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Módulo 1. Máquinas y sistemas mecatrónicos

1.1. Sistemas de transformación de movimiento

1.1.1. Transformación circular completo: circular alternativo
1.1.2. Transformación circular completo: rectilíneo continuo
1.1.3. Movimiento intermitente
1.1.4. Mecanismos de línea recta
1.1.5. Mecanismos de detención

1.2. Máquinas y mecanismos: transmisión de movimiento

1.2.1. Transmisión de movimiento lineal
1.2.2. Transmisión de movimiento circular
1.2.3. Transmisión de elementos flexibles: correas y cadenas

1.3. Solicitaciones de máquinas

1.3.1. Solicitaciones estáticas
1.3.2. Criterios de fallo
1.3.3. Fatiga en máquinas

1.4. Engranajes

1.4.1. Tipos de engranajes y métodos de fabricación
1.4.2. Geometría y cinemática
1.4.3. Trenes de engranajes
1.4.4. Análisis de fuerzas
1.4.5. Resistencia de engranajes

1.5. Ejes y árboles

1.5.1. Esfuerzos en los árboles
1.5.2. Diseño de árboles y ejes
1.5.3. Rotodinámica

1.6. Rodamientos y cojinetes

1.6.1. Tipos de rodamientos y cojinetes
1.6.2. Cálculo de rodamientos
1.6.3. Criterios de selección
1.6.4. Técnicas de montaje, lubricación y mantenimiento

1.7. Resortes

1.7.1. Tipos de resortes
1.7.2. Muelles helicoidales
1.7.3. Almacenamiento de energía mediante muelles

1.8. Elementos de unión mecánicos

1.8.1. Tipos de uniones
1.8.2. Diseño de uniones no permanentes
1.8.3. Diseño de uniones permanentes

1.9. Transmisiones mediante elementos flexibles

1.9.1. Correas
1.9.2. Cadenas de rodillos
1.9.3. Cables metálicos
1.9.4. Ejes flexibles

1.10. Frenos y embragues

1.10.1. Clases de frenos/embragues
1.10.2. Materiales de fricción
1.10.3. Cálculo y dimensionado de embragues
1.10.4. Cálculo y dimensionado de frenos

Módulo 2. Fabricación asistida de componentes mecánicos en sistemas mecatrónicos

2.1. Fabricación mecánica en sistemas mecatrónicos

2.1.1. Tecnologías de fabricación mecánica
2.1.2. Fabricación mecánica en la industria mecatrónica
2.1.3. Avances en la fabricación mecánica en la industria mecatrónica

2.2. Procesos de arranque de material

2.2.1. Teoría de corte de metal
2.2.2. Procesos de mecanizado tradicionales
2.2.3. CNC y automatización en fabricación

2.3. Tecnologías de conformado de chapa

2.3.1. Tecnologías de corte de chapa: láser, agua y plasma
2.3.2. Criterios de selección de tecnología
2.3.3. Plegado de chapa

2.4. Procesos de abrasión

2.4.1. Técnicas de fabricación mediante abrasión
2.4.2. Herramientas abrasivas
2.4.3. Procesos de granallado y chorro de arena

2.5. Tecnologías avanzadas en fabricación mecánica

2.5.1. Fabricación aditiva y sus aplicaciones
2.5.2. Microfabricación y nanotecnología
2.5.3. Fabricación por electroerosión

2.6. Técnicas de prototipado rápido

2.6.1. Impresión 3D en prototipado rápido
2.6.2. Aplicaciones en prototipado rápido
2.6.3. Soluciones en impresión 3D

2.7. Diseño para la fabricación en sistemas mecatrónicos

2.7.1. Principios de diseño orientados a la fabricación
2.7.2. Optimización topológica
2.7.3. Innovación en diseño para la fabricación en sistemas mecatrónicos

2.8. Tecnologías de conformado de plásticos

2.8.1. Procesos de moldeo por inyección
2.8.2. Moldeo por soplado
2.8.3. Moldeo por compresión y transferencia

2.9. Tecnologías avanzadas en conformado de plástico

2.9.1. Metrología
2.9.2. Unidades de medida y estándares internacionales
2.9.3. Instrumentos y herramientas de medición
2.9.4. Técnicas avanzadas en metrología

