TALLER FINAL – CONTROL DE PROCESOS

1. Para los sistemas descritos a continuación, determine, Coeficiente de amortiguamiento, sobrepaso, tasa de asentamiento, periodo de oscilación, indique el tipo de respuesta y bosqueje la respuesta que se espera en cada uno de los casos. Y(S) es variable de salida, W(S) y X(S) son variables de entrada.

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2. La figura muestra un proceso que tiene como objetivo disminuir la concentración del componente A. El proceso consta de un tanque de mezcla cuyo flujo de salida ingresa a un reactor para hacer disminuir la concentración de un componente A mediante una reacción endotérmica. Para suministrar la energía necesaria para la reacción, se cubren las paredes del reactor con una chaqueta por la que se hace pasar un flujo (variable) de agua caliente. Se puede considerar mezcla perfecta en ambos tanques y en la chaqueta los flujos de salida de ambos tanques y de la chaqueta son por desborde, las propiedades de las sustancias (soluciones acuosas de A y de agua de calentamiento) no dependen de la concentración de A y B ni de la temperatura y se asume que tanto el tanque como la chaqueta están ubicados sobre una superficie(suelo) aislante. Los dos tanques son cilíndricos con diámetro de 2 m y tienen espesores de pared muy pequeños.

Los valores del proceso son:

Los datos adicionales para el proceso son:

- Dimensiones

- Propiedades y datos de reacción:

- Coeficientes de transferencia de calor:

Realizar el modelamiento del proceso y obtener las funciones de transferencia (Lazo abierto) que lo describen. Se deben obtener os valores numéricos de las ganancias y constantes de tiempo.

Analizar y justificar los signos de las ganancias en cada función de transferencia.

Realizar el diagrama de bloques a partir de las funciones de transferencia encontradas.

Dibujar el lazo de control feedback, proponer un lazo de control en cascada, determinar la acción en falla de la válvula y acción del controlador en cada caso.

3. Un proceso industrial es descrito por la siguiente función de transferencia de lazo abierto.

( )( )

Dibujar el diagrama de lugar de raíz (Root Locus).

Determinar la ganancia del controlador en el punto de ruptura (Punto de donde parten las ramas del eje real). En caso de obtener polos conjugados complejos, hallar el ángulo de partida de las ramas (de esos polos de lazo abierto).

Determinar la ganancia última y el periodo último.

4. Para la siguiente función de transferencia en lazo abierto esbozar el diagrama de lugar de raíz.

( ) ( )

( )

( )

Debido a desgaste, el sensor- transmisor tuvo que ser cambiado, el nuevo transmisor tiene la misma ganancia, pero tiene tiempo muerto t0=1,6; dibujar el nuevo diagrama de lugar de raíz al respecto, comparar los diagramas y concluir.

5. Se tiene un lazo cerrado para el control de la concentración de salida en un absorbedor, donde su ecuación característica es:

Bosqueje el diagrama de Nyquist y aplique el criterio de estabilidad para

Obtenga la ganancia última, Kcu, y el período último, Tcu.

Sintonice un controlador P para un margen de fase de 45°.

6. Los gases de chimenea, producto de la combustión de butano en un horno, son aprovechados en un evaporador para obtener jarabes ricos en glucosa (ver figura). El calor producido en el horno se usa para evaporar parte del agua contenida en la solución de entrada al evaporador. La corriente de salida del evaporador no debe exceder la concentración a más del 80% de glucosa por condiciones de transporte.

Proponer un lazo de control feedback y otro en cascada 2 y 3 niveles para

el sistema, y exponer las ventajas y desventajas de cada lazo.

Realizar el diagrama de bloques de los lazos de control en cascada.

¿Los controladores son directos o inversos en los lazos de control en cascada?