PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización ASIGNATURA: Control de Procesos II SEMESTRE: Noveno OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará los tipos de arquitecturas de control que se pueden aplicar a diferentes procesos industriales, en estudio de caso; así mismo realizará diseños básicos en sistemas de control difuso e interfases hombre-máquina. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Arquitecturas de Control II. Aplicación de las Arquitecturas de Control a Equipos de Procesos III. Sistema de Control en Plantas de Fabricación de Acero IV. Introducción a los Sistemas de Control Inteligente de Procesos V. Introducción a las Interfases Hombre - Máquina METODOLOGÍA: Búsqueda documental por el alumno Participación activa de los alumnos en propuestas de implementación de control a equipos de procesos Exposición por parte del profesor y de los alumnos empleando: pizarrón, rotafolios, acetatos, presentaciones para computadora y prototipos Realización de prácticas en plantas piloto de procesos Realización de prácticas a través de simulación digital EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se evaluará con tres exámenes departamentales, Primer examen: unidades I, Segundo examen: unidades II y III, Tercer examen unidad: IV y V. La calificación de la teoría será el promedio de los tres exámenes departamentales con un peso de 40%, cada alumno elaborará y entregará un reporte por práctica de laboratorio efectuada y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 40%. Participación en clase con un valor del 10%. Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría, en el laboratorio, participaciones y; tareas, trabajos, y actividades extra clase. Siempre y cuando, la teoría y el laboratorio sean aprobatorios. BIBLIOGRAFÍA: Chin-Teng, Lin & C.S. George, Lee; Neural Fuzzy Systems; Editorial Prentice Hall; E.U. 1995; Primera edición; 797 pp. Luyben, W. L.. Process, Modeling, Simulation, and Control For Chemical Engineers; Editorial Mc-Graw Hill; E.U. 1990; Segunda edición; 725 pp. Smith, Carlos A. & Corripio, Armando B. Control Automático de Procesos Teoría y Práctica; Editorial Limusa; México 1999; 717 pp.
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Control y Automatización ASIGNATURA: Control de Procesos II SEMESTRE: Noveno CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS./SEMANA / TEORÍA: HRS./SEMANA / PRÁCTICA: HRS./TOTALES / SEMANA: 6 HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 81 HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 27 HRS./TOTALES: 108 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO: POR: Academia de Control y Automatización 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
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 2 DE 8 FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA Las funciones principales del Control de Procesos son mantener la seguridad, eficiencia y calidad en la producción. Es posible que en algunas circunstancias un lazo retroalimentado simple no sea suficiente para lograr dichos objetivos. La materia de Control de Procesos II dará las herramientas que le permitan al Ingeniero en Control y Automatización emplear arquitecturas de control basadas en múltiples lazos retroalimentados o prealimentados, así como su combinación a equipos de procesos. Hoy en día con los sistemas de control distribuido existentes y las herramientas de software para sistemas de control digital, se concreta y facilita la implementación de dichas técnicas. Las asignaturas antecedentes son: Modelado de Sistemas, Teoría del Control III, Control de Procesos I, Las asignaturas colaterales son: Proyecto Terminal II y Optativa II OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno analizará los tipos de arquitecturas de control que se pueden aplicar a diferentes procesos industriales, en estudio de caso; así mismo realizará diseños básicos en sistemas de control difuso e interfases hombre-máquina.
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 3 DE 8 UNIDAD: I NOMBRE: Arquitecturas de Control OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará diversas estrategias avanzadas de control a sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas para equipos de procesos. TEMA 1.1 1.1.1 1.1.2 TEMAS Control en cascada Criterio de diseño y diagrama a bloques Sintonización y ejemplos de aplicación HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 7B, 4B, 5C, 6C, 9C, 1C 1.2 1.2.1 1.2.2 Control por acción precalculada Criterio de diseño y diagrama a bloques Sintonización y ejemplos de aplicación 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 Control de relación Criterio de diseño Ejemplos de aplicación Limites Cruzados 1.4 1.4.1 1.4.2 Control selectivo Criterio de diseño Ejemplos de aplicación.1.2 Control de gama dividida Criterio de diseño Ejemplos de aplicación 1.6 1.6.1 1.6.2 Control de set point programable Criterio de diseño Ejemplos de aplicación ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación por parte del alumno de procesos reales aplicando estrategias avanzadas de control. Solución de ejercicios que permitan al alumno formular DTI s de estrategias avanzadas de control. Elaboración de tareas y trabajos entregados. Búsqueda bibliográfica de nuevos conceptos sugeridos por el profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen escrito de la unidad I con un valor del 40% Participación en clase con un valor del 10% Reporte de las prácticas con un valor del 40%.
