INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

Transcripción

1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos SEMESTRE: Octavo OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará los principios de la Instrumentación de Procesos industriales prácticos para instrumentar un sistema de control con el manejo de variables de temperatura, presión, nivel, flujo y elementos finales de control. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Conceptos de la Instrumentación de Procesos. II. Temperatura. III. Presión. IV. Nivel. V. Flujo. VI. Elementos Finales de Control. METODOLOGÍA: Presentación temática inicial por el profesor y exposición de las técnicas de medición de las diferentes variables físicas, se le inducirá a la búsqueda bibliográfica para que el alumno trabaje en la discusión y conclusión de los elementos físicos aplicables en los procesos de control, bajo la supervisión del profesor. Registro y conclusiones de los fenómenos observados en el laboratorio. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: 60% Exámenes departamentales. 10% Investigación de aplicación y/o participación. BIBLIOGRAFÍA. Bela Liptak. Instruments Engineers Handbook. Chilton Book Company, 1992 USA 1200 págs. Creus, Antonio. Instrumentación Industrial Alfaomega Marcombo 6 edición 1998 México, ISBN , 750 págs. Douglas, Considine. Process Instruments and Control Handbook. Mc Graw Hill 2 edición 1998 USA, 1200 págs. Webster G John (Editor in chief), (Handbook) The Measurement Instrumentation, and Sensor. CRC PRESS_IEE PRESS, ISBN , USA 1999, 3367 págs., ACRC Handbook Published incorporation with IEE PRESS Páginas recomendadas en internet: www. abb.com www. emerson.com

2 ESCUELA: ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica OPCIÓN: Control COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. SEMESTRE: Octavo CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE:2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico Práctica (Optativa). MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HRS/TOTALES: 8 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Control de la ESIME, Unidades Culhuacan y Zacatenco AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de Culhuacan y Zacatenco. Ing, Ernesto Mercado Escutia E.S.I.M.E. Culhuacan M. en C. Jesús Reyes García E.S.I.M.E. Zacatenco

3 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE HOJA: 2 DE 10 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Actualmente los Procesos Tecnológicos Industriales requieren de una gran variedad de instrumentos de medición para las diversas variables físicas que, al medirlas y trasmitirlas por medio de señales normalizadas permiten asegurar la operación, producción y calidad del producto terminado de la planta productiva. Ejemplo de estas son la Industria Química, Metalúrgica, Energética, Alimenticia, etc. La existencia de los diversos instrumentos de medición requiere conocer de su funcionamiento así como las condiciones físico químicas del proceso a medir y/o controlar. Por lo aquí expuesto, se requiere que el Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica, con bases de la Teoría de Control conozca de estas técnicas para aplicarlas en el control de procesos industriales en su desarrollo profesional. Esta asignatura tiene como antecedente el conocimiento de las diversas Teorías de Control, como asignaturas colaterales Aplicaciones de Sistemas de Control Distribuido y Controladores de Lógica Programable. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno aplicará los principios de la Instrumentación de Procesos industriales prácticos para instrumentar un sistema de control con el manejo de variables de temperatura, presión, nivel, flujo y elementos finales de control.

4 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE: HOJA: 3 DE 10 UNIDAD I NOMBRE: Conceptos de la Instrumentación de Procesos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los conceptos de metrología en la especificación de los instrumentos de medición y cálculo de válvulas, utilizando las diversas unidades de medición. Aplicará la codificación e identificación de los Instrumentos de procesos de acuerdo a las normas ISA (Instruments Society of American) TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 Mecánica de fluidos y termodinámica B, 2B, 3B, 4C y 5C 1.2 Definición y aplicación de: Medición, error. precisión, incertidumbre, rango, span, señales normalizadas y calibración. 1.3 Sistemas de unidades SI (Internacional de medidas) e Inglesas. 1.4 Simbología y nomenclatura ISA. Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Observación de Instrumentos de medición e identificación de las variables y los conceptos de la metrología, manejo de unidades del sistema internacional e inglesas y su conversión. Presentación visual de DTI s donde identifique los elementos de medición, transmisión y control en nomenclatura y simbología ISA. Realización de prácticas en el laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

5 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE HOJA: 4 DE 10 UNIDAD II NOMBRE: Temperatura. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la variable temperatura para instrumentar un proceso industrial de caso prácticos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Termopares T/C, bimetalico, pirometro óptico y radiación Circuito de medición T/C Bulbo de resistencia RTD Circuito de medición RTD Lazos de medición de temperatura 1B, 2B, 3B, 4C y 5C Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos relacionados con la selección de elementos primarios de temperatura. Interacción profesor alumno a través del diálogo estableciendo los criterios más adecuados con base en las normas ISA para la selección de dichos elementos. Realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

6 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE: HOJA: 5 DE 10 UNIDAD III NOMBRE: Presión. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la variable presión para instrumentar un proceso industrial de caso prácticos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Elementos transductores de presión. 1B, 2B, 3B, 4C y 5C 3.2 Transmisor electrónico de presión. 3.3 Lazos de medición de presión. Subtotal de horas 6.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación bibliográfica por parte del alumno (vía Internet) de conceptos para la selección de elementos primarios de presión, exposición de temas complementarios en la construcción de lazos de medición supervisadas por el profesor. Realización de prácticas en el laboratorio, tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

