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PROBLEMA
La temperatura en un reactor CSTR (reactor de flujo continuo de tanque agitado), exotérmico es controlada por la manipulación del flujo de agua de enfriamiento que pasa por el serpentíncomo se muestra en la figura 1.

Figura 1
Las condiciones de diseño del proceso son:
* Temperatura del reactor: 2100F
* Flujo de agua de enfriamiento: 350 gal/min
* Caída de presión através del serpentín: 10 psi
* Rango de temperaturas en el transmisor: 190 a 230 0F
* Abertura de la válvula de control, válvula de igual porcentaje: =50.
* Prueba de lazo abierto: unincremento de 10 gal/min en el flujo de agua resultan en un cambio de temperatura de 5.20F después de un largo periodo tiempo.
* Prueba de lazo cerrado: con una ganancia en el controlador de 8%C0/%T0,la temperatura oscilo con amplitud constante y un periodo de 14 min.
Preguntas
a) Halle el tamaño de la válvula para una sobrecapacidad del 100%, calcule la ganancia de la válvula para el flujo dediseño, y especifique la posición de falla segura de la válvula.
b) Dibuje el diagrama de bloques del lazo de control y determine la ganancia total del proceso incluyendo la ganancia deltransmisor y la válvula de control.
c) Calcule el control PID sintonizando los parámetros para una respuesta con una razón de decaimiento de ¼. Reportando estos como una banda proporcional conreposiciones por minuto, y tiempo derivativo en minutos. ¿cuál es la acción requerida por el controlador?

Solución

Condiciones de diseño

P1=30psi
P2=15psi
∆PL=10 pasi
Transmisor
Tmin=1900FTTMax=230 0F

Válvula:
α=50

Flujo agua de enfriamiento:
FCW=350 gal/min
Prueba de lazo cerrado
∆FCW=10galmin; ∆TR=-5,2 0F

Prueba lazo de control cerrado
KCU=8%CO%TO; TU=14 min
a) Paradeterminar el tamaño de la válvula en un servicio liquido necesitamos hallar el Cv,máximo
Cv max=2FcwGf∆Pv (1)
Siendo Gf= gravedad especifica del agua de enfriamiento= 1

Psv=Presion de salida...