55 control de procesos iibdea

5/13/2018 55 Control de Procesos Iibdea - slidepdf.com

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALSECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

PROGRAMA SINTÉTICO

CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización

ASIGNATURA: Control de Procesos II SEMESTRE: Noveno

OBJETIVO GENERAL:

El alumno analizará los tipos de arquitecturas de control que se pueden aplicar a diferentes procesosindustriales, en estudio de caso; así mismo realizará diseños básicos en sistemas de control difuso einterfases hombre-máquina.

CONTENIDO SINTÉTICO:

I. Arquitecturas de Control

II. Aplicación de las Arquitecturas de Control a Equipos de ProcesosIII. Sistema de Control en Plantas de Fabricación de AceroIV. Introducción a los Sistemas de Control Inteligente de ProcesosV. Introducción a las Interfases Hombre - Máquina

METODOLOGÍA:

Búsqueda documental por el alumnoParticipación activa de los alumnos en propuestas de implementación de control a equipos de procesosExposición por parte del profesor y de los alumnos empleando: pizarrón, rotafolios, acetatos,presentaciones para computadora y prototiposRealización de prácticas en plantas piloto de procesosRealización de prácticas a través de simulación digital

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:

Se evaluará con tres exámenes departamentales, Primer examen: unidades I, Segundo examen:unidades II y III, Tercer examen unidad: IV y V. La calificación de la teoría será el promedio de los tresexámenes departamentales con un peso de 40%, cada alumno elaborará y entregará un reporte porpráctica de laboratorio efectuada y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 40%.Participación en clase con un valor del 10%. Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del10%. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría, en el laboratorio, participaciones y;tareas, trabajos, y actividades extra clase. Siempre y cuando, la teoría y el laboratorio sean aprobatorios.

BIBLIOGRAFÍA:

Chin-Teng, Lin & C.S. George, Lee; Neural Fuzzy Systems; Editorial Prentice Hall; E.U. 1995; Primeraedición; 797 pp.

Luyben, W. L.. Process, Modeling, Simulation, and Control For Chemical Engineers; Editorial Mc-GrawHill; E.U. 1990; Segunda edición; 725 pp.

Smith, Carlos A. & Corripio, Armando B. Control Automático de Procesos Teoría y Práctica; EditorialLimusa; México 1999; 717 pp.





ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica yEléctrica

CARRERA: Ingeniería en Control yAutomatizaciónOPCIÓN:COORDINACIÓN:DEPARTAMENTO: Académico de Ingenieríaen Control y Automatización

ASIGNATURA: Control de Procesos IISEMESTRE: Noveno

CLAVE:CRÉDITOS: 10.5VIGENTE: 2006TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-PrácticaMODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HRS./SEMANA / TEORÍA: 4.5HRS./SEMANA / PRÁCTICA: 1.5HRS./TOTALES / SEMANA: 6

HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 81HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 27

HRS./TOTALES: 108

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO:POR: Academia de Control y AutomatizaciónREVISADO POR: Subdirección Académica.APROBADO POR: Consejo Técnico ConsultivoEscolar de la ESIME ZacatencoM. en C. Jesús Reyes García

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes yProgramas de Estudio del Consejo GeneralConsultivo del IPN





ASIGNATURA: Control de Procesos II CLAVE: HOJA: 2 DE 8

FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA

Las funciones principales del Control de Procesos son mantener la seguridad, eficiencia y calidad en laproducción. Es posible que en algunas circunstancias un lazo retroalimentado simple no sea suficientepara lograr dichos objetivos. La materia de Control de Procesos II dará las herramientas que le permitanal Ingeniero en Control y Automatización emplear arquitecturas de control basadas en múltiples lazosretroalimentados o prealimentados, así como su combinación a equipos de procesos. Hoy en día con lossistemas de control distribuido existentes y las herramientas de software para sistemas de control digital,se concreta y facilita la implementación de dichas técnicas.

Las asignaturas antecedentes son: Modelado de Sistemas, Teoría del Control III, Control de Procesos I,

Las asignaturas colaterales son: Proyecto Terminal II y Optativa II

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno analizará los tipos de arquitecturas de control que se pueden aplicar a diferentes procesosindustriales, en estudio de caso; así mismo realizará diseños básicos en sistemas de control difuso einterfases hombre-máquina.






No. UNIDAD: I NOMBRE: Arquitecturas de Control

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno analizará diversas estrategias avanzadas de control a sistemas de múltiples entradas ymúltiples salidas para equipos de procesos.

HORASNo.TEMA TEMAS

T P EC

CLAVEBIBLIOGRÁFICA

1.11.1.11.1.2

1.21.2.11.2.2

1.31.3.11.3.21.3.3

1.41.4.11.4.2

1.51.5.11.5.2

1.61.6.11.6.2

Control en cascadaCriterio de diseño y diagrama a bloquesSintonización y ejemplos de aplicación

Control por acción precalculadaCriterio de diseño y diagrama a bloquesSintonización y ejemplos de aplicación

Control de relaciónCriterio de diseñoEjemplos de aplicaciónLimites Cruzados

Control selectivoCriterio de diseñoEjemplos de aplicación

Control de gama divididaCriterio de diseñoEjemplos de aplicación

Control de set point programableCriterio de diseñoEjemplos de aplicación

4.5

4.5

4.5

3.0

3.0

3.0

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.0

1.0

7B, 4B, 5C, 6C, 9C,1C

ESTRATEGIA DIDÁCTICAInvestigación por parte del alumno de procesos reales aplicando estrategias avanzadas de control.Solución de ejercicios que permitan al alumno formular DTI’s de estrategias avanzadas de control.Elaboración de tareas y trabajos entregados.

