Bloques Funcionales de Sistemas Térmicos; Formación de Un Modelo Para Un Sistemas Térmico

INSTITUTO INSTITUTO POLITÉCNICO POLITÉCNICO NACIONAL Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

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Equipo qui po 7 Integrantes: * Jaramillo Rodríguez Javier * Cortés Villar Martin Emmanuel * Roberto Tadeo Martiñón Hinojosa *Orozco Acevedo Valeria Andrea

4BV1 OCAMPO ROMO ROSA MARIA

Dinámica y Contr Control ol de d e Bioprocesos 16 de Octubre de 2017

Bloques fun cionales de sistemas térmicos; Formación de un mod elo para un sistema térmico. Los sistemas térmicos son aquellos que involucran la transferencia de calor de una sustancia a otra. Estos sistemas se analizan en términos de resistencia y capacitancia, aunque la capacitancia térmica y la resistencia térmica tal vez no se representen con precisión como elementos de pará- metros concentrados, como, por lo general, están distribuidos en todas las sustancias. Para lograr análisis precisos, deben utilizarse modelos de parámetros distribuidos. Sin embargo, para simplificar el análisis, aquí se supondrá que un sistema térmico se representa mediante un modelo de parámetros concentrados, que las sustancias que se caracterizan por una resistencia al flujo de calor tienen una capacitancia térmica insignificante y que las sustancias que se caracterizan por una capacitancia térmica tienen una resistencia insignificante al flujo de calor. El calor fluye de una sustancia a otra de tres formas diferentes: por conducción, por convección y por radiación. Aquí sólo se considerarán la conducción y la convección. (La transferencia de calor por radiación sólo se aprecia si la temperatura del emisor es muy alta en comparación con la del receptor. La mayor parte de los procesos térmicos en los sistemas de control de procesos no involucran transferencia de calor por radiación.) Para la transferencia de calor por conducción o convección. Resistencia y capacitancia térmicas. La resistencia térmica R para la transferencia de calor entre dos sustancias se define del modo siguiente:

La resistencia térmica para una transferencia de calor por conducción o por convección se obtiene mediante:

Como los coeficientes de conductividad y convección térmica son casi constantes, la resistencia térmica para la conducción o la convección es constante. La capacitancia térmica C se define mediante:

Sistemas térmicos. Considérese el sistema que aparece en la Figura 4-26(a). Se supone que el tanque está aislado para eliminar las pérdidas de calor hacia el aire circundante. También se supone que no hay almacenamiento de calor en el aislamiento y que el líquido del tanque está perfectamente mezclado, por lo que

tiene una temperatura estable. De este modo, se usa una sola temperatura para describir la del líquido en el tanque y la del líquido que sale.

En la práctica, la temperatura del líquido que entra puede fluctuar y actuar como una perturbación de carga. (Si se pretende mantener una temperatura de salida constante, puede instalarse un controlador automático que ajuste el flujo de calor de entrada, con el propósito de compensar las fluctuaciones en la temperatura del líquido que entra.) Si la temperatura del líquido que entra cambia repentinamente de   a (  +  ) , mientras que el flujo de calor de entrada H y el flujo de líquido G se conservan constantes, el flujo de calor de salida cambiará de  a ( +ho) y la temperatura del líquido que sale cambiará de   a ( +) . La ecuación diferencial para este caso es:

EJEMPLO DE PROBLEMA:

REFERENCIAS: •

http://www.marcombo.com/libros_index/8426713165.pdf 

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http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/semana_8_ii_ca_ 2013.pdf  https://www.ucursos.cl/usuario/78303fe04da8e4eb340eaee09f1840b2/mi_blog/r/Ingenieri a_de_Control_Moderna_Ogata_5a_ed.pdf