Instrumentación y Control

Instrumentación y Control

Esta asignatura tiene como propósito proporcionar una introducción a la instrumentación y control de sistemas, se pretende dar una idea de los principios de la instrumentación industrial y una visión de los principios involucrados en la ingeniería de control.

Contenidos:

Introducción de la instrumentación y el control: Introducción. Conceptos generales. Sistemas de alarmas y disparos. Sistemas instrumentados de seguridad. Fallas seguras de alarmas y disparos. Documentación. PLC documentación. Símbolos de tuberías e instrumentación. Diagramas P&ID. El sistema completo: proceso, sensor, medida, acondicionamiento, y acción de control. Ejemplos de sistemas de control. Definición de sistemas de control. Clasificación de sistemas de control como de lazo abierto y de lazo cerrado.

Sistemas de mediciones y elementos del sistema de instrumentación: Terminología. El concepto de instrumentación. Descripción de un sistema de medición, unidades de medidas, precisión y error, rango, repetitividad y reproductividad, sensibilidad, estabilidad, características dinámicas, fiabilidad, sistemas de seguridad. Problemas básicos: precisión, perturbación, ruido, estabilidad, transitoriedad, sensibilidad, acoplamiento de impedancias. Descripción de los elementos de un sistema de instrumentación.

Conceptos y clasificación de sensores: Transductores y sensores. Definición y su diferencia. Clasificación de sensores. Ejemplos de sensores.

Transformada de Laplace: Definición de la transformada de Laplace y propiedades. Cálculo de Transformadas de Laplace de algunas funciones simples. Teoremas de la Transformada de Laplace. Transformación inversa de Laplace.

Modelos de sistemas físicos: Características generales de Sistemas de acuerdo a su naturaleza. Característica de los sistemas de control que determinan su comportamiento. Modelos matemáticos de sistemas: Ecuaciones diferenciales de sistemas y elementos: Redes eléctricas, Sistemas mecánicos de rotación, Sistemas electromecánicos, Sistemas de nivel de líquido. Función de transferencia. Introducción a la representación de sistemas de control por funciones de transferencia. Ejemplos de sistemas de control.

Representación de sistemas de control por diagramas de bloques: Bloques en cascada y en paralelo. Diagrama de bloques de un sistema de control en lazo cerrado. Reducción de diagrama de bloques. Gráfica de flujo de señal, Fórmula de ganancia de masón.

Respuesta Transitoria y Estacionaria de Sistemas: Respuesta de orden cero, de primer orden y de segundo orden. Ecuación diferencial, Función de transferencia y respuesta a una entrada escalón. Especificaciones de la respuesta transitoria.

Estabilidad y Lugar Geométrico de las Raíces: Estabilidad de un sistema. Criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz. Lugar Geométrico de la raíces (Root-locus). Gráficas del lugar de las raíces.

Análisis de la respuesta en frecuencia: Diagramas de Bode. Diagramas polares. Criterio de estabilidad de Nyquist.

Diseño de controladores: Acciones básicas de control: Acción de control de dos posiciones (ON-OFF), acción de control proporcional, Acción de control integral, Acción de control proporcional e integral y derivativa (PID), Sensibilidad de los sistemas de control a variaciones de sus parámetros. Error en estado estacionario.

Sistemas PLC: Compuertas lógicas. Programación de los PLC, Programación de escalera, memoria programable, memoria de datos, dispositivos de entrada/salida de los PLC, contactos, bobinas, master control y master reset, Temporizadores, contadores. Casos de estudios: Lámparas indicadoras de operaciones, movimiento cíclico de un pistón, movimiento secuencial de un pistón, sistema central de caldera.

Documentos:

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