Búsqueda bibliográfica de nuevos conceptos sugeridos por el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNExamen escrito de la unidad I con un valor del 40%Participación en clase con un valor del 10%Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%.Reporte de las prácticas con un valor del 40%.






No. UNIDAD: II NOMBRE: Aplicación de las Arquitecturas de Control a Equipos deProcesos


El alumno aplicará una estrategia de control avanzada a equipos de proceso, empleando los criterios dediseño, diagrama a bloques y sintonización de los controladores.

HORASNo.TEMA

TEMAST P EC

CLAVEBIBLIOGRÁFICA

2.12.1.1

2.1.2

2.22.2.12.2.2

2.32.3.12.3.2

2.42.4.1

2.4.22.4.32.4.4

Equipo de transferencia de calorControl en cascada para un intercambiador decalorSintonización del control en cascada

Equipo de almacenamientoControl en cascada para un tanqueSintonización del control en cascada

Equipos para cambios de concentraciónControl de relación para un reactorAnálisis de la respuesta

Alimentación de equipos de procesoControl de acción precalculada para un tanque

Análisis de la respuestaControl de rango dividido para una calderaAnálisis de la respuesta

5

4

6

6

6.0

6.0

3.0 7B, 4B, 2C, 9C, 1C

ESTRATEGIA DIDÁCTICASolución de ejercicios de aplicación práctica con el uso de la computadora digitalSolución de ejercicios por parte de los alumnos en el salón de clase.Exposición de los temas por el profesor con el auxilio de la computadora digital.

Realización de prácticas en el laboratorio de Control de Procesos

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNSegundo examen departamental. De la unidad II y III con un valor del 40%Participación en clase con un valor del 10%Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%.Reporte de las prácticas con un valor del 40%.






No. UNIDAD: III NOMBRE: Sistema de Control en Plantas de Fabricación de Acero


El alumno aplicará las estrategias y lazos de control en plantas de producción de acero, en estudio decasos.

HORASNo.TEMA

TEMAST P EC

CLAVEBIBLIOGRÁFICA

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

Generalidades de las plantas de fabricación deacero

Instrumentación de las plantas de fabricación deacero

Sistemas de control en la plantas deconcentración de mineral, de fabricación depellets, de laminación, de productos secundarios,de oxígeno y de tratamiento de agua.

Sistemas de Control en aceración y coladacontinua

Sistema de Control en un alto horno

1.5

3.0

6.0

3.0

1.5

3.0

1.0

1.0

1.0

1.0

7B, 4B, 9C, 1C

ESTRATEGIA DIDÁCTICAInvestigación bibliográfica del tratamiento del crudoInteracción con el profesor atendiendo sus indicaciones: tareas y exposición

Solución de ejemplos y elaboración de los diagramas correspondientesVisitas industriales

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNTercer examen departamental, que abarca las unidades II y III con un valor del 40%.Participación en clase con un valor del 10%Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%.Reporte de práctica de laboratorio con un valor del 40%






No. UNIDAD: IV NOMBRE: Introducción a los Sistemas de Control Inteligente deProcesos


El alumno comparará las respuestas de un proceso utilizando un control clásico y un control inteligentee identificará las características más importantes de un controlador difuso

HORASNo.TEMA

TEMAST P EC

CLAVEBIBLIOGRÁFICA

4.1

4.2

4.3

4.4

Introducción al control inteligente de procesosquímicos

Sistema de control de procesos basada enreglas

Introducción al control de procesos químicosusando lógica difusa

Ejemplo de aplicación a un sistema detemperatura.

1.5

2.0

4.5

4.53.0

2.0 3B, 1C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICASolución de ejercicios de en el salón para que los alumnos comparen los diferentes tipos de reglasSolución de varios ejercicios empleando lógica difusa que permita comparar las respuestas del control

clásico con el control difusoRealización de prácticas con el uso de la computadora digital

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNExamen escrito de las unidades III y IV con un valor del 40%Participación en clase con un valor del 10%Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%.Reporte de práctica de laboratorio con un valor del 40%






No. UNIDAD: V NOMBRE: Introducción a las Interfases Hombre - Máquina


El alumno diseñará interfases hombre – máquina utilizando herramientas básicas de Visual Basic comosoftware de propósito general aplicado a un proceso.

