UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: Q0818
Control De Procesos I
Última Actualización de la Asignatura: 20/12/2016

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03030 - Ingeniería Química 2002 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
5to
-

CORRELATIVIDADES
Ingeniería Química - Plan 2002
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
(Q0806) Termodinámica de Ingeniería Química II
(Q0807) Transferencia de Energía y Materia
(Q0808) Simulación de Procesos II
(Q0809) Ingeniería de las Operaciones Físicas I
(Q0811) Tecnología del Calor
(Q0813) Ingeniería de las Operaciones Físicas II
(Q0811) Tecnología del Calor
(Q0813) Ingeniería de las Operaciones Físicas II

INFORMACIÓN GENERAL 

Área: Sin Area
Departamento: Quimica

Ingeniería Química - 2002 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Aplicadas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 48hs SEMANALES: 3 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
2 hs
PRÁCTICA
1 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
5 hs
Resol. de Problemas abiertos
5 hs
Proyecto y Diseño
0 hs
PPS
8 hs

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 66 hs

HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)
TEORÍA

-

PRÁCTICA

-


PLANTEL DOCENTE

Profesor Adjunto - Interino, Dedicación Exclusiva  
Ing.García Clúa, José Gabriel   mail jose.garciaclua@ing.unlp.edu.ar

Jefe de Trabajos Prácticos - Ordinario, Dedicación Simple  
Ing.Weimer, Iván Alcides   mail ivanweimer@yahoo.com.ar

Ayudante Diplomado - Interino, Dedicación Simple  
Ing.Rodríguez Griffiths, Rosalía   mail rosaliarodriguez@live.com.ar

Ayudante Diplomado - Interino, Dedicación Simple  
Ing.Gallo, María Angélica   mail angelica.gallo@ing.unlp.edu.ar

OBJETIVOS

Capacitar a los alumnos en la teoría lineal de control: el concepto de realimentación, el control de equipos y plantas, nociones y distintos principios de diseño, ajuste del controlador, etc.,de manera de brindar un panorama amplio de la operación de plantas y del diseño de su instrumentación y control .El énfasis en los procesos a controlar, con un enfoque teórico-práctico, complementado con una somera descripción de las tecnologías utilizadas en esta especialidad permitirán la inserción del futuro profesional en los campos de producción, diseño y supervisión de plantas.

PROGRAMA SINTÉTICO

El lazo cerrado de control; componentes y funciones. El controlador. Control regulador y servomecanismo. Las perturbaciones. Diagrama de bloques. Ejemplos.Control en cascada y feedforward. Ejemplos.Modelado y dinámica. Balances de materia de energía; las suposiciones.Funciones de transferencia, transformada de Laplace, linealizaciones, variables de desviación. Los procesos difíciles de controlar: la demora y la respuesta inversa. Interacción y no linealidades: el tanque flash, la columna de destilación, la caldera de generación de vapor. Las alinealidades tanque flash, la columna de destilación, la caldera de generación de vapor. Las alinealidades (ganancia y constante de tiempo variables), procesos no lineales, el control de pH. Soluciones tecnológicas: control de reflujo interno, predictores, controladores autoajustables, control de balance de materia y energía.Respuesta temporal al escalón. Elementos dinámicos simples: integrador, primer y segundo órden, la demora, el cero. Dinámicas de órden superior, la respuesta sigmoidea y los modelos que la aproximan. Caracterización de la respuesta temporal de segundo órden. Raíces, polos y ceros.Características dinámicas de los procesos de nivel, presión, caudal, temperatura y composición. Selección de las acciones de control. Esquemas de control de variables. Nociones de diseño.El controlador. Características de las acciones de control PID en lazo abierto y cerrado. La plantilla del controlador real: distintas funciones.El lazo cerrado. Nociones de estabilidad, ganancia máxima y período último. Raíces de la ecuación característica, influencia de los polos y ceros. Método de Routh-Hurwitz.Ajuste del controlador. Métodos de Ziegler y Nichols en lazo abierto y cerrado. Otros métodos de ajuste. La curva de reacción. Criterios de óptimo. Influencia de las acciones de control sobre la respueta temporal en lazo cerrado.Control en cascada, ejemplos. Feedforward, ejemplos. El compensador adelanto/atraso. Control de relación.Esquemas de control de plantas completas. Nociones de diseño. Ejemplos.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad

