA MECATRNICA

PARA EL SUSTENTANTE DEL EXAMEN GENERALPARA EL EGRESO DE LA LICENCIATURA EN

INGENIERA MECATRNICA


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Este Formulario es un instrumento de apoyo para quienes sustentarn el ExamenGeneral para el Egreso de Ingeniera Mecatrnica (EGEL-IMECATRO) y est vigente apartir de agosto de 2012.

El Formulario para el sustentante es un documento cuyo contenido est sujeto a

revisiones peridicas. Las posibles modificaciones atienden a los aportes y crticas quehagan los miembros de las comunidades acadmicas de instituciones de educacinsuperior de nuestro pas, los usuarios y, fundamentalmente, las orientaciones delConsejo Tcnico del examen.

El Ceneval y el Consejo Tcnico del EGEL-IMECATRO agradecern todos loscomentarios que puedan enriquecer este material. Srvase dirigirlos a:

Direccin General Adjunta de los EGELDireccin del rea de las Ingenieras y las Tecnologas

Centro Nacional de Evaluacin para la Educacin Superior, A.C.

Av. Revolucin nm. 1570Col. Guadalupe InnDel. lvaro Obregn

C.P. 01020 Mxico, D.F.Tel: 01 (55) 5322-9200 Ext. 5110

http://www.ceneval.edu.mxEmail: [email protected]

D.R. 2012Centro Nacional de Evaluacinpara la Educacin Superior, A.C. (Ceneval)

Segunda edicin


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Directorio

Direccin GeneralMtro. Rafael Vidal Uribe

Direccin General Adjunta de los ExmenesGenerales para el Egreso de la Licenciatura (EGEL)

Lic. Jorge Hernndez Uralde

Direccin del rea de las Ingenieras y las TecnologasM. en C. Laura Delgado Maldonado

Coordinacin del Examen General para el Egresode la Licenciatura en Ingeniera Mecatrnica (EGEL-IMECATRO)

Mtra. Vernica Ziga Bohigas


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Consejo Tcnico

Representantes de instituciones educativas

M. en C. Fabio Fernndez Ramrez

Universidad Politcnica de Chiapas

Dr. Antonio Orantes Molina

Universidad Tecnolgica de la Mixteca

M. en C. Francisco Domingo CalvoLpez.

Universidad Popular Autnoma delEstado de Puebla

Dr. Antonio Favela ContrerasInstituto Tecnolgico y de Estudios

Superiores de Monterrey

M. en C Luis Ricardo Vidal PortillaUniversidad Autnoma de Ciudad

Jurez

Ing. Oswaldo Acevedo MoraUniversidad del Valle de Mxico

Mtro. Sergio Rivera VegaUniversidad La Salle

M. en C. Manuel Aparicio RazoBenemrita Universidad Autnoma de

Puebla

Dr. Jos Ramn lvarez BadaUniversidad Anhuac del Norte

Dr. Eduardo Gamaliel Hernndez MartnezUniversidad Iberoamericana

M. en C. Juan Carlos Bretn PozasUniversidad Politcnica del Valle de

Mxico

Representantes de Colegios y Organizaciones Gremiales

M. en C. Braulio Jos Cruz JimnezAsociacin Nacional de Facultades y

Escuelas de Ingeniera, A. C.


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g


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Contenido

Integracin de tecnologas para el diseo mecatrnico de sistemas,

productos y procesos. .................................................................................................... 9

Esfuerzos y deformaciones ........................................................................................................ 9Razn de Poisson ...................................................................................................................... 9Ley de Hooke generalizada ....................................................................................................... 9Esfuerzos cortantes y deformacin transversal ......................................................................... 9Esfuerzos y deformacin debido a torsin; potencia ................................................................. 9Esfuerzos por flexin y cortante axial ...................................................................................... 10Deflexin en vigas, mtodo de integracin .............................................................................. 10Columnas ................................................................................................................................. 10Comportamiento mecnico ...................................................................................................... 10 Motores/engranes .................................................................................................................... 10Vida til de un balero ............................................................................................................... 12Momentos ................................................................................................................................ 12Mecanismo biela manivela ....................................................................................................... 13Coeficiente de Caudal .............................................................................................................. 14Energa..................................................................................................................................... 14Carga ....................................................................................................................................... 15Campo elctrico ....................................................................................................................... 15Lneas de fuerza (o de campo) ................................................................................................ 16Corriente .................................................................................................................................. 16Voltaje ...................................................................................................................................... 16Resistencia............................................................................................................................... 16Variacin de la resistencia con la temperatura ........................................................................ 17Inductancia ............................................................................................................................... 17Enlace de flujo, voltaje inducido ............................................................................................... 17Enlaces de flujo interno e inductancia en conductor ................................................................ 18Inductancia entre dos puntos externos de un conductor ......................................................... 18Inductancia de una lnea monofsica ....................................................................................... 18Inductancia de una lnea monofsica con conductores compuestos ....................................... 19


