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SYLLABUS MÓDULO: AUTOMATIZACION DE PROCESOS INDUSTRIALES - SEMESTRE 2015-1

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ÍTEM DESCRIPCIÓN

NOMBRE DEL MÓDULO Automatización de procesos industriales

Nº DE CRÉDITOS ECTS 4 Créditos ECTS

HORAS TOTALES, PRESENCIALES Y DE TRABAJO AUTÓNOMO.

- 108 horas totales.

- El número de horas presenciales a la semana es 3 (correspondiente a 2 horas de cátedra y 1 hora de Laboratorio).

- El número de horas de trabajo autónomo del estudiante a la semana corresponde a 3 horas.

NIVEL Este módulo corresponde al nivel 9 de Ingeniería Civil Industrial

REQUISITOS Procesos y Equipos Industriales I

RESPONSABLE(S) DE LA CONSTRUCCIÓN DEL SYLLABUS Dr. Cs. Ing. Mario Fernández Fernández; Correo electrónico: [email protected]

CONTRIBUCIÓN DE ESTE MÓDULO A LA FORMACIÓN.

Este módulo contribuye al desarrollo directo de competencias disciplinarias en el dominio Gestión Tecnológica

COMPETENCIAS Y SUBCOMPETENCIAS QUE COMPROMETE EL MÓDULO.

Competencia del perfil de egreso a la que contribuye el módulo:

Gestión tecnológica de procesos industriales Sub-competencias:

Configurar la automatización y control de procesos industriales


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UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Fundamentos de Electricidad

Objetivos:

a) Operar con las leyes fundamentales de la Física y la Electrotecnia. b) Interpretar las leyes eléctricas básicas, su uso en la modelación de sistemas, y su medición

y simulación. c) Identificar, explicar y representar sistemas eléctricos con componentes pasivos y motores. d) Desarrollar circuitos prácticos que posibiliten verificar sistemas eléctricos, mediante el uso

de instrumental de laboratorio.

Esto se desarrollará a través de los siguientes tópicos

1.1. Revisión de conceptos de Corriente Continua y Alterna. 1.2. Circuitos eléctricos: representación, cálculo, modelación, solución matemática y por

simulación, montaje y mediciones de magnitudes eléctricas. 1.3. Concepto de Función de Transferencia. 1.4. Potencia en CA. 1.5. Motor eléctrico, curvas características, funcionamiento y utilización. 1.6. Tipos de motores más usados en la industria y su manipulación.

Unidad 2: Tópicos de Instrumentación Objetivos:

a) Seleccionar instrumentos de medición. b) Representar sistemas de instrumentación industrial c) Comprender las bases de diseño de sistemas de control de procesos y equipos que le

permitan optimizar el funcionamiento de una planta industrial.


2.1. Instrumentación asociada a un lazo de control. 2.2. Magnitudes típicas de procesos industriales e instrumentación asociada. 2.3. Consideraciones para la selección de instrumentos. 2.4. Diagramas P&ID, normas ANSI/ISA 2.5. Normas de seguridad industrial.


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Unidad 3: Diseño de Controladores Objetivos:

a) Formular las bases del Control Automático. b) Reconocer tipos de lazos de control e identificar cuándo usar cada uno. c) Aplicar sistemas de control clásico regulatorio.


3.1. Concepto de Estabilidad. 3.2. Control de sistemas lineales. Linealización. 3.3. Controladores PID: Características, sintonía, ventajas y desventajas.

Unidad 4: Controladores Industriales Objetivos:

a) Aplicar los conocimientos de Instrumentación a la implementación de un sistema de control de un proceso simple.

b) Programar estrategias de control simple en controladores programables.


4.1. Uso de PLC’s en automatización. Control Secuencial. 4.2. Programación de Controladores Lógicos Programadores. 4.3. HMI, SCADA y DCS.


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METODOLOGÍA(S) A UTILIZAR Unidad 1: Fundamentos de Electricidad

• Clases expositivas y diálogo.

• Desarrollo de ejemplos.

• Experiencias prácticas de Laboratorio (Laboratorios de Automatización)

Unidad 2: Tópicos de Instrumentación


• Desarrollo de ejemplos.

• Experiencias prácticas de Laboratorio (Laboratorio de Automatización)

Unidad 3: Diseño de controladores


• Desarrollo de ejemplos


Unidad 4: Controladores Industriales

• Clases expositivas y diálogo

• Desarrollo de ejemplos


Experiencias prácticas de Laboratorio. Se realizarán 5 experiencias prácticas en el laboratorio de automatización de la Facultad, las cuales tendrán directa relación con los tópicos revisados en el módulo.

L1: Circuitos eléctricos. Calibración. L2: Motores de CA. L3: Sensores y Actuadores. Sistema de Producción Automático (MPS). L4: Lazos de control. Control de Nivel (FESTO). L5: PLC.


