GUÍA DOCENTE CURSO: 2011/12

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1 GUÍA DOCENTE CURSO: 2011/ CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS ASIGNATURA: CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS CENTRO: Escuela de Ingenierias Industriales y Civiles TITULACIÓN: Ingeniero Químico DEPARTAMENTO: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA ÁREA: Ingeniería De Sistemas Y Automática PLAN: 10 - Año 2002 ESPECIALIDAD: CURSO: Cuarto curso IMPARTIDA: Segundo semestre TIPO: Troncal CRÉDITOS: 7,5 TEÓRICOS: 4,5 PRÁCTICOS: 3 Información ECTS Créditos ECTS: Horas presenciales: 75 - Horas teóricas (HT): 43 - Horas prácticas (HP): 28 - Horas de clases tutorizadas (HCT): 0 - Horas de evaluación: 4 - otras: 0 Horas no presenciales: 75 - trabajos tutorizados (HTT): 0 - actividad independiente (HAI): 75 Idioma en que se imparte: español. Horas de trabajo del alumno: 150 Descriptores B.O.E. Elementos de circuito de control. Control abierto y cerrado. Temario 1. Introducción al control de procesos químicos (2 horas). Un ejemplo introductorio. Definiciones y conceptos básicos. Señales e instrumentos de un sistema de control de procesos. Diseño de sistemas de control. 2. Modelización del comportamiento dinámico de procesos químicos (5 horas). Consideraciones generales. Ecuaciones de conservación y tipos de modelos. Las ecuaciones de conservación en la formulación de modelos de parámetros globalizados. Las ecuaciones de conservación en la formulación de modelos de parámetros distribuidos. Ejemplos. 3. Análisis de la dinámica de procesos en el dominio del tiempo (3 horas) Linealización de modelos dinámicos de procesos químicos. Sistemas lineales de primer orden. Página 1 de 7

2 Sistemas de segundo orden. Sistemas de orden superior. 4. Análisis dinámico en el dominio de Laplace: funciones de transferencia (6 horas). La transformada de Laplace. Resolución de ecuaciones diferenciales lineales. Funciones de transferencia. Concepto de estabilidad. Diagramas de bloques. 5. Análisis dinámico en el dominio de la frecuencia: repuesta frecuencial (3 horas). Respuesta en frecuencia. Respuesta en frecuencia de sistemas constituidos por funciones de transferencia en serie. Sistemas de fase no mínima. 6. Modelos dinámicos empíricos para control de procesos (4 horas). Metodología genera. El método de la curva de reacción. Métodos estadísticos. Conclusiones. 7. Control por realimentación: controladores PID (4 horas). Intrumentación de un lazo simple de control. Controladores analógicos PID. Controladores digitales. Selección de las acciones de control. 8. Análisis dinámico y diseño de lazos de realimentación (3 horas). Diagrama de bloque y respuesta de un lazo simple de control. Criterios de estabilidad en lazo cerrado. Efecto de las acciones básicos de control en lazo cerrado. 9. Sintonización de controladores PID (3 horas). Sintonización de controladores de realimentación. Criterios de calidad de respuesta. Selección del tipo de controlador. Métodos de sintonización de controladores. 10. Control regulatorio avanzado de procesos con grandes tiempos muertos (4 horas). El predictor de Smith. El predictor PI. Control de procesos con respuesta inversa. 11. Instrumentación de procesos químicos (8 horas) Introducción Medidores de temperatura. Medidores de presión y de nivel. Medidores de caudal. Analizadores de proceso. Elementos finales de control: válvulas de regulación automática. Página 2 de 7

3 Requisitos Previos Matemáticas(Ecuaciones diferenciales, métodos numéricos), Física(modelado de sistemas), Estadística. Objetivos El control de procesos es una especialidad de la Automática, que se ocupa de las técnicas y de los instrumentos que se requieren para operar de forma segura y eficiente en las plantas químicas. El estudio de esta disciplina deberá capacitar al alumno para analizar, diseñar e implementar estrategias sencillas de controles de procesos, al mismo tiempo que le permitirá adquirir una formación básica a partir de la cual podrá extender sus conocimientos, para hacerse un especialista en la materia. Metodología Las clases teóricas se realizarán en aula utilizándose los medios audiovisuales existentes. Las prácticas se realizarán agrupándose los alumnos en grupos de dos individuos como máximo. Criterios de Evaluación La evaluación de la asignatura se realizará por medio de una prueba teórico-práctica al final del cuatrimestre y por la realización de las prácticas. La prueba representará el 70% de la nota final. El 30% restante corresponderá a las prácticas. Para superar la asignatura es requisito tener como mínimo una nota superior a 4,5 en la prueba teórico-práctica. Descripción de las Prácticas Práctica 1: Análisis de procesos químicos en el dominio del tiempo(6 horas). Práctica 2: Análisis de procesos químicos en el dominio de la frecuencia (4 horas). Práctica 3: Modelado dinámicos empíricos para control de procesos(4 horas). Práctica 4: Sintonización de controladores(6 horas). Práctica 5: Modelado dinámicos empíricos para control de procesos(5 horas). Práctica 6: Control regulatorio avanzado con grandes tiempos muertos (5 horas). Las prácticas de laboratorio tendrán lugar en el Laboratorio de Ingeniería de Control y Automática. Página 3 de 7