2.10. Control de calidad

2.10.1. Métodos de medición y técnicas de muestreo
2.10.2. Control Estadístico del Proceso (SPC)
2.10.3. Normativas y estándares de calidad
2.10.4. Gestión de la Calidad Total (TQM)

Módulo 3. Sensores y actuadores

3.1. Sensores

3.1.1. Selección de sensores
3.1.2. Los sensores en los sistemas mecatrónicos
3.1.3. Ejemplos de aplicación

3.2. Sensores de presencia o proximidad

3.2.1. Finales de carrera: principio de funcionamiento y características técnicas
3.2.2. Detectores inductivos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.2.3. Detectores capacitivos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.2.4. Detectores ópticos: principio de funcionamiento, características técnicas
3.2.5. Detectores ultrasónicos principio de funcionamiento y características técnicas
3.2.6. Criterios de selección
3.2.7. Ejemplos de aplicación

3.3. Sensores de posición

3.3.1. Encoder incrementales: principio de funcionamiento y características técnicas
3.3.2. Encoder absolutos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.3.3. Sensores laser: principio de funcionamiento y características técnicas
3.3.4. Sensores magnetostrictivos y potenciómetros lineales.
3.3.5. Criterios de selección
3.3.6. Ejemplos de aplicación

3.4. Sensores de temperatura

3.4.1. Termostatos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.4.2. Termorresistencias: principio de funcionamiento y características técnicas
3.4.3. Termopares: principio de funcionamiento y características técnicas
3.4.4. Pirómetros de radiación: principio de funcionamiento y características técnicas
3.4.5. Criterios de selección
3.4.6. Ejemplos de aplicación

3.5. Sensores para la medida de variables físicas en procesos y máquinas

3.5.1. Presión principio de funcionamiento
3.5.2. Caudal: principio de funcionamiento
3.5.3. Nivel: principio de funcionamiento
3.5.4. Sensores de otras variables físicas
3.5.5. Criterios de selección
3.5.6. Ejemplos de aplicación

3.6. Actuadores

3.6.3. Selección de actuadores
3.6.4. Los actuadores en los sistemas mecatrónicos
3.6.5. Ejemplos de aplicación

3.7. Actuadores eléctricos

3.7.1. Relés y contactores: principio de funcionamiento y características técnicas
3.7.2. Motores rotativos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.7.3. Motores paso a paso: principio de funcionamiento y características técnicas
3.7.4. Servomotores: principio de funcionamiento, características técnicas
3.7.5. Criterios de selección
3.7.6. Ejemplos de aplicación

3.8. Actuadores neumáticos

3.8.1. Válvulas y servoválvulas principio de funcionamiento y características técnicas
3.8.2. Cilindros neumáticos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.8.3. Motores neumáticos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.8.4. Sujeción por vacío: principio de funcionamiento, características técnicas
3.8.5. Criterios de selección
3.8.6. Ejemplos de aplicación

3.9. Actuadores hidráulicos

3.9.1. Válvulas y servoválvulas principio de funcionamiento y características técnicas
3.9.2. Cilindros hidráulicos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.9.3. Motores hidráulicos: principio de funcionamiento y características técnicas
3.9.4. Criterios de selección
3.9.5. Ejemplos de aplicación

3.10. Ejemplo de aplicación de selección de los sensores y actuadores en el diseño de una máquina

3.10.1. Descripción de la máquina a diseñar
3.10.2. Selección de sensores
3.10.3. Selección de actuadores

Módulo 4. Diseño de sistemas mecatrónicos

4.1. El CAD en la ingeniería

4.1.1. CAD en Ingeniería
4.1.2. Diseño paramétrico en 3D
4.1.3. Tipos de software en el mercado
4.1.4. SolidWorks. Inventor

4.2. Entorno de trabajo

4.2.1. El entorno de trabajo
4.2.2. Menús
4.2.3. Visualización
4.2.4. Configuraciones predeterminadas del entorno de trabajo

4.3. Diseño y estructura de trabajo

4.3.1. Diseño 3D asistido por ordenador
4.3.2. Metodología de diseño paramétrico
4.3.3. Metodología de diseño de conjuntos de piezas. Ensamblajes

