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Universidad Autónoma Chapingo Departamento de Irrigación
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I. Datos Generales de la Asignatura
Unidad Académica Programa Educativo Área Académica Año – Semestre
Irrigación Ingenieríaen Irrigación Ingeniería Aplicada 7° – 2do.
Clave Denominación de la Asignatura Fecha de
Elaboración
Fecha de
Aprobación
Fecha de
Revisión
Automatización de Proceso Agrícolas Noviembre/2017
Área del
conocimiento: Ingeniería de Riego y Drenaje
Nivel Carácter Tipo Modalidad
Medio Superior ( ) Obligatoria ( ) Teórico ( ) Presencial ( x )
Licenciatura ( x ) Optativa ( x ) Práctico ( ) Mixto ( )
Posgrado ( ) Electiva ( ) Teórico-Práctico ( x ) En línea ( )
Responsable del
Programa:
Dr. Mario Alberto Vázquez Peña
Dr. Noé Velázquez López
Dr. Federico Félix Hahn Schlam
Distribución de horas formativas
Horas Semanales Horas Semestrales Créditos
Totales Teoría Práctica
Estudio
independiente Teoría Práctica
Práctica de
campo Totales
3 1.5 2.25 48 24 0 72 6.75
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Contextualización de la asignatura (módulo, disciplina, unidades de competencia):
El curso de Automatización de Procesos Agrícolas, presenta al estudiante las bases para realizar el control de la gran mayoría de los procesos dentro de la industria de la irrigación. En general se presenta la teoría de control, de tal forma que se aplique a la automatización y monitoreo en los diversos procesos de manufactura que operan en dicha industria, basados en el manejo de la computadora personal y un microcontrolador.
Con los avances tecnológicos, las nuevas tendencias que se emplean dentro del ámbito de la irrigación y con la finalidad de generar procesos vanguardistas, al ingeniero en formación se le proporcionan las herramientas computacionales y elementos de instalación necesarios para que implemente procesos de automatización y control que permitan ser implementados dentro del campo antes mencionado.
La asignatura de Automatización de Procesos Agrícolas es de carácter práctico y se oferta en el segundo semestre del séptimo año de la carrera. El curso está comprendido por tres unidades que van a permitir al estudiante completar sus habilidades y conocimientos como Ingeniero en Irrigación.
La impartición del curso se realiza con base en la exposición y explicación de los temas de cada unidad de aprendizaje, por parte del profesor y que hará uso de tecnologías como el proyector digital y material especializado dentro del laboratorio de electrónica. Cabe señalar, que el estudiante dará seguimiento con tareas, trabajo independiente; consultando bibliografía. Lo anterior para reforzar el aprendizaje.
Para la evaluación se considera la aplicación de dos exámenes de carácter teórico, tareas, prácticas y la elaboración de un proyecto
final. En este último, el estudiante va a reflejar los conocimientos y habilidades adquiridas durante la impartición del curso. Cabe
señalar, que el derecho a evaluación es con base en el reglamento.
La asignatura tiene una relación vertical con la asignatura de Operación de Sistemas de Riego. Igualmente tiene relación horizontal con las asignaturas de Ingeniería de Riego a Presión, Estudio Integral de Sistemas de Riego I y Estudio Integral de Sistemas de Riego II.
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II. Propósito y Competencia (s) académica (s) de la asignatura.
Propósito
Instale sistemas de automatización y control que sean operados por computadora o un microcontrolador que permitan su
monitoreo para un funcionamiento adecuado dentro de un invernadero o espacio determinado.
Competencias genéricas
Identifica, formula y resuelve problemas de ingeniería.
Concebir, diseñar, elaborar y desarrollar proyectos de ingeniería.
Contribuir a la generación de desarrollos tecnológicos y/o innovaciones tecnológicas.
Competencias profesionales
Caracteriza, diagnostica y planea el manejo de los recursos naturales utilizando las técnicas y procedimientos que más se
adecuen a la información disponible, para propiciar su conservación a un costo mínimo y con una visión de sostenibilidad.
Diseña, rehabilita o moderniza y opera la infraestructura hidroagrícola o agropecuaria para la aplicación eficiente del riego
y el manejo de los insumos y las cosechas, con la finalidad de incrementar la productividad de los sistemas, empleando
materiales y estrategias que con un gran sentido humano disminuyan el impacto negativo al medio ambiente.
