INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL

Docente a cargo: Ing. José G. Blanco

Carga horaria semanal 4 H s

Carga horaria total 68 Hs

FUNDAMENTACIÓN Los conceptos de sistema realimentado y su estabilidad ocuparan todo el ciclo básico

de Instrumentación y Control industrial. El conocimiento de algunos elementos de medición y

control prácticos completará el panorama indicado.

Dado el perfil de gestión que confiere esta carrera, se intentará relacionar estos nuevos

conocimientos con la actividad industrial mediante algunos ejemplos que indiquen la necesi-

dad de interacción de un ingeniero industrial con otras especialidades y profesiones.

Un ingeniero industrial "debe conocer y aplicar" perfectamente las disciplinas de ges-

tión que ocuparán la mayor parte de su vida profesional pero mejor desempeño tendrá si se fa-

miliariza con una forma de análisis profundo y eficiente sobre cómo se lleva una situación de

cualquier p r o c e s o a la e s t a b i l i d a d y c o n q u é e q u i p a m i e n t o y e l e m e n t o s d e control y medición lo

podremos realizar.

Los sistemas de control actuales se fundamentan en modelos matemáticos fácilmente

aplicables con control numérico computarizado. Es absolutamente necesario entonces conocer

con exactitud el comportamiento de la variable a medir en presencia de otras variables, y su in-

teracción entre ellas.

Esta asignatura vuelve a recrear conceptos de ciencia básica, leyes que gobiernan las va-

riables en cuestión, y en definitiva, la ingeniería, es decir la aplicación con ingeniosidad de esas

leyes físicas fundamentales.

OBJETIVOS El objetivo de esta materia es que el alumno aprenda la forma de razonamiento para

lograr emprender el análisis y síntesis de sistemas reales del control, tanto de la"planta co-

mo del controlador" y el trabajo entre equipos multidisciplinarios de proceso con ingenie-

ría, mantenimiento y especialidades.

LINEAMIENTOS METODOLÓGICOS El método a utilizar será el clásico para el dictado de las clases, por ejemplo el profesor

explicará la teoría, y planteará preguntas y problemas para ayudar a consolidar los conceptos

básicos. Se hace notar que los diferentes puntos de vista en la resolución de un problema, a ve-

ces son compatibles, es decir que pueden existir soluciones con diferentes modalidades. En los

laboratorios los alumnos realizaránlos trabajos programados sobre diferentes tipos de problemas

industriales con un conocimiento previo teórico de la tarea a realizar que le exigirá para poder

realizar el trabajo práctico,

CONTENIDOS UNIDAD I

Introducción a los sistemas de control. Clase demostrativa con ejemplos reales en el

control de plantas industriales. Elementos dinámicos en un lazo de control. Lazo abierto y cerra-

do. Realimentación negativa. Período natural. Amortiguamiento. Un elemento difícil: el tiempo

muerto

UNIDAD II

Modelos matemáticos de sistemas. Transformada de Laplace. Teorema del valor inicial

y final. Amplificadores operacionales. Ecuaciones matemáticas de procesos. Analogías electro-

mecánicas, térmicas, neumáticas e hidráulicas,

UNIDAD III

Análisis de sistemas de control. Tipos de procesos y elementos,básicos. Un elemento

fácil: capacidad. Simple y doble capacidad. Proceso auto regulado y no auto regulado.

UNIDAD IV

Control analógico y control lógico. Tipos de control. Proporcional de tiempo muerto.

Error proporcional. OFFSET. Control integral. RESET de tiempo muerto. Control derivativo,

Proporcional + derivativo. RATE. Control proporcional de banda angosta y banda ancha.

UNIDAD V

Técnicas de análisis y diseño clásicas. Comportamiento en régimen transitorio de los

sistemas realimentados. Lazo abierto y cerrado. Control de la respuesta transitoria. Perturbacio-

nes. Error en estado estacionario. Dominio del tiempo. Localización de raíces en el plano s. Es-

tabilidad de los sistemas lineales. Criterio de estabilidad de Routh. Lugar geométrico de las raí-

ces. Métodos de respuesta en frecuencia. Diagrama de Bode. Gráficos polares; criterio de Ny-

quist. Estabilidad relativa. Cartas de Nichols.

