Control de procesos

2024-25

Autor/a

Afiliación

Javier Arántegui

Universitat de Lleida

102591 Instalaciones auxiliares en la industria alimentaria (2024-25)

Instrumentación y control de procesos

Profesor

Javier Arántegui
Dept. de Tecnologia, Enginyeria i Ciència d’Aliments
Desp. 2.2.13
Tel. 973 702 595

Consultas

Se contestarán las dudas a través de la mensajería del campus virtual, si son breves. También en persona o por videoconferencia acordando previamente una cita.

Descripción del contenido

En esta parte de la asignatura se proporcionará el conocimiento, la sistemática y las técnicas de actuación necesarias para diseñar los sistemas de control de los sistemas de procesado de alimentos. Este es un curso de introducción y solo se verán las herramientas más básicas y no se profundizará en herramientas más avanzadas.

Esto significa que al acabar tienes que ser capaz de diseñar el sistema de control de una operación en una industria alimentaria. Por ejemplo, lograr que un pasteurizador trabaje a la temperatura adecuada y que tenga la capacidad de adaptarse a las condiciones de operación que se vayan presentando.

Realizaremos un enfoque eminentemente práctico, aunque no olvidaremos las partes teóricas más importantes. Durante el curso utilizaremos de manera habitual Julia.

Objetivos

Objetivo general

Proporcionar el conocimiento, la sistemática y las técnicas de actuación necesaria para diseñar los sistemas de control de los sistemas de procesado de alimentos.

Objetivos específicos

En esta parte queremos sentar las bases del control de procesos por retroalimentación en la industria alimentaria y ofrecer las herramientas necesarias para poder aplicar el control de procesos en cualquier industria alimentaria.

Los objetivos específicos para lograrlo son:

• Introducción:
  • Conocer la importancia del control de procesos en la industria alimentaria moderna.
  • Conocer los principales elementos de un lazo de control.
  • Conocer los principales instrumentos de medida y actuadores utilizados en la industria alimentaria.
  • Decidir con criterio en que casos utilizar un sistema de control por retroalimentación o en adelanto.
• Dinámica de sistemas de control por retroalimentación:
  • Plantear el modelo matemático de una operación básica o de un proceso alimentaria para poder predecir su comportamiento en función del tiempo.
  • Analizar un sistema de control por retroalimentación.
  • Conocer qué lazos de control existen en los principales procesos alimentarios.
  • Conocer el comportamiento dinámico de las principales acciones de control.
  • Valorar la influencia de los retrasos en el comportamiento dinámico de un sistema de control.
  • Calcular el comportamiento dinámico de un lazo de control por retroalimentación.
• Diseño de sistemas de control:
  • Diseñar un lazo de control por retroalimentación de un proceso, seleccionando adecuadamente el controlador y sus parámetros óptimos.
  • Tener la capacidad de implementar un lazo de control en un proceso alimentario.
  • Ser capaz de evaluar y mejorar el comportamiento de un lazo de control existente.

Contenido de la asignatura y calendario previsto

Este es la planificación prevista de la asignatura:

Día - Contenido (Horas)

3 de febrero

Presentación 1 - Introducción al control de procesos (2)

4 de febrero

1 - Introducción al control de procesos (1) + 2 - Instrumentación industrial (1)

5 de febrero

2 - Instrumentación industrial (2)

10 de febrero

3 - Cómo abordar la dinámica de un sistema (2)

11 de febrero

NO HAY CLASE

12 de febrero

3 - Cómo abordar la dinámica de un sistema (2)

17 de febrero

4 - Sistemas de primer orden (2)

18 de febrero

5 - Sistemas de segundo orden (2)

19 de febrero

6 - Acciones de control (2)

24 de febrero

7 - Control por retroalimentación de sistemas lineales (2)

25 de febrero

7 - Control por retroalimentación de sistemas lineales (2)

26 de febrero

8 - Análisis de estabilidad. Routh-Hurvitz y Lugar de las raíces (2)

3 de marzo

8 - Análisis de estabilidad. Diagramas de Bode (2)

4 de marzo

8 - Análisis de estabilidad. Criterio de estabilidad de Bode (2)

5 de marzo

9 - Métodos semiempíricos (2)

10 de marzo

9 - Métodos semiempíricos (2)

11 de marzo

Problemas y dudas

24 de marzo

EXAMEN

Bibliografía y otro material

En esta web hay unos apuntes de la materia, junto con una colección de problemas, con muchos de ellos resueltos.