4.4. Croquizado

4.4.1. Bases del diseño de Croquis
4.4.2. Creación de croquis en 2D
4.4.3. Herramientas de edición de croquis
4.4.4. Acotación y relaciones en el croquis
4.4.5. Creación de croquis en 3D

4.5. Operaciones de diseño mecánico

4.5.1. Metodología de diseño mecánico
4.5.2. Operaciones de diseño mecánico
4.5.3. Otras operaciones

4.6. Superficies

4.6.1. Creación de superficies
4.6.2. Herramientas para la creación de superficies
4.6.3. Herramientas para la edición de superficies

4.7. Ensamblajes

4.7.1. Creación de ensamblajes
4.7.2. Las relaciones de posición
4.7.3. Herramientas para la creación de ensamblajes

4.8. Normalización y tablas de diseño. Variables

4.8.1. Biblioteca de componentes. Toolbox
4.8.2. Repositorios online/fabricantes de elementos
4.8.3. Tablas de diseño

4.9. Chapa plegada

4.9.1. Módulo de chapa plegada en software CAD
4.9.2. Operaciones chapa metálica
4.9.3. Desarrollos para el corte de chapa

4.10. Generación de planos

4.10.1. Creación de planos
4.10.2. Formatos de dibujo
4.10.3. Creación de vistas
4.10.4. Acotación
4.10.5. Anotaciones
4.10.6. Listas y tablas

Módulo 5. Control de ejes, sistemas mecatrónicos y automatización

5.1. Automatización de los procesos productivos

5.1.1. Automatización de los procesos productivos
5.1.2. Clasificación de los sistemas de control
5.1.3. Tecnologías empleadas
5.1.4. Automatización de máquinas y/o automatización de procesos

5.2. Sistemas mecatrónicos: elementos

5.2.1. Los sistemas mecatrónicos
5.2.2. El autómata programable como elemento de control de procesos discretos
5.2.3. El regulador como elemento de control de procesos continuos
5.2.4. Controladores de ejes y robots como elementos de control de posición

5.3. Control discreto con autómatas programables (PLC,s)

5.3.1. Lógica cableada vs lógica programada
5.3.2. Control con PLC,s
5.3.3. Campo de aplicación de los PLC,s
5.3.4. Clasificación de los PLC,s
5.3.5. Criterios de selección
5.3.6. Ejemplos de aplicación

5.4. Programación del PLC

5.4.1. Representación de sistemas de control
5.4.2. Ciclo de funcionamiento
5.4.3. Posibilidades de configuración
5.4.4. Identificación de variables y asignación de direcciones
5.4.5. Lenguajes de programación
5.4.6. Juego de instrucciones y software de programación
5.4.7. Ejemplo de programación

5.5. Métodos de descripción de los automatismos secuenciales

5.5.1. Diseño de automatismos secuenciales
5.5.2. GRAFCET como método de descripción de automatismos secuenciales
5.5.3. Tipos de GRAFCET
5.5.4. Elementos de GRAFCET
5.5.5. Simbología normalizada
5.5.6. Ejemplos de aplicación

5.6. GRAFCET estructurado

5.6.1. Diseño estructurado y programación de sistemas de control
5.6.2. Modos de marcha
5.6.3. Seguridad
5.6.4. Diagramas GRAFCET jerarquizados
5.6.5. Ejemplos de diseño estructurado

5.7. Control continuo mediante reguladores

5.7.1. Reguladores industriales
5.7.2. Campo de aplicación de los reguladores. Clasificación
5.7.3. Criterios de selección
5.7.4. Ejemplos de aplicación

5.8. Automatización de máquinas

5.8.1. La automatización de máquinas
5.8.2. Control de velocidad y posición
5.8.3. Sistemas de seguridad
5.8.4. Ejemplos de aplicación

5.9. Control de posición mediante control de ejes

5.9.1. Control de posición
5.9.2. Campo de aplicación de los controladores de ejes. Clasificación
5.9.3. Criterios de selección
5.9.4. Ejemplos de aplicación

