Control e Instrumentación de Pro

Control de Procesos
Titulación de GRADO: Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Curso 2019-20

Caracter:	Optativa, 6 créditos (21 h teoría, 7 h. aula, 30h. laboratorio)
Curso:	4º, 2º cuatrimestre código 42401
Horario teoría:	Segundo cuatrimestre: Jueves de 12 a 14h, INDUVA aula 42
Horario Prácticas:	Segundo cuatrimestre: Jueves de 16 a 18h, Sede Mergelina, Laboratorio del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática
Profesor:	Cesar de Prada Moraga prada@autom.uva.es http://www.isa.cie.uva.es/~prada/ Jesus Maria Zamarreño Cosme jesusm@autom.uva.es http://www..eii.uva.es/jmzama/ Ingeniería de Sistemas y Automática (ISA), Sede Mergelina, EII
Prerrequisitos:	Conocimientos de Fundamentos de Automática y Modelado

Objetivos
Programa Practicas
Actividades Bibliografía
Evaluación Documentación Oferta de Proyectos TFG

Los alumnos pueden usar el sistema Moodle: http://campusvirtual.uva.es de esta asignatura.

Objetivos:

Con esta asignatura se pretende que el alumno adquiera unos conocimientos de Control e Instrumentación de procesos que le permitan entender, analizar y diseñar sistemas de control automático de la industria de procesos. Se pretender combinar los fundamentos teóricos con un componente significativo de aplicación práctica de forma que el alumno conozca los elementos básicos de la implementación y operación de sistemas de control de procesos. Se proporciona también una introducción a los sistemas de control avanzado que constituyen la base de la operación óptima y eficiente de muchos procesos.

Esta asignatura se enmarca en la formación en control de procesos industriales de los estudiantes de Automática y Electrónica. Partiendo de un conocimiento de los procesos con los que deben operar, los alumnos que la cursen con aprovechamiento deberían ser capaces de diseñar y analizar su estructura de regulación, escoger la instrumentación adecuada e implementar, sintonizar y operar los sistemas de control de dichos procesos, tanto aquellos basados en estructuras de control clásicas, como sistemas avanzados de control predictivo que incluyen la identificación de modelos dinámicos a partir de datos experimentales.

Cubre una rama de especialización orientada a los procesos industriales y a la industria de procesos en particular.

Video sobre Control de procesos https://canal.uned.es/video/5a6f2605b1111f2d4c8b45ba

Aprender Compitiendo:

Se anima a los alumnos a que participen en el Concurso en Ingeniería de Control 2020 organizado por CEA (Comité Español de Automática)

Web del concurso:

https://www.unirioja.es/dptos/die/cic2020/

Los ganadores obtendrán el premio al mejor trabajo competitivo realizado por estudiantes sobre temas de Control e Instrumentación en torno a un benchmark industrial.

Inscripcion hasta el 27 de marzo de 2020

Igualmente se anima a participar en otros premios promovidos por CEA (Comité Español de Automática), junto a empresas:

PREMIO EMPRESARIOS AGRUPADOS.pdf

MOOC course on Dynamics and Control

Los alumnos estan invitados tambien a participar en las actividades y unirse a la seccion de estudiantes de ISA-España http://estudiantes.isa.cie.uva.es/ https://www.youtube.com/watch?v=fvq-Lsn8oaE En particular, en el curso de Ingeniería de Instrumentación y Control. impartido por Julio Fernández, profesional de la empresa Intecsa Industrial

http://estudiantes.isa.cie.uva.es/curso-de-instrumentacion/

y en el Concurso organizado por ISA-España para premiar los mejores trabajos sobre Instrumentación,Automatización y Control realizados por estudiantes.

ISA - Premio Estudiantes ISA 2018-2019.pdf

Revista EuroXchange

Los alumnos pueden publicar sus trabajos de prácticas o en simulacion en la Revista EuroXchange de la Federación Europea de estudiantes de ISA. Las trabajos aceptados para publicación tendrán especial consideración cara a su valoración en la calificación de la asignatura. Plazo de envio hasta el 25 de marzo.

http://isad12s.guap.ru/Espc.aspx

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Programa

21 horas de teoria, 7 de aula

1. Instrumentación para control de procesos y Sistemas de Control Automático.

Lección 1.1 Introducción a los Sistemas de control industrial.

