PROGRAMACIÓN – 2024

OBJETIVOS

Formar al estudiante en la síntesis y/o análisis de sistemas de control de la Ingeniería Química, así como en los componentes del hardware disponible para implementar estrategias de control.

CARGA HORARIA

96 horas Totales
6 horas semanales

CONTENIDOS

T.1: INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO.

Introducción al control. Variables de entrada y salida. Control manual y control automático. El mecanismo de realimentación. Modelos E/S. Álgebra de bloques. Diagramas P&I. Norma ISA 5.1. Comportamiento transitorio de los procesos, modelos dinámicos, hipótesis de modelado. Ecuaciones diferenciales ordinarias (EDOs). Definición de Transformación de Laplace. Tablas y propiedades. Mecanismo para resolver EDOs. Aplicación de las propiedades. Polos y ceros. Expansión de Heaviside. Relación de transitorios con polos. EDOs no lineales, linealización. Sistemas de EDOs.

T.2: DINÁMICA DE PROCESOS.

Variable de desviación. Función de transferencia (FT). Pasos para la deducción de FT. Formas canónicas, polos y ceros. Cómo se usa la FT. Cambios típicos en las entradas. Respuestas al escalón, rampa, pulso, e impulso. Sistemas lineales de 1° Orden. Sistemas no lineales de 1° Orden. Ejemplos de linealización. Integrador. Tiempo muerto. Sistemas de dos elementos de primer orden en serie. Sistemas inherentes de 2° orden, respuestas oscilatorias, análisis de los polos complejos. Identificación de sistemas. Sistemas dinámicos más complejos. Sistemas de alto orden en serie. Caracterización simplificada de sistemas de alto orden.

T.3: INSTRUMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL.

Instrumentación industrial. Elementos de medición-transmisión. Elementos primarios y secundarios. Características estáticas y dinámicas. Terminología, Norma ISA S51.1. Señales. Fuentes de información. Elementos primarios de presión, temperatura, nivel y caudal. Elementos finales de control. La válvula de control, partes. FT de válvulas de control. Especificación técnica. Tipos más usados. Dimensionamiento. Característica de flujo inherente e instalada. Acción de las válvulas. Controlador ON OFF. Controlador PID. Acción de los controladores.

T.4: SISTEMAS EN LAZO CERRADO, COMPORTAMIENTO TEMPORAL.

Modelado de lazos de control. Sistema de 1° orden con control P. Respuesta temporal regulatoria y como servomecanismo. Error de estado estacionario. Sistema de 2° orden con control P. Respuesta temporal regulatoria. Respuesta oscilatoria (frecuencia y atenuación). Influencia de la acción P. Respuesta de la señal de control. Concepto de estabilidad. Polos de la Ecuación característica y estabilidad. Criterio de Routh. Acción integral. Sistema de 1° orden con control PI. Intensidad de acción integral. Acción derivativa. Sistema de 2° orden con control PD. Intensidad de acción derivativa. Limitaciones de la acción derivativa. Criterios de conducta de sistemas de control. Sintonización, métodos en lazo cerrado y en lazo abierto. Control de procesos no lineales con acción proporcional.

T.5: RESPUESTA EN FRECUENCIA.

Respuesta estacionaria a la sinusoide. Respuesta en Frecuencia (RF). Diagrama de Bode. RF de sistemas simples, representación en diagramas de Bode. RF de sistemas complejos. Bosquejo del diagrama de Bode, condiciones asintóticas de Bode. Parámetros críticos. Criterio de estabilidad de Bode. Márgenes de estabilidad. Frecuencia y ganancia últimas. Simplificación de Shinskey. RF y comportamiento temporal. Influencia de las acciones proporcional, integral y derivativa. Efectos del ruido de medición. Influencia de cambios en la planta. No linealidades e incertidumbre. Influencia sobre frecuencia y atenuación. Robustez. Sintonización robusta. Selección de la característica de flujo de válvulas.

