MINISTERIO DE EDUCACIÓN DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN TÉCNICA Y PROFESIONAL. FAMILIA DE ESPECIALIDADES: INFORMÁTICA Y LAS COMUNICACIONES

Transcripción

1 MINISTERIO DE EDUCACIÓN DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN TÉCNICA Y PROFESIONAL. FAMILIA DE ESPECIALIDADES: INFORMÁTICA Y LAS COMUNICACIONES ESPECIALIDAD: AUTOMÁTICA PROGRAMA: Control de Procesos. AÑO: 3ro NIVEL: MEDIO SUPERIOR PROFESIONAL ESCOLARIDAD INICIAL: 9º GRADO Julio 2011

2 Orientaciones Generales de la Asignatura: El estudio de la asignatura Control de Procesos, constituye la esencia de la Automatización Industrial. Los conceptos y terminologías que se presentan a los estudiantes durante el curso, están destinados a proporcionar una explicación general de los fundamentos del control automático y sus aplicaciones en los procesos de producción de la industria. El profesor de esta asignatura deberá mantener una relación estrecha con el profesor de la asignatura Práctica de la Especialidad, e incluso participar en la medida de las posibilidades en la preparación de las prácticas, de forma tal que no existan contradicciones entre la teoría y la práctica Para las prácticas de la asignatura deberán vincular a los estudiantes a la industria donde podrán analizar distintos lazos de regulación aplicados a los procesos tecnológicos y aprender a montar e instalar los elementos que lo integran y ajustar estos bajo la supervisión de técnicos e ingenieros.. Es importante profundizar en la vinculación que tiene la asignatura con asignaturas anteriores, en particular con la de Instrumentación y que vinculen horizontalmente con las restantes apoyándose en ellas para el desarrollo de los contenidos. La asignatura se evaluará por el Grupo II, según establece la RM 120/2009. Teniendo en cuenta que la mayor cantidad de horas del programa se destinan a horas teóricas, las evaluaciones parciales se realizarán mediante controles. En este caso el primero se efectuará al culminar la Unidad 3, y el segundo, al culminar la Unidad 4. La evaluación final consistirá en un lazo simple de control de un proceso de la industria, donde el estudiante debe exponer a partir del esquema en bloques, el Lazo de control implementado, con los elementos que lo integran, justificando el controlador utilizado. Objetivos Generales de la Asignatura: 1- Introducir los conceptos básicos y terminología asociados al control de procesos industriales. 2- Definir los conceptos generales del proceso y la función del control automático. 3- Identificar qué es un Lazo de Control, los elementos que lo integran y su aplicación en los procesos industriales. 4- Profundizar en los métodos de control convencional y las distintas respuestas que se pueden obtener. 5- Aprender los métodos de ajuste de los controladores. Sistema de habilidades: Explicar los conceptos generales asociados a los procesos. Identificar los elementos que integran un lazo de control. Conocer la terminología utilizada en el Control Automático.

3 Definir en su forma más esencial los conceptos de Lazo Abierto y Lazo Cerrado. Explicar las acciones directas e inversas de los controladores. Explicar el comportamiento de la acción proporcional, de la acción integral y de la acción derivativa. Explicar cómo funcionan los controladores Toda/Nada. Explicar las limitaciones de cada tipo de controlador Montar e instalar los elementos de un Lazo de Control asesorado por especialistas de mayor experiencia demostrando laboriosidad, independencia, disciplina laboral y tecnológica, de acuerdo con los principio de la Revolución, sobre la base de la aplicación de los fundamentos básicos del control de proceso. Ajustar los controladores supervisados por especialistas superiores. Seleccionar adecuadamente y emplear con destreza las herramientas y medios de medición. Plan temático: Para aplicar a los alumnos que ingresen a partir del Curso Escolar Asignatura: Control de Procesos Familia de Especialidades: Informática y las Comunicaciones. Escolaridad de ingreso: 9º Grado Años: 3,5 Semanas Lectivas: 32 Frecuencia semanal: 4 Total de horas de la asignatura: 128 horas Año 3 o Horas No. Temática Total Teórico Práctica 1 Introducción Función del control automático El proceso a controlar Tipos de respuestas del controlador Ajuste de Controladores Evaluaciones Parciales Evaluación Final. Trabajo de curso TOTAL Plan analítico:

4 Unidad: 1 Introducción. Distinguir los diferentes conceptos de proceso. Ejemplificar distintos tipos de procesos. Definir los conceptos generales del proceso: capacitancia, resistencia, tiempo muerto y constante de tiempo. Historia. Distintos tipos de procesos. Los procesos desde el punto de vista de producción. Conceptos generales del proceso: capacitancia, resistencia, tiempo muerto y constante de tiempo. Unidad 2: Función del control automático. Clasificar los elementos principales de un lazo de control automático. Describir los términos asociados a los controladores automáticos. Definir en su forma más esencial los conceptos de Lazo Abierto y Lazo Cerrado. Ejemplificar el control en lazo abierto y el control en lazo cerrado. Elementos del lazo de Control Automático. Terminología del Control Automático. El Lazo Abierto. Sus características, representación en diagrama de bloques. El Lazo Cerrado. Concepto de retroalimentación. Unidad 3: El proceso a controlar. Definir qué son los procesos de orden cero. Identificar procesos de orden cero a través de distintos ejemplos. Definir el proceso de autorregulación. Ejemplificar procesos autorregulados. Definir qué se entiende por carga del proceso. Definir cuando un proceso se encuentra en estado de equilibrio. Procesos de orden cero. Autorregulación. Carga del Proceso. Proceso en estado de equilibrio. Reacción del proceso ante variaciones de carga. Unidad 4: Tipos de respuestas del controlador.

