Corso di Strumentazione e Controllo di Processo

Lezione 1 • Standard di Segnale e Trasmissione

Introduce gli standard di segnale 4–20 mA, HART, fieldbus e pneumatico utilizzati per trasmettere i dati di misura. Collega la selezione del tipo di segnale alle decisioni di installazione e compatibilità.

Lezione 2 • Documentazione e Disegni della Strumentazione

Illustra i P&ID, gli schemi di loop della strumentazione e i fogli di indice strumenti come documenti ingegneristici primari. Gli studenti leggono e interpretano i disegni standard della strumentazione.

Lezione 3 • Classificazione e Terminologia degli Strumenti

Classifica gli strumenti per funzione: sensori, trasmettitori, indicatori, registratori e controllori. Fornisce le convenzioni di denominazione utilizzate in tutto il corso.

Lezione 4 • Variabili di Processo e loro Significato

Definisce temperatura, pressione, portata, livello e variabili analitiche e spiega perché ciascuna viene misurata. Stabilisce il contesto di misura per tutto lo studio strumentale successivo.

Lezione 1 • Trasmettitori di Pressione Elettronici

Esamina le tecnologie di rilevamento capacitive, piezoresistive e a frequenza di risonanza utilizzate nei trasmettitori intelligenti. Collega il rilevamento elettronico ai segnali di uscita 4–20 mA e digitali.

Lezione 2 • Installazione e Taratura degli Strumenti di Pressione

Dettaglia la progettazione delle linee di impulso, le valvole di isolamento e le procedure di taratura per gli strumenti di pressione. Prepara gli studenti a mettere in servizio e verificare i loop di misura della pressione.

Lezione 3 • Elementi di Rilevamento Meccanici della Pressione

Tratta tubi Bourdon, diaframmi, soffietti e capsule come elementi di rilevamento elastici. Spiega come la deformazione meccanica viene convertita in un'uscita leggibile.

Lezione 4 • Applicazioni della Pressione Differenziale

Applica la misura della pressione differenziale alla portata, al livello e al monitoraggio dei filtri. Dimostra come un singolo trasmettitore DP serve per molteplici funzioni di misura di processo.

Lezione 1 • Termometri a Resistenza

Tratta la costruzione degli RTD PT100 e PT1000, i metodi di collegamento a 2, 3 e 4 fili e la linearizzazione. Evidenzia i vantaggi degli RTD in termini di accuratezza e stabilità rispetto alle termocoppie.

Lezione 2 • Termistori e Termometri a Sistema Riempito

Esamina i termistori NTC e PTC e i termometri a liquido, a gas e a tensione di vapore. Posiziona questi dispositivi nelle loro nicchie applicative appropriate.

Lezione 3 • Termocoppie: Principi e Tipi

Spiega l'effetto Seebeck, la compensazione del giunto di riferimento e i tipi comuni di termocoppia (J, K, T, E, R, S). Consente la corretta selezione della termocoppia per intervallo di temperatura e ambiente.

Lezione 4 • Sensori Senza Contatto e Installazione di Termopozzetti

Introduce pirometri a infrarossi e termocamere per la misura senza contatto e tratta la progettazione e la profondità di inserimento dei termopozzetti. Completa le conoscenze sulla selezione e l'installazione dei sensori di temperatura.

Lezione 1 • Installazione e Taratura dei Misuratori di Portata

Dettaglia i requisiti di tratti rettilinei a monte e a valle, i condizionatori di flusso e la taratura in situ vs. banco. Assicura che gli studenti possano mettere in servizio i misuratori di portata secondo le specifiche.

Lezione 2 • Fondamenti di Portata e Proprietà dei Fluidi

Rivede l'equazione di continuità, il numero di Reynolds, il flusso laminare vs. turbolento e gli effetti della viscosità del fluido. Fornisce le basi idrauliche necessarie per valutare le prestazioni dei misuratori di portata.

Lezione 3 • Misuratori di Portata a Pressione Differenziale

Tratta diaframmi, tubi Venturi, boccagli e annubar come elementi primari con trasmettitori DP. Spiega il rapporto beta, il coefficiente di efflusso e la perdita di pressione permanente.

Lezione 4 • Misuratori di Portata Volumetrici e Massici

Tratta misuratori volumetrici a ingranaggi, a ingranaggi ovali e a diaframma, insieme ai misuratori di portata massica Coriolis e termici. Affronta l'accuratezza per il trasferimento di custodia e i vantaggi della misura massica diretta.

