Sistemas Integrados


Objetivo del Proceso
El objetivo es controlar la temperatura del agua de escaldado del recipiente del escaldador. De esa forma se mantiene la temperatura dentro de los límites especificados, a igual que el tiempo requerido de escaldado. Esto permite que el producto final sea de calidad uniforme.

INTRODUCCION
El control se realiza en el agua que sale del rebosadero, la cual es la mismaque reina dentro del tanque. Cuando esta desciende de 98°C se abre la válvula de vapor con que se calienta un volumen de líquido que se encuentra dentro de la tubería de recirculación, al mantener este agua de recirculación dentro de la temperatura, se mantienen el agua en el tanque.
Para esto se manejan el caudal de vapor vivo, con el cual se calienta el agua. Una vez que el agua supera los 98°C(temperatura de escaldado), la válvula de control, se cierra, dejando así que el agua llegue nuevamente a 98°C.
Por otro lado se logra que haya un consumo óptimo de vapor, ya que el escaldado es una operación donde hay perdidas por evaporación, las cuales de esta manera se disminuyen.
La variable manipulada va a ser el caudal de vapor con el que calentamos el agua, y la variable controlada, latemperatura del agua de escaldado. La cual se mide con un sensor de temperatura, donde se compara con el set-point (98°C), este mediante un transductor electro-neumático manda
una señal eléctrica al controlador, este es el encargado de tomar la decisión si la válvula debe abrirse o cerrarse.

ESQUEMA TECNOLÓGICO



Variables del sistema

Datos:

Corriente
T [°C]
Cp [Kcal/Kg°C]
q[Kg/h]
1(Mp1)
15
Cte
0,91
Cte
1592
Cte
2(Mv)
132
Cte
0,473
cte
430
Vble
3(Mp2)
90
Vble
0,91
Cte
1560
Cte
4(Mpr)
98
Vble
0,998
Cte
0,02x(q1)+0,60x(q2)
Vble
5(X)
100
Cte
0,482
Cte
172
Vble

Volumen del tanque: 1300 litros
Cv : 0,998 Kcal/Kg°C
Volumen a calentar: 26 litros








BALANCES

Balance de energía

(1)

Reemplazando:
(2)(3)

Linealizando:


(4)

Reemplazando la (4) en la (3)




Balance de energía. Estado transitorio








Balance de energía. Estado estacionario.




Restando (6) menos (7) y expresando las temperaturas y caudales variables en variables de desviación.




Donde las variables de desviación son:


(9)
(10)
(11)(12)

Agrupando variables.





Aplicando transformada de Laplace y operando


















Reemplazando los valores de los paréntesis:


(17)


(18)


(19)


(20)



Se obtiene











Función de transferencia de primer orden


(23)


(24)

(25)(26)



Si suponemos que el caudal de vapor que sale por la chimenea, a causa de la evaporación del agua, es constante con el tiempo, o sea que q5 (t)=q5; tenemos que la variable de desviación de la corriente 5, Q5 (t)=0. También si la temperatura con la que sale el producto, es constante; al no producirse ni calentamiento, ni enfriamiento en el agua de escaldado, entonces:

Así nosqueda la temperatura de referencia en función del caudal de vapor.


Selección de instrumentos

De acuerdo a las características del proceso sobre el cual se realiza el control automático de procesos, consta de los siguientes instrumentos según muestra el diagrama de bloques.



Los elementos de instalación ubicados según el siguiente diagrama tecnológico.






Descripción deelementos de control

Sensor de temperatura

Este instrumento estará conectado en la cañería que transporta la mezcla de condensado y sólidos solubles del material sólido a escaldar, siendo la temperatura de la misma la variable a controlar.
El sensor elegido es el del tipo RTD (detector térmico de resistencia) PT100, marca SPIRAX SARCO, compuesto por una resistencia de alambre de platico...