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.

Metodología

Ausencia de clases por tratarse de una asignatura en extinción.
Se realizará un examen final teórico-práctico para evaluar los
conocimientos de acuerdo con el programa de la asignatura.

Criterios y Sistemas de Evaluación

• Examen de teoría y problemas:
Se realizará un examen final y no se tendrá en cuenta las evaluaciones
de cursos pasados.
Constará de cuestiones teórico-prácticas y de problemas, de tipo similar a
los exámenes de cursos anteriores.

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)