Competencias académicas
Reconoce los dispositivos de control y actuadores para implementar, mantener y reconstruir un sistema de automatización
dentro de un invernadero para monitorear su óptimo funcionamiento, bajo estándares responsables de sustentabilidad.
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III. Evidencias Generales de Desempeño.
Productos o evidencias
Generales Estrategias y Criterios Generales de Evaluación de Desempeño
Exámenes Dar respuesta certera a los cuestionamientos planteados. Se considera el nivel de
comprensión, así como la aplicación completa de metodologías para la solución de casos.
Tareas Entregar puntualmente, contenido conciso, soporte bibliográfico y presentación.
Prácticas Asistir, desarrollar y entregar el reporte correspondiente que contenga introducción, desarrollo
y análisis.
Proyecto final
Realizar un proyecto a elección del estudiante en el cual refleje los conocimientos y
habilidades adquiridas de la impartición del curso. Se considera la entrega puntual y su
presentación.
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IV. Estructura Básica del programa
Unidad de aprendizaje No. 1 Automatización y Control
Horas teoría 15
Horas práctica 9
Propósitos específicos de la Unidad de Aprendizaje:
Identifique los elementos involucrados en procesos de control para automatización mediante dispositivos electrónicos en un sistema
de riego, invernadero o área afín.
Contenido de la Unidad de Aprendizaje
Elementos de la Competencia
Conocimientos Habilidades Actitudes y valores
1.1. Automatización y control
1.2. Control lazo cerrado y lazo abierto
1.3. Función de transferencia
1.4. Controlador ON/OFF y PID
Identifica los principales tipos de
control
Identifica las principales funciones de
transferencia
Aplica los tipos de controladores más
comunes
Actitudes
Puntualidad
Capacidad de análisis
Proactivo
Trabajo en equipo
Perseverancia
Disciplina
Tolerancia (a diversidad)
Valores
Honestidad
Respeto
Responsabilidad
Compromiso
Solidaridad
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Materiales y recursos a utilizar
Didácticos Tecnológicos, informáticos y de comunicación
Aula
Laboratorio de Electrónica
Pizarrón
Proyector digital
Internet
Videos demostrativos
Estrategias de enseñanza Actividades de aprendizaje
Expone los conceptos automatización y control. Explica el control
lazo cerrado y abierto así como la función de transferencia. Hace
preguntas.
Explica los controladores ON/OFF y PID
Escucha, toma nota, hace preguntas.
Productos o evidencias de desempeño Criterios de Evaluación del Desempeño
Examen teórico Respuestas correctas
Procedimiento correcto
Entregue en tiempo convenido
Estudio independiente Entregar puntualmente, contenido conciso, soporte bibliográfico
y presentación.
Práctica Asistir, desarrollar y entregar el reporte correspondiente con
base en los criterios estipulados.
ACTIVIDADES PRÁCTICAS:
TITULO: Control Básico.
PROPOSITO: Elaborar un controlado usando lazo cerrado.
TIEMPO: 9h.
LUGAR: Laboratorio de Electrónica.
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Unidad de aprendizaje No. 2 Actuadores
Horas teoría 15
Horas práctica 9
Propósitos específicos de la Unidad de Aprendizaje:
Manejar los principales dispositivos que se utilizan en control y automatización e implementarlos en un sistema de riego, invernadero
o área afín.
Contenido de la Unidad de Aprendizaje
Elementos de la Competencia
Conocimientos Habilidades Actitudes y valores
2.1. Electroválvulas neumáticas e
hidráulicas
2.2. Solenoides
2.3. Válvulas inyectoras (Venturi y bomba
inyectora)
2.4. Moto reductores y actuadores lineales
Identificar los principales tipos de
actuadores
Accionar algún tipo de actuador
Verificar la operación de un
actuador
Actitudes
Puntualidad
Capacidad de análisis
Proactivo
Trabajo en equipo
Perseverancia
Disciplina
Tolerancia (a diversidad)
Valores
Honestidad
Respeto
Responsabilidad
Compromiso
Solidaridad
Materiales y recursos a utilizar
Didácticos Tecnológicos, informáticos y de comunicación
Aula
Laboratorio de Electrónica
Pizarrón
Proyector digital
Presentaciones en PowerPoint y PDF
Internet
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Lecturas
Catálogos
Exposición
Videos demostrativos
Material y equipo especializado
Estrategias de enseñanza Actividades de aprendizaje
El proceso de enseñanza se desarrolla por medio de la
interacción profesor-alumno (preguntas intercaladas). Lo
anterior, con base en la explicación y exposición de los temas,
de los cuales, el alumno dará seguimiento con tareas y ejercicios,
permitiendo reforzar el conocimiento.
