INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

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1 CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización. PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I SEMESTRE: Octavo OBJETIVO GENERAL: El alumno especificará y seleccionará los elementos para la operación de PLC s y sistemas de control distribuido, previo análisis de los diferentes sistemas digitales de control existentes en el mercado nacional e internacional, así como de la normatividad correspondiente para controlar en forma completa un proceso Industrial. CONTENIDO SINTÉTICO: I Introducción a los Sistemas de Control. II Sistemas de Control Automático. III Alarmas y Dispositivos de Protección. IV Desarrollo Computacional de Sistemas de Control de Procesos. V Centros de Control. METODOLOGÍA: Definición de conceptos con la orientación del profesor, resolución de ejercicios en clase y de tarea, uso de normas, material bibliográfico y audiovisual, de catálogos y manuales, búsqueda de información para la elaboración de un trabajo de aplicación final, asistencia a visitas industriales, realización de prácticas de laboratorio, trabajo colaborativo en grupos pequeños para revisión de casos de estudio presentados por los alumnos o el profesor. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La parte teórica se evaluará con tres exámenes parciales escritos cuyo valor será del 20%, 10% las tareas, el avance en la búsqueda de información del trabajo de aplicación o la entrega tendrán un valor del 10 %, y el 60% restante será el promedio de las calificaciones del laboratorio. La suma de las calificaciones de la teoría y el laboratorio se realizará siempre que ambas sean aprobatorias. BIBLIOGRAFÍA: Bryan, Programable Controllers Application, Ed. Industrial Text, 1 Edición, USA, 1988, 1737 pp. Lipták Bela, Instruments Engineers Handbook, Ed. ISA, 4 a Edición, USA, 2003, 1554 pp. Maloney, Timothy, Electrónica Industrial Moderna, Ed. Pearson, 3 a Edición, USA, 1997, 980 pp. Wade, Harold, Basic and Advanced Regulatory Control System Design and Aplication, Ed. ISA, 2 a Edición, USA, 2004, 372 pp.

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de ICA ASIGNATURA : Sistemas de Procesos Industriales I SEMESTRE: Octavo CLAVE: CRÉDITOS: VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Práctica (Optativa) MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 81 HRS/TOTALES: 81 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Procesos Industriales. REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de la ESIME Zacatenco. M. en C. Jesús Reyes García. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

3 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE HOJA: 2 DE 9 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En la formación del Ingeniero en Control y Automatización, es necesario el dominio de los sistemas de control digital de procesos, por esta razón se abarcan los principales sistemas de control mostrando las aplicaciones básicas y las justificaciones para la implementación de cada sistema. También se estudian los sistemas de seguridad, los cuales son básicos en la industria para la protección del personal de operación, equipos, así como las plantas de producción. Al Ingeniero en Control y Automatización le permitirá desempeñarse en el área industrial en el diseño, implementación y prueba de sistemas de control digital para procesos de toda índole, desde la selección del hardware y software adecuados a las necesidades de la industria, las consideraciones de diseño de los centros de control, así como la normatividad correspondiente y los sistemas de seguridad. Las asignaturas antecedentes son: Instalaciones Eléctricas, Elementos Primarios de Medición, Elementos de Transmisión y Control, Instrumentos Analíticos de Medición, Interfases y Microcontroladores. Las asignaturas consecuentes son: Sistemas de Procesos Industriales y Control de Procesos II. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno especificará y seleccionará los elementos para la operación de PLC s y sistemas de control distribuido, previo análisis de los diferentes sistemas digitales de control existentes en el mercado nacional e internacional, así como de la normatividad correspondiente para controlar en forma completa un proceso Industrial.