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Reactancia inductiva en lneas monofsicas ........................................................................... 19Circuito Oscilador LM555 ......................................................................................................... 20El Transistor ............................................................................................................................. 21

Automatizacin de procesos ........................................................................................ 25

Tabla de transformadas de Laplace ......................................................................................... 25Teoremas de las transformadas de Laplace ............................................................................ 25Expansin en fracciones parciales ........................................................................................... 26Tipos de respuesta ................................................................................................................... 27Regla de Mason ....................................................................................................................... 29Controladores PID .................................................................................................................... 29Tabla de propiedades de la transformada z ............................................................................. 33Tabla de transformada Z y Transformada Z Modificada ...................................................... 34Procesos de mquinas-herramientas ...................................................................................... 35Criterio de estabilidad de Routh ............................................................................................... 37Configuraciones bsicas de amplificadores operacionales ..................................................... 38Puente de Wheatstone ............................................................................................................. 39Coeficiente alfa de Cronbach ................................................................................................... 39Cambios de base numrica ..................................................................................................... 40

Investigacin, innovacin y desarrollo tecnolgico .................................................. 41

Clulas de manufactura ........................................................................................................... 41Diseo de la estructura y configuracin del sfm ...................................................................... 42

Coordinacin de proyectos mecatrnicos .................................................................. 43

Calidad ..................................................................................................................................... 43Redes (diagrama Pert) ............................................................................................................. 45Toma de decisiones (rboles de decisin) ............................................................................... 45Balanceo de lneas de ensamble ............................................................................................. 45Balanceo de lneas con base en los operarios ........................................................................ 46Secuenciacin de tareas .......................................................................................................... 46


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Inventarios................................................................................................................................ 46Tiempo estndar ...................................................................................................................... 48Punto de equilibrio ................................................................................................................... 48Ingeniera econmica ............................................................................................................... 48

Rotacin de inventarios ............................................................................................................ 49Rotacin de los activos totales ................................................................................................. 49

Anlisis de la deuda ................................................................................................................. 50Anlisis de la rentabilidad ........................................................................................................ 50Anlisis de la liquidez ............................................................................................................... 50Contabilidad ............................................................................................................................. 51Estadstica para la administracin de operaciones .................................................................. 51Ingeniera Econmica .............................................................................................................. 53

Anexos ........................................................................................................................... 55

Matemticas ............................................................................................................................. 55Fsica........................................................................................................................................ 85


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Formulario para el sustentante delExamen General para el Egreso de la Licenciatura en Ingeniera Mecatrnica (EGEL-IMECATRO)

Direccin del rea de las Ingenieras y las Tecnologas

9

Integracin de tecnologas para el diseo mecatrnico desistemas, productos y procesos.

Esfuerzos y deformaciones

A

F= ;

d

YFS

= ;

L

= ; E= ;

AE

PL=

Razn de Poisson

l a t

l ong

=

Ley de Hooke generalizada

( )[ ]

( )[ ]

( )[ ]

( )+=

===

+=

+=

+=

12

1,

1,

1

1

1

1

EG

dondeGGG

E

E

E

zxzxyzyzxyxy

yxzz

xzyy

zyxX

Esfuerzos cortantes y deformacin transversal

x

z

x

Y

== ; G=

Esfuerzos y deformacin debido a torsin; potencia

J

Tc= ;

JG

TL= ; TP= ; f 2=


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10

Esfuerzos por flexin y cortante axial

I

My= ;