Control de procesos. Regulación automática. Secuenciamiento y operaciones lógicas. Nomenclatura ISA para diagramas P&I. La pirámide de control. El papel del Control y la Instrumentación dentro de la operación de un proceso industrial.

Lección 1.2 Transmisores y sistemas de medida

Introducción. Elementos de un sistema de medida industrial. . Acondicionamiento de señales. Transmisores. Características. Medidas de proceso más comunes: presión, caudal, nivel, temperatura, etc. Instrumentación Inteligente.

Lección 1.3 Actuadores

Válvulas de regulación. Tipos de válvulas. Características estáticas y dinámicas. Formulas de cálculo. Cavitación. Bombas y Compresores. Motores. Otros actuadores.

Lección 1.4 Controladores.

Reguladores PID industriales. Problemas prácticos de operación: "wind up" y transferencias automático/ manual. Diseño de lazos de control. Criterios de sintonía de reguladores PID. Métodos de sintonía. Diseño robusto. Métodos de sintonía automática. Sistemas con retardos: Predictor de Smith. Ejemplos.

Lección 1.5 Sistemas de control industrial.

Tecnologías. Sistemas de control distribuido (DCS). Configuración y operación. Secuenciamiento y operaciones lógicas. Sistemas instrumentados de seguridad. Otros sistemas de control. Supervisión del comportamiento de controladores.

2. Diseño de Sistemas de Control industrial.

Lección 2.1 Lazos de control comunes.

Estudio de lazos de control de caudal, nivel, temperatura y presión. Diagramas de bloques y características.

Lección 2.2 Introducción al diseño de estructuras de Control

Control en Cascada. Control Feedforward. Control Ratio. Control Selectivo. Control Override. Control Inferencial. Control de rango partido. Ejemplos.

Lección 2.3 Sistemas con interacción.

Sistemas multivariables. Control de sistemas con interacción utilizando lazos simples. Medida de la interacción. Matriz de ganancias relativas de Bristol. Diseño de sistemas con desacoplo. Ejemplos.

Lección 2.4 Control de unidades de proceso tipicas

Diseño de sistemas de control de reactores, calderas, compresores, evaporadores, hornos, .... Metodología de diseño del esquema de control de una planta completa. Prácticas en un simulador de procesos.

3. Control Predictivo basado en modelos.

Lección 3.1 Introducción a la Identificación de sistemas

Introducción. Control y optimización basada en modelos. Modelado e identificación. Metodología de identificación de sistemas. Métodos de estimación de parámetros. El método de Mínimos Cuadrados (LS). Propiedades de los estimadores. Identificación en lazo cerrado. Identificación práctica: Diseño de experimentos. Métodos de validación de modelos.

Lección 3.2 Introducción al Control predictivo (MPC)

Fundamentos de Control predictivo. El regulador DMC. Compensación de perturbaciones. Formulación multivariable del Control Matricial Dinámico (DMC). Formulación del control predictivo con restricciones. Justificación económica del control avanzado. Ejemplos de aplicación.

Lección 3.3 Estimación de estados y Supervisión de sistemas

Estimación de estados y variables no medidas. Reconciliación de datos. Indicadores de eficiencia (REIs)

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Prácticas:

30 horas de laboratorio

Las clases prácticas se enmarcan dentro del enfoque de "aprender practicando" y permiten al alumno aplicar la teoría utilizando herramientas y sistemas reales. Constituyen una parte importante de la asignatura. Parte de las prácticas se realizarán en simulación, utilizando ordenadores personales (PC) con lenguajes de diseño y simulación estándar (LoopPro, EcosimPro) pero fundamentalmente se realizan con procesos conectados a ordenador del Laboratorio de Ingeniería de Sistemas y Automática para que el alumno pueda familiarizarse con la instrumentación, y los sistemas software y procesos reales.

Los alumnos deberán realizar tres trabajos prácticos en el laboratorio por grupos, correspondientes a cada parte de la asignatura:

P1 Instrumentación y sistemas de control de procesos. Entrega 12/03 hasta las 10.00h

P2 Diseño de estructuras de control. Entrega 16/04 hasta las 10.00h

P3 Identificación de sistemas y control Predictivo. Entrega 21/05 hasta las 10.00h

Los cuales serán tenidos en cuenta en la valoración final. Tras la entrega del report de cada practica, se realizará una exposición pública de la misma en un seminario de discusión.

