laboratorio Control Temperatura
Páginas: 9 (2195 palabras)
Publicado: 18 de noviembre de 2014
Universidad Tecnológica de Chile Inacap
Laboratorio de Control I
(EA0710/720/V 2014/P Valdivia T73)
Laboratorio II.
Control de Temperatura.
Miércoles 15 de octubre de 2014.
Ingeniería en Automatización y Control Industrial
1. Introducción.
En el siguiente informe se abordara un sistema térmico no lineal de primer orden, en el cual serequiere controlar la temperatura de salida por medio de un intercambiador de calor externo.
Se propone en esta práctica realizar el control del sistema utilizando una estrategia de control, es decir, buscando la estrategia que cumpla de mejor manera los parámetros de control. Además, se debe utilizar un método analítico de sintonización para obtener los parámetros necesarios para cada estrategiaimplementada en este práctico.
2. Objetivo Generales.
Sintonizar una maqueta de temperatura.
3. Objetivos Específicos.
Conocer los elementos que componen la maqueta de control de temperatura.
Establecer los cálculos necesarios para realizar la función de transferencia del proceso.
Establecer los cálculos necesarios para encontrar losparámetros necesarios para la sintonización del sistema.
Elección de un método se sintonía que satisfaga los requerimientos del sistema.
Verificar el perfecto funcionamiento del proceso.
4. Marco Teórico.
4.1. Modelado de un Sistema Térmico de 1° Orden.
Los sistemas térmicos son aquellos que involucran la transferencia de calor de una sustancia a otra, el cual, se apreciaen el siguiente esquema junto a su diagrama de bloques correspondiente.
Estos sistemas se analizan en términos de resistencia y capacitancia, aunque la capacitancia térmica y la resistencia térmica tal vez no se representen con precisión como elementos de parámetros concentrados, dado que, por lo general, están distribuidas en todas las sustancias.
El calor fluye de una sustancia a otra detres formas diferentes: por conducción, por convección y por radiación, sin embargo, la mayor parte de los procesos térmicos en los sistemas de control de procesos no involucran transferencia de calor por radiación, se puede despreciar frente a los demás.
La función de transferencia que relaciona la temperatura de salida del fluido Θ(s) en función del flujo de calor del intercambiador Hi(s) serepresenta como:
Análogamente, la función de transferencia que relaciona la temperatura de salida del fluido Θ(s) en función de la temperatura de entrada del fluido Θi(s) se expresa como:
Para ambas funciones de transferencia los valores de R y C pueden calcularse como:
La resistencia térmica R para la transferencia de calor entre dos sustancias se define como:
Sinembargo G, representa la velocidad de flujo másico del líquido en estado estable [, y se puede representar como:
Donde;
Q = caudal del fluido
p = densidad del fluido
θ = diferencia de temperatura del fluido [°C]
ho = cambio en el flujo de calor
La capacitancia térmica C se define mediante:
O bien,
Donde;
m = masa de la sustancia considerada [Kg].
c = calorespecífico de la sustancia
4.2. Elementos de relevantes de la maqueta
4.2.1. Variador de frecuencia (VDF)
Variador de frecuencia que responde a una señal de 4-20mA proveniente del controlador (en este caso el PLC), el cual admite una señal de corriente variante según el nivel del estanque respecto al fondo de escala. El propósito principal de este, es variar la frecuencia y la tensión que seentrega a la bomba de tal manera de variar el caudal de agua verde proveniente del estanque de almacenamiento del fluido.
Marca
Allen-bradley
Modelo
PowerFlex4
Rango de temperatura ambiente
-40 – 85[°C]
Voltaje entrada
200 – 240 [V]
Frecuencia de salida
0 – 240[hz]
Corriente máxima
6[A]
Para que el VDF considere variación de la señal de corriente de 4-20[mA] como una...
Universidad Tecnológica de Chile Inacap
Laboratorio de Control I
(EA0710/720/V 2014/P Valdivia T73)
Laboratorio II.
Control de Temperatura.
Miércoles 15 de octubre de 2014.
Ingeniería en Automatización y Control Industrial
1. Introducción.
En el siguiente informe se abordara un sistema térmico no lineal de primer orden, en el cual serequiere controlar la temperatura de salida por medio de un intercambiador de calor externo.
Se propone en esta práctica realizar el control del sistema utilizando una estrategia de control, es decir, buscando la estrategia que cumpla de mejor manera los parámetros de control. Además, se debe utilizar un método analítico de sintonización para obtener los parámetros necesarios para cada estrategiaimplementada en este práctico.
2. Objetivo Generales.
Sintonizar una maqueta de temperatura.
3. Objetivos Específicos.
Conocer los elementos que componen la maqueta de control de temperatura.
Establecer los cálculos necesarios para realizar la función de transferencia del proceso.
Establecer los cálculos necesarios para encontrar losparámetros necesarios para la sintonización del sistema.
Elección de un método se sintonía que satisfaga los requerimientos del sistema.
Verificar el perfecto funcionamiento del proceso.
4. Marco Teórico.
4.1. Modelado de un Sistema Térmico de 1° Orden.
Los sistemas térmicos son aquellos que involucran la transferencia de calor de una sustancia a otra, el cual, se apreciaen el siguiente esquema junto a su diagrama de bloques correspondiente.
Estos sistemas se analizan en términos de resistencia y capacitancia, aunque la capacitancia térmica y la resistencia térmica tal vez no se representen con precisión como elementos de parámetros concentrados, dado que, por lo general, están distribuidas en todas las sustancias.
El calor fluye de una sustancia a otra detres formas diferentes: por conducción, por convección y por radiación, sin embargo, la mayor parte de los procesos térmicos en los sistemas de control de procesos no involucran transferencia de calor por radiación, se puede despreciar frente a los demás.
La función de transferencia que relaciona la temperatura de salida del fluido Θ(s) en función del flujo de calor del intercambiador Hi(s) serepresenta como:
Análogamente, la función de transferencia que relaciona la temperatura de salida del fluido Θ(s) en función de la temperatura de entrada del fluido Θi(s) se expresa como:
Para ambas funciones de transferencia los valores de R y C pueden calcularse como:
La resistencia térmica R para la transferencia de calor entre dos sustancias se define como:
Sinembargo G, representa la velocidad de flujo másico del líquido en estado estable [, y se puede representar como:
Donde;
Q = caudal del fluido
p = densidad del fluido
θ = diferencia de temperatura del fluido [°C]
ho = cambio en el flujo de calor
La capacitancia térmica C se define mediante:
O bien,
Donde;
m = masa de la sustancia considerada [Kg].
c = calorespecífico de la sustancia
4.2. Elementos de relevantes de la maqueta
4.2.1. Variador de frecuencia (VDF)
Variador de frecuencia que responde a una señal de 4-20mA proveniente del controlador (en este caso el PLC), el cual admite una señal de corriente variante según el nivel del estanque respecto al fondo de escala. El propósito principal de este, es variar la frecuencia y la tensión que seentrega a la bomba de tal manera de variar el caudal de agua verde proveniente del estanque de almacenamiento del fluido.
Marca
Allen-bradley
Modelo
PowerFlex4
Rango de temperatura ambiente
-40 – 85[°C]
Voltaje entrada
200 – 240 [V]
Frecuencia de salida
0 – 240[hz]
Corriente máxima
6[A]
Para que el VDF considere variación de la señal de corriente de 4-20[mA] como una...
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