4 Bibliografía [1 Básico] Ingeniería de control moderna / Katsuhiko Ogata. Prentice-Hall Hispanoamericana,, Madrid : (2003) - (4a ed.) [2 Básico] Control e instrumentación de procesos químicos / Pedro Ollero de Castro, Eduardo Fernández Camacho. Síntesis,, Madrid : (1997) [3 Básico] Instrumentación y sistemas de control / Sergio Velázquez Medina ; colaboradores, Francisco Javier Sicilia Duque, Ignacio Falcón Sáez de Parayuelo, Nicoló Chierroni. el autor,, Las Palmas de Gran Canaria : (2005) - (1ª ed.) [4 Recomendado] Instrumentación y control industrial. Bolton, W. Paraninfo,, Madrid : (1996) [5 Recomendado] Introducción al control e instrumentación...t260:alhambra, (1970) Organización Docente de la Asignatura Horas Contenidos HT HP HCT HTT HAI Competencias y Objetivos 1. Introducción al control de procesos químicos. 2 2 Que el alumno conozca el marco general de la asignatura. Definiciones y conceptos básicos. Señales e instrumentos de un sistema de control de procesos. Diseño de sistemas de control. 2. Modelización del comportamiento dinámico de procesos químicos. 5 5 Conocer las ecuaciones de conservación y tipos de modelos. Página 4 de 7

5 Horas Contenidos HT HP HCT HTT HAI Competencias y Objetivos 3. Análisis de la dinámica de procesos en el dominio del tiempo. 3 3 Conocer técnicas de linealización y los sistemas de primer orden, segundo orden y orden superior. 4. Análisis dinámico en el dominio de Laplace: funciones de transferencia. 6 6 Estudiar los conceptos de transformada de Laplace, función de transferencia, estabilidad y diagramas de bloques. 5. Análisis dinámico en el dominio de la frecuencia: repuesta frecuencial. 3 3 Conocer los aspectos básicos del dominio de la frecuencia. 6. Modelos dinámicos empíricos para control de procesos. 4 4 Aplicar y conocer el método de la curva de reacción y los métodos estadísticos. 7. Control por realimentación: controladores PID. 4 4 Conocer y aplicar controladores analógicos PID y controladores digitales. Seleccionar de las acciones de control. 8. Análisis dinámico y diseño de lazos de realimentación. 3 3 Conocer la respuesta de un lazo simple de control, los criterios de estabilidad en lazo cerrado y el efecto de las acciones básicas de control. 9. Sintonización de controladores PID. 3 3 Estudiar la sintonización de controladores de realimentación, los criterios de calidad de respuesta, la selección del tipo de controlador y los métodos de sintonización de controladores. Página 5 de 7

6 Horas Contenidos HT HP HCT HTT HAI Competencias y Objetivos 10. Control regulatorio avanzado de procesos con grandes tiempos muertos. 4 4 Conocer el predictor de Smith, el predictor PI y el control de procesos con respuesta inversa. 11. Instrumentación de procesos químicos. 8 8 Estudiar los medidores de temperatura, de presión, de nivel, de caudal y válvulas de regulación automática. Práctica 1: Análisis de procesos químicos en el dominio del tiempo. 6 6 El alumno realizará Práctica 2: Análisis de procesos químicos en el dominio de la frecuencia. 4 4 El alumno realizará Práctica 3: Modelado dinámicos empíricos para control de procesos. 4 4 El alumno realizará Práctica 4: Sintonización de controladores. 6 6 El alumno realizará Práctica 5: Modelado dinámicos empíricos para control de procesos. 5 5 El alumno realizará Práctica 6: Control regulatorio avanzado con grandes tiempos muertos. 5 5 El alumno realizará Página 6 de 7

7 Equipo Docente SANTIAGO GARCIA-ALONSO MONTOYA (COORDINADOR) Categoría: PROFESOR CONTRATADO DOCTOR, TIPO 1 Departamento: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA Teléfono: Correo Electrónico: santiago.garciaalonso@ulpgc.es Resumen en Inglés Control and Instrumentation in Chemical Processes. Description: Elements of the control circuit. Open and close control. Control of Processes is a part of Automatic Regulation that deals of the techniques and instruments required for the safe and efficient operation in chemical plants. The study of this subject will allow the student to analyze, design and implement simple strategies for the control of processes, allowing him/her at the same time to acquire the basic training to extend his/her knowledge, in order to become an specialist in this science. Página 7 de 7