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 4 DE 8 UNIDAD: II NOMBRE: Aplicación de las Arquitecturas de Control a Equipos de Procesos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará una estrategia de control avanzada a equipos de proceso, empleando los criterios de diseño, diagrama a bloques y sintonización de los controladores. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 2.1.1 2.1.2 Equipo de transferencia de calor Control en cascada para un intercambiador de calor Sintonización del control en cascada 5 6.0 7B, 4B, 2C, 9C, 1C 2.2 2.2.1 2.2.2 Equipo de almacenamiento Control en cascada para un tanque Sintonización del control en cascada 4 6.0 2.3 2.3.1 2.3.2 Equipos para cambios de concentración Control de relación para un reactor Análisis de la respuesta 6 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 Alimentación de equipos de proceso Control de acción precalculada para un tanque Análisis de la respuesta Control de rango dividido para una caldera Análisis de la respuesta 6 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Solución de ejercicios de aplicación práctica con el uso de la computadora digital Solución de ejercicios por parte de los alumnos en el salón de clase. Exposición de los temas por el profesor con el auxilio de la computadora digital. Realización de prácticas en el laboratorio de Control de Procesos PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Segundo examen departamental. De la unidad II y III con un valor del 40% Participación en clase con un valor del 10% Reporte de las prácticas con un valor del 40%.
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 6 DE 8 UNIDAD: III NOMBRE: Sistema de Control en Plantas de Fabricación de Acero OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará las estrategias y lazos de control en plantas de producción de acero, en estudio de casos. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Generalidades de las plantas de fabricación de acero 7B, 4B, 9C, 1C 3.2 3.3 Instrumentación de las plantas de fabricación de acero Sistemas de control en la plantas de concentración de mineral, de fabricación de pellets, de laminación, de productos secundarios, de oxígeno y de tratamiento de agua. 6.0 3.4 Sistemas de Control en aceración y colada continua 3.5 Sistema de Control en un alto horno ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación bibliográfica del tratamiento del crudo Interacción con el profesor atendiendo sus indicaciones: tareas y exposición Solución de ejemplos y elaboración de los diagramas correspondientes Visitas industriales PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Tercer examen departamental, que abarca las unidades II y III con un valor del 40%. Participación en clase con un valor del 10% Reporte de práctica de laboratorio con un valor del 40%
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 5 DE 8 UNIDAD: IV NOMBRE: Introducción a los Sistemas de Control Inteligente de Procesos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno comparará las respuestas de un proceso utilizando un control clásico y un control inteligente e identificará las características más importantes de un controlador difuso TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 Introducción al control inteligente de procesos químicos 2.0 3B, 1C, 8C 4.2 Sistema de control de procesos basada en reglas 2.0 4.3 4.4 Introducción al control de procesos químicos usando lógica difusa Ejemplo de aplicación a un sistema de temperatura. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Solución de ejercicios de en el salón para que los alumnos comparen los diferentes tipos de reglas Solución de varios ejercicios empleando lógica difusa que permita comparar las respuestas del control clásico con el control difuso Realización de prácticas con el uso de la computadora digital PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen escrito de las unidades III y IV con un valor del 40% Participación en clase con un valor del 10% Reporte de práctica de laboratorio con un valor del 40%
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 5 DE 8 UNIDAD: V NOMBRE: Introducción a las Interfases Hombre - Máquina OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará interfases hombre máquina utilizando herramientas básicas de Visual Basic como software de propósito general aplicado a un proceso. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Interfases gráficas para el control de procesos 2.0 3B, 1C, 8C 5.2 Introducción a Visual Basic 2.0 5.3 Programación de algoritmos de control 5.5 4.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Solución de ejercicios en el salón de clases coordinados por el profesor Desarrollo de programas extra clase Realización de prácticas de laboratorio PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen escrito de las unidades IV y V con un valor del 40% Participación en clase con un valor del 10% Reporte de práctica de laboratorio con un valor del 40%