5.10. Ejemplo de aplicación de selección de los equipos en el diseño de una máquina

5.10.1. Descripción de la máquina a diseñar
5.10.2. Selección de equipos
5.10.3. Aplicación resuelta

Módulo 6. Cálculo estructural de sistemas y componentes mecánicos

6.1. Método de elementos finitos

6.1.1. El método de elementos finitos
6.1.2. Discretización y convergencia de malla
6.1.3. Funciones de forma. Elementos lineales y cuadráticos
6.1.4. Formulación para barras. Método matricial de rigidez
6.1.5. Problemas no lineales. Fuentes de no linealidad. Métodos iterativos

6.2. Análisis estático lineal

6.2.1. Preprocesado: geometría, material, malla, condiciones de contorno: fuerzas, presiones, cargas remotas
6.2.2. Solución
6.2.3. Postprocesado: mapas de tensiones y deformaciones
6.2.4. Ejemplo de aplicación

6.3. Preparación de geometría

6.3.1. Tipologías de ficheros de importación
6.3.2. Preparación y limpieza de geometría
6.3.3. Conversión en superficies y vigas
6.3.4. Ejemplo de aplicación

6.4. Malla

6.4.1. Elementos unidimensionales, bidimensionales, tridimensionales
6.4.2. Parámetros de control de malla: mallado local, crecimiento de malla
6.4.3. Metodologías de mallado: malla estructurada, barrido
6.4.4. Parámetros de calidad de malla
6.4.5. Ejemplo de aplicación

6.5. Modelado de materiales

6.5.1. Materiales elástico-lineales
6.5.2. Materiales elasto-plásticos. Criterios de plasticidad
6.5.3. Materiales hiperelásticos. Modelos en hiperelasticidad isotrópica: Mooney Rivlin, Yeoh, Ogden, Arruda-Boyce
6.5.4. Ejemplos de aplicación

6.6. Contacto

6.6.1. Contactos lineales
6.6.2. Contactos no lineales
6.6.3. Formulaciones para la resolución del contacto: Lagrange, Penalty
6.6.4. Preprocesado y postprocesado del contacto
6.6.5. Ejemplo de aplicación

6.7. Conectores

6.7.1. Uniones atornilladas
6.7.2. Vigas
6.7.3. Pares cinemáticos: rotación y traslación
6.7.4. Ejemplo de aplicación. Cargas sobre conectores

6.8. Solver. Resolución del problema

6.8.1. Parámetros de resolución
6.8.2. Convergencia y definición de residuales
6.8.3. Ejemplo de aplicación

6.9. Postprocesado

6.9.1. Mapeados de tensiones y deformaciones. Isosuperficies
6.9.2. Fuerzas en conectores
6.9.3. Coeficientes de seguridad
6.9.4. Ejemplo de aplicación

6.10. Análisis de vibraciones

6.10.1. Vibraciones: rigidez, amortiguamiento, resonancia
6.10.2. Vibraciones libres y vibraciones forzadas
6.10.3. Análisis en dominio temporal o dominio de la frecuencia
6.10.4. Ejemplo de aplicación

Módulo 7. Robótica aplicada a la Ingeniería Mecatrónica

7.1. El robot

7.1.1. El robot
7.1.2. Aplicaciones de los robots
7.1.3. Clasificación de los robots
7.1.4. Estructura mecánica de un robot
7.1.5. Especificaciones de un robot

7.2. Componentes tecnológicos

7.2.1. Actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos
7.2.2. Sensores internos y externos al robot
7.2.3. Sistemas de visión
7.2.4. Selección de motores y sensores
7.2.5. Elementos terminales y garras

7.3. Transformaciones

7.3.1. Arquitectura de un robot
7.3.2. Posición y orientación de un sólido
7.3.3. Ángulos de orientación de Euler
7.3.4. Matrices de transformación homogéneas

7.4. Cinemática de posición y orientación

7.4.1. Formulación de Denavit-Hartenberg
7.4.2. Problema cinemático directo
7.4.3. Problema cinemático inverso

7.5. Cinemática de velocidades y aceleraciones

7.5.1. Velocidad y aceleración de un sólido
7.5.2. Matriz jacobiana
7.5.3. Configuraciones singulares

7.6. Estática

7.6.1. Ecuaciones equilibrio de fuerzas y momentos
7.6.2. Cálculo de la estática. Método recursivo
7.6.3. Análisis de la estática mediante la matriz jacobiana

