Dinamica e controllo dei processi chimici
Denominazione del corso: Dinamica e controllo dei processi chimiciCorso di studi: I4H - Laurea magistrale in Ingegneria Chimica
Quadrimestre/Semestre: 1°
Anno: 1°
Numero di moduli: 0
Crediti: 12
Ore: 120
Tipologia: B - Attivitą caratterizzanti
Struttura: monodisciplinare
Settore Scientifico Disciplinare: ING-IND/26 (Teoria Dello Sviluppo Dei Processi Chimici)
Docente: Francesco Ferella (30 ore). Titolo copertura: Prof. associato
Orario di ricevimento: L'orario di ricevimento è quello riportato in bacheca; tuttavia si consiglia di confermare la presenza via email al docente.
Docente: Nader Jand (90 ore). Titolo copertura: Ricercatore
Orario di ricevimento: Riceve tutti giorni lavorativi, via telematica sul Ms-Teams, pervio richiesta prenotazione via Email almeno un giorno prima.
Programma sintetico del corso:
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Programma completo (PDF)
(Aggiornato il 4-01-2024) Parte I
· Sistemi flow-mixing. Sistemi a miscelamento perfetto e non miscelati. Funzioni di distribuzione dei tempi di residenza.
· Sistemi lineari e relative proprietà. Principi di sovrapposizione e convoluzione.
· Trasformata di Laplace - teoria, trasformate più comuni, antitrasformate. Teorema del valore iniziale e finale. Esercizi.
· Modelli dinamici. Esprimenti con tracciante. Esempi.
· Momenti del sistema, funzione di Paynter, equivalenza di modelli.
· Errori nella misurazione dei momenti.
· Modelli con ricircolo.
Parte II
· Simboli strumentazione.
· Misuratori di temperatura, portata, livello, pressione, concentrazione. Scelta ed installazione.
· Principio di funzionamento dei vari misuratori.
· Esempi di controlli nei PFDs e P&IDs.
· Data sheets strumenti e valvole.
· Sistemi di controllo industriale. PLC, DCS e SCADA.
Parte III
· Generalità sui controlli. Hardware di un sistema di controllo.
· Linearizzazione di sistemi non lineari.
· Comportamento dinamico di sistemi lineari e non lineari.
· Processi puramente capacitivi.
· Controllore proporzionale (P), proporzionale-derivativo (PD), proporzionale-integrale (PI), proporzionale-integrale-derivativo (PID).
· Progettazione di sistemi di controllo feedback.
· Analisi della stabilità di controllori feedback. Criterio di Routh-Hurwitz.
· Analisi della risposta in frequenza dei processi lineari. Diagrammi di Bode e Nyquist.
· Controllori feedforward.
· Processi con input e output multipli (SISO e MIMO), interazioni e disaccoppiamenti dei loop di controllo.
· Metodo Ziegler- Nichols per tuning.
· Controllo adattivo: Self Tuning Regulator (STR) e Model Reference Adaptive Control (MRAC).
Testi consigliati:
G. Stephanopoulos, Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice, Prentice-Hall International Editions, Englewood Cliffs 1984.
A. Garg. Process Instrumentation. Instrumentation Engineer's Handbook - Volume 1. White Falcon Publishing, 2021.
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- Dale E. Seborg, Thomas F. Edgar, Duncan A. Mellichamp Process Dynamics and Control, 2° Edition, Wiley 2006.
- W. L. Luyben M.L. - Luyben, Essentials of Process Control, McGraw-Hill Book Company, New York, 1997.
- A. Garg. Process Instrumentation. Instrumentation Engineer's Handbook - Volume 1. White Falcon Publishing, 2021.
- AA.VV. Practical Instrumentation for Automation and Process Control. IDC Technologies, 2004.
Altro materiale didattico fornito dal docente. Tale materiale è reperibile sulla piattaforma Teams di Ateneo, Corso "Dinamica e Controllo dei Processi Chimici". Il software Matlab con applicativo Simulink può essere scaricato ed installato con una licenza accademica gratuita dal sito dell'università.
Modalità d'esame:
Accertamento continuo del processo di apprendimento tramite domande poste dal docente su argomenti già svolti.
Accertamento finale del raggiungimento degli obiettivi formativi:
- Esame scritto con domande orali sui contenuti teorici ed esercizi da svolgere riguardanti la progettazione e la verifica di sistemi di controllo. Gli studenti sono tenuti a portare con sè una calcolatrice.
Il voto finale è così composto:
Tesina Course-work: 3/30.
Esame: 27/30.<--[if gte mso 9]> Normal 0 14 false false false IT X-NONE X-NONE <[endif]--><--[if gte mso 9]> <[endif]--><--[if gte mso 10]> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:'Tabella normale'; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:'; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:'Calibri','sans-serif'; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:'Times New Roman'; mso-fareast-theme-font:minor-fareast; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin;} <[endif]-->
Risultati di apprendimento previsti:
Il corso contribuisce a progettare, simulare e controllare processi chimici.
Dopo il superamento dell'esame lo studente è in grado di:
1- conoscere ed elaborare i modelli dinamici e steady-state di processi chimici controllati e non controllati;
2- dimostrare la capacità di selezione di sistemi di controllo fondamentali ed avanzati;
3- progettare sistemi di controllo feedback e feedforward di processi tipici dell'industria chimica e petrolchimica;
4- saper utilizzare software applicativi quali Matlab e Simulink per modellare i sistemi di controllo e valutarne la stabilità.
5 - dimostrare capacità di analisi e valutazione di casi studio di processi su scala industriale attaverso un approccio a 360°, in cui fondere tutte le conoscenze acquisite.<--[if gte mso 9]> Normal 0 14 false false false IT X-NONE X-NONE <[endif]--><--[if gte mso 9]> <[endif]--><--[if gte mso 10]> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:'Tabella normale'; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:'; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:'Calibri','sans-serif'; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:'Times New Roman'; mso-fareast-theme-font:minor-fareast; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin;} <[endif]-->