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 7 DE 8 RELACIÓN DE PRACTICAS Práctica NOMBRE DE LA PRACTICA UNIDAD DURACIÓN [Horas] LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 Plantear una propuesta de conexión para un control en cascada, de relación y de acción precalculada para diferentes plantas. Simulación y sintonización y puesta en marcha de un control en cascada de un intercambiador de calor I II 6.0 Todas las prácticas se realizarán en el laboratorio de Teoría de Control 3 Simulación y sintonización y puesta en marcha de un control en cascada de un sistema de nivel II 6.0 4 Visitas industriales a plantas de fabricación de acero III 5 Simulación del comportamiento de un control difuso para un intercambiador de calor IV 6 Realización de una interfase hombre máquina para la supervisión de un proceso V
ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 8 DE 8 PERIODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1º 2º 3º I II y III IV y V Evaluación con tres exámenes departamentales el cual tendrá un valor del 40%. Participación en clase con un valor del 10%, Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico por práctica de laboratorio efectuada, y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 40%. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría, en el laboratorio, participaciones y; tareas, trabajos, y actividades extra clase. Siempre y cuando, la teoría y el laboratorio sean aprobatorios. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Babatunde A. Ogunnaike, W. Harmon Ray; Process Dinamics, Modeling and Control; Editorial Oxford; E.U. 1994; Primera edición; 1260 pp. Corripio B. Armando; Tuning of Industrial Control Systems; Editorial Intrument Soiety of America; E.U. 1990; Primera edición; 279 pp. Chin-Teng Lin & C.S. George Lee; Neural Fuzzy Systems; Editorial Prentice Hall; E.U. 1995; Primera edición; 797 pp. Luyben W. L.; Process, Modeling, Simulation, and Control For Chemical Engineers; Editorial Mc-Graw Hill; E.U. 1990; Segunda edición; 725 pp. Murrill W. Paul; Application Concepts of Process Control; Editorial Intrument Soiety of America; E.U. 1988; Primera edición; 287 pp. Roca Cusido Alfred; Control de Procesos; Editorial Alfaomega; Segunda Edición; España 2002; Segunda edición; 606 pp. Smith Carlos A. & Armando B. Corripio; Control Automático de Procesos Teoría y Práctica; Editorial Limusa; México 1999; 717 pp. Wesley Hines J., Fuzzy and Neural Approaches in Engineering; Editorial A Wiley Interscience Publication; E.U. 1997; Primera edición; 210 pp. William L. Luyben; Plantwide Process Control; Editorial McGraw Hill; E.U. 1998; Primera edición; 395 pp.
1. DATOS GENERALES INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización SEMESTRE Noveno ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Control y Automatización ASIGNATURA: Control de Procesos II ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero en Control, Ingeniero Químico, Ingeniero Electricista, Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica. Preferentemente con posgrado en área afín con la carrera. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno analizará los tipos de arquitecturas de control que se pueden aplicar a diferentes procesos industriales, en estudio de caso; así mismo realizará diseños básicos en sistemas de control difuso e interfases hombre-máquina. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Modelación matemática de forma analítica y empírica Aplicaciones de espacio de estado Función de transferencia Técnicas de control inteligente Técnicas de Sintonización Aplicaciones de arquitecturas de control para temperatura, flujo, concentración y nivel Manejo de control multivariable. EPERIENCIA PROFESIONAL En la selección, aplicación, operación y diseño de sistemas de control aplicados a control de procesos en el uso de las variables de nivel, temperatura, flujo, concentración y presión HABILIDADES Comunicación Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. Transferencia del conocimiento teórico a la solución de problemas. Análisis y síntesis. Manejo de grupos. Realizar analogías y comparaciones en forma simple. ACTITUDES Respeto Compromiso con la sociedad. Ética Responsabilidad Actualización Colaboración Superación docente y profesional. Cooperativa Liderazgo. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Luis Enrique Murillo Yánez Presidente de la Academia Ing. Guillermo Santillán Guevara Subdirector Académico M. en C. Jesús Reyes García Director del Plantel FECHA: 2006