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Ejercicios Segundo Taller de Control de Procesos Químicos

PUNTO 1

Encuentre la función de transferencia que relaciona Y1(s) con R1(s) y R2(s)

PUNTO 2

El modelado de un proceso y su sistema de control es mostrado en el siguiente diagrama de bloques:

Donde G1s=60.5*s+1; Gs=0.5(s+1)(0.5*s+1); Hs=52*s+1; Ksp=5.
Adicionalmente se conoce que proceso es controlado mediante uncontrolador netamente integral cuyo tiempo integral es la unidad.
Gcs=Kcs
Determine:
a. La ecuación característica del proceso.
b. La ganancia última del controlador mediante prueba de Routh.
c. Comprobar, mediante el método de substitución directa, que la ganancia última es la calculada en el punto anterior, y además calcular la frecuencia ultima del sistema.
d. Calcule el error en estadoestacionario (EEE), en función de Kc y Taos, para:
* Un cambio en el set-point, con un controlador proporcional, y para un controlador proporcional integral.
* Un cambio en Y, para un controlador proporcional integral.
e. Qué pasaría con la estabilidad del proceso si el proceso tuviera la presencia de tiempo muerto: Gs=0.5*e-s(s+1)(0.5*s+1)

PUNTO 3

En este problema se considerael horno mostrado en la figura, el cual se utiliza para calentar el aire que se suministra a un regenerador catalítico. Las paredes del horno son aislantes y la temperatura del combustible viene de una fuente lo suministra a temperatura constante. El transmisor de temperatura se calibra a 300-500°F. Para un cambio escalón del 5 % en la salida del controlador se obtuvieron los siguientes datosde respuesta:

a. Se debe especificar la acción en falla de la válvula y la acción del controlador. Justifique su respuesta.
b. Dibujar el diagrama de bloques completo con la especificación de unidades para cada señal desde/hacia cada bloque. Se tiene que identificar cada bloque de donde proviene.
c. Se deben adecuar los datos del proceso mediante un modelo de primer orden mástiempo muerto con el modelo de cálculo 3; identificar cada una de las funciones de transferencia en el lazo de control; para ello asuma que el sensor transmisor tiene dinámica despreciable.
d. Sintonizar el controlador proporcional integral derivativo, para una respuesta de razón de asentamiento de un cuarto y obtener la desviación para un cambio escalón de + 5°F en el punto de control.

PUNTO 4La destilación instantánea o flash consiste en la vaporización de una fracción definida del líquido, en una manera tal que el vapor que se forma esta en equilibrio con el líquido residual, separando el vapor del líquido y condensando el vapor. En la siguiente figura se muestra un diagrama del proceso de destilación flash:

La alimentación al tanque es la mezcla binaria A-B que se quiereseparar. Una fracción del líquido de la alimentación se evapora y el producto líquido es removido por una bomba. Es de saberse que la concentración de las fracciones tanto liquidas como vapor dependen en gran medida de concentración del líquido de la alimentación y la temperatura del tanque, por ello al tanque donde se lleva a cabo la destilación se le adiciona un intercambiador de calor, cuyo calortrasferido estada regulado por una válvula que permite el paso de vapor.

Conociendo esto, determine:

a. La acción en falla de cada una de las válvulas.
b. Los lazos de control feedback y feed-forward para el proceso, conociendo que la fracción líquida se requiere a una concentración dada para un proceso posterior.
c. La acción de los controladores feedback.

PUNTO 5

Para eldiagrama de root locus que se muestra a continuación, obtenga:

1. Polos y ceros (a partir del diagrama)
2. FTCA
3. Punto de ruptura
4. Centro de gravedad
5. Frecuencia última
6. La ganancia del controlador para una obtener una respuesta con una tase de asentamiento de 0.707 si la relación K’/Kc = 0.001

PUNTO 6

Para el siguiente diagrama de bloques calcular el...