Se considera la aplicación de examen teórico.
Elaborar un glosario de los conceptos que comprenden los
actuadores. Así mismo, realizar ejercicios sobre actuadores.
Realizar una práctica para asimilar la implementación de un
actuador a un sistema automatizado. Se toma en cuenta la
entrega del reporte correspondiente.
Aplicar las habilidades y conocimientos sobre actuadores al
proyecto y entregar avances.
Se hace uso de tecnologías para la explicación de los temas,
permitiendo una mejor comprensión.
Productos o evidencias de desempeño Criterios de Evaluación del Desempeño
Examen teórico 2 Identificar los procesos de instalación y funcionamiento de
actuadores para dar respuesta a los cuestionamientos
planteados.
Tareas Entregar puntualmente, contenido conciso, soporte bibliográfico
y presentación.
Práctica Asistir, desarrollar y entregar el reporte correspondiente con base
en los criterios estipulados.
Proyecto Final Aplicar actuadores al proyecto y entregar avances para revisión.
ACTIVIDADES PRÁCTICAS:
TITULO: Actuadores.
PROPOSITO: Implementar un actuador en un sistema de control.
TIEMPO: 9h.
LUGAR:Laboratorio de Electrónica.
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Unidad de aprendizaje No. 3 Dispositivos para Automatización
Horas teoría 18
Horas práctica 14
Propósitos específicos de la Unidad de Aprendizaje:
Identificar los elementos que contribuyen a la automatización de un sistema para su implementación en el riego, invernadero o un
área afín.
Contenido de la Unidad de Aprendizaje
Elementos de la Competencia
Conocimientos Habilidades Actitudes y valores
3.1. Fundamentos de programación del
riego
3.2. Relevadores y contadores
3.3. Temporizadores y PLC
3.4. Programación de PLC
3.5. Aplicación de PLC
3.6. Micro controladores
Identificar los principales sistemas
que permiten la automatización del
riego
Programar un sistema de control
Actitudes
Puntualidad
Capacidad de análisis
Proactivo
Trabajo en equipo
Perseverancia
Disciplina
Tolerancia (a diversidad)
Valores
Honestidad
Respeto
Responsabilidad
Compromiso
Solidaridad
Materiales y recursos a utilizar
Didácticos Tecnológicos, informáticos y de comunicación
Aula
Laboratorio de Electricidad
Pizarrón
Proyector digital
Presentaciones en PowerPoint y PDF
Internet
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Lecturas
Catálogos
Exposición
Videos demostrativos
Material y equipo especializado
Estrategias de enseñanza Actividades de aprendizaje
El proceso de enseñanza se desarrolla por medio de la
interacción profesor-alumno (preguntas intercaladas). Lo
anterior, con base en la explicación y exposición de los temas,
de los cuales, el alumno dará seguimiento con tareas y ejercicios,
permitiendo reforzar el conocimiento.
Se considera la aplicación de examen teórico.
Elaborar y actualizar el glosario de actuadores con los conceptos que comprende los dispositivos de automatización. Así mismo, realizar ejercicios sobre dispositivos de automatización.
Realizar una práctica sobre instalación de un PLC y micro controladores. Se toma en cuenta la entrega del reporte correspondiente.
Aplicar las habilidades y conocimientos sobre dispositivos de automatización y entregar avances.
Se hace uso de tecnologías para la explicación de los temas, permitiendo una mejor comprensión.
Productos o evidencias de desempeño Criterios de Evaluación del Desempeño
Examen teórico 2 Asimilar la los componentes e instalación de un dispositivo de
automatización y dar respuesta a los cuestionamientos
planteados.