It

VQ=

Deflexin en vigas, mtodo de integracin

EI

xM

dx

yd )(2

2

=

Columnas

2

2

L

EIPcr

= ;

2

2

2

=

rL

E

e

cr

Comportamiento mecnico

0A

F= ;

0

0

l

ll= ; E= ;

AE

FLl= ;

100%

=

o

fo

A

AARA ; 100%

=

o

of

l

llEl

22

3

wh

FLflexin = ;

)(

2

22

iDDDD

FHB

=

;

afK = ;

=

m

VF0

exp1)( ;

nKCdN

da)(= ; ( )tBA

TML ln

1000.. +

= ;

A

Ft = ;

=

f

ot

A

Aln ;

n

tt k = ;

Motores/engranes

= 33000

HPP p

N

D =

P =potencia (horse power)T =torsin (par) lb.in.N =revoluciones por minuto (rpm)D =dimetro de paso (in) =velocidad angular (rpm)p =paso diametral


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11

MduloN

Dm =

m=mdulo del engranajeD=dimetro de pasoN=nmero de dientes

Relacin de velocidadese

s

v

Ds

De

Ns

Nem

===

mv =relacin de velocidadesNe =nmero de dientes en el engrane de entrada

Ns = nmero de dientes en el engrane de salidaDe =dimetro de paso del engrane de entradaDs = dimetro de paso del engrane de salidae = velocidad angular del engrane de entradas = velocidad angular del engrane de salida

Fuerza tangencial en un engrane rectoN

pT

r

TWt

2==

Wt =fuerza tangencialT =torque

r = radio de pasoN =nmero de dientesp =paso diametral

Vibracionesm

KFrecuenciaresonancia =

441

3 2 2

DJ R

= =

ML

JG =

M r

J = 4 4 4 4

2 16E E

max,eje hueco

E I E I

MR MD

(R R ) (D D ) = =

2P Mf= 3 32 1 6

ma x

M R M M

J R D = = =


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12

= esfuerzo cortante por torsin = deformacin (ngulo de torsin)D = dimetro de la flechaF = frecuencia en revoluciones por segundo (tambin llamados hertz)G = mdulo de elasticidad para cortanteJ = momento polar de inerciaL = longitud de la flechaM = par interno en Nm o lbinP = potencia transmitida en watts (Nm/s)R = distancia del plano neutro al punto interior de inters ( Rr )R = radio de la flecha

conversin de grados a radianes: multiplicar por 0.0175conversin de radianes a grados: multiplicar por 57.31 HP = 33 000 lbft/min (caballo de potencia)1 CV = 736 W (caballo de vapor)

Vida til de un balero

L10=(C/P)^p

En donde:

L10 vida nominal bsica en millones de revolucionesC capacidad de carga dinmica(N)P capacidad dinmica equivalente (N)

p= 3 para rodamientos de bolasp= 10/3 para rodamientos de rodillos

Momentos

M= F*d

En donde:

F fuerza aplicadad distancia perpendicular de la lnea de accin de la fuerza al punto de aplicacin


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Formulario para el sustentante del

Examen General para el Egreso de la Licenciatura en Ingeniera Mecatrnica (EGEL-IMECATRO)Direccin del rea de las Ingenieras y las Tecnologas

13

Mecanismo biela manivela

Velocidad Media:

Vm= 2R/

Donde: Vm velocidad media velocidad de giro de la manivelaR brazo de la manivela

Velocidad Mxima

VM= R

Donde: velocidad de giro de la manivelaR brazo de la manivela

Resorte helicoidal de torsin(El ngulo de torsin se debe expresar en grados)

Torsin mxima permanente ( ) ( )=

57.3f f perm

mx

lS

fE

Carga mxima permanente( )

=f f perm

mx

SF

a

Torsin (desplazamientoangular) ( ) = 57.3 Fal

lE

Longitud de una espira =

(57.3)

lEl

Fa


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14

Coeficiente de Caudal

Cuando el flujo pasa a travs de una vlvula u otro dispositivo restrictivo pierde unaenerga. El coeficiente de caudal es un factor de diseo que relaciona la diferencia dealtura (h) o presin (P) entre la entrada y salida de la vlvula con el caudal (Q).

