INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA ORIENTACIÓN AUTOMATIZACIÓN

Instituto de Industria

Segundo Ciclo Universitario

PLAN DE ESTUDIOS 2012 Año: 2013

Nombre de la Asignatura - Código: Automatización II - A0037

Docente a cargo: Ing. Enrique Modai

Carga Horaria Semanal: 4 Horas

Carga Horaria Total: 64 Horas

1. F u n d a m e n t a c i ó n : Los procesos industriales exigen el control de fabricación de los diversos productos obte­nidos y es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el ph, la conductividad, la veloci­dad, la humedad, el punto de rocío, etcétera. La complejidad con que se han ido desarrollan­do los procesos productivos ha exigido la automatización de los mismos por medio de los instrumentos de medición y control y esto ha permitido que los operarios de planta sean li­berados de su actuación física directa en la planta y comiencen a realizar una tarea de super­visión y vigilancia de procesos. Asimismo los anteriores instrumentos han permitido fabri­car productos complejos en condiciones estables de calidad y de características imposibles o muy difíciles de conseguir, realizando exclusivamente un control manual. Actualmente en los procesos continuos se necesita información en tiempo real para el con­trol de variables que son consideradas críticas por una alteración en su valor produce que el proceso se vuelva inestable para poder obtener la información en tiempo real se utilizan lo que se denomina redes industriales, y muchos fabricantes de instrumentos de medición y control dotan al instrumento con la capacidad de conectarse a algún bus de comunicación industrial, por lo tanto estudiar los instrumentos de medición y control conjuntamente con las comunicaciones industriales es de suma importancia para los Ingenieros electromecáni­cos especializados en automatización. Asimismo hoy se busca integrar toda la información en una PC, por lo tanto es necesario que los alumnos conozcan los fundamentos de un sistema de control basado en PC.

2. Obje t ivos: Que los alumnos conozcan los métodos y además puedan aplicar criterios de selección para la medición y control de las diferentes variables que aparecen en los procesos productivos. Asimismo se busca que tengan un conocimiento profundo de los diferentes buses industria­les para poder analizar cual es el más conveniente utilizar según el proceso productivo de que se trate. Además deberán conocer las estructuras básicas de un sistema de control basado en PC.

3. L ineamien tos metodológicos: En las clases se explica la teoría, se dan ejemplos y se analiza la resolución de diferentes problemas, desde distintas ópticas (un mismo problema puede tener más de una solución) haciendo intervenir a los alumnos. En los laboratorios los alumnos acompañados por el pro­fesor realizan los trabajos programados sobre diferentes tipos de problemas industriales y confeccionan el informe con las conclusiones pertinentes. Se exige que el alumno tenga los conocimientos previos necesarios para la realización de los mismos. Asimismo se solicita a los alumnos que asistan a clase con el tema a tratar en la misma estudiado con el fin de que el profesor les aclare las dudas que surjan durante el estudio previo o durante la explicación del tema. Se estimula a los alumnos a esforzarse durante el curso lectivo buscando una asi­milación progresiva de los conocimientos y distribuyendo uniformemente el esfuerzo del estudiante a lo largo de todo el semestre. Se realizara un trabajo final en el cual se integran todos los temas de la asignatura.

4. Con ten idos : 1. Transmisores: Generalidades. Características. Transmisores neumáticos y electrónicos.

Transmisores inteligentes. Comunicaciones. Comparación de transmisores.

2. Medición de Caudal: Placa orificio, Pitot, promediante, rotámetros, Turbinas de inserción, ultrasónicos, Coriolis másicos, volumétricos, electromagnéticos y por vórti­ces. Campos de aplicación.

3. Medición de Nivel: Nivel de líquidos. Medidores por presión hidrostática, por burbu­jeo, mecánicos. Sensores resistivos, capacitivos, ultrasónicos, horquilla vibrante, radar de onda continua y de pulsos de microondas guiadas, magnetorestrictivos, dispersión térmica.

4. Medición de Presión y vacío: Presión absoluta, relativa, vacío. Unidades, presostatos y vacuostatos. Sensores mecánicos y Electromecánicos de deformación elástica, de reac­ción, potenciométricos, capacitivos, LVDT, rangos de medición. Sensores piezoeléctri-cos, arandelas de carga. Strain Gauges, Galgas conductoras y semiconductoras, materia­les de soporte, su aplicación a la medición de deformación por compresión y torsión.

5. Medición de Temperatura: Termopares. Principio de funcionamiento. Tipos de termo-pares, rangos de aplicación. Métodos de compensación de errores de junta fría y próxi­ma. Resistencia de los conductores, tipos de encapsulados o vainas. Termoresistencias. Tipos y rangos de medición, características, métodos de medición, puentes de 2 y 3 hilos, error por autocalentamiento. Termistores, tipos de encapsulados, selección de NTC de acuerdo a características circuitales, NTCs de curva ajustada. Pirómetro óptico, fundamentación y principio de funcionamiento, compensación por emisividad, error por factores ambientales. Pirómetros de radiación parcial y total. Detector fotoeléctrico. De­tectores por fibra óptica y ultrasónicos. Tiempo de respuesta de los métodos descritos.