T.6: TÉCNICAS AVANZADAS DE CONTROL.

Características básicas de los lazos simples más comunes de la industria de procesos. Control en cascada. Control selectivo. Control en rangos compartidos y divididos. Avanacción, métodos con funciones de transferencia y con modelos estáticos. Control de relación.

ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS

Clases teórico-prácticas. Desarrollo de los aspectos de la teoría aplicados a problemas. Se resuelven y discuten aplicaciones. La metodología es enseñanza basada en problemas.
Clases de problemas. Resolución de problemas de análisis y diseño de sistemas de control. Las clases de problemas corresponden a los temas desarrollados en las clases teórico-prácticas inmediatamente anteriores.
Clase experimental. Para conocimiento e identificación de los elementos de un sistema en lazo cerrado de un proceso en escala banco con instrumentación industrial.
Estudio de casos. Para análisis de sistemas elaborados de control. El enfoque es enseñanza basada en proyecto.

Todas son actividades presenciales . En el caso en el que, por alguna circunstancia como paro de ómnibus, desinfección de las instalaciones, etc., no fuera posible usar las instalaciones del Block 3 de la FACET, entonces las actividades se desarrollarán por videoconferencia (excepto la experimental), en los horarios pre-establecidos. El enlace se informará por la plataforma virtual de la materia.

HORARIOS

Lunes – 10:00 a 12:00 – Aula 4-4-20
Martes – 10:00 12:00 – Aula 4-4-20
Miércoles – 10:00 a 12:00 – Aula 4-1-32

RECURSOS

Libros (en biblioteca de la FACET)

Ollero de Castro, P. y Fernández Camacho, E., (1997). CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS, Síntesis, Madrid, España. (1 ejemplar en biblioteca)
Smith, C. A. y Corripio, A. B., (1991). CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS, Limusa, Méjico (traducción de la primera edición en inglés de 1985). (1 ejemplar en biblioteca)
Adam, Eduardo J., (2018). INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS, Ediciones UNL, Santa Fe, Argentina. (https://bibliotecavirtual.unl.edu.ar:8443/handle/11185/5542)
Seborg, D., Mellichamp, D., Edgar, T. y Doyle, F. (2010). PROCESS DYNAMICS AND CONTROL, John Wiley & Sons, New York, USA, 3º Ed. (1 ejemplar en biblioteca)
Acedo Sánchez, José, (2006). CONTROL AVANZADO DE PROCESOS, Ediciones Díaz de Santos, Madrid, España (disponible como e-book en biblioteca).

Videos
De instrumentación industrial disponibles en Internet

Página Web
Para información general y material de estudio de los alumnos https://catedras.facet.unt.edu.ar/controldeprocesos/

Plataforma virtual
Google.Classroom institucional para desarrollo de actividades teórico-prácticas y evaluaciones https://classroom.google.com/u/0/c/NjI4NjY5MDE0NTIw

Equipamiento
Elementos de medición, actuación y control industriales de Laboratorio de Control de Procesos 4-4-25

Aula
Disponible con proyector multimedia y acceso a red informática

SISTEMA DE EVALUACIÓN

Para aprobar la materia los alumnos deben:

Asistir al menos al 80 % de todas las clases teórico-prácticas, prácticas de problemas.
Participar en la clase experimental
Desarrollar 3 Evaluaciones breves para seguimiento del proceso enseñanza-aprendizaje.
Aprobación de dos Evaluaciones sobre problemas aplicados
Aprobar un Examen final integrador oral de naturaleza conceptual

En el período de recuperación, para aprobar la materia los alumnos deben:

Asistir al menos al 80 % de todas las clases teórico-prácticas de repaso
Aprobación de una Evaluación Integral sobre problemas aplicados
Aprobar Examen final integrador oral de naturaleza conceptual

Los exámenes libres se rigen por la reglamentación de la Facultad.

CORRELATIVAS

Operaciones Unitarias I
Análisis y Diseño de Reactores I