investigacion
Páginas: 6 (1274 palabras)
Publicado: 23 de febrero de 2015
Lazos de control típicos
Prof. Mª Jesús de la Fuente Aparicio
Dpt. Ingeniería de Sistemas y Automática
Univ. De Valladolid
ISA, UVA
1
Índice
•
•
•
•
Control de flujo
Control de nivel
Control de presión
Control de temperatura
ISA, UVA
2
Control de flujo
w
FC
u
Bomba
centrífuga
q
a
Caudalímetro
Válvula
Bomba, valvula: dimensionamiento,posicionamiento
Caudalímetro: Tipo, rango
Orden:
Bomba, caudalímetro, válvula
ISA, UVA
3
Dimensionamiento
Desde el punto de vista del diseño deben escogerse
válvulas grandes, pues tienen menores pérdidas de
carga y permite el uso de bombas mas pequeñas.
Sin embargo, válvulas mas pequeñas permiten mayores
cambios de caudal y hacen el proceso mas controlable.
u
q
a
Δpb
ΔpvΔp0
ISA, UVA
4
Ejemplo
Flujo en condiciones de diseño qs = 100 gpm
perdidas en la línea de diseño ΔpL = 40 psi
presión entre extremos de diseño = -150 psi
densidad = 1
apertura deseada = 50%
Caso 1: Δpv = 20 psi
Caso 2: Δpv = 80 psi
u
q
a
Δpb
Presion mayor
al final de la
linea
Δpv
Δp 0 + Δp b = Δp v + Δp L
Δp0
ISA, UVA
5
Ejemplo
Caso 1: Δpv = 20 psiΔpb = 150+40+20= 210
Caso 2: Δpv = 80 psi
Δpb = 150+40+80= 270
q s = aC v
Δp v
ρ
100 = 0.5C v1 20
100 = 0.5C v 2 80
C v1 = 44.72
C v 2 = 22.36
u
q
a
Δpb
Δpv
ISA, UVA
Δp 0 + Δp b = Δp v + Δp L
Δp0
6
Funcionamiento
Suponiendo que Δpb es constante
Caso 1: a=1 , a=0.1
Caso 2: a=1, a=0.1
Δp v
q = aC v
Δp v = Δp 0 + Δp b − Δp L
ρ
Δp b + Δp 0 = 210 −150 = 60
q max1
q max1
q min 1
q min 1
⎛q
⎞
= 1C v1 60 − 40⎜ max1 ⎟
⎝ 100 ⎠
= 115gpm
Δp b + Δp 0 = 270 − 150 = 120
2
⎛q
⎞
q max 2 = 1C v 2 120 − 40⎜ max 2 ⎟
⎝ 100 ⎠
q max2 = 141gpm
⎛q
⎞
= 0.1C v1 60 − 40⎜ min 1 ⎟
⎝ 100 ⎠
= 33.3gpm
2
2
⎛q
⎞
q min 2 = 0.1C v 2 120 − 40⎜ min 2 ⎟
⎝ 100 ⎠
q min2 = 24.2gpm
2
La válvula mas pequeña tiene mas rango devariación de q
ISA, UVA
7
Diseño
Dimensionar bomba (Δpb) y válvula Cv en función
de los caudales máximo y mínimo requeridos y los
caudales qs y perdidas de carga Δp0, ΔpLs de
diseño, resolviendo:
q max = 1 C v
q min = a min C v
⎛ q max ⎞
⎟⎟
Δp 0 + Δp b − Δp Ls ⎜⎜
⎝ qs ⎠
2
⎛ q min ⎞
⎟⎟
Δp 0 + Δp b − Δp Ls ⎜⎜
⎝ qs ⎠
ISA, UVA
2
8
Diseño
a min q max
Fmin laválvula de recirculación estará cerrada.
ISA, UVA
17
Control de flujo
u
w
FC
∼
M
q
Para caudales altos, una alternativa económica al uso de
válvulas de regulación es el empleo de bombas de
velocidad variable. Se requiere un variador de velocidad
acoplado al motor de la bomba.