Tareas Entregar puntualmente, contenido conciso, soporte bibliográfico
y presentación.
Práctica Asistir, desarrollar y entregar el reporte correspondiente con base
en los criterios estipulados.
Proyecto Final Aplicar el dispositivo de automatización y realizar la exposición
del proyecto. Se considera el desarrollo del proyecto por escrito.
ACTIVIDADES PRÁCTICAS: TITULO: PLC y Micro controladores.
PROPOSITO: Reconocer y programar un PLC y un micro controlador.
TIEMPO: 14h.
LUGAR: Laboratorio.
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V. Facilitador.
El perfil deseado del profesor que imparta esta asignatura debe ser:
Como facilitador
Ingeniero en Irrigación o Ingeniero en Robótica
VI. Evaluación y Acreditación.
Elaboración y/o
presentación de: Periodo o fechas
Unidades de aprendizaje y
temas que abarca Ponderación (%)
Examen teórico 1 1 10%
Examen teórico 2 2 y 3 10%
Tareas y Prácticas 1, 2 y 3 20%
Prácticas 1, 2 y 3 20%
Proyecto Final 1, 2 y 3 40%
TOTAL 100 %
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VII. Bibliografía y Recursos Informáticos.
Bibliografía Básica
1. Angulo U.,J.Ma, Romero Y., S, Angulo M.,I. 2000. Microcontroladores PIC Diseño práctico de aplicaciones. Segunda parte.
PIC16F87X. Ed. McGraw Hill.231 pp.
2. Cornwell, K. 1981. Transferencia de calor. Ed Limusa., México D.F.
3. Erinini E., U. 2001. Dinámica de sistemas y control. Ed. Thomson Leaming. México D.F. 980 pp.
4. Etter D., M. 1998. Solución de problemas de ingeniería con MATLAB. Segunda edición Prentice Hall. México, D.F. 330 pp.
5. Forrest M.,M. 2000. Science and Communication Circuits and Projects. Ed. Master Publishing, Inc., Radio Shack. U.S.A.
6. Haykin S y Van V., B. 2001. Señales y sistemas Ed. LimusaWiley México D.F.742 pp.
7. Holman, J.P. 1981. Métodos experimentales para ingenieros. McGraw Hill. 447 pp.
8. Kreith, F. y Bohn S., M. 2001. Principios de transferencia de calor. Ed. Thomson Learning. México D.F.700 pp.
9. Microchip Technology Inc. 2000. Microchip Technical CD-ROM. FirstEdition.
10. Predko M. 1998. Prograrnming and Costomizing the PIC microcontroller. Ed. McGraw Hill. U.S.A. 352 pp.
11. Surnrner E., S. 1969. Electronic sensing controIs. Chilton Book Company. Philadelphia U.S.A.
Complementaria (webgrafía)
1. MICROCHIP http://www.microchip.com
2. AG-ELECTRONICA http://www.agelectronica.com
3. HIi-TECH C COMPILER http://www.hsoft.com
4. TRONICS http://www.dontronics.com
5. MICROCHIPC http://www.microchipc.com
6. TODOPIC http://www.todopic.com.ar
7. BUBBLE SOFTWARE http://www.bubblesoft.com
8. NOPPP PIC PROGRAMMER http://www.Covingtonlnnovations.com
GUÍA MANUAL DE ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
I. Datos Generales
Asignatura, unidad de competencia, disciplina o módulo, según sea el caso:
Automatización de Procesos Agrícolas
Competencia académica de la asignatura:
Reconoce los dispositivos de control y actuadores para implementar,
mantener y reconstruir un sistema de automatización dentro de un
invernadero para monitorear su óptimo funcionamiento, bajo estándares
responsables de sustentabilidad.
Dependencia/Unidad Académica: Irrigación
Programa educativo: Ingeniería en Irrigación
Año – semestre: Séptimo-Segundo
Elaborado por:
Dr. Mario Alberto Vázquez Peña
Dr. Agustín Ruiz García
Dr. Noé Velázquez López
Dr. Federico Hahn Schlam
II. Actividades
Unidad de aprendizaje 1
Automatización y Control
Horas de la Actividad de Aprendizaje
Práctica Estudio independiente
3 Horas
Propósitos (objetivos) de la Unidad de Aprendizaje:
Identifique los elementos involucrados en procesos de control para automatización mediante dispositivos electrónicos en un sistema de riego, invernadero o área afín.