El lazo cerrado de control; componentes y funciones. La realimentación negativa. El controlador, la válvula reguladora y el medidor transmisor. Señales. Control regulador y servomecanismo. Las perturbaciones. Diagrama de bloques; resolución del lazo cerrado. Condiciones ideales. Ejemplos: control de un intercambiador de calor, de una bomba centrífuga, de un reactor tanque continuo.
Control en cascada y feedforward. Porqué se implementan; condiciones y ventajas. Las perturbaciones como fuente de diseño. Ejemplos: control de un reactor tanque continuo agitado con camisa, control de temperatura de un horno, control del caudal de alimentación (feedforward).
Modelado y dinámica. Objetivo de modelar un proceso, exactitudes, aproximaciones, linealidades y no linealidades.Balances totales de materia de energía; las suposiciones generales y típicas de control de procesos. Las ecuaciones complementarias: transferencia de calor, equilibrio químico, de los gases ideales, de flujo y de velocidad de reacción química. Modelos una entrada una salida y multivariable.
Funcion de transferencia, definición, modelo lineal aproximado, una entrada una salida, su adecuación al diseño de control de procesos. La transformada de Laplace, utilidad, principales linealizaciones, variables de desviación.
Los procesos difíciles de controlar: la demora y la respuesta inversa. Interacción y no linealidades: el tanque flash, la columna de destilación, la caldera de generación de vapor. Las alinealidades(ganancia y constante de tiempo variables), procesos no lineales, el control de pH. Soluciones tecnológicas: control de reflujo interno, predictores, controladores autoajustables, control de balance de materia y energía.
Respuesta temporal al escalón. Elementos dinámicos simples: integrador, primer y segundo órden, la demora, el cero. Dinámicas de órden superior, la respuesta sigmoidea y los modelos que la aproximan. Caracterización de la respuesta temporal de segundo órden.
Características dinámicas de los procesos de nivel, presión, caudal, temperatura y composición. Selección de las acciones de control. Esquemas de control de variables. Nociones de diseño.
El controlador. Características de las acciones de control PID en lazo abierto y cerrado. La plantilla del controlador real: distintas funciones.
El lazo cerrado. Nociones de estabilidad, ganancia máxima y período último. Raíces de la ecuación característica, influencia de los polos y ceros. Método de Routh-Hurwitz.Ajuste del controlador. Métodos de Ziegler y Nichols en lazo abierto y cerrado. Otros métodos de ajuste, Cohen - Coon, Ciancone. La curva de reacción como ensayo general. Distintos criterios de óptimo para procesos continuos: relación de atenuación 1/4, mínimo IAE. Influencia de las acciones de control sobre la respuesta temporal en lazo cerrado. Criterios empíricos de ajuste. Ajuste de sistemas de control de procesos discontinuos, el reactor batch.
Los límites del lazo simple de control: no cumplir con los objetivos del proceso. Análisis del lazo (ajustes del controlador, dimensionado de la válvula reguladora), análisis de las perturbaciones como principio de diseño de otros esquemas de control: control en cascada y feedforward.Control en cascada, diseño, funcionamiento, diagrama de bloques, ajustes. Ejemplos: control de temperatura de un horno, control de temperatura de una columna de destilación, control de posición de la válvula.
Compensación feedforward. Principio de diseño, diagrama de bloques. Ejemplo de columna de destilación (caudal de carga). El compensador general adelanto/atraso. Control de balance de materia y energía: el intercambiador de calor (estado estacionario no lineal), control de nivel de tres elementos. Control de relación, los dos esquemas. Ejemplos: relación de reactivos en un reactor y control de combustión (relación aire/combustible).
Esquemas de control de plantas completas, pretratamiento, proceso principal y postratamiento. Nociones de diseño, redundancias de controles. Ejemplos: el tanque intermedio, control con recirculación.


BIBLIOGRAFÍA

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad



1) Marlin T. E.: Process control, McGraw Hill, 1993, biblioteca del Departamento.
2) Stephanopoulos G.: Chemical process control, Prentice Hall, 1984, biblioteca del Departamento.
3) Guías de la cátedra, manual del simulador Cstation, biblioteca del Departamento.