La entrega de practicas se realizará a través del sistema Moodle: http://campusvirtual.uva.es

Tamaño máximo de los archivos: 8 Mb

Practica1.pdf

Practica2.pdf

Practica3.pdf sustituida por: Práctica3_CP_2020.pdf

sysquake.zip

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Actividades

Visitas técnicas

Se realizará una visita a la factoría de ACOR en Olmedo, en particular a sus salas de control y sistemas de instrumentación, en cooperación con la sección de estudiantes de ISA-Valladolid

Fecha prevista: abril de 2020 . Fecha limite de inscripción: 8 de marzo al delegado de curso. Salida a las 9 h. de la calle Prado de la Magdalena, frente a Filosofia

Visita 2017 ACOR

Se realizará también una visita a la refinería de petróleo de PETRONOR en Muskiz (Vizcaya), en particular a sus salas de control y sistemas de control avanzado, en cooperación con la sección de estudiantes de ISA-Valladolid

Fecha prevista: 14 de mayo de 2020. Fecha limite de inscripción: Hasta el 9 de abril al delegado de curso. Salida de la calle Prado de la Magdalena, frente a Filosofia a las 6.15h.

visita Abril 2015 Mayo 2019

visita Abril 2016 Visita 2017

ControlAutomaticoyDinero.pdf visitaUVA.zip

Visita a la sala de control de la factoria Sonae en Valladolid, 13 de marzo de 2017

Visita Tafisa Marzo 2017 visita marzo 2017

Conferencias

Están previstas varias Conferencias , en cooperación con la sección de estudiantes de ISA-Valladolid, a cargo de profesores y profesionales de la industria de reconocida competencia:

"Implementacion de Industria4.0 en Sonae-Arauco
Alberto Vicente, Ingeneiro de proceso en Sonae, 13 de febrero de 2020

“Ingenieria de Instrumentacion y control de plantas Industriales"

Julio Fernández Losa, INTECSA INDUSTRIAL, febrero 2020

I&C Construcción.pdf

" Sistemas de control distribuido"

David Ascarza, Process Systems & Solutions Eng., Emerson Automation Solutions, abril 2020

"Control y optimizacion en Petronor"
Mikel Sola, Dpto. de Control Avanzado, Petronor, mayo 2020

Simulador de Procesos

Se realizarán prácticas por grupos en un simulador de entrenamiento de personal de sala de control de una factoría azucarera

introSimulacion_PCE_2010.zi

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Bibliografía:

Process Dynamics, Modeling and Control, B.A. Ogunnaike, W.H. Ray, Oxford Univ. Press, 1994 (*)
Principles and practice of Automatic process control, Smith, Corripio, Edt. John Wiley, 3ª edc., 2006 (*)
Control e Instrumentación de procesos químicos, Ollero, Fdez.-Camacho, Edt. Sintesis, 1997 (*)

Identification of multivariable industrial processes, Zhu Y., Backx, T., Springer Verlag 1993
Model Predictive Control, E.F. Camacho y C. Bordons, Second EditionSpringer-Verlag, Londres,ISBN 1-85233-694-3, 2004

Essentials of process control,W.L. Luyben, M.L. Luyben, Edt. Mc Graw-Hill, 1997

Process modeling, simulation and control for chemical eng., Luyben, Edt. McGraw Hill, 1990
Process Dynamics, Modelling, Analysis and simulation, B. Wayne Bequette, Edt. Prentice Hall, 1998

Automatic Tunning of PID Regulators, Astrom, Hagglund, Edt. ISA, 1995
Tuning of industrial control systems, A. B. Corripio., Edt. ISA, 1990
Manual de instrumentación y control de Procesos, Edt. Alción, 1998

Control Avanzado de Procesos, José Acedo Sanchez, Edt. Diaz de Santos 2002

Process Dynamics and Control, D.E. Seborg, T.F. Edgar, D.A. Mellichamp, J. Willey, 1989

The Condensed Handbook of Measurement and Control, N.E. Battikh, Edt. ISA, 2nd Edition, 2003

Resource Efficiency of Processing Plants, S. Kramer, S. Engell edt. Wiley-VCH, 2018

(*) Textos básicos

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Evaluación:

Se valorarán:

ü Proyectos prácticos (40%)

ü Participacion en seminarios.. (10%)

ü Examen (40%)

ü Laboratorio (10%)