Ecuaciones diferenciales, transformada de Laplace y balances de masa y energía.

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1 484 FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA ÁREA PROGRAMA DE ESTUDIO 1. Datos de identificación del programa. Nombre de la asignatura: Ciclo escolar al que pertenece: Octavo Semestre dinámica Y CONTROL DE PROCESOS Orientación académica: Ciclo Profesional Número de horas: Teóricas: 5 Prácticas: 2 Número de créditos: 12 Fecha de elaboración: 20/03/2013 Prerrequisitos (temas aprendidos): Ecuaciones diferenciales, transformada de Laplace y balances de masa y energía. 2. Relación con el plan de estudios. Contribución de la asignatura al perfil de egreso. Este curso contribuye a que el estudiante se familiarice con las técnicas de modelación en la ingeniería química, además de realizar las acciones necesarias para que los equipos y procesos operen en las condiciones de diseño, analizando los diferentes modos de control y su aplicación en los procesos de la industria química. Introducción a la asignatura. La asignatura de dinámica y control de procesos ha incrementado su aplicación en los últimos años, dadas las tendencias al uso racional de la energía, y al desarrollo sustentable, los antecedentes anteriores han forzado a la industria a desarrollar procesos más complejos y por tanto la aplicación del control es más difícil.

2 FES Zaragoza PROGRAMAS ANALÍTICOS DE LAS ASIGNATURAS 485 Tiene relación horizontal con las asignaturas de Ingeniería de Procesos e Ingeniería de Reactores ya que requieren de mecanismos y sistemas de control. 3. Objetivos del programa. Objetivo general: Aplicar los conocimientos adquiridos en el diseño del sistema de control, utilizar las estrategias de control y analizar las características de los diferentes controladores, sus respuestas y su representación matemática. Objetivos específicos: Aplicar la transformada de Laplace como herramienta para simplificar la resolución de ecuaciones diferenciales. Aplicar las técnicas de modelación matemática y utilizar los modelos matemáticos para la simulación del proceso. Indicar la importancia de la Dinámica de Procesos de las variables involucradas y su comportamiento sobre un determinado periodo de tiempo. Determinar la importancia del control de procesos en la industria química. Analizar los principales elementos de un lazo de control. Decidir con criterio en qué casos utilizar un sistema de control por retroalimentación. 4. Conocimientos. Habilidades. CONOCIMIENTO TEÓRICO Unidad 1: Aspectos fundamentales del control y dinámica de procesos. 1.1 Importancia del análisis dinámico de procesos. 1.2 Importancia del control de procesos. 1.3 Clasificación de variables y terminología empleada. Unidad 2: Modelado matemático. 2.1 Consideraciones de modelado para propósitos de control 2.2 Metodología para el modelado de procesos químicos Clasificación de los modelos matemáticos. Unidad 3: Nuevas tecnologías. 3.1 Micro controladores, características principales. No. DE HORAS

3 486 CONOCIMIENTO TEÓRICO No. DE HORAS Programación Adquisición de datos para propósitos de análisis y control. 3.2 Computación Neuronal Principales paradigmas Modelado no lineal. Unidad: 4 Dinámica de los procesos químicos 4.1 Transformada de Laplace 4.2 Sistemas de primer orden en el dominio del tiempo 4.3 Sistemas no lineales 4.4 Métodos para linearizacion Unidad: 5 Funciones de transferencia 5.1 Modelos de entrada y salida Función de transferencia de proceso SISO Función de transferencia de un proceso MISO Función de transferencia de un proceso MIMO 5.2 Sistemas Multicapacidad Sistemas de primer orden conectados en serie Sistemas no interactuantes Sistemas interactuantes 5.3 Polos y Ceros de una función de transferencia Unidad:6 Comportamiento Dinámico de procesos químicos 6.1 Capacitivo puro 6.2 Retraso lineal 6.3 Sistemas de segundo orden Unidad:7 Procesos Controlados 7.1 Control de retroalimentación Elementos que conforman un loop de control 7.2 Modos de control Efecto del Control Proporcional Efecto del Control Integral Efecto del Control Derivativo Efecto combinado del control PID 7.3 Análisis de estabilidad de sistemas con control feedback Criterio de estabilidad de RouthHurwitz Criterio de estabilidad de Root-Locus

4 FES Zaragoza PROGRAMAS ANALÍTICOS DE LAS ASIGNATURAS Estrategias de aprendizaje. Exposición oral. Exámenes finales. Ejercicios dentro de clase. Trabajos y tareas fuera del aula. Participación en clase. Trabajos de investigación. 6. Evaluación del aprendizaje. Exposición oral del estudiante. Ejercicios en clase. 7. Calificación. Exposición oral. Ejercicios en clase. FINAL 20% 20% 60% 8. Bibliografía. Bibliografía básica: Edgar, T. y Himmelblau, D.M. (1988). Optimization of chemical processes. New York: McGraw-Hill. Luyben, W.L., (1990). Process modeling simulation and control. 2ª ed. New York: McGraw-Hill.

5 488 Prett, D. y García, C. (1988). Fundamental process control. (Butterworths series in chemical engineering). USA: Butterwoths. Solar, I. y Pérez, R. (1998). Control automático de procesos químicos. 2ª ed. Chile: Ediciones PUC. Stephanopoulus, G. (1982). Chemical process control. An introduction to theory and practice. Prentice-Hall. Bibliografía complementaria: Bequette, B.W. (1998). Process dynamics: modelling, analysis and simulation. New York: Prentice- Hall, Upper Saddle River. Liptak, B.G. (1995). Instruments engineer handbook. 3ª ed. USA: CRC Press Chilton. Ollero de Castro, P. y Fernández Camacho, E. (1997). Control e instrumentación de procesos químicos. Madrid: Síntesis. Seborg, D.E., Edgar, T.F. y Mellichamp, D.A. (2004). Process dynamics and control. 2ª ed. New York: John Wiley & Sons. Stephanopoulos, G. (1984). Chemical process control. An introduction to theory and practice. Nueva Jersey: Prentice Hall, Englewood Cliffs. Svreck, W., Mahoney, D. y Young, B. (2000). A real time approach to process control. Calgary: John Wiley & Sons. 9. Perfil docente. Licenciatura en: Ingeniería Química o carrera afín para impartir la asignatura, preferentemente con estudios de posgrado. Con experiencia docente en dinámica y control de procesos, de dos años como mínimo, y/o haber acreditado cursos de didáctica y/o evaluación del proceso enseñanza-aprendizaje o similares.. Propuesta de evaluación del cumplimiento del programa. Reunión académica para analizar el avance y al final para hacer los ajustes necesarios. 11. Responsables de la elaboración. Ing. Eduardo Vázquez Zamora