PROGRAMA DE TEORÍA
1. Aspectos generales de diseño y control de una plantas de procesos
1.1. Introducción. Diseño básico e ingeniería de detalle
1.2. Balances de materia y energía en plantas de proceso.
1.2.1. Modelos de subsistemas.
1.2.2. Modelos de plantas integradas.
1.2.3. El problema de medición de variables del proceso.
1.3. Disposición de los instrumentos de medida.
1.4. El problema de control en una planta de procesos.
1.4.1. Control de procesos mono-variables
1.4.2. Control de sistemas multivariables.
1.5. Control por asignación de polos y medición de variables de proceso.
1.5.1. Técnica de control por asignación de polos.
1.5.2. Ventajas y limitaciones de dicha técnica.
1.5.3. Ejemplos de aplicación a sistemas mono-variables.
1.5.4. Ejemplos de aplicación a sistemas multivariables.
1.6. Control por asignación de polos más integradores
1.7. Ejemplo de aplicación a una planta completa de evaporadores.
1.7.1. Modelo de la planta.
1.7.2. Definición de variables manipuladas controladas y de perturbación.
1.7.3. Linealización y determinación de la matriz transferencia.
1.7.4. Simulación de la planta del modelo lineal con integradores.
1.7.5. Simulación del sistema lineal y no lineal.
1.7.6. Determinación del intervalo máximo y mínimo de las variables medidas.
1.7.7. Diseño preliminar de la instrumentación más adecuada.
2. Flujo de fluidos incompresibles en plantas de proceso
2.1. Conceptos básicos sobre termodinámica de corrientes fluidas.
2.1.1. Definición de variables y sistemas de unidades.
2.1.2. Principio de conservación de la masa para volúmenes de control.
2.1.3. Principio de conservación de la energía para volúmenes de control.
2.1.4. Problemas con energía de flujo variable.
2.1.5. Simulación de flujo de fluidos con energía de flujo variable.
2.1.6. Conservación de la cantidad de movimiento en un volumen de control.
2.2. Flujo de fluidos incompresibles en tuberías de proceso.
2.3. Simulación de flujo de fluidos incompresibles en plantas de proceso.
2.3.1. Construcción por computador del ábaco de Moddy.
2.3.2. Utilización del número de Karman.
2.3.3. Pérdidas de carga en tuberías e instrumentos de medida.
2.4. Aplicaciones al flujo de gases a velocidades moderadas.
2.5. Cálculos computacionales.
2.6. Simulación de redes de tuberías para plantas de proceso.
2.7. Aplicaciones a medidores de caudal
3. Flujo de fluidos compresibles en plantas de proceso
3.1. Concepto de número de Mach. Aplicaciones.
3.2. Flujo adiabático reversible con área variable.
3.3. Flujo adiabático reversible en toberas convergentes-divergentes para gas ideal.
3.3.1. Ecuaciones generales de cálculo
3.3.2. Ecuaciones aproximadas de cálculo.
3.4. Ecuaciones para flujo isotérmico sin rozamiento.
3.5. Ecuaciones fundamentales para flujo no isotérmico sin rozamiento.
3.6. Flujo isotérmico irreversible en tuberías horizontales.
3.7. Cálculo de la capacidad de la tubería con flujo isotérmico.
3.8. Flujo adiabático irreversible en tuberías horizontales.
3.9. Cálculo computacional de la capacidad de la tubería.
3.9.1. Aplicaciones al diseño de instrumentos medidores.
3.9.2. Aplicación a tuberías que interconectan equipos de proceso.
3.10. Diseño gráfico-computacional de tuberías con flujo compresible.
3.11. Aplicaciones a medidores de caudal.
4. Medida de variables de proceso para control
4.1. Características generales de medida de variables de proceso.
4.2. Medidas en el control de un proceso
4.2.1. Válvulas de control
4.2.2. Posicionadores y actuadores.
4.2.3. Controladores neumáticos.
4.2.4. Controladores electrónicos.
4.2.5. Servomotores eléctricos.
4.3. Reguladores PID
4.3.1. Reguladores neumáticos.
4.3.2. Aire para instrumentos.
4.3.3. Reguladores electrónicos.
4.3.4. Acondicionamiento de señal.
4.3.5. Filtros.
4.3.6. Relación señal ruido.
4.3.7. Convertidores AD y DA.
4.4. Transmisión de señales.
4.4.1. Telemetría y transmisión.
4.4.2. Multiplexores.
4.4.3. Transmisión de señales eléctricas
4.4.4. Conceptos básicos de redes industriales para transmisión de señales.
4.5. Comunicación digital
4.5.1. Esquema OSI.
4.5.2. Redes de área local. Protocolos de comunicación.
4.5.3. Buses de campo en plantas de proceso. FIP, PROFIBUS, Bitbus.
4.6. Comunicación hombre-máquina.
4.7. Integración de sistemas en plantas de proceso.
4.7.1. Estructura de los procesos controlados por computador.
4.7.2. Sistemas de control por computador en la industria de procesos.
4.7.3. ¿Hacia plantas de proceso automatizadas?
BIBLIOGRAFÍA: Ver la correspondiente a la asignatura Control e Instrumentación de Procesos Químicos. Para los alumnos que elijan esta asignatura se les suministrará material adicional de programas de cálculo relacionados con los ejemplos de aplicación citados anteriormente, así como problemas y ejercicios sobre características estáticas de sensores. Además, las siguientes referencias son útiles:
Consodine, D.M. Process Instrumentation and Control. McGraw-Hill, 1998.
Creus A. Instrumentación Industrial. Marcombo, 1993.
Streeter V.L. Fluid Mechanics. McGraw-Hill, 1970.
Granger R.A. Fluid Mechanics. Dover N.Y., 1995.
Olsson G.; Piani G. Computer Systems for Automation and Control. Prentice Hall, 1995
Richardson J.F.; Deacock D.G. Chemical Engineering. Vol 3. Pergamon, 1994.
Ogata K. Ingenieria de Control Moderna, Prentice Hall, 2003.
Faires V.M. Termodinámica. U.T.E.H.A. México, 1970.
Obert E.F.; Gaggioli R.A. Thermodinamics. McGraw-Hill, 1970.
Baehr H.D. Thermodynamik. Springer Verlag. Berlin-Gottigen-Heideberg, 1970.
Jones J.B. ; Dugan R.E. Ingeniería Termodinámica. Prentice Hall, 1997.
Hougen-Watson -Ragazt. Principios de los Procesos Químicos. Vol. I Balances de Materia y Energía. Reverté, 1975.
Hougen-Watson -Ragazt. Principios de los Procesos Químicos. Vol. II Termodinámica. Reverté, 1975.
Cengel Y.A.; Boles M.A. Termodinámica. McGraw-Hill, 2006.
Otras referencias útiles se suministrarán a los alumnos a lo largo del curso.
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