GUÍA DOCENTE CURSO: 2014/15

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1 GUÍA DOCENTE CURSO: 2014/ SIMULACIÓN, OPTIMIZACIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS QUÍMICOS CENTRO: Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles TITULACIÓN: Grado en Ingeniería Química Industrial ASIGNATURA: SIMULACIÓN, OPTIMIZACIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESO CÓDIGO ULPGC: CÓDIGO UNESCO: MÓDULO: MATERIA: TIPO: Obligatoria CRÉDITOS ECTS: 9 CURSO: 3 SEMESTRE: 2º semestre LENGUA DE IMPARTICIÓN (Especificar créditos de cada lengua) ESPAÑOL: 9 INGLÉS: 0 SUMMARY REQUISITOS PREVIOS 1.- Química. 2.- Cálculo I y II. 3.- Informática y programación. 4.- Mecánica de fluidos I y II. 5.- Ingeniería térmica. 6.- Automatismos y control. 7.- Tecnologías del medioambiente y sostenibilidad I. Plan de Enseñanza (Plan de trabajo del Profesor) Contribución de la asignatura al perfil profesional: La asignatura Simulación, optimización, instrumentación y control de procesos químico está enmarcada dentro del módulo de tecnología específica (Química Industrial) y desarrolla conceptos básicos necesarios para la formación de los Graduados, tanto para el estudio de asignaturas posteriores, como para el ejercicio de la profesión de los titulados. Las aplicaciones técnicas implícitas en los contenidos de esta asignatura abarcan el control, instrumentación, optimización y simulación de un amplio número de procesos e instalaciones industriales, entre los que se pueden enumerar: centrales eléctricas, industrias petrolíferas y de procesos químicos en general, por lo que resulta necesaria para la obtención de graduados con una sólida formación en estos aspectos dentro de la ingeniería relacionada con procesos químicos y de tecnologías industriales. Competencias que tiene asignadas: Competencias Profesionales Generales del Título (T) T3. Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. T4. Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento Página 1 de 8

2 crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas. T6. Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento. T7. Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas. T10. Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar. T11. Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial. Competencias específicas - Módulo de tecnología específica mención Química Industrial (MTEQ) MTEQ2. Capacidad para el análisis, diseño, simulación y optimización de procesos y productos. Competencias genéricas o transversales: G2. Sostenibilidad y compromiso social. G3. Comunicación eficaz oral y escrita. G4. Trabajo en equipo. G5. Usa solvente de los recursos de información. Objetivos: La asignatura tiene por objetivos: - que el alumnado conozca los sistemas básicos de control y sepa aplicar las técnicas de control regulatorio básico y de control avanzado más empleadas en las plantas de procesos químicos. - que el alumnado conozca los elementos físicos (sensores y actuadores) que se utilizan en las plantas de proceso para implementar los lazos de control y que adquiera destreza a la hora de especificarlos. - Introducir al alumnado en el manejo de ASPEN-HYSYS como simulador comercial en la simulación de operaciones básicas de fluidos, calor y transferencia de materia y en el cálculo de reactores. - Introducir al alumnado en los conceptos básicos del diseño conceptual de procesos químicos. - que el alumnado adquiera la capacidad para analizar, diseñar e implementar los sistemas de control a procesos químicos. - que el alumnado adquiera los conocimientos sobre las técnicas de medida en procesos químicos. - que el alumnado adquiera los conocimientos necesarios para la aplicación de la instrumentación de las diferentes variables en los procesos químicos. Contenidos: Contenidos del módulo/materia. Observaciones: Simulación, optimización, instrumentación y control de procesos químicos industriales. La asignatura estará dividida en los cuatro siguientes bloques principales: 1.- Control de Procesos Químicos (4 créditos) 2.- Instrumentación de procesos (1 crédito) 3.- La simulación de procesos químicos con ASPEN-HYSYS (2 créditos) 4.- Diseño conceptual de procesos químicos (2 créditos) A su vez, estos bloques estarán subdivididos en los siguientes temas: 1. Control de Procesos Químicos (4 créditos) Página 2 de 8