4 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 3 DE 9 UNIDAD: I NOMBRE: Introducción a los Sistemas de Control. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará estrategias adicionales de control y normatividad correspondiente a sistemas de múltiples entradas y salidas. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 Conceptos básicos. 2B, 4C, 9C, 7B, 10B. 1.2 Niveles jerárquicos de los sistemas de control de procesos. 1.3 Normatividad aplicable a los sistemas de control de procesos. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos Análisis de los niveles jerárquicos de los sistemas de control de procesos. Utilización de normas, catálogos y material audiovisual por parte del alumno con la orientación del profesor. Aplicación de estrategias de control a casos de estudio. Formación de equipos de trabajo. Realización de prácticas. Visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen parcial abarcará las unidades I y II con un porcentaje del 20%, 10% para tareas, 10% avance del trabajo de aplicación final y 60 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

5 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 4 DE 9 UNIDAD: II NOMBRE: Sistemas de Control Automático. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno solucionará problemas de control con PLC s, DCS s y diversos sistemas de control, previo análisis de sus aplicaciones específicas en estudio de casos. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 Aplicación del Controlador Lógico Programable (PLC), para el control de secuencias discretas y por lotes (batch) B, 5B, 6C, 4C, 9C, 7B, 1C, 10B. 2.2 Sistemas de Control Distribuido Pruebas de aceptación de sistemas de control; FAT y SAT. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda bibliográfica. Aplicación de PLC s a casos de estudio presentados por el profesor. Análisis de sistemas de control distribuido. Realización de prácticas. Visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen parcial abarcará las unidades I y II con un porcentaje del 20%, 10% para tareas, 10% avance del trabajo de aplicación final y 60 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

6 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 5 DE 9 UNIDAD: III NOMBRE: Alarmas y Dispositivos de Protección. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno seleccionará entre los diferentes sistemas de alarmas, el idóneo, de acuerdo a su aplicación específica en los procesos industriales. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Sistemas de alarma. 2B, 9C, 1C, 10B. 3.2 Sistemas dedicados. 3.3 Sistemas integrados. 3.4 Sistemas de protección. 3.5 Consideraciones en los elementos finales de control. 3.6 Consideraciones en la lógica de programación. 3.7 Consideraciones en ingeniería. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de conceptos y revisión de los mismos en equipos de trabajo, con orientación del profesor. Elaboración de diagramas, apoyado en normas, material audiovisual, catálogos, manuales. Ejercicios de comparación y selección de los diferentes sistemas de protección. Realización de prácticas. Visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen parcial abarcará las unidades III y IV con un porcentaje del 20%, 10% para tareas, 10% avance del trabajo de aplicación final y 60 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

7 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 6 DE 9 UNIDAD: IV NOMBRE: Desarrollo Computacional de Sistemas de Control de Procesos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará el funcionamiento de los diferentes elementos que estructuran a los sistemas de control industrial, para su desarrollo computacional. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 Funciones del hardware de sistemas de control digital. 2B, 6C, 3B, 10B. 4.2 Requerimientos de desempeño. 4.3 Requerimientos de las redes de control. 4.4 Requerimientos en el hardware. 6.0 Periféricos. 4.6 Puertos de comunicación. 4.7 Requerimientos de software. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Análisis del funcionamiento de los diversos elementos que integran los sistemas de control en grupos pequeños. Integración de los diferentes elementos en estudio de casos. Realización de prácticas y visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen parcial abarcará las unidades III y IV con un porcentaje del 20%, 10% para tareas, 10% avance del trabajo de aplicación final y 60 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

8 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 7 DE 9 UNIDAD: V NOMBRE: Centros de Control. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno configurará centros de control, en estudio de casos, con base en los requerimientos del proceso para una optimización de los recursos a invertir. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Consideraciones de diseño para centros de control. 4C, 8C, 10B. 5.2 Diseño interior de los centros de control. 5.3 Servicios auxiliares para el control ambiental dentro de los centros de control. 5.4 Gabinetes satélites para instrumentación. 5.5 Consolas y paneles de control. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda y revisión de conceptos en equipo. Diferenciará los diversos diseños de los centros de control. Configuración de centros de control, en estudio de casos. Realización de prácticas de laboratorio y visitas industriales. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen parcial abarcará la unidad V con un porcentaje del 20%, 10% para tareas, 10% avance del trabajo de aplicación final y 60 % prácticas de laboratorio y reporte de visitas industriales.