7.7. Dinámica

7.7.1. Propiedades dinámicas de un sólido
7.7.2. Formulación de Newton-Euler
7.7.3. Formulación de Lagrange-Euler

7.8. Control cinemático

7.8.1. Planificación de trayectorias
7.8.2. Interpoladores en el espacio articular
7.8.3. Planificación de trayectorias en el espacio cartesiano

7.9. Control dinámico lineal monoarticular

7.9.1. Técnicas de control
7.9.2. Sistemas dinámicos
7.9.3. Modelo de función de transferencia y representación en el espacio de estado
7.9.4. Modelo dinámico de un motor c.c.
7.9.5. Control de un motor c.c.

7.10. Programación

7.10.1. Sistemas de programación
7.10.2. Lenguajes de programación
7.10.3. Técnicas de programación

Módulo 8. Simulación numérica de sistemas mecánicos

8.1. Mecánica del sólido rígido

8.1.1. Mecánica plana del sólido rígido
8.1.2. Orientación en 3D
8.1.3. Mecánica tridimensional del sólido rígido

8.2. Los sistemas multicuerpo

8.2.1. Los sistemas multicuerpo
8.2.2. Movilidad y grados de libertad
8.2.3. Pares cinemáticos, tipos y efectos
8.2.4. Redundancia de restricciones

8.3. Cinemática de sistemas multicuerpo

8.3.1. Movimiento con restricciones
8.3.2. Problema de posición inicial
8.3.3. Método de Newton-Raphson
8.3.4. Desplazamiento finito

8.4. Velocidad y aceleración en sistemas multicuerpo

8.4.1. Matriz jacobiana
8.4.2. Cinemática directa
8.4.3. Cinemática inversa

8.5. Herramientas avanzadas para el estudio de cinématica de sistemas en 3D

8.5.1. Las relaciones cinemáticas en 3D
8.5.2. Matrices de transformación
8.5.3. La representación de Denavit Hartenberg

8.6. Dinámica general de sistemas multicuerpo

8.6.1. Ecuaciones de Newton-Euler
8.6.2. Ecuaciones de Lagrange
8.6.3. Ecuaciones de restricción

8.7. Herramientas de simulación de sistemas multicuerpo

8.7.1. Simulación mediante métodos explícitos e implícitos
8.7.2. Métodos de Euler
8.7.3. Familia de métodos Runge-Kutta
8.7.4. Estabilidad y precisión

8.8. Contacto y detección de colisiones

8.8.1. Modelos de contacto
8.8.2. Modelos de penalización
8.8.3. Implementación del problema del contacto en simulación

8.9. Simulación de elementos flexibles

8.9.1. Cinemática de sólidos deformables
8.9.2. Ecuaciones de equilibrio
8.9.3. Principio de trabajos virtuales

8.10. Herramientas de optimización aplicadas a sistemas multicuerpo

8.10.1. Formulación de problemas de optimización
8.10.2. Métodos de optimización aplicados a sistemas multicuerpo
8.10.3. Síntesis de mecanismos a través de optimización

Módulo 9. Sistemas embebidos

9.1. Los sistemas embebidos en ingeniería

9.1.1. Los sistemas embebidos
9.1.2. Los sistemas embebidos en ingeniería
9.1.3. Importancia de los sistemas embebidos en la ingeniería moderna

9.2. Microcontroladores

9.2.1. Los microcontroladores
9.2.2. Diferencias entre microcontroladores y placas de desarrollo
9.2.3. Microcontroladores y placas de desarrollo
9.2.4. Lenguajes de programación para microcontroladores

9.3. Sensores y actuadores

9.3.1. Sensores industriales
9.3.2. Actuadores industriales
9.3.3. Comunicación entre sensores y la unidad central
9.3.4. Control de Actuadores en Sistemas Embebidos

9.4. Sistemas embebidos para control en tiempo real

9.4.1. Sistema de tiempo real fuerte (hard real time)
9.4.2. Sistemas de tiempo real suave (soft real time)
9.4.3. Programación de sistemas en tiempo real