Práctica 1
Título de la práctica Control Básico
Propósito de la actividad: un controlador usando lazo cerrado para aplicar los principios de automatización.
Introducción o presentación de la actividad:
Control Básico usando lazo cerrado, por lo general se usan sistemas de control industrial en procesos de producción industriales para controlar equipos o máquinas. Existen dos clases comunes de sistemas de control, sistemas de lazo abierto y sistemas de lazo cerrado.
Recursos para el aprendizaje: Laboratorio de Electrónica
Estrategias de aprendizaje:
Identificar los principales tipo de control y las funciones de transferencia
Conocer los tipos de controladores más comunes
Armar y hacer funcionar un control básico
Estrategias y criterios de evaluación:
Informe de prácticas, como criterios son: entrega puntual, introducción, contenido conciso,
soporte bibliográfico y presentación.
Bibliografía Básica
1. Angulo U.,J.Ma, Romero Y., S, Angulo M.,I. 2000. Microcontroladores PIC Diseño práctico de aplicaciones. Segunda parte.
PIC16F87X. Ed. McGraw Hill.231 pp.
2. Cornwell, K. 1981. Transferencia de calor. Ed Limusa., México D.F.
3. Erinini E., U. 2001. Dinámica de sistemas y control. Ed. Thomson Leaming. México D.F. 980 pp.
4. Etter D., M. 1998. Solución de problemas de ingeniería con MATLAB. Segunda edición Prentice Hall. México, D.F. 330 pp.
5. Forrest M.,M. 2000. Science and Communication Circuits and Projects. Ed. Master Publishing, Inc., Radio Shack. U.S.A.
6. Haykin S y Van V., B. 2001. Señales y sistemas Ed. Limusa Wiley México D.F.742 pp.
7. Holman, J.P. 1981. Métodos experimentales para ingenieros. McGraw Hill. 447 pp.
8. Kreith, F. y Bohn S., M. 2001. Principios de transferencia de calor. Ed. Thomson Learning. México D.F.700 pp.
9. Microchip Technology Inc. 2000. Microchip Technical CD-ROM. First Edition.
10. Predko M. 1998. Prograrnming and Costomizing the PIC microcontroller. Ed. McGraw Hill. U.S.A. 352 pp.
11. Surnrner E., S. 1969. Electronic sensing contro Is. Chilton Book Company. Philadelphia U.S.A.
Unidad de aprendizaje 2
Actuadores
Horas de la Actividad de Aprendizaje
Práctica Estudio independiente
3Horas
Propósitos (objetivos) de la Unidad de Aprendizaje:
Maneje los principales dispositivos que se utilizan en control y automatización e implementarlos en un sistema de riego, invernadero o área afín para identificar su funcionamiento.
Práctica 2
Título de la práctica Actuadores
Propósito de la actividad: Implemente un actuador en un sistema de control para identificar su funcionamiento.
Introducción o presentación de la actividad:
Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado.
Recursos para el aprendizaje: Laboratorio de Electrónica
Estrategias de aprendizaje:
Identificar los principales tipos de actuadores
Accionar algún tipo de actuador
Verificar la operación de un actuador
Estrategias y criterios de evaluación:
Informe de prácticas, como criterios son: entrega puntual, introducción, contenido conciso,
soporte bibliográfico y presentación.
Bibliografía Básica
1. Angulo U.,J.Ma, Romero Y., S, Angulo M.,I. 2000. Microcontroladores PIC Diseño práctico de aplicaciones. Segunda parte.
PIC16F87X. Ed. McGraw Hill.231 pp.
2. Cornwell, K. 1981. Transferencia de calor. Ed Limusa., México D.F.
3. Erinini E., U. 2001. Dinámica de sistemas y control. Ed. Thomson Leaming. México D.F. 980 pp.
4. Etter D., M. 1998. Solución de problemas de ingeniería con MATLAB. Segunda edición Prentice Hall. México, D.F. 330 pp.