5 Definir los tipos comunes de controladores de respuesta automática Todo-Nada, proporcional, proporcional + reset, proporcional + derivativo. Desarrollar diagramas de bloque para controladores que tengan estas respuestas. Conocer las características y limitaciones de cada tipo de controlador. Explicar las acciones directas e inversas de los controladores. Definir los problemas del reset. Conocer la relación entre ganancia y offset. Explicar el comportamiento de la acción integral. Explicar el comportamiento de la acción derivativa. Explicar cómo funcionan los controladores estudiados. Los tipos comunes de controladores de respuesta automática Todo-Nada, Proporcional, Proporcional + Integral, Proporcional + Derivativo, Proporcional+ Integral +Derivativo. Características de cada uno de ellos. Acciones directas e inversas del controlador. Definición de ganancia y Offset. Unidad 5: Ajuste de Controladores. Ejemplificar los procesos a controlar Identificar el tipo de controlador requerido para lazos de flujo. Identificar el tipo de controlador requerido para control de presión del líquido. Identificar el tipo de controlador requerido para control de presión de gas. Identificar el tipo de controlador requerido para lazos de nivel. Identificar el tipo de controlador requerido para control de temperatura. Describir los métodos de ajuste de controladores. Ajustar los lazos de control en los procesos industriales. Introducción. Dinámica de la Acción de Control. Comportamiento de las variables del proceso (caudal, presión, nivel, temperatura). Ejemplo de proceso a controlar. Métodos de Ajuste. Orientaciones Metodológicas Generales: Para cualquier estudio sobre control de procesos debe comenzarse por distinguir los diferentes conceptos de procesos.

6 Es necesario ejemplificar cada uno de los aspectos que se precisan en las diferentes unidades, de forma tal que aunque algunos procesos no puedan verse en la práctica, los estudiantes sean capaces de reconocerlos. Es importante que los estudiantes puedan realizar investigaciones en diferentes entidades productivas, sobre los efectos que puede producir sobre el conjunto la actuación de un lazo individual. Hay que tener en cuenta que el texto que se sugiere como bibliografía Control Avanzado de Procesos (teoría y práctica), responde a los contenidos que debe dominar un ingeniero; no obstante, se escogió como base material fundamental por tener una orientación teórico-práctico y una parte dedicada al Control Básico que se encuentra en los Capítulos del 9 al 12. Se requiere no obstante adecuarlo al nivel medio, recomendando al profesor que se centre en los conceptos, terminologías y definiciones y no en la base matemática, ni en los cálculos asociados a la teoría. Además, se adjuntan otros materiales entre ellos el Curso Control PID Práctico el que se recomienda su evaluación para el capítulo 4 y se incluye el Curso Sintonización de Controladores para el último epígrafe del capítulo 5 por la forma didáctica en que se explica esta temática. A continuación se presenta una sugerencia de dosificación que puede ser utilizada. La misma se hizo acorde a la complejidad de los temas y la cantidad de horas dedicadas a la asignatura. No. Temática Horas Total Teórico Práctica 1 Introducción Historia. Distintos tipos de procesos. Los procesos desde el punto de vista de producción Conceptos Generales del Proceso: capacitancia, - resistencia, tiempo muerto y constante de tiempo Función del control automático Elementos del lazo de Control Automático. 2 2 Terminología del Control Automático. 2 2 El Lazo Abierto. 1 1 El lazo Cerrado. 4 4 Lazo Abierto frente a Lazo Cerrado El proceso a Controlar Procesos de orden cero Autorregulación Carga del Proceso Proceso en estado de equilibrio Reacción del Proceso ante variaciones de Carga Primer Trabajo de Control Parcial 2 2 -

7 4 Tipos de respuestas del controlador Introducción 1 1 El control de dos posiciones El control proporcional El control Proporcional integral (o reset ) El control Proporcional Derivativo. 4 4 El control Proporcional Integral Derivativo Ejemplos de lazos de control simple en la industria Segundo Trabajo de Control Parcial Ajuste de Controladores Introducción Dinámica de la Acción de Control Comportamiento de las variables del proceso Flujo Presión del líquido Presión del gas Nivel Temperatura Selección de la acción de control 2 2 Ejemplo de un Proceso a controlar Métodos de Ajuste.( Ajuste por ensayo sistemático, Ajuste por última Sensibilidad, Ajuste por la curva de reacción.) 8 8 Sintonizando Controladores en la Práctica Evaluación Final. Trabajo de Curso TOTAL Bibliografía: Control Avanzados de Procesos (Teoría y Práctica) - J Acedo Sánchez (Capítulos del 9 al 12) Artículo Diagrama de Procesos. Curso Control PID Práctico. Curso Sintonía de Controladores. Sistema de medios: Medios tradicionales de enseñanza (pizarra, tiza, borrador), Elementos reales.