6. Amplificadores de uso en Instrumentación: Concepto. Particularidades. Parámetros que lo caracterizan. Unidades de aislación de entradas: ópticas y magnéticas. Unidades de aislación de salidas. Métodos de transmisión y translación de las señales, analógica y digital, telemetría por lazos de tensión y corriente.

7. Panorama de comunicaciones Industriales: Distintos niveles en comunicaciones in­dustriales. Características de redes industriales. Comparación con las comunicaciones de datos informáticos. Concepto de tiempo real. Necesidades en Redes Locales Industriales. Concepto de Control distribuido. Clasificación de redes industriales. Comunicaciones por líneas de energía eléctrica.

8. Conceptos básicos de redes de datos aplicables a redes industriales: El modelo OSI. Arquitectura IEEE 802. Definición de protocolo. Clasificación. Definición de perfil. Ca­racterización délas redes Industriales. Nivel de seguridad requerido. Reglas de emisión. Modos de transmisión. Restricciones temporales. Aspectos vinculados al medio físico. Servicios aplicativos. Modelos de cooperación: Cliente-servidor. Productor consumidor. Control de acceso al Medio (MAC) y Control de enlace lógico (LLC). Mecanismos de-terminísticos y aleatorios. Control de Flujo. Modos con y sin conexión.

9. Sistemas básicos de comunicación industrial: Comunicación en normas de interfase serie: rango de utilización, ejemplos de aplicación. Redes de comunicación entre Plc's propietarias: descripción de redes más utilizadas. Modbus. Protocolos de capa de aplica-

ción. Modbus RTU y Modbus ASCII, rango de utilización, ejemplos de aplicación. HART: Alcance. Descripción técnica. Especificación. Aplicación.

l 0 . Buses de dispositivos: ASI (Actuator Sensor Interface). La especificación CAN (Con­troller AreaNetwork). Device-Net. Otras redes basadas en CAN. Descripción. Rango de utilización. Topología. Aplicaciones. Productos.

l l .Buses de Campo: Foundation Fieldbus. Profibus. Control Net. Ehernet Industrial y TCP/IP. Descripción. Rango de utilización. Topología. Aplicaciones. Productos. Capa aplicación. Capa Usuario. Mecanismos de S.chedulling. Perfiles de dispositivos. Objetos. Gestión de red.

12.Tendencias en sistemas de comunicación para automatización: Comunicaciones ina­lámbricas. Ejemplos de aplicación. Productos existentes. Perspectivas de evolución.

13.Ordenadores Industriales y Sistemas de Control basados en PC. Característica de una PC Industrial. Elementos de una PC industrial. Tipos y aplicaciones. Sistemas de control basados en PC: Partes. Clasificación. Dispositivos de entrada y salida. Software de Control y Adquisición de datos. Integración de PC's en red. Aplicaciones. Introducción al sistema Scada.

5. Sis tema de Eva luac ión : Se tomarán dos exámenes parciales durante el cursado de la materia. Cada examen parcial consistirá en la resolución escrita de dos problemas y en la exposición de un tema teórico a elección del profesor. Por causa justificada se podrá recuperar un examen parcial. La nota de cursado será el promedio redondeado de las calificaciones obtenidas en los parciales. Se deberá aprobar un trabajo final integrador de todos los temas de la materia.

6. Rég imen de ac red i tac ión y p romoc ión : La acreditación y promoción será mediante la aprobación de un examen final. En dicho examen el alumno deberá resolver en forma escrita dos problemas y exponer un tema teórica en forma oral. La nota de promoción de la materia será la obtenida en el examen final

7. Condic iones p a r a la p resen tac ión a examen en condición de l ibre : 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 dados en el curso. Realizar cualquiera de los automatismos realizados en el laboratorio du­rante el curso.

8. Bibl iograf ía obl iga tor ia : Apuntes de clase. Instrumentación Industrial. Editorial Alfaomega. Antonio Creus Solé. Sexta Edición. 1998. Sensores y Acondicionadores de Señal. Cuarta Edición. Editorial Marcombo. Ra­món Pallas Aremy. 2003 Automatización de Procesos Industriales. Editorial Alfaomega. Emilio García Mo­reno. 2001

Sistemas Digitales de Control de Procesos. Editorial Control. Ing. Sergio Szklany, Ing. Carlos Behrends. 1994 Control de Procesos Industriales Criterios de Implantación. Editorial Alfaomega. Creus Solé Atonio. 1999 Comunicación entre Computadoras. Editorial Thomson. Michael A. Gallo, William M. Hancock. 2002 Catálogos comerciales. Manuales de buses industriales.

9. Bibliografía C o m p l e m e n t a r i a : Ingeniería de la Automatización Industrial. Editorial Alfaomega. Ramón Piedrafita Moreno. 2004