Profesorado

Diego López Sánchez

Situación

Prerrequisitos

Ninguno

Contexto dentro de la titulación

El control de procesos químicos atiende a su naturaleza dinámica y a la
consiguiente necesidad de ser reguladas las variables de proceso en los
valores
de diseño para los cuales el proceso se ajusta a los requerimientos óptimos en
términos de rendimiento técnico-económicos y de seguridad. Por otro lado,
viene
a complementar el tratamiento de funcionamiento estático o de régimen
permanente de las diferentes operaciones unitarias que conforman todo proceso
químico.

Recomendaciones

Dado que la asignatura requiere de la utilización de herramientas matemáticas
y
de conocimientos básicos sobre los principios físico-químicos involucrados en
los procesos químicos, se recomienda haber superado el mayor número de
disciplinas troncales y obligatorias de primer y segundo curso; y, en
particular, la asignatura de operaciones básicas.

Competencias

Competencias transversales/genéricas

Instrumentales
Capacidad de análisis y síntesis.
Conocimientos de informática.
Resolución de problemas.
Personales
Razonamiento crítico
Sistémicas
Capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química e ingeniería.
  Analizar sistemas utilizando balances de materia y de energía en
  régimen estacionario y transitorio.
  Modelizar procesos químicos.
  Diseño básico de sistemas de automatización y control.
  Comparar y seleccionar alternativas técnicas de control de procesos.
  

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  Calcular elementos de instrumentación y control.
  Identificar dinámica de procesos.
  Diseñar sistemas básicos de control de procesos.
  Evaluar y optimizar funcionamiento de lazos de control.
  Conocimiento de vocabulario y terminología específica de control en
  inglés.
  

• Actitudinales:

  Generar interés en reflexionar sobre lo que se comenta en clase o
  sobre las lecturas que propone el profesor.
  Participar activamente en la clase.
  Reaccionar positivamente frente al empleo de metodologías docentes
  activas
  

Objetivos

- Contribuir a fijar los conocimientos y métodos de la Ingeniería Química, al
introducir una nueva dimensión “dinámica” de sus conceptos, que viene a
complementar la imagen “estática” de las “Operaciones
Básicas”.
- Los objetivos educativos de la asignatura están orientados a la adquisición
de
conocimientos suficientes para que el alumno consolide una formación básica en
el campo del control automático de procesos químicos. Concretamente:
1.- Modelizar la dinámica de los procesos químicos como funciones de
transferencia y analizar su respuesta frente a las perturbaciones.
2.- Analizar la respuesta de los lazos de control por realimentación para la
regulación de las principales variables de proceso y aplicar técnicas de ajuste
de los parámetros del controlador.
3.- Entender las técnicas de control avanzado y su aplicación a los procesos
químicos para lograr su correcto funcionamiento en términos de rendimiento,
calidad de los productos y de seguridad.
4.- Conocer el funcionamiento de la instrumentación de los sistemas de control

Programa

BLOQUE 1. TEORÍA GENERAL DE CONTROL. DINÁMICA DE PROCESOS.

TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LAS SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL.
Introducción y objetivos del control automático de procesos. Historia del
control automático. Componentes básicos de un sistema de control, terminología
y
conceptos básicos. Controles de bucle abierto y cerrado. Diagramas de bloques y
simplificación. Función de transferencia de un lazo cerrado. Precisión y
estabilidad. Señales de transmisión. Estrategias de control.

TEMA 2. MODELIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE SISTEMAS.
Linealidad. Ecuaciones diferenciales. Sistemas mecánicos, térmicos e
hidráulicos. Características generales de los sistemas físicos.

TEMA 3. MATEMÁTICAS PARA EL ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL.
Transformadas de Laplace. Variables de desviación. Linealización de funciones.

TEMA 4. SISTEMAS DINÁMICOS DE PRIMER ORDEN,
Introducción y estudio de diferentes sistemas: elemento termómetro de bulbo de
mercurio, elemento reactor con camisa de calefacción, elemento tanque con
reacción química de orden α, elemento tanque de nivel variable y salida
libre,
elemento sistema de presión.

TEMA 5. SISTEMAS DINÁMICOS DE ORDEN SUPERIOR.
Introducción y estudio de diferentes sistemas de segundo orden: elemento
manómetro de mercurio, elemento termómetro en su alojamiento, sistema de dos
tanques en serie, elemento válvula automática. Respuestas ante una entrada en
escalón y parámetros característicos de la curva. Otros elementos dinámicos.

BLOQUE 2. SISTEMAS DE CONTROL DE PROCESOS.

TEMA 6. SISTEMAS DE CONTROL POR REALIMENTACIÓN. CONTROLADORES PID.
Lazo de control por retroalimentación. Controladores PID: acción proporcional,
integral y derivativa.

TEMA 7. ANÁLISIS DINÁMICO DE CIRCUITOS DE CONTROL POR REALIMENTACIÓN.
Funciones de transferencia. Ecuación característica. Análisis matemático lazos
de control. Respuesta de un circuito cerrado, errores en estado estacionario.
Estabilidad del circuito de control. Sintonización del controlador.

TEMA 8. SISTEMAS AVANZADOS Y APLICACIONES DE CONTROL DE PROCESOS.
Control de relación. Control en cascada. Control en adelanto o feed-forward.
Control en rango partido. Control selectivo y por sobreposición. Control
multivariable. Control de bombas, compresores, intercambiadores y columnas de
destilación. Sistemas de control distribuido.