ISA, UVA
18
Control de flujo
Columna
Vapor
FT
FC
Ebullidor
Condensado
ISA, UVA
19 Control de nivel
qi
h
LT
w
LC
u
q
Selección del tipo de transmisor
ISA, UVA
20
Control de nivel
dm
= q i ρ − qρ
m = Ahρ
dt
dh
d Δh
= qi − q
= Δq i − Δq
A
A
dt
dt
d Δq
τ
+ Δq = K1Δ(Δp 0 ) + K 2 Δa
dt
Δp 0 = p at + ρgh − p f Δ (Δp 0 ) = ρgΔh − Δp f
qi
h
LT
w
LC
u
τv
d Δa
+ Δa = K v Δu
dt
q
ISA, UVA
21
Diagrama de bloques
-ΔPf
K1(τs + 1)
Kp Ing /%
W
u
+
-
R(s)
%
Kv
K2
(τ vs + 1) (τs + 1)
ISA, UVA
Qi
+
+
Q-
+
ρg
1
As
H
22
Diagrama de bloques
ΔP f
K1
(τs + 1)
Kp Ing /%
W
u
+
-
R(s)
%
Kv
K2
(τ vs + 1) (τs + 1)
Qi
+
+
ISA, UVA
-
τs + 1
Aτs 2 + As + ρgK1
H
23
Control de nivel
dm
= q i ρ − qρ
dt
A
τ
qi
m = Ahρ
dh
=qi − q
dt
A
dΔh
= Δq i − Δq
dt
dΔq
+ Δq = K 1Δ (Δp 0 ) + K 2 Δa
dt
si K 1 es muy pequeño : τ
h
LT
w
LC
u
τv
dΔq
+ Δq = K 2 Δa
dt
d Δa
+ Δa = K v Δu
dt
q
ISA, UVA
24
Diagrama de bloques
Kp Ing /%
W
u
+
-
R(s)
%
Kv
K2
(τ vs + 1) (τs + 1)
Qi
+
Q
-
1
As
H
En la practica se comporta como un sistema con un...
Prof. Mª Jesús de la Fuente Aparicio
Dpt. Ingeniería de Sistemas y Automática
Univ. De Valladolid
ISA, UVA
1
Índice
•
•
•
•
Control de flujo
Control de nivel
Control de presión
Control de temperatura
ISA, UVA
2
Control de flujo
w
FC
u
Bomba
centrífuga
q
a
Caudalímetro
Válvula
Bomba, valvula: dimensionamiento,posicionamiento
Caudalímetro: Tipo, rango
Orden:
Bomba, caudalímetro, válvula
ISA, UVA
3
Dimensionamiento
Desde el punto de vista del diseño deben escogerse
válvulas grandes, pues tienen menores pérdidas de
carga y permite el uso de bombas mas pequeñas.
Sin embargo, válvulas mas pequeñas permiten mayores
cambios de caudal y hacen el proceso mas controlable.
