Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL	ING. EN ALIMENTOS	7/08	2014	2° cuatrimestre

Docente	Función	Cargo	Dedicación
GALETTI, AGUSTIN ESTEBAN	Prof. Responsable	P.Adj Semi	20 Hs
OROSCO, ROBERTO PABLO	Auxiliar de Práctico	JTP Simp	10 Hs

Cualquier ingeniero que opere o diseño una planta de industrial debe tener conocimientos mínimos de automatización de procesos. Un adecuado sistema de control automático permite operar una planta de manera económica, segura y cumpliendo con las normativas de cuidado del medio ambiente.
Para poder automatizar un proceso es necesario poder medir algunas variables y tomar medidas sobre otras.
La Instrumentación y Control de Procesos tiene como propósito fundamental el análisis, diseño y automatización de procesos en diversos sectores de la industria.

I) Capacitar al alumno para desarrollar las siguientes actividades en el campo del control automático:
- Comprender en detalle el comportamiento dinámico de los procesos en el estado transitorio.
- Plantear, diseñar y especificar correctamente estrategias sencillas de control.
- Analizar y entender estrategias más complejas propuestas por especialistas.
- Diagnosticar y resolver problemas sencillos del control de una planta en operación.
- Participar en la gestión de adquisición de un sistema de control.
II) Consolidar una formación básica a partir de la cual el alumno pueda especializarse en la materia.

TEMA 1: Introducción al control de procesos


1.1 Introducción
1.2 Ejemplo introductorio:
1.2.1 Control por realimentación
1.2.2 Control anticipativo
1.3 Definiciones y conceptos básicos relativos a los sistemas de control de procesos:
1.3.1 Variable de proceso
1.3.2 Punto de consigna
1.3.3 Variable manipulada
1.3.4 Variable de perturbación.
1.4 Señales e instrumentos de un sistema de control de proceso:
1.4.1 Sensor
1.4.2 Transmisor
1.4.3 Controlador
1.4.4 Actuador o elemento final de control.
1.5 Niveles de control de procesos:
1.5.1 Control regulatorio básico, CRB
1.5.2 Control regulatorio avanzado, CRA
1.5.3 Control multivariable, CM
1.5.4 Optimización en línea, OL
1.6 Diseño del sistema de control

TEMA 2: Modelización del comportamiento dinámico de procesos
2.1 Introducción
2.2 Consideraciones generales acerca del modelado matemático de procesos:
2.2.1 Principios fisicoquímicos
2.2.2 Grado de detalle
2.2.3 Consistencia
2.2.4 Concepto de régimen nominal de operación.
2.3 Ecuaciones de conservación y tipos de modelos:
2.3.1 Formulación de modelos de parámetros globalizados
2.3.2 Formulación de modelos de parámetros distribuidos

TEMA 3: Análisis de la dinámica de procesos en el dominio del tiempo
3.1 Introducción
3.2 Linealización de modelos dinámicos de procesos
3.3 Sistemas lineales de primer orden
3.4 Sistemas de segundo orden
3.5 Sistemas de orden superior

TEMA 4: Análisis dinámico en el dominio de Laplace: Función de transferencia
4.1 Introducción
4.2 La transformada de Laplace
4.3 Resolución de ecuaciones diferenciales lineales
4.4 Funciones de transferencia de modelos entrada-salida
4.5 Análisis cualitativo del comportamiento dinámico de un sistema y concepto de estabilidad
4.6 Diagramas de bloques

TEMA 5: Análisis dinámico en el dominio de la frecuencia: Respuesta en frecuencia
5.1 Introducción
5.2 Respuesta en frecuencia
5.3 Diagramas de Bode de sistemas simple
5.3.1 Ganancia estática
5.3.2 Integrador puro
5.3.3 Retardo de primer orden
5.3.4 Adelanto de primer orden
5.3.5 Tiempo muerto o retardo puro
5.3 Respuesta en frecuencia de sistemas constituidos por varias funciones de transferencia en serie

