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Strumentazione e Controllo dei Processi Chimici

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STRUMENTAZIONE E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI

Unità didattica: STRUMENTAZIONE E CONTROLLO DEI PROCESSI CHIMICI

Corso di studio:
INGEGNERIA CHIMICA
Tipo attività
LEZIONE
Durata (h)
60
Frequenza
Libera
Tipo attività formativa
CARATTERIZZANTE
Settore scientifico disciplinare
TEORIA DELLO SVILUPPO DEI PROCESSI CHIMICI
CFU
6

Descrizione
PRINCIPI E STRUMENTI PER LA MISURA DELLE GRANDEZZE DI PROCESSO: PROPRIETÀ GENERALI DEI SENSORI. STRUMENTI E TECNICHE DI MISURA DI TEMPERATURA, PRESSIONE, LIVELLO, PORTATA. VALVOLE DI REGOLAZIONE: CLASSIFICAZIONI E TECNOLOGIA DELLE VALVOLE. VALVOLE DI REGOLAZIONE: DEFINIZIONI, COEFFICIENTE DI EFFLUSSO, CARATTERISTICA INTRINSECA, CARATTERISTICA INSTALLATA, CAVITAZIONE E FLASHING, DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA. PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM (P&ID) LA TRASFORMATA DI LAPLACE: DEFINIZIONI E PROPRIETÀ; RISOLUZIONE DI ODE CON LAPLACE; ANTITRASFORMAZIONE IN FRATTI SEMPLICI. CONCETTO DI FUNZIONE DI TRASFERIMENTO SISTEMI DINAMICI LINEARI DI RIFERIMENTO: CONCETTO DI VARIABILE DI STATO; MODELLI INGRESSO-STATO-USCITA. SISTEMI DINAMICI LINEARI DI RIFERIMENTO: 1° ORDINE, 2° ORDINE, RITARDO DI TRASPORTO. LINEARIZZAZIONE DI SEMPLICI SISTEMI DINAMICI NON-LINEARI. MODELLO FIRST-ORDER-PLUS-DEAD-TIME (FOPDT). IL CONTROLLO FEEDBACK: DIAGRAMMA A BLOCCHI DEL CONTROLLO IN RETROAZIONE: SENSORI, TRASMETTITORI, CONTROLLORI, ATTUATORI, ELEMENTI FINALI DI CONTROLLO, LINEE DI SEGNALI. VARIABILI CARATTERISTICHE: SET POINT, LOAD, VARIABILE MANIPOLATA, VARIABILE CONTROLLATA. PROBLEMA DELLA REGOLAZIONE E DEL SERVOMECCANISMO. RISPOSTA OPEN LOOP E CLOSED LOOP NEL DOMINIO DI LAPLACE. IL PROBLEMA DELL’OFFSET. CONCETTO DI STABILITÀ BIBO CONTROLLORI: CONTROLLORI A RELAY E PID. CRITERI DI PRESTAZIONE DEL CONTROLLORE. TUNING DEI CONTROLLORI DELLA CLASSE PID: METODI OPEN LOOP: COHEN-COON, IMC, 1° ZIEGLER-NICHOLS; METODI CLOSED LOOP: 2° ZIEGLER-NICHOLS.
Obiettivi formativi
IL CORSO MIRA A FORNIRE AGLI STUDENTI LE CONOSCENZE PRELIMINARI E DI BASE PER AFFRONTARE LA REGOLAZIONE DEGLI IMPIANTI ED IL CONTROLLO AUTOMATICO DI PROCESSO. CONOSCENZA E COMPRENSIONE COMPRENSIONE DELLA TERMINOLOGIA UTILIZZATA PER LA MISURA DELLE GRANDEZZE DI PROCESSO, LA STRUMENTAZIONE DI PROCESSO, LE VALVOLE INDUSTRIALI, LA REGOLAZIONE ED IL CONTROLLO AUTOMATICO DEGLI IMPIANTI DI PROCESSO. CONOSCENZE DEI PRINCIPI FONDAMENTALI PER LE MISURE DI TEMPERATURA, PRESSIONE, PORTATA, LIVELLO. ANALISI DEI SISTEMI DINAMICI LINEARI CON LA TRASFORMATA DI LAPLACE. COMPRENSIONE DEL CONCETTO DI CONTROLLO IN RETROAZIONE (FEEDBACK). ANALISI INGEGNERISTICA SAPER SCEGLIERE IL SENSORE GIUSTO PER LA MISURA DELLE PRINCIPALI VARIABILI DI PROCESSO IN UN IMPIANTO INDUSTRIALE. SVILUPPARE SEMPLICI MODELLI DINAMICI MACROSCOPICI DI SINGOLE APPARECCHIATURE TIPICHE DELL’INDUSTRIA CHIMICA ED ALIMENTARE. PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA EFFETTUARE LA SCELTA ED IL DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA DELLA VALVOLA DI REGOLAZIONE. ELABORARE SEMPLICI SCHEMI DI CONTROLLO IN RETROAZIONE, SCEGLIERE IL CONTROLLORE COME REGOLATORE SINGOLO ED IMPOSTARNE I PARAMETRI (TUNING). CAPACITÀ DI INDAGINE SAPER EFFETTUARE UN’INDAGINE PRELIMINARE DI MERCATO PER SCEGLIERE UN SENSORE INDUSTRIALE O DA LABORATORIO. SAPER EFFETTUARE