Insegnamento obbligatorio per la Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica, collocato nel I periodo didattico del II anno. Nella prima parte del corso vengono approfondite le problematiche legate al controllo di processi industriali, con particolare attenzione ai sistemi non-lineari e multivariabile. Verranno inoltre studiati gli schemi di controllo di apparecchiature e processi industriali, nonché la documentazione utilizzata per descriverli (PFD e P&ID). La seconda parte del corso è dedicata alla progettazione basata sulla valutazione del rischio, con particolare riferimento ai sistemi di controllo e protezione delle apparecchiature e degli impianti.

Obiettivo del corso è far sì che l'allievo acquisisca le seguenti conoscenze:
- metodologie a disposizione per identificare un processo che si vuole controllare ed identificarne i comportamenti critici dal punto di vista della sicurezza;
- caratteristiche dei sistemi non-lineari e delle problematiche di controllo che ne derivano;
- metodologie e tecniche di progetto di sistemi di controllo multivariabile decentralizzato e di tipo MPC (Model Predictive Control);
- schemi di controllo delle più comuni apparecchiature dell'industria di processo;
- problematiche di controllo di un processo;
- formalismo e delle normative da impiegarsi per redigere PFD e P&ID.
Le abilità che lo studente deve acquisire sono pertanto le seguenti:
- determinare i parametri di un processo lineare mediante procedure di identificazione in-line;
- studiare la dinamica di sistemi non lineari e proporre semplici schemi di controllo;
- progettare un controllore multivariable decentralizzato;
- condurre una valutazione dei rischi;
- definire lo schema di controllo di una apparecchiatura o di un processo.
Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica, al termine del corso lo studente sarà in grado di:
- proporre uno schema di controllo per un processo;
- ottimizzare il sistema di controllo e protezione sulla base della valutazione dei rischi;
- redigere PFD e P&ID per descrivere il sistema di controllo di una apparecchiatura o di un processo.

Lo studente deve essere a conoscenza dei seguenti argomenti:
- trasformata di Laplace;
- dinamica di sistemi lineari e funzione di trasferimento;
- analisi di stabilità di un sistema lineare (luogo delle radici, diagrammi di Bode e Nyquist);
- progetto di un controllore PID;
- metodi di risoluzione di equazioni non lineari e di equazioni differenziali.

- Identificazione di processi lineari mediante l'analisi della risposta a variazioni dell'ingresso a gradino e ad impulso (0.2 crediti).
- Sistemi non lineari: studio della dinamica. della stabilità. Sistemi di controllo per processi non lineari (0.5 crediti).
- Sistemi multivariabile lineari: studio della dinamica e di controllori decentralizzati (1.5 crediti).
- PFD e P&ID: convenzioni delle rappresentazioni, normative, esempi (0.2 crediti).
- Controllo di apparecchiature dell'industria di processo (scambiatori di calore, condensatori, colonne di assorbimento, colonne di distillazione, reattori, essiccatori, cristallizzatori) (1.6 crediti)
- Tipologie di controllori industriali (a relé, PID. PLC, SCADA, DCS) (0.2 crediti)
- Controllo di processi chimici: linee guida per la progettazione (0.4 crediti)
- Model Predictive Control: formulazione del problema, modelli del processo a tempo discreto, caratteristiche dei controllori MPC, modulo di ottimizzazione stazionaria e di ottimizzazione dinamica (0.4 crediti)
- Definizione e uso dell'affidabilità e della disponibilità di componenti e sistemi. La definizione del rischio tecnologico (1 credito)
- Alberi dei guasti e Alberi degli Eventi. Quantificazione di affidabilità, disponibilità e rischi a supporto del risk based design. Dati affidabilitstici (1.2 crediti).
- Metodologie per l'identificazione dei pericolo negli impianti di processo. HazOp, FMEA, Dot Chart per gli impianti discontinui (1.3 crediti).
- L'analisi di operabilità ricorsiva e gli alberi logici (0.5 crediti).
- Tecniche avanzate: Monte Carlo, Reti di Petri, l'Analisi Descisionale Dinamica Integrata (1 credito)

Un ciclo di esercitazioni è condotto in laboratorio informatico ed affianca le lezioni in aula. Nelle esercitazioni lo studente è chiamato a risolvere alcuni esercizi proposti dal docente con l'obiettivo di applicare i concetti presentati a lezione. In questa fase viene fornita assistenza continua da parte del docente. Nella parte finale del corso è previsto che gli studenti si organizzino in gruppi di tre / massimo quattro persone per definire il sistema di controllo di un impianto proposto dal docente: il risultato verrà consegnato al docente sotto forma di PFD e P&ID unitamente ad una breve relazione sulla valutazione di affidabilità o disponibilità.

Poiché questo insegnamento è una sintesi di molti aspetti del controllo di processo, è stato sviluppato materiale didattico apposito che non coincide con testi disponibili sul mercato. A questi si fa comunque esplicito riferimento nel materiale fornito, dove vengono consigliati testi per approfondimenti. Dispense con i contenuti delle lezioni ed i testi degli esercizi proposti vengono messi a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento mediante il Portale della Didattica all'inizio delle lezioni.

La verifica dell'apprendimento avverrà mediante i seguenti strumenti:
- un esame scritto, che ha l'obiettivo di verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. A tal fine lo studente dovrà mostrare di essere in grado di risolvere problemi di identificazione di processo, di studiare sistemi non lineari e di progettare sistemi di controllo multivariabile decentralizzati.
- una esercitazione di gruppo relativa allo sviluppo di un sistema di controllo multivariabile decentralizzato per un processo industriale consentirà di valutare la conoscenza degli schemi di controllo delle apparecchiature dell'industria di processo, delle problematiche di controllo di un processo e del formalismo e delle normative da impiegarsi per redigere PFD e P&ID, nonché l'autonomia di giudizio (necessaria per la scelta dello schema di controllo), nonché della comunicazione tecnica, attraverso l'elaborato finale.
- un esame orale, che consisterà nella discussione delle scelte adottate dagli allievi nella formulazione del sistema di controllo dell'impianto loro assegnato (esercitazione di gruppo), nonché di tutti gli argomenti del corso.