Control

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

TRABAJO PRÁCTICO N° 1

Introducción al Comportamiento Transitorio de los Procesos

OBJETIVOS: • Adquirir una primera aproximación de la forma en que actúan los sistemas de control realimentados, aprendiendo a identificar tipos de variables. • Manejar el álgebra de bloques. • Repasar el planteo de losbalances de cantidad de movimiento, masa y energía en estado transitorio. • Aprender a usar la transformada de Laplace para la resolución de ecuaciones diferenciales, comprendiendo sus limitaciones y la necesidad de linealización. • Aprender a asociar la repuesta temporal con las raíces del polinomio denominador.

PROBLEMA 1.1 El proceso ENSEÑANZA-APRENDIZAJE es inherentemente un proceso conrealimentación tendiente a reducir a un mínimo el error del sistema. La salida deseada es el concocimiento que se desea transferir al alumno y el estudiante podría considerarse el proceso. Con la ayuda del diagrama en bloques de un sistema de control por realimentación construya un modelo para el proceso Enseñanza-Aprendizaje e indique que significa cada bloque y cada señal.
CONTROLADOR (-) ELEMENTOFINAL DE CONTROL

PROCESO

ELEMENTO DE MEDICION

PROBLEMA 1.2 Una solución salina (calor específico de 1.13 Kcal/Kg./°C, densidad de 1.04 g/cc) es calentada en un tanque agitado continuo por medio de vapor saturado seco (calor latente de vaporización 510 Kcal/Kg.) que condensa en un serpentín aprovechándose el 95% del calor liberado. El líquido ingresa a 20°C y el tanque tiene un volumenefectivo de 2.5 m3 que permanece constante. Suponga que se instala un sistema de control integrado por: • Válvula de control en la línea de alimentación de vapor. • Elemento de medición y transmisión de temperatura en la corriente de salida de líquido. • Controlador que recibe la señal del medidor y envía una señal a la válvula.

Página 1/7

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0

5

1015

20

25

30

35

40

Fi Ti

F T

Wv Tv VAPOR

CONDENSADO

a) Confeccionar el diagrama P&I del sistema de control usando las normas de representación. b) Realizar el diagrama en bloques del sistema. c) Indicar cuáles son las variables de entrada y las de salida. Precisar qué variables son controlada, manipulada y perturbaciones. d) Empleando Álgebra de Bloques encontrarla relación entre Fi y T y entre Fi y la señal de error (entrada del bloque Controlador).

PROBLEMA 1.3 A partir del Diagrama en Bloques de la figura encuentre la relación entre las siguientes variables: a) x1 - x4 b) d - x2 c) d - x3
d Gd
(+)

x1

x2
(-)

G1

G2
(-)

x3

G4

x4

G3

PROBLEMA 1.4 Encuentre la función equivalente entre entradas y salidas de los siguientesdiagramas en bloque:

Página 2/7

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

x2

G5
(+)

x1

y

G1
(-) (-)

G2

G3

G4

G6 G7
Diagrama en bloques de un sistema de control en cascada.

X2

G6

G5

(+)

x1
(-)

G1

G2

G3

G4

Y

G7
Diagrama en bloques de un sistema de control por avanacción.

PROBLEMA1.5 Considere el proceso del Problema 1.2. El caudal alimentado al tanque es 2000 l/min. a) ¿Cuál será la temperatura de salida de la solución 4 min. después que comienza a circular un caudal de vapor de 290 Kg/min? b) ¿Cuál será la temperatura de régimen a la salida? c) Escriba una expresión general que permita obtener los resultados obtenidos en los puntos anteriores.

PROBLEMA 1.6 Se deseaconocer el tiempo de descarga de un líquido contenido en un tanque de capacidad 5000 litros cuando el caudal de alimentación abruptamente es cambiado del valor inicial de 200 litros/min a 0 litro/min. El nivel inicial (en estado estacionario) es de 5 metros por encima de la válvula y el régimen de flujo es laminar. La superficie transversal del tanque cilíndrico es de 1 m2.
Página 3/7

3

2.5...