PQ K

S G

= (Lquidos)

Q: CaudalP: Diferencia de presin

SG: Gravedad especfica (1 para agua)

K: Coeficiente de caudal o Cv

Energa

Energa en una resistencia

La energa W consumida en un tiempo t, para entregar una potencia constante P disipadaen una resistencia R atravesada por una corriente I con una cada de Voltaje V:

W = P t = V I t = V2 t / R = I2 R t

=

=

=

=

Para obtener el resultado en caloras, y como 1 cal = 4 186 J, resulta:

Energa almacenada en el campo capacitivo

La energa W almacenada en el campo de una capacidad C para alcanzar un voltaje Vcon una carga Q es:

W = C V2 / 2 = Q V / 2 = Q2 / 2 C


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15

Energa almacenada en el campo inductivo

La energa W almacenada en el campo de una inductancia L para llevar una corriente Icon un flujo concatenado Y:

W = L I2 / 2 = Y I / 2 = Y2 / 2 L

Donde el flujo concatenado Y es igual al producto del nmero de vueltas N de lainductancia por el flujo magntico F:

Y = N F = L I

Carga

Es una propiedad que tienen algunas de las partculas de los tomos que forman lamateria. Se dice que los materiales estn cargados cuando, por algn motivo, tienen unexceso o defecto de carga.

* Hay dos tipos de carga: positiva ( + ) y negativa ( ). Dos cargas con el mismo signo serepelen y con distinto signo se atraen, y su fuerza de atraccin crece con la cantidad decarga y decrece con la distancia segn la ley de Coulomb:

* La constante dielctrica relativa r depende del material. Para el aire (o para el vaco)vale 1.

Campo elctrico

Es la fuerza elctrica por unidad de carga.

Para una carga puntual q, el campo elctrico viene dado por:

Campo elctrico

2

212

0

0

2

29

1085,8,4

1109mN

CC

mNk

===

CoulombdeLey2

21

=r

qqkF

r

( )( )

[ ]metro

Volt

Coulomb

NewtonE

q

p

===rF

rE

( )2

r r

QkrE =


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16

Lneas de fuerza (o de campo)

Son todas las trayectorias que describira una carga de prueba sila soltramos cerca de la carga que produce el campo.- Lneas de fuerza de un dipolo- Las lneas de campo siempre van de ( + ) ( )

Potencial elctrico.

Es la energa potencial elctrica por unidad de carga.

Diferencia de potencial

Puede interpretarse como el trabajo que debe entregarse a una carga unitaria paramoverla desde el punto 1 hasta el punto 2. Por lo tanto, indica qu posibilidad tiene unacarga de ir desde un punto a otro, ya que es la energa potencial que tiene en un puntoreferido a la que tiene en el otro. Para un campo elctrico constante se tiene:

Diferencia de potencial entre dos placas planas paralelas:

Corriente

= () = ()

Voltaje

=

ResistenciaA

LR =

[ ] voltr

QkV

r

== V

AQddEV

r ==

0

1

V=V2V1 V=E d; [ V ]