UNIDAD VI

Control por computadoras. Análisis y síntesis de sistemas. Introducción a las variables de

estado. Múltiples entradas y salidas. Tratamiento con computadoras. Método de diseño y día-,

gnóstico.

UNIDAD VII

Aplicaciones en la industria. Controladores y transmisores electrónicos y neumá-

ticos. Control de procesos químicos y textiles. Plantas típicas y sus lazos de control.

UNIDAD VIII

Medición de temperatura y de presión. Sensores de temperatura: termocuplas, resis-

tencias de platino, RTD, termistores, pirómetros ópticos. Sensores de presión: placas orificio,

Ventura, DP cell.

Medición de caudal y nivel. Medidor de caudal magnético. Nivel magnético, microondas,

capacitivo.

UNIDAD IX

Elementos finales de control. Válvulas lineales, igual % y cuadráticas. Tipos: esféricas,

globo, Saunders. Partes de una válvula. Actuadores. Accesorios. Dimensionamiento (coeficiente

Cv). Otros elementos finales de control motores eléctricos e hidráulicos.

SISTEMA DE EVALUACIÓN Se tomarán uno o dos parciales teórico-prácticos. La decisión en cuanto a cantidad de-

penderá de la asimilación progresiva de los conocimientos evidenciada por los alumnos.

A efectos de la calificación, serán tomados en cuenta el examen parcial y notas corres-

pondientes a informes de trabajos prácticos y/o problemas;

También será muy importante la presencia en clase y la participación activa del alumno,

a tal punto que habrá una nota promediable con las de los parciales.

El objetivo será instalar una evaluación continua a lo largo del curso durante la cual

haya una discusión permanente y un intercambio de ideas entre docente y alumnos.

Esto traerá como consecuencia un conocimiento de los alumnos cuya calificación estará

entonces compuesta de notas de parciales y conceptuales.

La calificación en el examen final de la materia se compondra del promedio de la

nota del mismo y el comportamiento académico del alumno durante el año lectivo.

En esta materia de contenidos múltiples y de duración cuatrimestral, los trabajos

prácticos estarán compuestos por problemas que deberán investigar, discutir y resolver los

alumnos con el esfuerzo y dedicación requeridos.

El libro de texto principal es prolífero en ejemplos resueltos y no resueltos que contribu-

yen al desarrollo y facilitan el cursado de esta materia.

RÉGIMEN DE ACREDITACIÓN Y PROMOCIÓN La acreditación y promoción será mediante la aprobación de un examen final. En dicho

examen el alumno deberá resolver en forma escrita un problema y exponer un tema teórico en

forma oral. La nota de promoción de la materia será la obtenida en el examen final.

CONDICIONES PARA LA PRESENTACIÓN A EXAMEN EN

CONDICIÓN DE LIBRE Tener las materias correlativas aprobadas. Conocer la teoría indicada en el contenido de

la materia con la profundidad que se da en las clases teóricas. Saber resolver los problemas da-

dos en el curso. Realizar cualquiera de los trabajos efectuados en el laboratorio durante el curso.

BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA • Ogata. Katsuhico. "Ingeniería de control Moderna ". Cuarta Edición. Pearson Educa-

ción: Madrid, 2003

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA • Bannister, B. R.; Whitehead, D .G. "Instrumentación. Transductores e Interfaz". Segun-

da edición. Addison "Wesley Iberoamericana.

• Creus Solé, Antonio. "Instrumentación Industrial". Sexta Edición. Editorial Alfaomega:

México D. F., 1997.

• Dorf, R. C. "Sistemas Modernos de Control". Addison Wesley Iberoamericana.

• García Moreno, Emilio. ''Automatización de Procesos Industriales: Robótica y Automá-

tica". Primera Edición. Editorial Alfaomega: México, D. F., 2001

• Franklin, Gene; Powell, David; Abbas Emami, Naeini. "Control de Sistemas Dinámicos

con Retroalimentación ". Addison Wesley Iberoamericana.