BLOQUE 3. INSTRUMENTACIÓN.

TEMA 9. INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS.

TEMA 10. MEDIDORES DE CAUDAL.

TEMA 11. MEDIDORES DE TEMPERATURA, PRESIÓN Y NIVEL.

TEMA 12. ELEMENTOS FINALES DE CONTROL.

En este bloque 3, se estudiará el fundamento físico, funcionamiento y
aplicaciones de los instrumentos más representativos que son utilizados en la
industria de procesos químicos. Asimismo, se diseñará un lazo de control de
caudal.

Actividades

Lecciones
Aprendizaje basado en problemas
Aprendizaje tutorado, trabajos monográficos, exposición y debate.
Seminarios, aula de informática, visitas industria.

Metodología

• Clases teóricas y prácticas:
Se desarrollarán en el aula, usando la pizarra y medios de proyección, con una
metodología basada en la utilización de ejemplos de procesos químicos simples
que faciliten el entendimiento de los aspectos conceptuales y su posterior
afianzamiento, con la resolución analítica de ejercicios prácticos y el apoyo
de
soporte informático.
Las clases de teoría y de resolución de problemas no deben estar separadas, ya
que es más conveniente ir intercalando los nuevos conocimientos con ejercicios
adecuados y de fácil aplicación.
• Actividades académicas dirigidas:
Consistirán en sesiones llevadas a cabo en las clases en las que cada grupo de
alumnos con la supervisión del profesor realizará las diferentes actividades
planteadas, y que posteriormente deberán completar y entregar la memoria en
informes.
Seminarios:
Con esta técnica docente se desea ampliar y desarrollar con más profundidad
aquellos temas en la que los alumnos encuentren mayor dificultad. El profesor
orientará a los alumnos sobre las posibles dudas que les puedan surgir. También
se mostrarán los sistemas de control empleados actualmente en la industria,
utilizando software y realizando visitas.
Tutorías colectivas:
Sesiones en grupo de una hora de duración donde los alumnos expondrán al
profesor dudas
y cuestiones sobre lo trabajado en las clases teóricas.

Actividades académicas dirigidas no presenciales:
El alumno deberá realizar en grupo una actividad no presencial en donde pondrá
en prácticas las técnicas, procedimientos e instrumentos propios de la
asignatura. Para ello, el alumno buscará la información relacionada con la
temática como base para la elaboración del trabajo y su posterior emisión del
informe que será expuesto y sometido a debate por parte del resto del alumnado.

• Correo electrónico:
Este medio se pone a disposición del alumno para establecer comunicación
personal e inmediata sobre consultas puntuales, sugerencias, petición de
información, etc.

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 162

• Clases Teóricas: 24  
• Clases Prácticas: 36  
• Exposiciones y Seminarios: 7  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 4  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 4  
  • Sin presencia del profesorado: 10  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 63  
  • Preparación de Trabajo Personal: 4  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 10  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Técnicas Docentes

Criterios y Sistemas de Evaluación

• Exámenes de teoría y problemas:
Se realizarán exámenes parciales de carácter no eliminatorio y un final.
Constarán de cuestiones teórico-prácticas y de problemas, planteadas para
evaluar el grado de adquisición de las competencias a desarrollar. La
calificación de este apartado representará un 80 % de la nota final.
• Actividades Académicas:
Durante el desarrollo del trabajo se tendrá en cuenta la participación activa
de
los alumnos. En el informe se valorará la estructura, desarrollo de los
contenidos y la aplicación de los conocimientos desarrollados en clase; y en
cuanto a la exposición oral, la presentación, razonamiento y las habilidades de
comunicación. Se presentará memoria de las prácticas realizadas. También se
valorará la asistencia a clase. La calificación de estas actividades
representará el 20% de la nota final de la asignatura.

La superación de la asignatura requiere obtener una calificación mínima del 40%
en el examen y del 40 % en el conjunto de las actividades académicas, y que la
media sea superior a 5 puntos sobre 10.

Recursos Bibliográficos

•  CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS: TEORÍA Y PRÁCTICA. Smith, C.A.;
Corripio, A.B., Editorial Limusa (2000).
•  INTRODUCCIÓN AL CONTROL E INSTRUMENTACIÓN, Clement, J.M., Editorial
Alambra (1970).
•  CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS, Ollero de Castro, P.;
Fernández, E., Editorial Síntesis (1997).
•  INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL, Creus A., Editorial Marcombo (1997)
•  INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO, Weyrick, R.C., Editorial Gustavo
Pili (1977)
•  INGENIERÍA DE CONTROL MODERNA, Ogatta, K., Editorial Prentice Hall
Inter. 4ª Ed. (2003)
•  MANUAL DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS, Editorial Alción (1998)
•  INSTRUMENTATION AND AUTOMATION IN PROCESS CONTROL, Pitt, M.J.; Preece,
P.E.; Ed. Ellis Horwood (1990)
•  COMPUTER CONTROL IN THE PROCESS INDUSTRIES, Roffel B., Chin P.; Ed.
Lewis Publishers, 2ª Ed. (1989)
•  SISTEMAS DE CONTROL DE PROCESOS, Shinskey, F.G.; Editorial McGraww-Hill
(1996)