7 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE: HOJA: 6 DE 10 UNIDAD IV NOMBRE: Nivel. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la variable nivel para instrumentar un proceso industrial de caso prácticos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 Elementos mecánicos para nivel, ultrasónico, Gamma (radiométrico) y tipo radar (guiado o aire). 1B, 2B, 3B, 4C y 5C 4.2 Capacitancia Variable. 4.3 Presión Hidrostática. 4.4 Lazo de medición para nivel. Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos relacionados con la selección de elementos primarios de nivel. Interacción profesor alumno a través del diálogo estableciendo los criterios más adecuados con base en las normas ISA para la selección de elementos de nivel. Realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

8 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE: HOJA: 7 DE 10 UNIDAD V NOMBRE: Flujo. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la variable flujo para instrumentar un proceso industrial de caso prácticos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Presión diferencial. 1B, 2B, 3B, 4C y 5C 5.2 Electromagnéticos. 5.3 Ultrasónicos. 5.4 Lazo de medición para flujo. Subtotal de Horas 6.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación bibliográfica de conceptos para la selección de elementos primarios de flujo, exposición de temas complementarios como el principio de Coriolis, Vortex y másicos térmicos en la integración de lazos de medición por parte de los alumnos. Realización de prácticas en el laboratorio, tareas y trabajos extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

9 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE: HOJA: 8 DE 10 UNIDAD VI NOMBRE: Elementos Finales de Control. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno seleccionará el tipo de control, dimensionará y calculará la capacidad de una válvula para un lazo simple y/o complejo. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Tipos de control on-off, flotante de velocidad y P.I.D. Control unilazo. Control anticipatorio. Control en cascada + anticipatorio. Ejemplos de control de procesos. Intercambiador de calor. Nivel de domo en calderas. Combustión (límites cruzados). Componentes de una válvula. Cálculo de la capacidad de una válvula. Posicionadores B, 2B, 3B, 4C y 5C Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de comparaciones gráficas y manuales en instrumentos eléctricos para la selección del instrumento de medición. Búsqueda de información a través de Internet, de información detallada de los proveedores de estos instrumentos, componentes y características de válvulas. Operación de una válvula y calculo su Cv.(Capacidad de descarga). Realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

10 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos. CLAVE: HOJA: 9 DE 10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 Dibujo de una escala de instrumento industrial de medición. Diagramas de lazos con normas ISA I I Todas las prácticas se realizaran en el Laboratorio de Control. 3 Circuito de medición con un termopar (T/C). II 4 Circuito de medición con un bulbo de resistencia (RTD). II 5 Revisión técnica de un transmisor de presión, sus circuitos eléctricos y/o mecánicos. III 6 Medida de nivel en un recipiente. IV 7 Observación del flujo y aplicación de una celda de presión diferencial (D/P) y electromagnético. V 8 Operación de una válvula automática, conocimientos de las partes que la componen. VI Total de Horas 27.0

11 ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos CLAVE: HOJA: 10 DE 10 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I y II 2 III y IV 3 V y VI CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 x Bela Liptak. Instruments Engineers handbook. Chilton Book Company, 1992 USA 1200 págs. 2 x Creus, Antonio. Instrumentación Industrial Alfaomega Marcombo 6 edición 1998 México, ISBN , 750 págs. 3 x Douglas, Considine. Process Instruments and Control Handbook. Mc Graw Hill 2 edición1998 USA, 1200 págs. 4 x Webster G John (Editor in chief), (Handbook) The Measurement Instrumentation, and Sensor. CRC PRESS_IEE PRESS, ISBN , USA 1999, 3367 págs., ACRC Handbook Published incorporation with IEE PRESS 5 x Páginas recomendadas en internet: www. abb.com www. emerson.com

12 1. 2. DATOS GENERALES INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. SEMESTRE Octavo ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Control ASIGNATURA: Instrumentación de Procesos (Optativa, Opción Control) ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica, Ingeniería en Control y Automatización, Ingeniería Eléctrica o Ingeniero Químico Industrial. 3. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno aplicará los principios de la Instrumentación de Procesos industriales prácticos para instrumentar un sistema de control con el manejo de variables de temperatura, presión, nivel, flujo y elementos finales de control. 4. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Control clásico (lineal), análisis dinámico de sistemas de control. Procesos industriales con operación de variables, especificación y clasificación de instrumentos. EXPERIENCIA PROFESIONAL Relacionada con la instrumentación industrial en el campo de la ingeniería de proyectos, mantenimiento y/o instalación. HABILIDADES Manejo de grupos, equipo de laboratorio de hardware y software. Establecimiento de ambientes favorables al aprendizaje, para la solución de problemas. Análisis y Síntesis. Motivar al estudio. Razonamiento e Investigación ACTITUDES Ejercicio de la critica fundamentada, respeto tolerancia. Compromiso con la docencia, ética, responsabilidad científica, colaboración, superación docente y profesional. Motivar los valores humanos e institucionales. Compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Raúl De la Torre y García. Ing. Ruben Juárez Barrientos M en C Jesús Reyes García M en C Eduardo Lázaro Castillo Ing. Guillermo Santillán Guevara Ing Ernesto Mercado Escutia. Presidentes de Academia Control Subdirectores Académicos Directores FECHA: 2006