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EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE Unidad 1: Fundamentos de Electricidad

• 20%: Prueba N°1 (04-09 de Mayo)

Unidad 2: Tópicos de Instrumentación y Unidad 3: Diseño de Controladores (hasta 3.2)

• 35%: Prueba Acumulativa N°2 (c/1 pregunta Unidad 1) (25-30 de Mayo)

Unidad 3: Diseño de Controladores y Unidad 4: Controladores Industriales

• 45%: Prueba Acumulativa N°3 (c/2 preguntas – Unidades 1 y 2) (13 de Julio)

Nota PRUEBAS: 20% Prueba N°1 + 35% Prueba N°2 + 45% Prueba N°3.

Nota TEORÍA: Nota PRUEBAS ó 60% Nota PRUEBAS + 40% Prueba GLOBAL

Evaluación Global opcional: se rendirá dos semanas después de la prueba 3, para todos aquellos estudiantes que no hayan alcanzado nota 4,0 de aprobación en la nota de PRUEBAS. Su calificación corresponderá al 40% de la Nota de TEORÍA (20 de Julio).

Prueba Recuperativa opcional escrita: Corresponde a la recuperación por haber faltado a alguna de las pruebas (1, 2 ó 3) anteriormente nombradas, e incluye TODA la materia, y la nota se asociará a la de la prueba correspondiente. Esta se realizará con posterioridad a haber rendido la prueba N°3 (fecha a establecer).

Experiencias Prácticas de Laboratorio: se realizarán cinco (5) experiencias de Laboratorio. La Nota de LABORATORIO corresponderá la calificación entregada por el profesor de laboratorio como resultado de los laboratorios realizados. Es requisito que Nota LABORATORIOS sea mayor o igual a 4,0 para aprobar el módulo.

Nota del Módulo: 60% Nota TEORÍA + 40% Notas LABORATORIO


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REQUERIMIENTOS ESPECIALES PARA ESTE MÓDULO

• La suma ponderada de las notas de las pruebas escritas deberán ser mayor o igual a tres, noventa y cinco (3,95) en la escala del 1 al 7. El estudiante puede optar a rendir un examen que representa el 40% de la nota de TEORÍA.

• Cada alumno podrá rendir una prueba recuperativa por el hecho de faltar a alguna de las pruebas indicadas.

• El promedio de las notas de laboratorio deberá ser mayor o igual a tres, noventa y cinco (3,95) en la escala del 1 al 7. Caso contrario el estudiante reprueba el modulo.

• Los requisitos de laboratorio serán establecidos por el profesor del laboratorio y se les informará al comienzo de los mismos.

• En caso de fuerza mayor que no permita continuar con el desarrollo normal del curso (terremotos, tomas, revolución, guerra u otros imponderables), la nota final se determinará remplazando las evaluaciones que faltara por una única interrogación oral que considere todos los contenidos del curso.

• Las clases que no puedan ser realizadas en las fechas estipuladas (por razones imprevistas) se recuperarán en común acuerdo entre los estudiantes y el profesor del módulo.

BIBLIOGRAFÍA Texto Base: Boylestead, “Introducción al Análisis de Circuitos”, 10ma. Edición, 2004, Pearson

Antonio Creus Solé, “Instrumentación Industrial” Alfa Omega Marcombo

K.Ogata, “Ingeniería de Control Moderna”, 2da edición, 1993, Prentice-Hall.

Bibliografía Complementaria: Roadstrum / Wolaver, “Ingeniería Eléctrica para todos los Ingenieros” Alfaomega

Jose Espinoza Castro “Apuntes de Control Automático”, http://www2.udec.cl/~loluengo/apuntes/control-cap1.pdf

B.Kuo, “Sistemas de Control Automático”, Prentice-Hall 1996, 7ma edición.


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PLAN CLASE A CLASE DEL MÓDULO

Fecha Actividad 16 Mar Presentación del módulo, Syllabus, dar a conocer sus lineamientos generales; metodología y evaluaciones. A través de conversación con alumnos saber

qué conocen de electricidad y de automatización. Motivación con ejemplos de interés.

23 Mar Unidad 1: Fundamentos de Electricidad 1.1. Revisión de conceptos de Corriente Continua y Alterna.

Trabajo no presencial

Revisión de transparencias de clase. Lectura de apoyo del Libro “Introducción al análisis de Circuitos”, Unidades 1 á 18

30 Mar Unidad 1: Fundamentos de Electricidad 1.2. Circuitos eléctricos: representación, cálculo, modelación, solución matemática y por simulación, montaje y mediciones de magnitudes eléctricas. Ejemplos.


