Nombre: CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS
Código: 509103009
Carácter: Obligatoria
ECTS: 4.5
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 3º - Segundo cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
[CB4 ]. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
[CG4 ]. Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial.
[CG5 ]. Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.
[CE22 ]. Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos.
Competencias de la materia
Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos químicos.
[CT1 ]. Comunicarse oralmente y por escrito de manera eficaz.
Al finalizar de cursar la asignatura el alumno deberá ser capaz de:
1. Establecer las necesidades de sensorización de un proceso químico determinando las variables que deben ser medidas así como la instrumentación indicada para dicha medida.
2. Obtener un modelo de los diferentes elementos que constituyen el proceso.
3. Determinar los parámetros del proceso o diseñar experimentos que puedan llevar a una identificación de los mismos.
4. Determinar las variables que deben ser objeto de control, las variables que pueden ser manipuladas y diseñar los lazos de control necesarios para el funcionamiento del proceso.
5. Construir un simulador de aquellas partes del proceso que puedan ser de interés con el objeto de comprobar el funcionamiento de los lazos de control diseñados.
6. Utilizar la simulación con el objeto de sintonizar los parámetros de los lazos de control para conseguir un punto de funcionamiento adecuado.
7. Establecer las condiciones para la puesta en marcha de las soluciones desarrolladas en el proceso y especificar los índices de funcionamiento para hacer un posterior análisis del mismo.
Elementos de un sistema de control. Técnicas de identificación. Diseño del sistema de control. Controladores PID. Estructuras de control y control multivariable. Control predictivo.
UD 1. INTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOS QUÍMICOS
Tema 1. Introducción al Control e Instrumentación de Procesos Químicos
UD 2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL
Tema 2. Sensores
Tema 3. Actuadores y otros elementos en los sistemas de control
UD 3. IDENTIFICACION Y SIMPLIFICACIÓN DE MODELOS
Tema 4. identificación y simplificación de modelos
UD 4. CONTROL DE SISTEMAS
Tema 5- Control mediante modificacion de un parámetro con el lugar de las raíces
Tema 6, Diseño de controladores PID
UD 5. OTROS SISTEMAS DE CONTROL
Tema 7. Estructuras de control basadas en PID
Tema 8. Otros sistemas de control
Práctica 1 1. CONTROL EN LAZO ABIERTO FRENTE AL CONTROL EN LAZO CERRADO
Modelado y simulación mediante Simulink, de sistemas de control en lazo abierto y en lazo cerrado para identificar las ventajas y desventajas de ambos sistemas de control.
Práctica 2. INSTRUMENTACIÓN
Uso de los diagramas P&I para la representación de lazos de control Identificación de instrumentos industriales Caracterizacion de instrumentos industriales
Práctica 3. CONTROL MEDIANTE AJUSTE DE UN PARÁMETRO. EL LUGAR DE LAS RAÍCES
Utilización de la técnica del lugar de las raíces para ajustar un parámetro variable de un sistema para conseguir un comprtamiento deseado.
Práctica 4. DISEÑO DE REGULADORES PID
Aplicación de técnicas de diversas técnicas para el diseño de reguladores PID y su aplicación sobre una maqueta de laboratorio
Práctica 5. CONTROLADORES EN CASCADA
Diseño, implementación y análisis de estructuras de control basadas en PID.
Práctica 6. CONTROL AVANZADO
Diseño, aplicación y análisis de otras estructuras de control
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
UD 1. INTRODUCTIONS TO CHEMICAL PROCESS CONTROL
Topic 1. Introduction to the control and instrumentation of Chemical process
UD 2. COMPONENTES IN A CONTROL SYSTEMS
Topic 2. Sensors
topic 3. Actuators and other components in control systems.
UD 3. IDENTIFICATION AND MODEL SIMPLIFICATION
topic 4. Identification and model simplification
UD 4. SYSTEM CONTROL
Topic 5. System control with parameter ajust with root locus.s
Topic 6. PID controller design
UD 5. OTHER CONTROL SYSTEMS
Topic 7. Control PID based structures
Topic 8. Other control systems
The practices are carried out in groups of two students in order to enhance teamwork skills. Each practicum is carried out in two stages: a first one in the laboratory, of two hours, and a second one without attendance. The practical reports will be available in the Virtual Classroom, prior to the face-to-face session. It is recommended that students analyze the practical beforehand to get the most out of the face-to-face session. The dynamics of teamwork, within each pair, is decided by its members. However, after the end of the face-to-face session, a deadline will be set for each student to submit a report of the practice through the Virtual Classroom, the content of which will be specified for each practice. Each practice will be evaluated by means of a rubric, which will appear in the statement of the practice so that each student knows the evaluation criteria.
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc.
Se realizarán sesiones de teoría y problemas con un total de 27 horas
29
100
Clase en aula de informática: prácticas.
Se desarrollarán 7 prácticas de laboratorio, con una duración cada una de 2 horas
12
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua).
Se realizarán dos exámenes parciales, cada uno con una duracion de 2 horas
4
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación final).
El sistema de evaluación final tendrá un duración de 4 horas. En él se desarrollará una parte por cada una de las actividades que forman el sistema de evaluación continuo
4
100
Tutorías.
Los estudiantes realizarán actividades de formación tipo tutorías, de manera presencial o grupal, estimándose que cada estudiante realiza dicha actividad durante dos horas, de media.
2
100
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo.
Trabajo realizado por el estudiante fuera del aula, bien de manera individual o grupal
84
0
Pruebas escritas oficiales: Se evaluará especialmente el aprendizaje individual por parte del alumno de los contenidos específicos disciplinares abordados.