TEMA 6: Modelos Dinámicos empíricos para control de procesos
6.1 Introducción
6.2 Metodología general
6.3 El método de la curva de reacción
6.4 Métodos estadísticos

TEMA 7: Control por realimentación
7.1 Introducción
7.2 Instrumentación de un lazo simple de control
7.3 Controladores analógicos PID
7.4 Controladores digitales
7.5 Selección de las acciones de control

TEMA 8: Análisis Dinámico y diseño de lazos de realimentación
8.1 Introducción
8.2 Diagrama de bloques y respuesta de un lazo simple de control
8.3 Criterios de estabilidad en lazo cerrado
8.4 Efecto de las acciones básicas de control sobre la respuesta en lazo cerrado

TEMA 9: Sintonización de controladores PID
9.1 Introducción
9.2 Sintonización de controladores de realimentación
9.3 Criterios de calidad de respuesta
9.4 Selección del tipo de controlador
9.5 Métodos de sintonización de controladores

TEMA 10: Control regulatorio avanzado: Control de procesos con grandes tiempos muertos. Control con variables
10.1 Introducción
10.2 El problema de control de procesos con elevado tiempo muerto
10.3 El Predictor de Smith
10.4 El predictor de Smith y los errores de modelado
10.5 El Predictor PI
10.6 Control de procesos con respuesta inversa

TEMA 11: Control regulatorio avanzado: Control con variables auxiliares
11.1 Control en cascada
11.2 Control anticipativo
11.3 Control selectivo o control con restricciones
11.4 Control de gama partida

TEMA 12: Control por computadora y Control secuencial de procesos
12.1 Introducción
12.2 Ventajas e inconvenientes del control por computadora
12.3 Funciones de las computadoras en el control y supervisión de procesos
12.3.1 Adquisición y tratamiento de datos
12.3.2 Monitorización y supervisión
12.3.3 Telemando
12.3.4 Control
12.4 Estructuras actuales de los sistemas de control por computador. Buses de campo (fiel bus)
12.5 Control secuencial de procesos
12.5.1 Introducción
12.5.2 Ejemplo ilustrativo
12.6 Autómatas programables o Controladores lógicos programables (PLC)
12.6.1 Estructura de un PLC
12.6.2 Lenguajes de programación
12.6.3 Programación GRAFCET: Ejemplo aplicado al control de un proceso

TEMA 13: Introducción a la instrumentación de procesos químicos
13.1 Introducción
13.2 El proceso de medida
13.3 Clasificación de los instrumentos de medida
13.4 Definiciones y conceptos básicos
13.5 La transmisión de la medida
13.6 Calibrado
13.7 Diagramas de tuberías e instrumentos, P&ID (piping and instrument diagram)

TEMA 14: Medidores de temperatura
14.1 Introducción
14.2 Factores involucrados en la medición de la temperatura
14.2.1 Medición de temperatura en sólidos
14.2.2 Medición de temperatura en fluidos
14.3 Clasificación de los sensores de temperatura:
14.3.1 Termopares
14.3.2 Termoresistencias
14.3.3 Termistores
14.3.4 Pirómetros de radiación
14.8 Selección del sensor de temperatura

TEMA 15: Medidores de presión y nivel
15.1 Introducción
15.2 Conversión mecánica-eléctrica
15.2.1 Galgas extensiométricas
15.2.2 Potenciómetros
15.2.3 Transductores capacitivos e inductivos
15.2.4 Transductores piezoeléctricos
15.3 Elementos primarios para la medida de presión
15.4 Medidores de nivel
15.5 Medida del nivel de sólidos

TEMA 16 Medidores de caudal
16.1 Introducción
16.2 Medidores de presión diferencial
16.3 Medidores de impacto
16.4 Medidores lineales
16.5 Medidores de inserción
16.6 Medida de caudal másico con medidores volumétricos
16.7 Medidores de caudal másico
16.8 Selección de los medidores de caudal

