INGENIERÍA ELÉCTRICA PROGRAMA DE ASIGNATURA ACTIVIDAD CURRICULAR: INSTRUMENTACION Código: 950563 Año Académico: 2016 Área: COMPLEMENTARIAS Bloque: OTROS Nivel: 5. Tipo: Electiva Modalidad: Anual Carga Horaria total: Hs Reloj: 96 Hs. Cátedra: 128 Carga horaria semanal: Hs Reloj: 3h Hs. Cátedra: 4 Composición del equipo docente Profesores Titulares: Profesores Asociados: Profesores Adjuntos: Auxiliares JTP: Auxiliares ATP 1 : Auxiliares ATP 2 : Ing. Roberto Bouch Ing. Alberto Tucci FUNDAMENTACIÓN En la actualidad, todo proceso industrial requiere de elementos sensores para medición y control. El conocimiento del principio de funcionamiento de estos como así también los diversos modelos existentes en el mercado, es indispensable para que el futuro ingeniero. Por otro lado, todos los dispositivos sensores poseen protocolos de comunicación que son interpretados por las computadoras para brindarnos las mediciones y los elementos de control requeridos. Esto hace necesario el conocimiento por parte de los futuros ingenieros de los protocolos más utilizados y de los distintos tipos de conexiones entre dispositivos sensores y controladores. La aplicación del control automático en todos los campos de la industria, hace necesario brindar a los futuros profesionales, los elementos teóricos y las técnicas más modernas para facilitar su inclusión en el ámbito laboral. Esta materia, continúa, amplía y lleva al terreno real, lo estudiado en las materias Control automático y Medidas Eléctricas. 1 de 8
OBJETIVO GENERAL Que el futuro profesional profundice las técnicas del control automático en procesos industriales OBJETIVOS ESPECIFICOS Al finalizar el curso el alumno deberá ser capaz de: seleccionar transmisores y válvulas de control. determinar parámetros de ajuste de controladores para procesos invariables. diseñar estrategias de control para sistemas multivariables. proyectar sistemas de control de procesos complejos. CONTENIDOS a) Contenidos mínimos Procesos continuos y por lotes. Modelado. Balances de energía y flujo. Sensores para la medición de distintas variables físicas y químicas. Transmisores de variables físicas y químicas. Válvulas de control de procesos, actuadores y posicionadores. Control monolazo y control en cascada. Controladores analógicos y digitales. Control multilazo. Desacople. Control central y distribuido. Control digital directo y supervisor. Comunicación entre sistemas. Sistemas auxiliares, provisión neumática. Comentario: Los ejercicios de aplicación serán enfocados a procesos reales, haciendo referencia a las normas correspondientes. b) Contenidos analíticos Unidad Temática 1: Tiene por objetivo introducir al alumno en las diferentes modalidades de procesos, para entender las necesidades de automatización que cada uno de ellos pueden requerir. Los temas teóricos a desarrollar son: Procesos continuos y por lotes. Modelos. Principios de trabajo y sus aplicaciones. Modelos de lazo cerrado y abierto. Pro y contras. Unidad Temática 2: Tiene por objetivo dar a conocer al alumno los principales sensores utilizados en la industria. Se analizan en esta Unidad los principios físicos y/o químicos de funcionamiento y su señal de salida. Los temas teóricos a desarrollar son: Medidores primarios de variables físicas y químicas. Caudal, temperatura, flujo, presión, fuerza, variables eléctricas, densidad, aceleración, desplazamiento, vibración, ph, conductividad, etc. 2 de 8