Lezione 1 • Principi di Misura del Livello

Distingue gli approcci di misura del livello diretto, inferenziale e indiretto e la loro fisica di base. Definisce i criteri di selezione utilizzati in tutto il capitolo.

Lezione 2 • Ultrasuoni, Radar e Radar a Onda Guidata

Esamina misuratori a ultrasuoni e radar senza contatto e radar a onda guidata a contatto per la misura di livello. Affronta l'angolo del fascio, gli echi spuri e gli effetti della costante dielettrica.

Lezione 3 • Interruttori di Livello e Rilevamento di Soglia

Esamina interruttori a forcella vibrante, capacitivi, a conducibilità e a galleggiante per il rilevamento di soglia. Collega la selezione dell'interruttore alle funzioni di sicurezza e allarme negli impianti di processo.

Lezione 4 • Dispositivi a Galleggiante, a Spostamento e a Vetro di Livello

Tratta interruttori a galleggiante, trasmettitori a spostamento e vetri di livello come dispositivi meccanici di misura del livello. Spiega il funzionamento del tubo di torsione e i calcoli della forza di galleggiamento.

Lezione 1 • Attuatori e Posizionatori

Tratta attuatori pneumatici a diaframma, a pistone ed elettrici e il ruolo dei posizionatori di valvola nell'accuratezza. Spiega la configurazione a split-range, del posizionatore digitale e le procedure di bench-set.

Lezione 2 • Costruzione e Tipi di Valvole di Controllo

Tratta corpi valvola a globo, a sfera, a farfalla e maschio rotante e le loro configurazioni di tenuta. Stabilisce le basi meccaniche per comprendere le prestazioni e la selezione della valvola.

Lezione 3 • Caratteristiche di Flusso della Valvola

Spiega le caratteristiche intrinseche di flusso lineare, equipercentuale e ad apertura rapida e la distorsione della caratteristica installata. Guida la selezione della caratteristica per adattarsi ai requisiti di guadagno del processo.

Lezione 4 • Dimensionamento della Valvola di Controllo

Applica le equazioni del coefficiente di efflusso Cv e Kv al dimensionamento per servizio con liquido, gas e vapore. Assicura che gli studenti possano dimensionare le valvole per evitare cavitazione, flashing e flusso critico.

Lezione 1 • Metodi di Taratura PID

Applica le regole di taratura di Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e basate su IMC per calcolare i parametri PID iniziali. Confronta i metodi di taratura per robustezza, velocità e facilità di applicazione.

Lezione 2 • Modi e Equazioni dell'Algoritmo PID

Deriva matematicamente i modi proporzionale, integrale e derivativo e spiega i loro effetti individuali sul controllo. Tratta le forme PID ideale, serie e parallela utilizzate nei controllori industriali.

Lezione 3 • Valutazione delle Prestazioni del Controllore

Utilizza gli indici di prestazione IAE, ISE e ITAE e l'analisi delle tendenze per valutare e perfezionare la taratura del controllore. Identifica oscillazione, lentezza e windup come difetti di prestazione comuni.

Lezione 4 • Dinamica e Risposta di Processo

Tratta il guadagno di processo, il tempo morto e la costante di tempo come i tre parametri dinamici che governano la controllabilità. Spiega i metodi di test a gradino per identificare la dinamica di processo dai dati di impianto.

Lezione 1 • Controllo di Override e Split-Range

Tratta la logica di selezione per il controllo di override e il sequenziamento split-range delle valvole per un controllo su ampio campo. Affronta la prevenzione del windup negli schemi di controllo di override.

Lezione 2 • Configurazione del Controllo in Cascata

Spiega la struttura a loop primario e secondario del controllo in cascata e il suo vantaggio rispetto al controllo a loop singolo. Tratta la sequenza di taratura: prima il loop interno, poi quello esterno.

Lezione 3 • Panoramica del Controllo Predittivo su Modello

Introduce i concetti di MPC: orizzonte di previsione, orizzonte di controllo e gestione dei vincoli per processi multivariabili. Posiziona MPC come l'alternativa avanzata al PID per operazioni unitarie complesse.

Lezione 4 • Controllo di Rapporto e Feedforward

Applica il controllo di rapporto per mantenere relazioni di flusso proporzionali e il feedforward per reiettare disturbi misurabili. Combina il feedforward con la retroazione per una migliore reiezione dei disturbi.