TEMA 17: Elementos finales de control: válvulas de regulación automática
17.1 Introducción
17.2 Válvulas de control
17.2.1 Válvulas de globo o asiento
17.2.2 Válvulas de mariposa
17.2.3 Válvulas de bola
17.3 Componentes de una válvula de control
17.3.1 Cuerpo y componentes internos
17.3.2 Materiales constructivos
17.3.3 Actuadores
17.3.4 Accesorios de válvulas de control
17.4 Características de caudal de las válvulas de regulación
17.5 Dimensionamiento de válvulas de control

Práctico de Aula N°1: Introducción a MatLab
Práctico de Aula N°2: Modelado de procesos dinámicos
Práctico de Aula N°3: Análisis de la dinámica de procesos en el dominio del tiempo
Práctico de Aula N°4: Modelado empíricos de procesos
Práctico de Aula N°5: Diseño de lazos de control
Práctico de Aula N°6: Sintonización de controladores PID

Práctico de Laboratorio N°1: Modelado empírico de un proceso continuo
Práctico de Laboratorio N°2: Sintonización de un Controlador PID

I) Régimen de Regularización:

I-a) Asistencia. Clases Teóricas: 70%; Prácticas de Aula: 70%; Prácticos de laboratorio: 100%.

I-b) Evaluación parcial: Aprobación de dos (2) exámenes parciales , un (1) trabajo integrador e informes de cada práctico de laboratorio.


II) Régimen de Aprobación

II-a) Alumnos Regulares: Examen Oral por sorteo de Temas según bolillero:

BOLILLA N°1: TEMAS 1, 7, 11, 17
BOLILLA N°2: TEMAS 2, 8, 10, 16
BOLILLA N°3: TEMAS 3, 9, 12, 15
BOLILLA N°4: TEMAS 4, 7, 10, 14
BOLILLA N°5: TEMAS 6, 8, 11, 13

II-b) Modalidad Libre:

- Resolución de problema Teórico/Práctico
- Examen Oral (símil modalidad Regular)

[1] 1 - Control e instrumentación de procesos químicos – Pedro Ollero de Castro – Eduardo Fernández Camacho – Editorial Sintesis – 1997.
[2] 2 - Chemical Process Control - George Stephanopoulos - Prentice Hall International
[3] 3 - Process systems analysis and control, Donald R. Coughanowr, Lowell B. Koppel, McGraw-Hill 1965

[1] 1 – Handbook of Chemical Engineers, Capítulo 8 “Process Control”, McGraw- Hill
[2] 2- Practical Process Control for Engineers and Technicians Wolfgang Altmann, Elsevier 2005
[3] 3- Process modeling, simulation and control for chemical engineers, William L. Luyben, McGraw-Hill, 1996

 

TEMA 1: Introducción al control de procesos
TEMA 2: Modelización del comportamiento dinámico de procesos
TEMA 3: Análisis de la dinámica de procesos en el dominio del tiempo
TEMA 4: Análisis dinámico en el dominio de Laplace: Función de transferencia
TEMA 5: Análisis dinámico en el dominio de la frecuencia: Respuesta en frecuencia
TEMA 6: Modelos Dinámicos empíricos para control de procesos
TEMA 7: Control por realimentación
TEMA 8: Análisis Dinámico y diseño de lazos de realimentación
TEMA 9: Sintonización de controladores PID
TEMA 10: Control regulatorio avanzado: Control de procesos con grandes tiempos muertos. Control con variables
TEMA 11: Control regulatorio avanzado: Control con variables auxiliares
TEMA 12: Control por computadora y Control secuencial de procesos
TEMA 13: Introducción a la instrumentación de procesos químicos
TEMA 14: Medidores de temperatura
TEMA 15: Medidores de presión y nivel
TEMA 16 Medidores de caudal
TEMA 17: Elementos finales de control: válvulas de regulación automática