Unidad Temática 3: Tiene por objetivo introducir al alumno en los diferentes dispositivos de transmisión, tanto hardware como software, que son necesarios para la conexión de sensores con computadoras y/o controladores, como así también la comunicación entre ellos. Los temas teóricos a desarrollar son: Transmisores. Propiedades constructivas y de instalación. Señales de control tales como 0-20/4-20mA, RS232/485, Ethernet, WIFI, ZigBee, etc. Unidad Temática 4: Tiene por objetivo introducir al alumno en los diferentes protocolos de comunicación entre sistemas de control y medición industriales. Los temas teóricos a desarrollar son: Comunicaciones entre sistemas. Comunicación serie y paralelo. Protocolos de hardware y de software. Normas ISO, Hart, MODBUS, CAN, Fieldbus, etc. Unidad Temática 5: Tiene por objetivo que el alumno conozca los diferentes actuadores que se utilizan en los procesos industriales. Los temas teóricos a desarrollar son: Válvulas de control de procesos, actuadores y posicionadores. Principios de funcionamiento de los distintos tipos de actuadores eléctricos y neumáticos. Señales de control y realimentación. Unidad Temática 6: Tiene por objetivo que el alumno conozca los diferentes tipos de topografías de los sistemas de control industrial. Los temas teóricos a desarrollar son: Control monolazo y control en cascada. Control adaptativo, sus campos de aplicación. Unidad Temática 7: Tiene por objetivo dar a conocer al alumno los principales sistemas de adquisición de datos y accionamientos. Los temas teóricos a desarrollar son: Controladores analógicos y digitales. Resolución, velocidad de adquisición, prioridades. Campos de aplicación. Unidad Temática 8: Tiene por objetivo dar a conocer al alumno las principales estrategias de control. Los temas teóricos a desarrollar son: Control multilazo. Desacople. Simulación de variables. Aplicación de las reglas de Ziegler- Nichols para el ajuste de lazos de control. 3 de 8
Unidad Temática 9: Tiene por objetivo dar a conocer al alumno los principales sistemas de adquisición de datos, control y medición centralizados. Los temas teóricos a desarrollar son: Control central y distribuido. Maestro esclavo, multimaster. Control directo y supervisor. Sistemas SCADA. DISTRIBUCIÓN DE CARGA HORARIA ENTRE ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS Tipo de actividad Carga horaria total Carga horaria total en en hs. reloj hs. cátedra Teórica 60 80 Formación Práctica 36 48 Formación experimental 4 6 Resolución de problemas 16 21 Proyectos y diseño 16 21 Práctica supervisada 0 0 ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS a) Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica-práctica) Las clases teóricas se desarrollarán con la exposición de los temas programados y la posterior realización de problemas de aplicación que amplíen los conceptos tratados. En algunos encuentros, se realizará la exposición y posterior debate de monografías que tratan temas de actualidad tecnológica. Durante el primer cuatrimestre los alumnos realizarán una monografía y presentación sobre alguna técnica de medición acordada con el docente. Las clases prácticas estarán dirigidas a implementar sistemas de medición, control y comunicación con equipos aplicados a casos reales y contemporáneos. Estás se desarrollarán en el laboratorio. También se considerarán clases prácticas, aquellas destinadas a orientar a los alumnos en el desarrollo de sus respectivos proyectos integradores (ver Evaluación). 4 de 8
b) Recursos didácticos para el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas, lecturas previas, computadoras, software, equipos de uso industrial, hojas de datos (data sheet), etc.) Cañón, retroproyector, computadoras, sensores, transmisores, instrumentos de medición digitales, catálogos de dispositivos, sitios web de empresas, manuales de instrumentos, programas varios, etc. EVALUACIÓN a) Modalidad (tipo, cantidad, instrumentos) Existirán dos instancias de evaluación: La primera, consistirá en un parcial que evaluará los temas teóricos dictados durante el cuatrimestre y se promediará con una monografía individual cuya calificación será el resultado de: la calidad del informe escrito su respectiva la presentación oral la demostración de la aplicación práctica del tema desarrollado La segunda, consistirá en otro parcial que evaluará