HORASNo.TEMA TEMAS

T P EC

CLAVEBIBLIOGRÁFICA

5.1

5.2

5.3

Interfases gráficas para el control de procesos

Introducción a Visual Basic

Programación de algoritmos de control

1.5

3.0

5.54.5

2.0

2.0

4.0

3B, 1C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICASolución de ejercicios en el salón de clases coordinados por el profesorDesarrollo de programas extra claseRealización de prácticas de laboratorio

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNExamen escrito de las unidades IV y V con un valor del 40%Participación en clase con un valor del 10%Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%.Reporte de práctica de laboratorio con un valor del 40%






RELACIÓN DE PRACTICAS

PrácticaNo.

NOMBRE DE LA PRACTICA UNIDADDURACIÓN

[Horas]LUGAR DE

REALIZACIÓN

1

2

3

4

5

6

Plantear una propuesta de conexión para uncontrol en cascada, de relación y de acciónprecalculada para diferentes plantas.

Simulación y sintonización y puesta enmarcha de un control en cascada de unintercambiador de calor

Simulación y sintonización y puesta enmarcha de un control en cascada de unsistema de nivel

Visitas industriales a plantas de fabricaciónde acero

Simulación del comportamiento de un controldifuso para un intercambiador de calor

Realización de una interfase hombre –máquina para la supervisión de un proceso

I

II

II

III

IV

V

4.5

6.0

6.0

3.0

3.0

4.5

Todas lasprácticas se

realizarán en ellaboratorio de

Teoría de Control






PERIODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1º

2º

3º

I

II y III

IV y V

Evaluación con tres exámenes departamentales el cual tendráun valor del 40%.

Participación en clase con un valor del 10%,

Tareas, trabajos y actividades extra clase con un valor del 10%.

Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico porpráctica de laboratorio efectuada, y el promedio de lascalificaciones obtenidas tendrá un peso del 40%.

La calificación definitiva será la suma de la obtenida en lateoría, en el laboratorio, participaciones y; tareas, trabajos, yactividades extra clase. Siempre y cuando, la teoría y ellaboratorio sean aprobatorios.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Babatunde A. Ogunnaike, W. Harmon Ray; Process Dinamics,Modeling and Control; Editorial Oxford; E.U. 1994; Primeraedición; 1260 pp.Corripio B. Armando; Tuning of Industrial Control Systems;

Editorial Intrument Soiety of America; E.U. 1990; Primeraedición; 279 pp.Chin-Teng Lin & C.S. George Lee; Neural Fuzzy Systems;Editorial Prentice Hall; E.U. 1995; Primera edición; 797 pp.Luyben W. L.; Process, Modeling, Simulation, and Control ForChemical Engineers; Editorial Mc-Graw Hill; E.U. 1990;Segunda edición; 725 pp.Murrill W. Paul; Application Concepts of Process Control;Editorial Intrument Soiety of America; E.U. 1988; Primeraedición; 287 pp.Roca Cusido Alfred; Control de Procesos; Editorial Alfaomega;Segunda Edición; España 2002; Segunda edición; 606 pp.Smith Carlos A. & Armando B. Corripio; Control Automático de

Procesos Teoría y Práctica; Editorial Limusa; México 1999; 717pp.Wesley Hines J., Fuzzy and Neural Approaches in Engineering;Editorial A Wiley – Interscience Publication; E.U. 1997;Primera edición; 210 pp.William L. Luyben; Plantwide Process Control; EditorialMcGraw Hill; E.U. 1998; Primera edición; 395 pp.





PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA:Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización SEMESTRE Noveno

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM.

ACADEMIA: Control y Automatización ASIGNATURA: Control de Procesos II

ESPECIALIDAD Y NIVELACADÉMICO REQUERIDO:

Ingeniero en Control, Ingeniero Químico, IngenieroElectricista, Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica.Preferentemente con posgrado en área afín con la carrera.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:El alumno analizará los tipos de arquitecturas de control que se pueden aplicar a diferentes procesosindustriales, en estudio de caso; así mismo realizará diseños básicos en sistemas de control difuso einterfases hombre-máquina.

3. PERFIL DOCENTE:CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

PROFESIONALHABILIDADES ACTITUDES

• Modelaciónmatemática de formaanalítica y empírica

• Aplicaciones deespacio de estado

•

Función detransferencia• Técnicas de control

inteligente• Técnicas de

Sintonización• Aplicaciones de

arquitecturas decontrol paratemperatura, flujo,concentración y nivel

• Manejo de controlmultivariable.

• En la selección,aplicación, operación ydiseño de sistemas decontrol aplicados acontrol de procesos en el

uso de las variables denivel, temperatura, flujo,concentración y presión

• Comunicación• Establecimiento

de climasfavorables alaprendizaje.

•

Transferencia delconocimientoteórico a lasolución deproblemas.

• Análisis ysíntesis.

• Manejo degrupos.

• Realizaranalogías ycomparacionesen forma simple.

• Respeto• Compromiso con la

sociedad.• Ética• Responsabilidad•

Actualización• Colaboración• Superación docente y

profesional.• Cooperativa• Liderazgo.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

Ing. Luis Enrique Murillo YánezPresidente de la Academia

Ing. Guillermo Santillán GuevaraSubdirector Académico

M. en C. Jesús Reyes GarcíaDirector del Plantel

FECHA: 2006

55 control de procesos iibdea

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