Revisión de transparencias de clase. Lectura de apoyo del Libro “Introducción al análisis de Circuitos”, Unidades 19, 22, 23 y 24

06 Abr Unidad 1: Fundamentos de Electricidad 1.2. Circuitos eléctricos: representación, cálculo, modelación, solución matemática y por simulación, montaje y mediciones de magnitudes eléctricas. Ejemplos.


Lectura del Libro “Ingeniería de Control Moderna”, Unidad 1, pp 1-55 Revisión de Transparencias de clase

13 Abr Unidad 1: Fundamentos de Electricidad 1.3. Concepto de Función de Transferencia. 1.4. Potencia en CA.


Lectura del Libro “Instrumentación Industrial”, Unidades 1 y 2 Revisión de Transparencias de clase

13-18 Abr Laboratorio N°1: Circuitos eléctricos. Calibración. (LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN.)

20 Abr Unidad 1: Fundamentos de Electricidad 1.5. Motor eléctrico, curvas características, funcionamiento y utilización.


Lectura del Libro “Instrumentación Industrial”, Unidades 4 á 6 Revisión de Transparencias de clase

27-abr Unidad 1: Fundamentos de Electricidad 1.6. Tipos de motores más usados en la industria y su manipulación. Ejemplos

27 Abr - 30 May Laboratorio N°2: Motores de CA (LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN.) Trabajo no presencial

Lectura del Libro “Instrumentación Industrial”, Unidades 1, 8 y 10 Revisión de Transparencias de clase

04-09 May Prueba N°1: UNIDAD N°1

04 May

Unidad 2: Tópicos de Instrumentación 2.1. Instrumentación asociada a un lazo de control. 2.2. Magnitudes típicas de procesos industriales e instrumentación asociada. 2.3. Consideraciones para la selección de instrumentos (1ra. Parte).


Lectura del Libro “Instrumentación Industrial”, Unidad 1, 9.1 á 9.9 Revisión de Transparencias de clase

11 May

Unidad 2: Tópicos de Instrumentación 2.3. Consideraciones para la selección de instrumentos (2da. Parte). 2.4. Diagramas P&ID, normas ANSI/ISA 2.5. Normas de seguridad industrial.


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11-15 May Laboratorio N°3: Sensores y Actuadores. Sistema de Producción Automático (MPS). (LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN.) Trabajo no presencial

Lectura del Libro “Ingeniería de Control Moderna”, Unidades 2 á 4 Revisión de Transparencias de clase

18 May Unidad 3: Diseño de Controladores 3.1. Concepto de Estabilidad. 3.2. Control de sistemas lineales. Linealización.


Lectura del Libro “Ingeniería de Control Moderna”, Unidades 9 y 10 Revisión de Transparencias de clase

25-30 May Prueba N°2: UNIDADES N°1, N°2 y N°3 (hasta tema 3.2)

25 May Unidad 3: Diseño de Controladores 3.3. Controladores PID: Características, sintonía, ventajas y desventajas


Lectura del Libro “Instrumentación Industrial”, Unidad 1, 9.1 á 9.9 Revisión de Transparencias de clase

01 Jun Unidad 3: Diseño de Controladores 3.3. Controladores PID: Características, sintonía, ventajas y desventajas


Lectura del Libro “Instrumentación Industrial”, Unidad 9.10 y 9.11 Revisión de Transparencias de clase

08-12 Jun Laboratorio N°4: Lazos de control. Control de Nivel (FESTO). (LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN.)

08 Jun

Unidad 3: Diseño de Controladores Revisión aspectos relevantes de las Unidades 1 á 3 Unidad 4: Controladores Industriales 4.1. Uso de PLC’s en automatización. Control Secuencial.

Trabajo no presencial Revisión de Transparencias de clase

15 Jun Unidad 4: Controladores Industriales 4.2. Programación de Controladores Lógicos Programadores

Trabajo no presencial Revisión de Transparencias de clase

22 Jun Unidad 4: Controladores Industriales 4.2. Programación de Controladores Lógicos Programadores (Programación LADDER).


Revisión de Transparencias de clase Preparación Prueba Recuperativa y/o Global

29 Jun FERIADO (SAN PEDRO Y SAN PABLO)

06 Jul Unidad 4: Controladores Industriales 4.2. Programación de Controladores Lógicos Programadores (Programación GRAFCET). 4.3. HMI, SCADA y DCS.

06-10 Jul Laboratorio N°5: PLC. (LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN.) 07-08-09 Jul EVALUACIÓN DE LA DOCENCIA

13 Jul Prueba N°3: UNIDADES N°1 , N°2 , N°3 y N°4 Trabajo no presencial

Revisión de Transparencias de clase Preparación Prueba Global final

20 Jul Prueba Global Opcional 24 Jul ENTREGA FINAL DE NOTAS

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