Bibliografía complementaria:
1) Shinskey F. G.: Process control systems, Mc Graw Hill, 2da, 3ra y 4ta. edición, 1967 - 1996; Energy conservation trough control, Academic Press, 1973; Distillation control; Controlling multivariable processes, ISA 1981, biblioteca del Departamento.
2) Garcé O. R.: Consideraciones y esquemas de control, DIQ-FI-UNLP, 1974, biblioteca del Departamento.

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

Resolución de problemas: 5 hs., con informes escritos.Obtención de funciones de transferencia.Obtención de respuestas temporales. Uso de simuladores CC y Tutsin.Simulación de procesos en lazo abierto y cerrado, ajuste del controlador, con simulador Cstation.Control en cascada y feedforward.Laboratorios: 5 hs., con informe escrito.Práctica en equipo piloto de control de temperatura. Relevamiento del equipo, puesta en marcha, operación en lazo abierto y cerrado, ajuste de las acciones del controlador.Seminarios, trabajo integrador: 8 hs.Obtención individual de una función de transferencia, eligiendo suposiciones. Diseño del esquema de control del equipo. Informe escritoDesarrollo individual de un tema, informe escrito, exposición oral y presentación en Power Point, ante todo el curso.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

Dictado de clases teóricas, por el profesor titular, tratando de conseguir la interacción con los alumnos, y generalmente partiendo del problema real y encontrando la solución teórica o práctica. Consultas con disposición permanente del personal de la cátedra.Resolución de problemas con explicación somera, consulta permanente, y realización en grupo e individual.Uso de simuladores en forma individual, con asistencia docente permanenente.Realización de una práctica de laboratorio guiada por docentes de la cátedra y en base a una guía de trabajos prácticos.Realización de seminarios y trabajos especiales, con bibliografía seleccionada y asistencia permanente del personal de la cátedra.Las presentaciones de informes escritos, permiten la enseñanza de las técnicas de redacción de informes técnicos. La orientación general de la asignatura está sesgada hacia la práctica profesional, por lo cual todos los temas hacen referencia (en la medida de lo posible) a situaciones reales de la industria. Este hecho guía la metodología de la enseñanza al poder plantear situaciones de interés para el alumno y permite abordar distintos temas, y con distinta profundidad, según los requerimientos y las inquietudes. Cuando esto sucede la interacción (o mediación pedagógica) es muy rica y productiva.Se intenta enseñar a razonar los problemas, con todas las herramientas de la ingeniería, aunque el resultado es disperso por curso y por alumnos. Se plantean algunos temas económicos (costos de las implementaciones, de la instrumentación y operativos).Se hace hincapié en el comportamiento dinámico de equipos y plantas, introduciendo la variable tiempo, y las relaciones operativas entre las variables que definen el funcionamiento del proceso. Se realizan consideraciones de diseño y de rediseño.Se destaca la necesidad de definir los objetivos de diseño y operativos de los equipos, y la formulación de los balances de materia y energía, resaltando la necesidad de aproximar las soluciones con la exactitud necesaria y suficiente para los problemas de control.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

Se toman dos evaluaciones teórico-prácticas. Los temas están relacionados entre teoría y práctica, aunque haciendo hincapié en lo visto en ésta última, particularmente desarrollos y cálculos.La teoría se ha dividio en dos módulos: introducción y el lazo abierto, y el lazo cerrado y esquemas de control. La promoción directa se realizará con la aprobación de las dos evaluaciones parciales teórico-prácticas con dos oportunidades para cada una., con promedio superior a seis (6). También existirá una recuperación al final del curso.La promoción por exámen final se realizará cuando haya alcanzado una nota mayor o igual a cuatro en los trabajos práctios podrá rendir el exámen final en las fechas estipuladas por la facultad.

MATERIAL DIDÁCTICO

Hasta principios de la década del noventa, el personal docente de la asignatura a través de su historia, produjo varios apuntes generales de la asignatura, textos sobre temas específicos y gran cantidad de guías de trabajos prácticos y demás material didáctico.Se ha dejado de producir este material, excepto cuando es estrictamente indispensable por falta de textos de referencia, para provocar al alumno a recurrir a buenos textos en inglés. De esta manera se pretenden cubrir dos falencias detectadas en los alumnos en la última década: la insuficiencia de conocimiento del idioma inglés y la casi nula consulta de textos (los que son reemplazados por los apuntes de la cátedra o los tomados en clase). Se cree que la aplicación de esta idea, también constituye un complemento de la metodología de enseñanza, orientada a intentar resolver algunos de los problemas formativos de los alumnos.

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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