3 1.1 Introducción al control de procesos químicos. 1.2 Modelización del comportamiento dinámico de procesos químicos. 1.3 Análisis de la dinámica de procesos en el dominio del tiempo. 1.4 Análisis de la dinámica de procesos en el dominio de Laplace 1.5 Análisis de la dinámica de procesos en el dominio de la frecuencia. 1.6 Control basado en modelos. 1.7 Control regulatorio básico con controladores PID. 1.8 Control regulatorio con variables auxiliares. Control predictivo. Control multivariable 2. Instrumentación de procesos (1 crédito) 2.1 Introducción a la instrumentación de procesos químicos 2.2 Sensores de temperatura 2.3 Sensores de presión y nivel 2.4 Medidores de caudal 2.5 Analizadores de procesos 2.6 Elementos finales de control I: Válvulas de control 2.7 Elementos finales de control II : Control electrónico 3.- La simulación de procesos químicos con ASPEN-HYSYS (2 créditos) 3.1 Introducción al manejo de ASPEN-HYSYS. El entorno de trabajo. 3.2 Selección del modelo termodinámico. 3.3 Simulación de los equipos principales en procesos químicos. 3.4 Simulación de reactores químicos. 3.5 Simulación de torres de destilación. 3.6 Herramientas para el análisis de procesos químicos. 3.7 La optimización y convergencia con ASPEN. 4.- Diseño conceptual de procesos químicos (2 créditos) 4.1 Heurísticas para la síntesis de procesos químicos. 4.2 Diseño conceptual de la operación de rectificación. 4.3 Conservación de energía y eficacia termodinámica de las operaciones de separación. 4.4 Integración de calor y potencia. Metodología: El método docente se compondría de las siguientes actividades educativas: AF1. Clase teórica. Sesiones expositivas, explicativas y demostrativas de contenidos a cargo del profesor. Sesiones de desarrollo de aprendizaje activo a través de la resolución de problemas, casos, etc., reales o simulados. AF2. Clases prácticas de aula. Cualquier tipo de prácticas de aula (estudio de casos, análisis diagnósticos, problemas, aula de informática, búsqueda de datos, bibliotecas, en red, Internet, etc.). AF3. Clases prácticas de laboratorio. AF4. Tutorías con el objetivo de revisar y discutir los materiales y temas presentados en las clases, seminarios, lecturas, realización de trabajos, etc. AF6. Seminario. Sesiones monográficas supervisadas con participación compartida. AF7. Actividad presencial: Pruebas de evaluación. AF8. Actividad no presencial: búsqueda de información. AF9. Actividad no presencial: redacción de informes. AF11. Trabajos teóricos y prácticos autónomos. Preparación de seminarios, lecturas, investigaciones, trabajos, memorias, etc. para exponer o entregar en las clases teóricas. No computa el tiempo de exposición o debate en clase, sino sólo el tiempo total de preparación de Página 3 de 8

4 trabajos. Incluye la preparación de ensayos, resúmenes de lecturas, seminarios, conferencias, obtención de datos, análisis, etc. Preparación de trabajos para exponer o entregar en las clases prácticas. Como resumen de la metodología propuesta, se utilizará un método mixto formado por clases teóricas que se desarrollan por el método didáctico, pero con una participación activa del alumnado, junto a las clases prácticas en las que la discusión será la norma de actuación. El método se complementa con la realización de: prácticas de laboratorio, sesiones de trabajo, seminarios así como sesiones de tutorías. Evaluacion: Criterios de evaluación La evaluación del trabajo del estudiante y de las competencias adquiridas se realizará valorando convenientemente las actividades desarrolladas en el sistema de evaluación. Sistemas de evaluación El conjunto de actividades que se tiene en cuenta en la evaluación de la asignatura es el siguiente: AE1. Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el estudiante de forma individual o en grupo. AE2. Valoración de ejercicios prácticos en aula. AE3. Trabajo de laboratorio. AE4. Memorias de las actividades de laboratorio. AE5. Exámenes. AE6. Otras actividades de evaluación. Criterios de calificación a) Convocatorias ordinarias: La valoración de cada una de las actividades de evaluación se muestra desglosada a continuación: AE1. Trabajos o ejercicios periódicos realizados por el alumnado de forma individual o en grupo (hasta 0,5 puntos): - Presentación y estructuración de los trabajos (Máx. 25%). - Contenidos (Máx. 25%). - Exposición y defensa (Máx. 25%). - Grado de integración de las conclusiones extraídas con los conocimientos que debe haber adquirido en materias anteriores (Máx. 25%). AE2. Valoración de ejercicios prácticos en aula. (Hasta 0,5 puntos) - Planteamiento y presentación (Máx. 33%). - Desarrollo (Máx. 33%). - Resultado (Máx. 34%). AE3. Trabajo de laboratorio. (Hasta 0,5 puntos) - Asistencia (obligatoria como un máximo de falta de asistencia del 10%). - Participación en laboratorio (Máx. 60%). - Habilidades en la utilización del instrumental (Máx. 40%). AE4. Memorias de las actividades de laboratorio. (Hasta 1,5 puntos) - Presentación y estructuración de las memorias. (Máx. 20%). Página 4 de 8

