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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI INDUSTRIALI
Insegnamento
PROCESS DYNAMICS AND CONTROL - DINAMICA E CONTROLLO DI PROCESSO
INP5071883, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA CHIMICA E DEI PROCESSI INDUSTRIALI
IN0530, ordinamento 2012/13, A.A. 2017/18
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese PROCESS DYNAMICS AND CONTROL
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dii/course/view.php?idnumber=2017-IN0530-000ZZ-2016-INP5071883-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile MASSIMILIANO BAROLO ING-IND/25

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria chimica ING-IND/25 9.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
LEZIONE 9.0 72 153.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 25/09/2017
Fine attività didattiche 19/01/2018

Syllabus
Prerequisiti: Bilanci di materia e di energia in regime stazionario e dinamico; apparecchiature per il trasporto dei fluidi, per lo scambio termico, per la separazione di fase; reattoristica chimica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Gli studenti apprenderanno alcune tecniche i) per l’analisi del comportamento dinamico delle apparecchiature e degli impianti dell’industria chimica e di processo, ii) per l’analisi e la progettazione di schemi di controllo di processo, e iii) per l’analisi delle prestazioni dei regolatori. Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
• sviluppare il modello dinamico di semplici apparecchiature dell’industria chimica;
• identificare da quali parametri (progettuali o di esercizio) dipenda la risposta dinamica di un processo;
• caratterizzare quantitativamente la risposta dinamica di un sistema a una sollecitazione negli ingressi;
• comprendere il funzionamento di schemi di regolazione convenzionale e avanzata di base per apparecchiature singole e interi processi dell’industria chimica;
• progettare schemi di controllo feedback e feedforward per apparecchiature dell’industria di processo;
• sintonizzare un regolatore PID;
• determinare la dimensione più appropriata di una valvola di regolazione.
Modalita' di esame: L’esame prevede tre attività obbligatorie e sequenziali: homeworks individuali durante l’erogazione del corso, prova scritta finale, e prova orale finale. Gli homeworks contribuiscono al voto finale per circa il 12%, la prova scritta per circa il 44% e la prova orale per il restante 44%. La prova scritta prevede uno o due esercizi da risolvere (è consentito l’uso di appunti e libri di testo) in un tempo di circa 2 ore. La prova orale prevede tipicamente tre domande sull’intero programma del corso e dura circa 45 minuti. La prova orale potrà essere sostenuta in lingua italiana o inglese, secondo la preferenza dello studente.
Criteri di valutazione: HOMEWORKS E PROVA SCRITTA
• correttezza della soluzione finale
• chiarezza e sintesi nella presentazione dei risultati
• appropriatezza d’uso della terminologia tecnica
• rigore nella metodologia di calcolo
PROVA ORALE
• conoscenza e comprensione dei contenuti dell’insegnamento
• capacità di fornire informazioni quantitative (piuttosto che meramente qualitative) sulla risposta dinamica e sulle prestazioni del sistema di controllo in un processo
• capacità di discutere gli argomenti in modo chiaro e sintetico, e con uso appropriato della terminologia tecnica
• tempo che intercorre tra la fine delle lezioni dell’insegnamento e la data della prova orale
Contenuti: MODELLAZIONE DINAMICA A PRINCIPI PRIMI DI PROCESSI CHIMICI.
COMPORTAMENTO DINAMICO DEI PROCESSI. Trasformata di Laplace; funzioni di trasferimento; risposte dinamiche di sistemi del primo e del secondo ordine; risposte dinamiche di sistemi più complessi: effetto dei poli e degli zeri, processi con tempi morti. Linearizzazione di modelli non lineari. Identificazione di modelli dinamici da dati di processo.
CONTROLLO DEI PROCESSI. Regolazione in retroazione per sistemi SISO: regolatori on-off; regolatori ad azione PID; problematiche nell’implementazione pratica di regolatori PID: saturazione dell’azione integrale, filtri derivativi, derivative kick, implementazione digitale; strumentazione di misura e di regolazione; selezione delle valvole di regolazione; comportamento dinamico e stabilità dei sistemi regolati; sintonizzazione di regolatori PID. Regolazione feedforward e di rapporto. Tecniche migliorate di controllo feedback: controllo in cascata, inferenziale, selettivo, override, split-range, della posizione di una valvola. Controllo di sistemi MIMO: interazioni e interferenza; guadagni relativi e scelta dell’accoppiamento. Controllo di colonne di distillazione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni d’aula (comprensive di esercitazioni numeriche e brevi attività di gruppo) e lezioni interattive in aula di calcolo.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Copia digitale delle diapositive presentate a lezione sarà resa disponibile sulla piattaforma Moodle.
Il testo di riferimento (Seborg et al., 2011) è indicato nel box successivo. Anche la consultazione dei seguenti ulteriori testi può risultare utile:
• Smith, C.A. and A. Corripio (2006). Principles and practice of automatic process control (3rd edition). Wiley, New York (U.S.A.).
• Riggs, J.B. and M.N. Karim (2008). Chemical and bio-process control (3rd edition). Pearson Education International, Boston (U.S.A.).
• Ogunnaike, B.A. and W.H. Ray (1994). Process dynamics, modeling and control. Oxford University Press, New York (U.S.A.).
Testi di riferimento:
  • Seborg, D.E., T.F. Edgar, D.A. Mellichamp and F.J. Doyle III, Process dynamics and control (4th edition). New York: Wiley, 2017. Cerca nel catalogo