Ejercicios de Mecánica, termodinámica y algunos de electromagnetismoFull description
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Libro Hidraulica de CanalesDescripción completa
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Descripción: Diseño de Experimentos. problemas Diseños completamente al azar de un factor. Problemas del Libro de Montgomery portada verde: 2.2, 2.3, 2.5, 2.7.
Problema 1. En la figura 10, se muestra un proceso compuesto por un reactor y una columna de destilación. En este proceso se debe controlar la temperatura de reacción manipulando el flujo de refrigerante refrigerante que entra a la camisa del reactor, la temperatura a la salida de la columna de destilación manipulando el flujo de vapor y, el nivel de la columna manipulando el flujo de salida. a) Identifique los esquemas de control utilizados en este proceso y explique su funcionamiento
A. Esqu Esquem emaa en casc cascad ada, a, regu regula la la temp temper erat atur uraa del react actor manipulando el flujo de refr refrig iger eran ante te.. El lazo lazo inte intern rno o se usa usa para para minimizar el efecto de las perturbaciones en el flujo de refrigerante._ refrigerante._ B. Esqu Esqueema por por ali alimenta entaci ción ón ade adelant lantaada, da, minimiza el efecto de las perturbaciones en el flujo de A sobre la temperatura del reactor. C. Realimenta Realimentación ción simple, simple, para para controlar controlar el nivel nivel del fondo de la columna manipulando el flujo de salida Figura 10
D. Realimenta Realimentación ción simple, simple, para para contro controlar lar el el nivel nivel del reactor manipulando el flujo de salida. E.
Son dos lazos RAS con un selector (Override). Se usan para controlar temperatura o presión del tope de la columna.
Problema 2.
En la figura 4, se muestra un reactor donde se debe controlar la temperatura de reacción manipulando el flujo de refrigerante y el nivel manipulando el flujo de salida. Para minimizar el efecto de las perturbaciones en la temperatura de entrada de A y la temperatura del refrigerante se han aplicado los esquemas de control I y II que se observan en la figura. Se conocen las siguientes funciones de transferencia: Treactor 1 1
Frefrig
Treactor TflujoA
1. 2. 3.
=
=
( s + 1) ( s + 2)
Gmedidores
=
,
1
( s + 0.5 ) ( s + 4 )
Válvula
=
( s + 1)
1
Identi Identifiq fique ue el el esque esquema ma de contro controll I Realice Realice el el diagram diagramaa de bloques bloques de este este esquem esquemaa de contro controll Dete Determ rmin inee la funci función ón de tran transf sfer eren enci ciaa del cont contro rola lado dorr temperatura presente presente en el esquema de control I. 1.
Figura 4. Esquema del sistema de control
( s + 1)
de
El esqu esquem emaa de cont contro roll I es un esqu esquem emaa de cont contro roll de alimentac alimentación ión adelantada adelantada.. Utilizado Utilizado para para minimizar minimizar el efecto de la temperatura del flujo A sobre la temperatura del reactor. El Esquema II es un esquema de control en cascada, utilizado en combinación con el esquema por alimentación adelantada (feed-forward) (feed-forward) descrito anteriormente. 2. En la figur figuraa se muest muestra ra el diagr diagram amaa de de bloq bloque uess del esquema de control I (alimentación adelantada) marcado
3.
en azul. Las funciones señaladas en el diagrama de bloques corresponden a: Treactor 1
Gp =
Frefrig
GTA = Gv
=
=
Treactor TflujoA
( s + 1) ( s + 2 ) =
1
( s + 0.5 ) ( s + 4 )
1
( s + 1)
Gmedidor
=
GmedFF =
1
( s + 1)
El controlador por alimentación adelantada (feed-forward) debe cumplir lo siguiente: T(s) =0 TflujoA( s ) Observando el diagrama de bloques se tiene: T( s ) = GFF ×GmedFF ×Gv ×Gp ×TflujoA( s ) + GTA ×TflujoA( s ) De donde: T(s) TflujoA( s )
=
GFF ×GmedFF ×Gv ×Gp + GTA = 0
De allí se obtiene: GTA GFF = GmedFF ×Gv ×Gp Sustituyendo: 1 GFF =
( s + 0.5 ) ( s + 0.4 ) 1
×
1
×
1
3
( s + 1) ( s + 2 ) = ( s + 0.5 ) ( s + 0.4 )
( s + 1) ( s + 1) ( s + 1) ( s + 2 ) Este controlador no es realizable porque tiene más ceros que polos, se deben añadir polos muy alejados, sin variar la ganancia de la función de transferencia, hasta igualar el número de ceros y polos.
Problema 3. Indique las características de los instrumentos marcados en rojo.
TIC: Transmisor indicador de temperatura perteneciente al lazo 1. Pertenece al Sistema de control distribuido, de entrada y salida eléctrica, ubicado en el panel de control. TAH: Alarma de alta temperatura ubicada en campo perteneciente al lazo 5. Pertenece al Sistema de control distribuido, de entrada eléctrica. TAS: Interruptor de alta temperatura ubicada en campo perteneciente al lazo 5. Pertenece al Sistema de control distribuido, de entrada y salida eléctrica. FY: Calculador de flujo. Calcula la relación entre los flujos. Entrada y salida eléctrica, pertenece al Sistema de Control distribuido. La válvula: Válvula neumática de 3 vías.