los trabajos prácticos realizados durante el 2 cuatrimestre con sus respectivos informes. b) Requisitos de regularidad Aprobar ambas instancias de evaluación con una nota igual o superior a 7 puntos. Para notas inferiores, se habilitarán las instancias recuperatorias correspondientes. Aprobar un proyecto integrador desarrollado durante el año. Requisitos de aprobación del Proyecto Integrador Presentación de un anteproyecto para su evaluación/factibilidad. Presentación del trabajo proyectado Presentación de la monografía Presentación oral c) Requisitos de aprobación Examen final escrito con nota superior a 4 puntos. ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL CON OTRAS MATERIAS La materia articula verticalmente con Control automático por profundizarse sus conceptos en la presente instancia curricular. 5 de 8
También articula verticalmente con Instrumentos y Mediciones Eléctricas, ya que las variables a medir requieren de lo aprendido en la misma, y con Electrónica I porque aporta conocimientos sobre los dispositivos de control y realimentación que deben diseñarse para cumplir determinadas especificaciones de procesos. CORRELATIVAS ACADÉMICAS Actividad Curricular Año Cursada Fundamentación Control Automático Máquinas Térmicas, Hidráulicas y de Fluidos Electrotecnia II Termodinámica Fundamentos para el Análisis de Señales 4to. 4to. 3ro. 3ro. 3ro. Cursada para cursar/ aprobada para aprobar Cursada para cursar/ aprobada para aprobar Aprobada para cursar Aprobada para cursar Aprobada para cursar Sus contenidos son necesarios y serán ampliados en esta asignatura, que se constituye como su continuación natural, sobre todo en la etapa de medición de las variables en los procesos realimentados. La mayoría de los instrumentos que se analizarán en nuestra asignatura son para medir magnitudes y parámetros existentes en las instalaciones vistas en la correlativa en mención. Correlativa de importancia por temas como los análisis circuitales y el estudio de las repuestas en frecuencia de los sistemas. Estos conceptos serán utilizados en las actividades. Tiene conceptos fundamentales de magnitudes y sus transformaciones, que serán medidas por los instrumentos a analizar. Se utilizan conceptos de esta correlativa para la transformación de magnitudes medidas a señales. 6 de 8
CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES Semana 1 Tema Introducción al curso + Reglamento Unidad Temática 1: Tipo de Actividad Teórica Formación Práctica 2 Unidad Temática 1 3 Unidad Temática 2 4 Unidad Temática 2 5 Unidad Temática 3 6 Unidad Temática 3 7 Unidad Temática 3 8 Unidad Temática 3 9 Unidad Temática 4 10 Unidad Temática 4 11 Presentación de Monografía 12 Unidad Temática 5 13 Unidad Temática 5 14 Examen Parcial N 1 - - 15 Presentación de los Trabajos Prácticos 16 Unidad Temática 6 17 Trabajo Práctico en Laboratorio 18 Trabajo Práctico en Laboratorio 19 Unidad Temática 7 20 Trabajo Práctico en Laboratorio 21 Trabajo Práctico en Laboratorio 22 Trabajo Práctico en Laboratorio 23 Unidad Temática 8 24 Trabajo Práctico en Laboratorio 25 Trabajo Práctico en Laboratorio 26 Coloquio para a presentación del desarrollo de los TP s 27 Unidad Temática 9 28 Trabajo Práctico en Laboratorio 29 Trabajo Práctico en Laboratorio 30 Examen Parcial N 2 - - 31 Recuperatorio - - 32 Recuperatorio - - 7 de 8
BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA Alejandro Porras Criado y Otros: Autómatas Programables. McGraw-Hill.Madrid. 1990 (1) Ramón Ferrando Boix: Circuitos Neumáticos, eléctricos e hidráulicos. Marcombo. Barcelona.1982(1) Pallas Areny: Traductores y Acondicionadores de Señal. Marcombo. Barcelona. 1989 (2) K. Ogata: Ingeniería de Control Moderno. Prentice Hall. Madrid. 2003. (4) Pallas Areny, R: Adquisición y Distribución de Señales. Marcombo. Barcelona. 1993 (1) Pedro Morena y Otros: Automatización. Problemas Resueltos. Paraninfo. 8 de 8