Competencias:

- Dominar los principios básicos de los equipos industriales de instrumentación y de control.

- Comparar y seleccionar instrumentos para medir variables de proceso.

- Utilizar TICs para el aprendizaje.

- Redactar informes técnicos transmitiendo los conocimientos y resultados.

- Analizar y diseñar configuraciones de control.



Objetivos:

- Comprender los fundamentos de la dinámica de procesos.

- Dominar la terminología de control de procesos.

- Comprender los fundamentos del control con realimentación.

- Diseñar lazos de control.

- Sintonizar lazos de control.

I. INTRODUCCIÓN

1.- Objetivos de la asignatura. Clasificación de las variables en un proceso químico. Elementos de diseño de un sistema de control. Elementos de un lazo de control.

2.- Modelos matemáticos. Leyes fundamentales. Ejemplos de modelos: series de CSTR; CSTR no isotermo; tanques calorifugados.

II. DINAMICA DE SISTEMAS ABIERTOS LINEALES

3.- Tipos de elementos. Ecuaciones diferenciales. La transformación de Laplace: Solución de ecuaciones diferenciales lineales usando transformadas de Laplace. Concepto de función de transferencia.

4.- Respuesta de sistemas de primer orden. Respuesta a perturbaciones. Ejemplos físicos de sistemas de primer orden.

5.- Linealización e interacción de sistemas. Técnicas de linealización. Sistemas de primer orden en serie: sin o con interacción.

6.- Sistemas de segundo orden. Respuesta a perturbaciones. Tiempo muerto o retardo. Respuesta a perturbaciones. Elementos de procesos en general.

III. INSTRUMENTACIÓN

7.- Medida y transmisión de señales. Variables de proceso. Características de la medida. Clasificación de los instrumentos de medida. La transmisión de la medida. Diagramas P&I.

8.- Medidores de temperatura: tipos y selección del sensor. Medidores de presión y nivel: tipos y selección del sensor.

9.- Medidores de caudal. Tipos y selección de medidores de caudal. Medidores de composición. Sistemas de muestreo y acondicionamiento.

10.- Operación final de control. Actuadores. Elementos finales de control. Válvulas de control: tipos características y accesorios. Dimensionado de válvulas de control. Bombas de velocidad variable.

IV. CONTROL EN LAZO CERRADO

11.- Concepto de control con realimentación. Clasificación de los controladores. Acciones básicas de control: proporcional, integral y derivada. Acciones combinadas.

12.- Funciones de transferencia en sistemas cerrados. Respuesta en lazo cerrado. Efecto de las diferentes acciones de control. Concepto y criterio de estabilidad.

13.- Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz. Concepto del lugar de las raíces. Construcción del lugar de las raíces.

14.- Respuesta en frecuencias. Criterios de estabilidad de Bode y de Nyquist. Márgenes de ganancia y de fase.

15.- Diseño de controladores con realimentación. Criterios sencillos de comportamiento y a lo largo del tiempo. Selección del tipo de controlador. Técnicas de sintonización de los parámetros del controlador.

16.- Otras configuraciones de control. Control en cascada. Ratio Control. Control en lazo directo (feedfordward). Control multivariable.

En las clases magistrales se aporta la información teórica fundamental de cada uno de los temas, resaltando los aspectos claves. Esta información puede complementarse con la bibliografía específica, cuya referencia se muestra más abajo y en las clases magistrales al final de cada tema.

En las clases de problemas se resuelven problemas tipo, asociados a cada uno de los temas.

En las clases de ordenador se enseña el manejo del software Loop-Pro (Control Station), herramienta de aprendizaje de la asignatura y algunos comandos básicos y aplicaciones de Scilab o Matlab específicos de Control para reforzar los conceptos vistos en las clases magistrales.

En las clases de seminario se aborda la enseñanza de los temas de instrumentación. Dado que muchas características de la instrumentación cambian rápidamente con el tiempo, es preferible verlas en este tipo de clases, donde los alumnos pueden exponer sus hallazgos y dudas sobre los instrumentos usados actualmente para medida de variables.

Los alumnos deben entregar por escrito tareas correspondientes a los puntos más importantes de la asignatura. En las tareas escritas se evaluará tanto el contenido conceptual como el formato y la presentación escrita, de acuerdo a unos criterios que se expondrán en la plataforma virtual utilizada.

Los porcentajes indicados en el apartado anterior son valores medios. A continuación se indican los intervalos de aplicación.



EVALUACIÓN CONTINUA

Pruebas de evaluación escritas. Valoración del 60 al 90%

Se realizarán varias pruebas escritas que evaluarán la asimilación de los conceptos de la asignatura y la capacidad de aplicación a la resolución de ejercicios, problemas o casos prácticos. Para superar una prueba hay que obtener al menos una puntuación de 5 sobre 10. Habrá una última prueba cuando no se hayan superado todas las pruebas anteriores. Calificaciones inferiores a 3 sobre 10 no aportarán valor a la calificación final.

Realización de trabajos individuales. Valoración del 10 al 40%

Se consideran las siguientes actividades:

- Resolución de ejercicios/problemas/casos prácticos

- Prácticas de ordenador

- Informes escritos

Las alumnas y alumnos que deseen cambiar de la evaluación continua a una evaluación final lo deberán solicitar al Profesor/a de la asignatura mediante un escrito antes de la semana novena del curso o en la semana siguiente a la semana de publicación de los resultados de la primera prueba escrita, si ésta es posterior a la semana novena.



EVALUACIÓN FINAL

Examen 100 %. Constará de una prueba teórica tipo test y la resolución de ejercicios/problemas

- Material suministrado en la plataforma e-gela.
- Software LOOP-PRO.

Bibliografía básica

1.- Stephanopoulos, G. "Chemical Process Control", Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J. (1984).

2.- Seborg, D.E., Edgar, T.F., Mellichamp, D.A. "Process Dynamics and Control", 2ª ed. John Wiley and Sons, New York (2004).

3.- Bequette, B.W., "Process control: modeling, design and simulation", Prentice Hall, N.J. (2003).

4.- Riggs, J.B., Karim, M.N., "Chemical and Bio-Process Control", 3ª ed., Pearson education Inc., Boston, MA (2006).

5.- Creus, A. "Instrumentación Industrial", 8ª ed., Marcombo S.A., Barcelona (2010).

6.- Ollero de Castro, P., Fernández, E. "Control e instrumentación de procesos químicos", Editorial Síntesis, Madrid (1997).

Bibliografía de profundización

- Smith, C.A., Corripio, A.B. "Principles and Practice of Automatic Process Control", 3ª ed. John Wiley and Sons, New York (2006). Traducción de la 1ª ed. "Control Automático de Procesos: Teoría y Práctica", Limusa, Mexico (1991).
- Ogunnaike, B., Ray, W.H., "Process Dynamics, Modeling and Control", Oxford University Press, New York (1994).
- Marlin, T.E., "Process Control: Designing Processes and Control Systems for Dynamic Performance", 2ª ed., McGraw-Hill, New York (2000).