Ingeniería de Procesos

Curso Online Gratuito de Simulación de Procesos Químicos con CHEMCAD

CHEMCAD

El Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Alicante, como miembro de la Iniciativa OpenCourseware (de universidades que publican contenido educativo de acceso libre), dispone de un curso online gratuito de Simulación de Procesos Químicos con CHEMCAD.

El curso está dividido en tres secciones:

Tutorial de Matlab de Descarga Libre

El sitio Modelado en Ingeniería, también conocido por el libro de modelado y simulación de procesos, ofrece otros recursos, como un completo tutorial de Matlab de descarga gratuita.

Tutorial de Matlab

Este completo tutorial de 55 páginas, elaborado por las Ingenieras Patricia Mores y Evangelina Delfratte, cubre entre otros temas:

  • Comandos y operadores de uso frecuente
  • Manejo de vectores y matrices
  • Resolución de sistemas de ecuaciones
  • Ajuste de datos experimentales a polinomios

El tutorial se puede descargar en

Curso Gratuito de Optimización de Procesos usando GAMS

GAMS es un sistema de modelado de alto nivel para resolver problemas de optimización. Permite modelar y resolver problemas de programación lineal, no lineal, y el uso de variables binarias.

Xcos

Si bien es un software comercial, es de descarga gratuita.

La comunidad online CAChemE, dedicada a la promoción del uso del software libre en la universidad e industria, ofrece un curso de GAMS, con videotutoriales y ejemplos de aplicación.

Los videotutoriales consisten de 6 sesiones (videos de Youtube) donde se cubren los siguientes temas:

  1. GAMS - Iniciación a la Programación
  2. Ejemplo de programación lineal y primeros pasos
  3. Otro ejemplo de programación lineal
  4. GAMS - Repaso y Nuevos comandos
  5. Ejemplo de transporte con programación lineal
  6. Problema de programación lineal mixta

Aquí compartimos la sesión introductoria del curso

ControlP: Aplicación Gratuita de Simulación y Análisis de Procesos - Parte 2

Este artículo es la continuación de la parte 1 sobre el software ControlP, donde desarrollaremos un ejemplo práctico de aplicación del programa.

Efecto de un tiempo muerto en un sistema

Recordemos que los tiempos muertos se producen en los procesos reales debido, principalmente, a un fenómeno de transporte de materia.

En muchos casos es una propiedad o cualidad de esta materia la que se desea controlar (temperatura, densidad, pH, concentración, etc.), y que, por tanto, se precisa medir.

Un caso muy típico es el de la medida de la temperatura basada en un bulbo o sensor, situado en una conducción a cierta distancia (por razones constructivas) de donde realmente interesaría medir. El tiempo que tarda el fluido en recorrer la distancia que separa ambos puntos es un tiempo muerto. Cualquier variación de temperatura que se produzca en el proceso, no empezará a ser percibida por el medidor y, por tanto, por el controlador, hasta un tiempo más tarde.

Otros ejemplos son la cinta transportadora, o el analizador continuo que tiene que recibir la muestra a analizar a lo largo de una pequeña conducción de cierta longitud. Resulta evidente que el controlador recibe constantemente una información “obsoleta”, lo que equivale a decir que las “decisiones” que toma en cada momento, las toma con cierto retraso. Desde el instante en que se produce un determinado cambio o reacción del proceso, hasta el momento en que el controlador recibe la correspondiente información, el sistema ha seguido evolucionando.

Vamos a comprobar a continuación, mediante el programa ControlP, que los tiempos muertos tienden a desestabilizar cualquier sistema, o que en todo caso hacen más difícil su controlabilidad.

Esto significa que cualquier sistema al que se le añada un tiempo muerto

ControlP: Aplicación Gratuita de Simulación y Análisis de Procesos - Parte 1

ControlP es un programa gratuito para aprender a simular y analizar procesos industriales y sistemas controlados. Permite efectuar prácticas interactivas de Regulación y Control PID.

Se obtiene la respuesta temporal y la respuesta frecuencial del proceso o sistema. Pueden simularse procesos en realimentación simple, en control en cascada y en control en adelanto (feedforward).

Para cada uno de estos procesos, el programa facilita el diagrama de bloques de un sistema preconfigurado y totalmente operativo. No se precisa efectuar ningún tipo de programación ni de diseño gráfico.

El programa es intuitivo y de manejo sencillo.

Características y Prestaciones

Respuesta temporal

El usuario configura la instrumentación y los componentes de un proceso o sistema controlado, sobre los diagramas de bloques preconfigurados que se facilitan, y el programa muestra la Respuesta temporal.

Respuesta frecuencial

También se obtiene la Respuesta frecuencial, tanto en lazo abierto como en lazo cerrado (diagramas Real, de Bode, de Nyquist y de Black, en modo individual o agrupados en una sola pantalla).

Configuración o diseño de un sistema

El usuario puede componer, configurar o modificar el sistema, de manera muy sencilla en dos simples pasos, mediante los cuadros de diálogo desplegables del diagrama de bloques:

  1. Asignar a cada bloque un tipo de componente
  2. Definir el valor de sus parámetros

Estudio de la Respuesta temporal

ControlP permite el estudio de la respuesta del sistema frente a perturbaciones, ya sean debidas a cambios en el punto de consigna (set point), cambios de carga en el proceso o cambios introducidos en los parámetros de los componentes del sistema.

Los cambios en las perturbaciones (punto de consigna y cambios de carga en el proceso) pueden generarse en escalón de cualquier magnitud o bien de acuerdo con un patrón de rampas programables definidas por tramos por el usuario.

En el ajuste o sintonización de los controladores, pueden ajustarse sus parámetros (ganancia G –BP–, tiempo integral Ti –rpm– y tiempo derivativo Td) y observar los efectos producidos en el comportamiento y en la estabilidad del sistema, con el fin de tratar de optimizar la Respuesta temporal (decaimiento de las oscilaciones y su periodo –frecuencia–, tiempo de establecimiento, rebasamientos –sobreimpulsos–, etc.). Para ello

Curso Gratuito de Control de Procesos en Scilab Xcos (Alternativa a Matlab Simulink)

SciLab es una alternativa gratuita al software comercial MatLab, que ya hemos cubierto en un artículo anterior (donde puedes descargar un pequeño tutorial para comenzar a utilizarlo).

Xcos

Al igual que el Simulink con Matlab, Xcos es un módulo de Scilab que contiene un editor gráfico para la construcción de modelos de sistemas dinámicos.

La comunidad online CAChemE, dedicada a la promoción del uso del software libre en la universidad e industria, ofrece entre otros recursos, un manual traducido, un curso de Control de Procesos con Simulink / Xcos, e incluso videotutoriales en Youtube.

Los videotutoriales consisten de 6 sesiones (videos de Youtube) donde se cubren los siguientes temas:

  1. SciLab - Instalar y administrar módulos / toolboxes
  2. Iniciación a la programación XCOS / Simulink
  3. Creación de subsistemas con XCOS / Simulink
  4. Construcción de diagramas en XCOS / Simulink
  5. Control de un motor DC con Simulink / XCOS
  6. Simulación de un reactor químico con XCOS

Puedes encontrar más detalles sobre todos los recursos disponibles sobre Xcos

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