Carrera: Ingeniero Químico Asignatura: Área del Conocimiento: Licenciatura Ingeniero Químico de Abril de 2010

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1 Carrera: Ingeniero Químico Asignatura: Dinámica y Control de Procesos Área del Conocimiento: Ciencias de la Ingeniería Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Dinámica y Control de Procesos Licenciatura Ingeniero Químico de Abril de 2010 Prerrequisitos: Ecuaciones Diferenciales Recomendaciones para cursarla: Algebra Lineal, Métodos Numéricos, Balances de Materia y Energía Objetivo general: Que el alumno adquiera los conocimientos y habilidades necesarias para: Describir el comportamiento dinámico de los procesos químicos. Analizar y diseñar sistemas de control retroalimentado para la automatización de procesos químicos. Objetivos específicos: Conceptuales (conocimientos): El estudiante: Comprenderá e interpretará los conceptos relacionados con el comportamiento dinámico y estabilidad de los procesos químicos. Comprenderá e interpretará los conceptos de lazo abierto y retroalimentación en un proceso. Analizará el comportamiento dinámico de un proceso en el dominio del tiempo y la frecuencia. Diseñará sistemas de control retroalimentado para diversos procesos químicos. Pág. 1 de 6

2 Procedimentales (habilidades): El estudiante será capaz de: Formular y analizar modelos de parámetros agrupados que describan el comportamiento dinámico de procesos químicos. Identificar los distintos elementos en un sistema de control. Caracterizar el comportamiento dinámico en lazo abierto de un proceso químico. Diseñar sistemas de control lineal para la estabilización de procesos químicos. Actitudinales (actitudes): Desarrollar en el alumno: Disposición para el aprendizaje, la búsqueda y análisis de información relevante. Responsabilidad en el cumplimiento de las actividades y tareas asignadas. Honestidad en el desarrollo de sus actividades de aprendizaje. Actitud de superación basada en el trabajo. Disposición para la colaboración y el trabajo en equipo. Descripción sintética (máximo 350 palabras): Se revisarán los conceptos fundamentales para el estudio del comportamiento dinámico de procesos químicos, incluyendo la formulación de modelos de parámetros agrupados -comúnmente utilizados en el análisis y diseño de sistemas de control retroalimentado-, y el análisis del comportamiento del sistema en lazo abierto en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Una vez comprendido el uso de las herramientas analíticas y numéricas para el estudio del comportamiento dinámico de los procesos químicos, se revisarán los elementos básicos de un sistema de control retroalimentado (planta, sensores, actuadores, lazo de control, ley de control, etc.). Se describirán las principales estructuras de control lineal utilizadas en la automatización de procesos químicos (on-off, P, PI, PID) y las técnicas para su diseño y sintonización. Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: El alumno adquirirá los conocimientos esenciales para entender el comportamiento dinámico de los procesos químicos, identificará la presencia de inestabilidades en la operación y control automático de un proceso, así como la importancia del control retroalimentado en la operación de estos. También identificará los principales elementos y estructuras presentes en un sistema de control retroalimentado. Pág. 2 de 6

3 Contenido y descripción de las unidades de los temas: Unidad 1 Introducción al control de procesos Descripción detallada del contenido de las Unidades: Motivaciones para el control de un proceso químico. Estabilidad, perturbaciones e incertidumbres en la operación de un proceso. El concepto de control retroalimentado. Regularización y estabilización de un proceso. Elementos de un sistema de control retroalimentado Actividades: Unidad 2 Modelos dinámicos de procesos químicos Diagramas de lazos de control. Tipos de modelos para propósitos de control. Modelos dinámicos y variables de estado para un proceso químico Tiempo de retardo y efectos de transporte Unidad 3 Análisis del comportamiento dinámico de procesos químicos Modelos de entrada-salida y funciones de transferencia. Transformada de Laplace Solución de sistemas lineales por la transformada de Laplace. de sistemas de primer Realizar simulaciones numéricas donde se Pág. 3 de 6

4 orden. de sistemas de segundo orden. ejemplifique el comportamiento dinámico de diversos sistemas. Unidad 4 Análisis y diseño de sistemas de control retroalimentado Unidad 5. Métodos de respuesta en frecuencia de sistemas de orden superior. Simulación numérica y linealización de sistemas no-lineales. de sistemas de control retroalimentado. Análisis de estabilidad de sistemas de control retroalimentado. Criterio de Routh-Hurwitz y Análisis del lugar de las raíces. Diseño de controladores retroalimentados. Tipos de controladores y técnicas de sintonización, Criterios de desempeño. Análisis de respuesta en frecuencia de un proceso lineal. Respuesta de un sistema lineal a una entrada sinusoidal. Diagrama de Bode. Criterio de estabilidad de Nyquist. Realizar simulaciones numéricas donde se ejemplifiquen las técnicas de diseño y sintonización de sistemas de control. Realizar simulaciones numéricas donde se ejemplifiquen las técnicas de diseño basadas en la respuesta en frecuencia. Pág. 4 de 6

5 Evaluación del Curso: Tipo de evaluación Diseño de sistemas de control retroalimentado por técnicas de respuesta en frecuencia. Porcentaje Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Proyectos Participación en el aula Participación en el Aula de Comunicación Virtual Desarrollo de Habilidades Laboratorio Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso TOTAL 100 Referencias bibliográficas: Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice Stephanopoulos, George. Editorial: Prentice Hall. Process Dynamics, Modeling, And Control Ogunnaike, Babatunde and Ray, W. Harmon. Editorial: Oxford University Press. Essentials of Process Control Luyben, Michael and Luyben, William. Editorial: McGraw-Hill. Pág. 5 de 6

6 Principles and Practice of Automatic Process Control Smith, Carlos A. and Corripio, Armando B. 2da Ed. Editorial: Wiley. Process Dynamics and Control Seborg, Dale; Edgar, Thomas and Mellichamp, Duncan 2da Ed. Editorial: Wiley. Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: RESPONSABLES Director Secretaria Académica Dr. Rubén García Braham M.C. María Auxiliadora Valdés Flores Coordinador de la carrera de Ingeniero Químico Diseñador de la Asignatura Ing. Ernesto Oyervides Valdez Dr. Gerardo Lara Cisneros Pág. 6 de 6