UN’INDAGINE PRELIMINARE DI MERCATO PER SCEGLIERE UNA VALVOLA O UN RUBINETTO DA LABORATORIO. DISTINGUERE LE DIFFERENZE NEL COMPORTAMENTO DINAMICO DI UN PROCESSO CHIMICO O ALIMENTARE NELLA CONFIGURAZIONE AD ANELLO APERTO (OPEN LOOP) O CHIUSO (CLOSED LOOP). PRATICA INGEGNERISTICA COMPRENDERE I CONTENUTI DELLA DOCUMENTAZIONE TECNICA DI SENSORI E VALVOLE DA LABORATORIO E PER L’INDUSTRIA DI PROCESSO. SAPER VALUTARE CARATTERISTICHE E VANTAGGI TRA LE VARIE TIPOLOGIE DI SENSORI E VALVOLE PER L’INDUSTRIA DI PROCESSO. SAPER EFFETTUARE UNA LETTURA DI MASSIMA DI UN PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM (P&ID). CAPACITÀ TRASVERSALI ABILITÀ COMUNICATIVE E DI LAVORO IN SISTEMI STRUTTURATI SAPER PREPARARE UNA PRESENTAZIONE (AD ES. IN FORMATO MS WORD® O POWERPOINT® O COME FILE PDF) E DISCUTERE ORALMENTE UN PROGETTINO (PROJECT WORK) RELATIVO ALLA DINAMICA O AL CONTROLLO IN RETROAZIONE DI UN SEMPLICE PROCESSO, SVILUPPATO CON IL S/W LOOP-PRO CONTROL STATION®. NON SONO PREVISTI LAVORO O ESERCITAZIONI DI GRUPPO. CAPACITÀ DI APPRENDERE RICONOSCERE LE GRANDEZZE DI PROCESSO, LA STRUMENTAZIONE DI PROCESSO, LE VALVOLE INDUSTRIALI, LA REGOLAZIONE ED IL CONTROLLO AUTOMATICO DEGLI IMPIANTI DI PROCESSO SULLA BASE DELLA LORO TERMINOLOGIA IN LINGUA INGLESE. SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO MATERIALI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE LE CONOSCENZE MATEMATICHE DI BASE, IN PARTICOLARE PER LE EQUAZIONI DIFFERENZIALI ORDINARIE, LA PADRONANZA SUI BILANCI MACROSCOPICI DI MATERIA E DI ENERGIA IN CONDIZIONI NON STAZIONARIE ED I FONDAMENTI SUI FENOMENI DI TRASPORTO.
Partizionamento
Nessun partizionamento
Metodi didattici
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE, ESERCITAZIONI IN AULA SVOLTE DAL DOCENTE SULLA LAVAGNA NONCHÉ ALCUNE ESERCITAZIONI SVOLTE IN AULA INFORMATICA TRAMITE L’IMPIEGO DI OPPORTUNO SOFTWARE DIDATTICO. AD OGNI STUDENTE È CONSEGNATA UNA COPIA CON LICENZA DEL S/W LOOP-PRO CONTROL STATION®. AL TERMINE DEL CORSO, È FACOLTATIVAMENTE ASSEGNATO AD OGNI STUDENTE CHE LO DESIDERI UN PROGETTINO (PROJECT WORK) PER LO STUDIO DELLA DINAMICA O CONTROLLO DI UN PROCESSO, DA SVILUPPARE CON IL S/W LOOP-PRO CONTROL STATION® E DA PRESENTARE AL DOCENTE PER L’ESAME.
Modalità verifica
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE SOLE PROVE SCRITTE E, FACOLTATIVAMENTE, LA DISCUSSIONE DI UN PROGETTINO (PROJECT WORK) DA PREPARARE CON IL S/W LOOP-PRO CONTROL STATION®. CIASCUNA PROVA SCRITTA SI COMPONE DI VARIE SEZIONI, ALCUNE A QUIZ, ALTRE RICHIEDENTI RISPOSTE APERTE, ALTRE CALCOLATIVE. LE SEZIONI HANNO UN PESO DIVERSO AI FINI DELL’ATTRIBUZIONE DEL VOTO DELLA PROVA. CIASCUNA PROVA SCRITTA SI INTENDE SUPERATA CON IL MINIMO PUNTEGGIO (18/30) SE LO STUDENTE HA ALMENO AFFRONTATO LA SEZIONE DEL COMPITO AVENTE IL PESO MAGGIORE E CONTEMPORANEAMENTE HA FORNITO RISPOSTE VALIDE AL 50% DEI QUESITI.
Testi di riferimento
MAGNANI G., P. FERRETTI E P.ROCCO, “TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO”, 2° ED., MCGRAW-HILL LIBRI ITALIA, ISBN 88 386 6321-1
Altre informazioni
SITO WEB ISTITUZIONALE CON IL MATERIALE UTILIZZATO DAL DOCENTE IN AULA PER LEZIONI ED ESERCITAZIONI, NONCHÉ ALCUNE DISPENSE SU ARGOMENTI NON COPERTI DAI LIBRI DI TESTO: HTTP://WWW.ADIC.UNISA.IT/DIDA/BACHECA/STRUM_CONTR/INDEX SITO WEB AUSILIARIO PER LO STUDENTE, PER L'APPROFONDIMENTO PERSONALE, I TESTI D'ESAME ED I RISULTATI DELLE PROVE D'ESAME: HTTP://COMET.ENG.UNIPR.IT/~MICCIO
Docenti
MICCIO MICHELE (titolare)