Libros recomendados

• Sistemas de control proporcional, integral y derivativo: Algoritmos, análisis y ajuste. de Alfaro (2024). Libro gratuito disponible en la página web del autor.
• Process Dynamics and Control de Seborg et al. (2017). La versión electrónica de este libro está disponible en el servicio de biblioteca de la UdL.

Otros libros disponibles en la UdL

Estos libros están disponibles en formato electrónico en la UdL:

• Process Control: Theory and Applications (Corriou 2018)
• Practical Process Control for Engineers and Technicians (Wolfang Altman, David MacDonald, y Steve MacKay 2005)
• Measurement and Instrumentation. (Morris y Langari 2012)

Otros libros

Estos libros se distribuyen de manera gratuita por internet. Aunque están traducidos al castellano, la traducción es mejorable y puede ser recomendable la lectura de la versión original en inglés:

• Dinámica y Controles de Procesos Químicos (Woolf 2022)
• Introducción a los Sistemas de Control (Iqball 2022)

Otro material

Un libro gratuito sobre control de procesos es Control Systems. El libro se puede consultar en línea, también hay disponible una versión para imprimir y otra en pdf. El libro es de distribución gratuita. Es una fuente de información muy recomendable

El MIT ofrece a través de su iniciativa Opencourseware el material docente de muchos de sus cursos. Hay material de varias asignaturas relacionadas con el control de procesos desde diferentes puntos de vista, como pueden ser los de la ingeniería química, electrónica o aeronáutica. Uno de los cursos de temática más similar es 10.450 Process Dynamics, Operations, and Control.

Canales de Youtube:

• Control Automático Educación de Sergio Andrés Castaño Giraldo.
• Control System Lectures de Brian B. Douglas.
• Control Bootcamp de Steve Brunton: Buena colección de vídeos para profundizar en la materia.

Webs de interés

• Control Engineering
• Feedback and Temperature Control

Alfaro, Víctor M. 2024. Sistemas de control proporcional, integral y derivativo: Algoritmos, análisis y ajuste. https://pidplanet.wordpress.com/sisconpid/.

Corriou, Jean-Pierre. 2018. Process Control: Theory and Applications. Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61143-3.

Iqball, Kamran. 2022. Introducción a los Sistemas de Control. https://espanol.libretexts.org/Ingenieria/Ingenier%C3%ADa_Industrial_y_de_Sistemas/Libro%3A_Introducci%C3%B3n_a_los_Sistemas_de_Control_(Iqbal).

Morris, Alan S., y Reza Langari. 2012. Measurement and Instrumentation: Theory and Application. Waltham, MA: Academic Press.

Seborg, Dale E., Thomas F. Edgar, Duncan A. Mellichamp, y Francis J. Doyle. 2017. Process Dynamics and Control. Fourth edition. Hoboken, N.J: Wiley.

Wolfang Altman, David MacDonald, y Steve MacKay. 2005. Practical Process Control for Engineers and Technicians. Oxford: Newnes. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-6400-4.X5000-9.

Woolf. 2022. Dinámica y Controles de Procesos Químicos. https://espanol.libretexts.org/Ingenieria/Ingenier%C3%ADa_Industrial_y_de_Sistemas/Libro%3A_Din%C3%A1mica_y_Controles_de_Procesos_Qu%C3%ADmicos_(Woolf).