9.5. Sistemas embebidos para procesado digital de señales

9.5.1. Procesamiento Digital de Señales (DSP)
9.5.2. Diseño de algoritmos de DSP en sistemas embebidos
9.5.3. Aplicaciones de DSP en ingeniería mediante sistemas embebidos

9.6. Hardware programable en sistemas embebidos

9.6.1. La lógica programable y FPGAs
9.6.2. Diseño de circuitos lógicos en hardware programable
9.6.3. Tecnologías de hardware programable

9.7. Computadores de placa única (SBC)

9.7.1. Partes de computadoras de placa única
9.7.2. Principales arquitecturas
9.7.3. Computadoras de placa única vs computadoras de escritorio

9.8. Sistemas embebidos en el internet de las cosas (IoT)

9.8.1. Internet of things (IoT)
9.8.2. Integración de Sistemas Embebidos en IoT
9.8.3. Sensores y dispositivos IoT
9.8.4. Casos de uso y aplicaciones prácticas

9.9. Seguridad y fiabilidad en sistemas embebidos

9.9.1. Amenazas y vulnerabilidades en sistemas embebidos
9.9.2. Diseño seguro y prácticas de codificación
9.9.3. Mantenimiento y actualizaciones de seguridad

9.10. Comunicación y conectividad de sistemas embebidos

9.10.1. Protocolos de comunicación para sistemas embebidos
9.10.2. Redes de sensores y comunicación inalámbrica
9.10.3. Integración con internet y la nube

Módulo 10. Integración de sistemas mecatrónicos

10.1. Sistemas de fabricación integrados

10.1.1. Los sistemas de fabricación integrados
10.1.2. Las comunicaciones industriales en la integración de sistemas
10.1.3. Integración de equipos de control en los procesos productivos
10.1.4. Nuevo paradigma de producción: industria 4.0.

10.2. Redes de comunicación industrial

10.2.1. Las Comunicaciones industriales. Evolución
10.2.2. Estructura de las redes industriales
10.2.3. Situación actual de las comunicaciones industriales

10.3. Redes de comunicación a nivel interface con el proceso

10.3.1. AS-i: elementos
10.3.2. IO-Link: elementos
10.3.3. Integración de los equipos
10.3.4. Criterios de selección
10.3.5. Ejemplos de aplicación

10.4. Redes de comunicación a nivel de mando y regulación

10.4.1. Las redes de comunicación a nivel de mando y regulación
10.4.2. Profibus: elementos
10.4.3. Canbus: elementos
10.4.4. Integración de equipos
10.4.5. Criterios de selección
10.4.6. Ejemplos de aplicación

10.5. Redes de comunicación a nivel de supervisión y mando centralizados

10.5.1. Redes a nivel de supervisión y mando centralizado
10.5.2. Profinet: elementos
10.5.3. Ethercat: elementos
10.5.4. Integración de equipos
10.5.5. Ejemplos de aplicación

10.6. Sistemas de supervisión y control de procesos

10.6.1. Los sistemas de supervisión y control de procesos
10.6.2. Interfaces hombre-máquina (HMI)
10.6.3. Ejemplos de utilización

10.7. Paneles de operador

10.7.1. El panel de operador como interface hombre-máquina
10.7.2. Paneles de membrana
10.7.3. Paneles táctiles
10.7.4. Posibilidades de comunicación de los paneles de operador
10.7.5. Criterios de selección
10.7.6. Ejemplos de aplicación

10.8. Paquetes SCADA

10.8.1. Los paquetes SCADA como interface hombre- máquina
10.8.2. Criterios de selección
10.8.3. Ejemplos de aplicación

10.9. Industria 4.0. La fabricación inteligente

10.9.1. Industria 4.0.
10.9.2. Arquitectura de las nuevas fábricas
10.9.3. Tecnologías de la industria 4.0.
10.9.4. Ejemplos de fabricación basados en industria 4.0.

10.10. Ejemplo de aplicación integración de equipos en un proceso automatizado

10.10.1. Descripción del proceso a automatizar
10.10.2. Selección de equipos de control
10.10.3. Integración de los equipos

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