Se realizarán dos exámenes donde se evaluarán:
Cuestiones para evaluar los conocimientos teóricos
Ejercicios de carácter práctico del tipo de los que se hayan resuelto en clase
Cada uno de los parciales tendrá un peso del 35% de la calificación final. El estudiante deberá obtener al menos un 4 sobre 10 en cada uno de ellos para poder superar la asignatura.
En estos exámenes se evaluarán los resultados del aprendizaje
1. Establecer las necesidades de sensorización de un proceso químico determinando las variables que deben ser medidas así como la instrumentación indicada para dicha medida.
2. Obtener un modelo de los diferentes elementos que constituyen el proceso.
3. Determinar los parámetros del proceso o diseñar experimentos que puedan llevar a una identificación de los mismos.
4. Determinar las variables que deben ser objeto de control, las variables que pueden ser manipuladas y diseñar los lazos de control necesarios para el funcionamiento del proceso.
5. Construir un simulador de aquellas partes del proceso que puedan ser de interés con el objeto de comprobar el funcionamiento de los lazos de control diseñados.
7. Establecer las condiciones para la puesta en marcha de las soluciones desarrolladas en el proceso y especificar los índices de funcionamiento para hacer un posterior análisis del mismo.
70 %
Evaluación por el profesor, Autoevaluación y Coevaluación (evaluación por compañeros) mediante criterios de calidad desarrollados (rúbricas) de informes de laboratorio, problemas propuestos, actividades de Aprendizaje Cooperativo, etc.
Informe sobre las prácticas de laboratorio. Esta actividad consistirá en la evaluación de los informes que deberá presentar el estudiante después de cada práctica de laboratorio.
La calificación final de esta actividad se obtendrá a partir de la media aritmética de las calificaciones de cada una de las prácticas.
Con esta actividad se evalúan los siguientes resultados del aprendizaje:
1. Establecer las necesidades de sensorización de un proceso químico determinando las variables que deben ser medidas así como la instrumentación indicada para dicha medida.
2. Obtener un modelo de los diferentes elementos que constituyen el proceso.
3. Determinar los parámetros del proceso o diseñar experimentos que puedan llevar a una identificación de los mismos.
4. Determinar las variables que deben ser objeto de control, las variables que pueden ser manipuladas y diseñar los lazos de control necesarios para el funcionamiento del proceso.
5. Construir un simulador de aquellas partes del proceso que puedan ser de interés con el objeto de comprobar el funcionamiento de los lazos de control diseñados.
6. Utilizar la simulación con el objeto de sintonizar los parámetros de los lazos de control para conseguir un punto de funcionamiento adecuado.
30 %
Sistema de evaluación final: prueba única sobre contenidos teóricos, aplicados y/o aspectos prácticos de la asignatura
Con esta actividad se evaluarán todos los resultados del aprendizaje de la asignatura mediante varias pruebas, que tendrán una relación con las actividades del sistema de evaluación continuo, de forma que la obtención de una calificación igual o superor a 4 (sobre 10) en una actividad de este permitirá eximir de la realización de una de las partes de esta actividad del sistema de evaluación final
La evaluación estará constituida por:
- Dos exámenes, cada uno de ellos correspondiente a los exámenes parciales del sistema de evaluación continua. Cada uno de estos exámenes tendrá un peso del 35% de la calificación final y el estudiante deberá obtener al menos un 4 sobre 10 en cada uno de ellos para superar la asignatura.
Existirá también un examen práctico, a realizar en el laboratorio, para aquellos estudiantes que no hubieran realizado las prácticas, o prefieran esta opción a la antes planteada. Esta parte del examen tendrá un peso del 30% sobre la calificación global de la asignatura.
100 %
Autor: Ogata, Katsuhiko
Título: Ingeniería de control moderna
Editorial: Prentice Hall
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9788483229552
Autor: Moreno, Luis
Título: Ingeniería de control modelado y control de sistemas dinámicos
Editorial: Arie
Fecha Publicación: 2003
ISBN: 8434480557
Autor: Ogata, Katsuhiko
Título: Ingenería de control moderna
Editorial: Prentice-Hall Hispanoamericana
Fecha Publicación: 1993
ISBN: 9688802344
Autor: Ollero de Castro, Pedro
Título: Control e instrumentación de procesos químicos
Editorial: Síntesis
Fecha Publicación: 1997
ISBN: 8477385173
Autor: Bosch, P.P.J. van den
Título: Modeling, identification and simulation of dynamical systems
Editorial: CRC Press
Fecha Publicación: 1994
ISBN: 0849391814
Autor: Woods, Robert L.
Título: Modeling and simulation of dynamic systems
Editorial: Prentice Hall
Fecha Publicación: 1997
ISBN: 0133373797
Autor: Skogestad, Sigurd
Título: Multivariable feedback control analysis and design
Editorial: John Wiley and Sons
Fecha Publicación: 2007
ISBN: 0470011688
Autor: Bequette, B. Wayne
Título: Process dynamics modeling, analysis and simulation
Editorial: Prentice-Hall
Fecha Publicación: 1998
ISBN: 0132068893
Autor: Camacho, Eduardo F.
Título: Model predictive control
Editorial: Springer-Verlag
Fecha Publicación: 2000
ISBN: 3540762418
Autor: Aström, Karl Johan
Título: Computer controlled systems theory and design
Editorial: Prentice-Hall
Fecha Publicación: 1984
ISBN: 0131643193
Comité Español de Automática CEA
http://www.cea-ifac.es/noticias/noticias/
RIAI: Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial
http://riai.isa.upv.es/
ISA Sección Española
http://www.isa-spain.org/
Revista Automática e Instrumentación
http://www.grupotecnipublicaciones.com/publicaciones/automatica-e-instrumentacion.html
IEEE Control Systems Society
http://www.ieeecss.org/main/