5. Forrest M.,M. 2000. Science and Communication Circuits and Projects. Ed. Master Publishing, Inc., Radio Shack. U.S.A.
6. Haykin S y Van V., B. 2001. Señales y sistemas Ed. Limusa Wiley México D.F.742 pp.
7. Holman, J.P. 1981. Métodos experimentales para ingenieros. McGraw Hill. 447 pp.
8. Kreith, F. y Bohn S., M. 2001. Principios de transferencia de calor. Ed. Thomson Learning. México D.F.700 pp.
9. Microchip Technology Inc. 2000. Microchip Technical CD-ROM. First Edition.
10. Predko M. 1998. Prograrnming and Costomizing the PIC microcontroller. Ed. McGraw Hill. U.S.A. 352 pp.
11. Surnrner E., S. 1969. Electronic sensing contro Is. Chilton Book Company. Philadelphia U.S.A.
Unidad de aprendizaje 3
Dispositivos para Automatización
Horas de la Actividad de Aprendizaje
Práctica Estudio independiente
12 Horas
Propósitos (objetivos) de la Unidad de Aprendizaje:
Identifique los elementos que contribuyen a la automatización de un sistema para su implementación en el riego, invernadero o un área afín.
Práctica 3
Título de la práctica PLC y Micro controladores
Propósito de la actividad:
Reconozca y programe un PLC y un micro controlador que le permita realizar la
automatización de un sistema para mantener variables (de la atmosfera y del suelo) dentro
de sus valores óptimos.
Introducción o presentación de la actividad:
Los PLC son dispositivos electrónicos usados en la automatización industrial. Hoy en día los
PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos
industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales
analógicas para realizar estrategias de control, como controladores PID (Proporcional Integral
derivativo).
Recursos para el aprendizaje: Laboratorio
Estrategias de aprendizaje: Identificar los principales sistemas que permiten la automatización del riego
Programar un sistema de control
Estrategias y criterios de evaluación:
Informe de prácticas, como criterios son: entrega puntual, introducción, contenido conciso,
soporte bibliográfico y presentación.
Bibliografía y Recursos Informáticos
Bibliografía Básica
12. Angulo U.,J.Ma, Romero Y., S, Angulo M.,I. 2000. Microcontroladores PIC Diseño práctico de aplicaciones. Segunda parte.
PIC16F87X. Ed. McGraw Hill.231 pp.
13. Cornwell, K. 1981. Transferencia de calor. Ed Limusa., México D.F.
14. Erinini E., U. 2001. Dinámica de sistemas y control. Ed. Thomson Leaming. México D.F. 980 pp.
15. Etter D., M. 1998. Solución de problemas de ingeniería con MATLAB. Segunda edición Prentice Hall. México, D.F. 330 pp.
16. Forrest M.,M. 2000. Science and Communication Circuits and Projects. Ed. Master Publishing, Inc., Radio Shack. U.S.A.
17. Haykin S y Van V., B. 2001. Señales y sistemas Ed. Limusa Wiley México D.F.742 pp.
18. Holman, J.P. 1981. Métodos experimentales para ingenieros. McGraw Hill. 447 pp.
19. Kreith, F. y Bohn S., M. 2001. Principios de transferencia de calor. Ed. Thomson Learning. México D.F.700 pp.
20. Microchip Technology Inc. 2000. Microchip Technical CD-ROM. First Edition.
21. Predko M. 1998. Prograrnming and Costomizing the PIC microcontroller. Ed. McGraw Hill. U.S.A. 352 pp.
22. Surnrner E., S. 1969. Electronic sensing contro Is. Chilton Book Company. Philadelphia U.S.A.
Bibliografía Complementaria
1. MICROCHIP http://www.microchip.com
2. AG-ELECTRONICA http://www.agelectronica.com
3. HIi-TECH C COMPILER http://www.hsoft.com
4. TRONICS http://www.dontronics.com
5. MICROCHIPC http://www.microchipc.com
6. TODOPIC http://www.todopic.com.ar
7. BUBBLE SOFTWARE http://www.bubblesoft.com
NOPPP PIC PROGRAMMER http://www.Covingtonlnnovations.com
Recursos Informáticos
Sitios de Internet