u
q
a
Δpb
ΔpvΔp0
ISA, UVA
4
Ejemplo
Flujo en condiciones de diseño qs = 100 gpm
perdidas en la línea de diseño ΔpL = 40 psi
presión entre extremos de diseño = -150 psi
densidad = 1
apertura deseada = 50%
Caso 1: Δpv = 20 psi
Caso 2: Δpv = 80 psi
u
q
a
Δpb
Presion mayor
al final de la
linea
Δpv
Δp 0 + Δp b = Δp v + Δp L
Δp0
ISA, UVA
5
Ejemplo
Caso 1: Δpv = 20 psiΔpb = 150+40+20= 210
Caso 2: Δpv = 80 psi
Δpb = 150+40+80= 270
q s = aC v
Δp v
ρ
100 = 0.5C v1 20
100 = 0.5C v 2 80
C v1 = 44.72
C v 2 = 22.36
u
q
a
Δpb
Δpv
ISA, UVA
Δp 0 + Δp b = Δp v + Δp L
Δp0
6
Funcionamiento
Suponiendo que Δpb es constante
Caso 1: a=1 , a=0.1
Caso 2: a=1, a=0.1
Δp v
q = aC v
Δp v = Δp 0 + Δp b − Δp L
ρ
Δp b + Δp 0 = 210 −150 = 60
q max1
q max1
q min 1
q min 1
⎛q
⎞
= 1C v1 60 − 40⎜ max1 ⎟
⎝ 100 ⎠
= 115gpm
Δp b + Δp 0 = 270 − 150 = 120
2
⎛q
⎞
q max 2 = 1C v 2 120 − 40⎜ max 2 ⎟
⎝ 100 ⎠
q max2 = 141gpm
⎛q
⎞
= 0.1C v1 60 − 40⎜ min 1 ⎟
⎝ 100 ⎠
= 33.3gpm
2
2
⎛q
⎞
q min 2 = 0.1C v 2 120 − 40⎜ min 2 ⎟
⎝ 100 ⎠
q min2 = 24.2gpm
2
La válvula mas pequeña tiene mas rango devariación de q
ISA, UVA
7
Diseño
Dimensionar bomba (Δpb) y válvula Cv en función
de los caudales máximo y mínimo requeridos y los
caudales qs y perdidas de carga Δp0, ΔpLs de
diseño, resolviendo:
q max = 1 C v
q min = a min C v
⎛ q max ⎞
⎟⎟
Δp 0 + Δp b − Δp Ls ⎜⎜
⎝ qs ⎠
2
⎛ q min ⎞
⎟⎟
Δp 0 + Δp b − Δp Ls ⎜⎜
⎝ qs ⎠
ISA, UVA
2
8
Diseño
a min q max
Fmin laválvula de recirculación estará cerrada.
ISA, UVA
17
Control de flujo
u
w
FC
∼
M
q
Para caudales altos, una alternativa económica al uso de
válvulas de regulación es el empleo de bombas de
velocidad variable. Se requiere un variador de velocidad
acoplado al motor de la bomba.
ISA, UVA
18
Control de flujo
Columna
Vapor
FT
FC
Ebullidor
Condensado
ISA, UVA
19 Control de nivel
qi
h
LT
w
LC
u
q
Selección del tipo de transmisor
ISA, UVA
20
Control de nivel
dm
= q i ρ − qρ
m = Ahρ
dt
dh
d Δh
= qi − q
= Δq i − Δq
A
A
dt
dt
d Δq
τ
+ Δq = K1Δ(Δp 0 ) + K 2 Δa
dt
Δp 0 = p at + ρgh − p f Δ (Δp 0 ) = ρgΔh − Δp f
qi
h
LT
w
LC
u
τv
d Δa
+ Δa = K v Δu
dt
q
ISA, UVA
21
Diagrama de bloques
-ΔPf
K1(τs + 1)
Kp Ing /%
W
u
+
-
R(s)
%
Kv
K2
(τ vs + 1) (τs + 1)
ISA, UVA
Qi
+
+
Q-
+
ρg
1
As
H
22
Diagrama de bloques
ΔP f
K1
(τs + 1)
Kp Ing /%
W
u
+
-
R(s)
%
Kv
K2
(τ vs + 1) (τs + 1)
Qi
+
+
ISA, UVA
-
τs + 1
Aτs 2 + As + ρgK1
H
23
Control de nivel
dm
= q i ρ − qρ
dt
A
τ
qi
m = Ahρ
dh
=qi − q
dt
A
dΔh
= Δq i − Δq
dt
dΔq
+ Δq = K 1Δ (Δp 0 ) + K 2 Δa
dt
si K 1 es muy pequeño : τ
h
LT
w
LC
u
τv
dΔq
+ Δq = K 2 Δa
dt
d Δa
+ Δa = K v Δu
dt
q
ISA, UVA
24
Diagrama de bloques
Kp Ing /%
W
u
+
-
R(s)
%
Kv
K2
(τ vs + 1) (τs + 1)
Qi
+
Q
-
1
As
H
En la practica se comporta como un sistema con un...
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