9 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 8 DE 9 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. 1 2 NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Todas las prácticas se Identificación de los diferentes I realizarán en el sistemas de control Laboratorio de Control de Procesos. Configuración de hardware y II 22.5 programación de un PLC, para una aplicación secuencial (pruebas FAT con simuladores). 3 Selección y diseño de un sistema de control para una envasadora con sistemas de alarmas, y protección, con comunicación vía puerto serial con un interfase HMI. III Diseño de un sistema de control con interfase HMI de un proceso de resinas por lotes, con comunicación ethernet, para enlazar un PLC y dos PC una como servidor y otra como visualizador. IV Ingeniería para el diseño y la selección, para el armado de un gabinete del sistema aplicado en la practica num.4 V Configuración y programación de un sistema de control híbrido, para un prototipo de una planta termoeléctrica III IV V 9.0

10 ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales I. CLAVE: HOJA: 9 DE 9 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN I II, III IV, V 20% Examen escrito + 10% tareas + 10% avance trabajo de aplicación + 60% reportes de laboratorio y visitas industriales, realizadas en este período. 20% Examen escrito + 10% tareas + 10% avance trabajo de aplicación + 60% reportes de laboratorio y visitas industriales, realizadas en este período. 20% Examen escrito + 10% tareas + 10% entrega trabajo de aplicación + 60% reportes de laboratorio y visitas industriales, realizadas en este período. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 API, Process Instrumentation and Control API Recommended Practice 554, Editorial American Petroleum Institute,1 a Ed., USA, 1995, 1568 pp. 2 3 Bryan, Programable Controllers Application, Editorial Industrial Text, 1 Edición, USA,1988, 1733 pp. García Moreno Emilio, Automatización de Procesos Industriales, Editorial Alfaomega, 3 a Ed., España, 1998, 589 pp IEEE, Recommended Practice for Master/Remote,Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Communications, Editorial American National Standard ( ANSI), 4 a Ed., USA, 1992, 1785 pp. Lipták Bela, Instruments Engineers Handbook, Editorial ISA, 4 a Edición, Vol. II USA, 2003, 1554 pp. Maloney, Timothy, Electrónica Industrial Moderna, Editorial Pearson, 3 a Ed., USA, 1997, 982 pp. 7 Pradeep B. Deshpande and Raymond h. ASH. Computer Process Control with Advanced Control Application, Editorial ISA, USA, 1995, 285 pp. 8 9 Rittal, Handbook 29 Switch to Perfection, Rittal, USA, 1998, 833 pp. Shinskey, Process Control Systems Aplication Design and Tuning, Editorial Mc Graw Hill Publishing Company, 3 a Ed., USA, 1988, 526 pp. 10 Wade, Harold, Basic and Advanced Regulatory Control System Design and Aplication, Editorial ISA, 2 a Edición, USA, 2004, 372 pp.

11 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Zacatenco CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización SEMESTRE Octavo ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Procesos Industriales ASIGNATURA: Sistemas de Procesos Industriales (Optativa) ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura y/o postgrado en área afín a la carrera. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno especificará y seleccionará los elementos para la operación de PLC s y sistemas de control distribuido, previo análisis de los diferentes sistemas digitales de control existentes en el mercado nacional e internacional, así como de la normatividad correspondiente para controlar en forma completa un proceso Industrial. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Electrónica Industrial. Instrumentación industrial. Procesos industriales. Conceptos de control no lineal. Sistemas digitales de control. Equipo industrial. Necesidades de la industria. Problemas ecológicos. Ahorro de energía. Seguridad y calidad industrial. EPERIENCIA PROFESIONAL 5 años en el desarrollo de ingeniería básica y de detalle de sistemas de control de procesos industriales, configuración, instalación y puesta en operación de sistemas de control de proceso, en las Industrias Textil, Petroquímica, Papelera, Alimenticia, Farmacéutica, Química, etc. HABILIDADES Para: Análisis, síntesis, transmisión de conocimientos, comunicación científica, técnica y personal. Crear un ambiente agradable de trabajo. Despertar en el alumno el interés por la asignatura y la investigación. Establecer la importancia de la asignatura como base de las subsecuentes. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ ACTITUDES Compromiso social. Justo y ecuánime Actuar con la verdad. Reconocer sus errores. Responsable y honesto. Superación constante. Liderazgo. Colaboración en la solución de Problemas. Ética profesional. Ing. Guadalupe de la Rosa Sánchez. Ing. Guillermo Santillán Guevara. M. en C. Jesús Reyes García. Presidente de Academia Subdirector Académico Director FECHA: Septiembre 2005