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17

=R resistencia )(

= resistividad del conductor

m

mm2

=L longitud )(m =A rea )(

2m

Variacin de la resistencia con la temperatura

( )[ ]122 1 ttRR +=

Por relaciones de resistencia

T

tT

tT

R

R

1

1

2

1

2

=

+

+=

= coeficiente de correccin por temperatura

Inductancia

v

dt

de

= v

dt

diLe =

=e voltaje inducido en voltios

=dt

dvelocidad del flujo )/( segvtaswb

=dt

divelocidad de la corriente )/( segAmp

=L inductancia )(Henrios

Enlace de flujo, voltaje inducido

LI=

= enlaces de flujo )( vtaswb


=I corriente )(Amperes


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18

= jV2

1212

IM

=

=V voltios= velocidad angular )/( segrad

=12M inductancia mutua )(H

Enlaces de flujo interno e inductancia en conductor

7

int10

2

=I

.. )/( mvtaswb

7

int10

2

1 =L .... )/( mH

Inductancia entre dos puntos externos de un conductor

1

27

12 ln102D

DXL

= )/( mH

=D distancia )(m

Inductancia de una lnea monofsica

1

71 ln102r

DXL =

. )/( mH

2

7

2 ln102r

DXL

= . )/( mH

21 LLL +=

r

DXL

= ln104 7 . )/( mH


=D distancia )(m

4

1

= rer =r radio conductor )(m


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19

Inductancia de una lnea monofsica con conductores compuestos

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

2

72 10

aa ab ac am ba bb bc bm na nb nc nm

xn

aa ab ac an ba bb bc bm na nb nc nn

D D D ...D D D D ...D ... D D D ...DL ln

D D D ...D D D D ...D ... D D D ...D

=

S

my

D

DXL ln102 7= . )/( mH

yx LLL +=


=xL inductancia lado x )(Henrios

=yL inductancia lado y )(Henrios

cabaaa DDD distancia mutua )(m

41

== errD aaaa distancia propia )(m

41

== errD bbbb

41

== errD cccc

=mD distancia media geomtrica entre conductores )(m

=sD distancia media geomtrica propia (radio medio geomtrico)

Reactancia inductiva en lneas monofsicas

2LX fL=

s

mL

D

DfX ln104

7= . )/( m

Por tablas

daL XXX += . )/( mi

=aX reactancia inductiva a 1 ft espaciamientomi

=dX factor de espaciamiento )/( mi

Motor de Corriente Continua:

Vt=Vc+Ia*Ra


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20

En donde:

Et: Voltaje en las terminales de la armaduraEc: Fuerza contra electromotrizIa: Corriente en la armadura

Ra: Resistencia de la armadura

Circuito Oscilador LM555

= 10.693( + 2)

= 0.693( + 2)

= 0.693


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21

El Transistor

Circuitos de Polarizacin de Transitores BipolaresPolarizacin de corriente de Base

= + (1 + )

=

= + 1 +

Si ( 1)

= +

= ( + )Polarizacin de tensin de baseconstante

= + (1 + )

=

= + 1 +

Autopolarizacin

Identicas formulas al caso anterior, siendo

= || = +

= +

Polarizacin de colector base

= + (1 + )( + )

= =

El transistor nunca entra en saturacin


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22

Filtros ActivosFiltro Pasa Bajo de Primer Orden = 1 +

= +

= 1

=

Filtro PB de segundo Orden (MFB)

=

=

= 2( +1) + ( 4( + 1))

= 1Filtro Pasa Bajos de 2 orden

= 1 + = 1 + ( + 4( + 1) 4)

= 1

= ( + ) 1 ; > 1

= ( + )


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23

Filtro PA de primer orden = 1 +

= 1

= 1 ; > 1

= = +

Filtro PA de 2 Orden (MFB) =

= 1(2 + )

= (2 + )

= 10 Filtro PA de 2 Orden (VCVS) = 1 +

= 4 + ( + 8( + 1))

=

= 1 ; > 1

=

= 10


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24

Filtros Pasa Banda (MFB) < 2

=

= 2

= 2

= 2

= = =

= ()

Filtros Rechazo de Banda

= 12

= 2

= +


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25

Automatizacin de procesos

Tabla de transformadas de Laplace

Impulso unitario ( )t 1

Impulso ( )tA A

Escaln unitario ( )tu s

1

Escaln ( )tAu s

A

At

2s

A

A nt 1

!

+ns

An

A te +s

A

Asen t

22

+s

A

Acos t

22 +s

As

Teoremas de las transformadas de Laplace

L [ ] )()()()( 2121 sFsFtftf =

L )0()0(...)0()0()()( 12121 =

nnnnn

n

n

fsffsfssFsdt

tfd

Donde 0),()0(1

11 ==

tatf

dt

df

n

nn

L

s

f

s

sFtf

)0()()(

1

+=

s

sFtf

t )()(

0=

L )()( += sFtfe t

L ( ) ( )[ ] )(sFetutf s =

)()(0

ssFLimtfLimst

=

)()(0

ssFLimtfLimst

=


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26

L{ } )()1()( sFds

dtft

n

nnn =

Expansin en fracciones parciales

CASO1

))...()((

))...()((

)(

)()(

n

m

pspsps

zszszsK

sA

sBsF

+++

+++==

21

21 donde:1 2

1 2

m

n

z , z ,..., z ceros

p , p ,..., p polos

m n

Documents

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