5 - Contenidos (Máx. 40%). - Representación de gráficas y tablas S.I. (Máx. 20%). - Conclusiones (Máx. 20%). AE5. Exámenes (Hasta 7 puntos). Para aprobar la asignatura, es necesario superar cada una de las actividades de evaluación que se realicen. Para ello, la calificación en cada actividad deberá de ser igual o superior al 50% del valor total asignado a dicha actividad. En caso de que no se alcance ese 50% dicha actividad no sumará nada a la nota final. La calificación final será la suma de las puntaciones obtenidas en todas las actividades de evaluación. En caso de que se aprueben las prácticas pero no la asignatura, éstas quedarán superadas para posteriores convocatorias, no siendo necesario que se repitan. b) Convocatorias extraordinaria y especial. En las convocatorias extraordinarias y especial la nota corresponderá exclusivamente a la del examen, el cual puntuará hasta un valor máximo de 10. Plan de Aprendizaje (Plan de trabajo del Estudiante) Tareas y actividades que realizará según distintos contextos profesionales (científico, profesional, institucional, social) Realización de trabajos tanto individuales como en grupo sobre temas relacionados con la actividad profesional. Temporalización semanal de tareas y actividades (distribución de tiempos en distintas actividades y en presencialidad - no presencialidad) 1ª Semana: Presencial = Tema 1.1 (T 2H T + A 1H) + Tema 1.2 (T 2H + A 2H) 2ª Semana: Presencial = Tema 1.3 (T 2 H + A 4 H) 3ª Semana: Presencial = Tema 1.4 (T 4 H + A 2 H) 4ª Semana: Presencial = Tema 1.5 (T 4 H + A 2 H) 5ª Semana: Presencial = Tema 1.6 (T 4 H + A 2 H) 6ª Semana: Presencial = Tema 1.7 (T 4 H + A 2 H) 7ª Semana: Presencial = Tema 1.8 (T 4 H + A 2 H) Página 5 de 8

6 8ª Semana: Presencial = Temas 2.1 a 2.6 (T 6 H) 9ª Semana: Presencial = Temas 2.7 a 3.3 (T 6 H). 10ª Semana: Presencial = Temas 3.4 (T 1 H + L 5 H). No presencial: Trabajos/Problemas (9H). 11ª Semana: Presencial = Tema 3.5 (T 1 H + L 5 H). No presencial: Trabajos/Problemas (9H). 12ª Semana: Presencial = Temas 3.6 y 3.7 (T 2 H + L 4 H). No presencial: Trabajos/Problemas (9H). 13ª Semana: Presencial = Temas 4.1 y 4.2 (T 4 H + A 2 H). 14ª Semana: Presencial = Temas 4.3 y 4.4 (T 4 H + A 2 H). 15ª Semana: Presencial = Temas 4.1 a 4.4 (L 6 H). Recursos que tendrá que utilizar adecuadamente en cada uno de los contextos profesionales. - Presentaciones multimedia. - Fuentes bibliográficas. - Software específico. - Instrumentación específica de laboratorio. Resultados de aprendizaje que tendrá que alcanzar al finalizar las distintas tareas. - Conocer los sistemas básicos de control. - Capacidad para analizar, diseñar e implementar los sistemas de control a procesos químicos. - Conocimientos sobre las técnicas de medida en procesos químicos. - Aplicación de la instrumentación de las diferentes variables en los procesos químicos. Plan Tutorial Atención presencial individualizada(incluir las acciones dirigidas a estudiantes en 5ª, 6ª y 7ª convocatoria) En los despachos del equipo docente en los horarios establecidos para tal fin. Página 6 de 8

7 Atención presencial a grupos de trabajo En tutorías grupales. Atención telefónica En los horarios establecidos para tal fin. Atención virtual (on-line) A través del Campus Virtual de la asignatura se subirá todo aquel material que se considere oportuno (temas, presentaciones, artículos, videos etc.) para que el alumnado sea capaz de asimilar los contenidos contemplados en el programa y pueda desarrollar todas las capacidades planteadas. Datos identificativos del profesorado que la imparte. Datos identificativos del profesorado que la imparte Juan José Santana Rodríguez (COORDINADOR) Departamento: INGENIERÍA DE PROCESOS Ámbito: Ingeniería Química Área: Ingeniería Química Despacho: INGENIERÍA DE PROCESOS Teléfono: Correo Electrónico: juan.santana@ulpgc.es Bibliografía [1 Básico] Instrumentación industrial / Antonio Creus Solé...T250: Marcombo,, Barcelona : (1989) [2 Básico] Estrategias de modelado, simulación y optimización de procesos químicos / Luis Puigjaner... [et al.]. Síntesis,, Madrid : (2006) [3 Básico] Control e instrumentación de procesos químicos / Pedro Ollero de Castro, Eduardo Fernández Camacho. Síntesis,, Madrid : (1997) [4 Recomendado] Simulación y control de procesos por ordenador / Antonio Creus. Marcombo ;, Barcelona : (2007) - (2ª ed.) [5 Recomendado] Control de procesos industriales: criterios de implantación / Antonio Creus Solé...T260: (1988) Página 7 de 8

8 [6 Recomendado] Instrumentación y control básico de procesos / José Acedo Sánchez. Díaz de Santos,, Madrid : (2006) [7 Recomendado] Ingeniería de control moderna / Katsuhiko Ogata ; traduccion y adaptacion Bartolome Fabian-Frankel. Prentice Hall Internacional,, Englewood Cliffs (New Jersey) : (1982) - ([8a reimp.].) X [8 Recomendado] 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.) [9 Recomendado] Introducción al control e instrumentación...t260:alhambra, (1970) [10 Recomendado] Manual de instrumentación y control de procesos. Alción,, Madrid : (1998) Página 8 de 8