Trabajo Final de ion

SISTEMA DE CONTROL DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN BINARIA

Control & Instrumentación de Procesos Químicos 1

Facultad De Ingeniería Química,

Metalurgia Y Ambiental

INTEGRANTES:

JAMANCA ANTONIO EDGAR M.

SISTEMA DE CONTROL DE UNA COLUMNA

DE DESTILACIÓN BINARIA



INDICE

RESUMEN Pág. 3

INTRODUCCION Pág. 4

CAPITULO I ASPECTO TEORICO Pág. 1

1.1 Proceso De Destilación Pág. 5

CAPITULO II MODELADO MATEMATICO Pág. 7

2.1 Ecuación diferencial Pág. 9

2.2 Transformada de Laplace Pág. 11

2.3 Diagrama de Bloque Pág. 15

2.4 Simulación Real Pág. 24

CAPITULO III MATERIALES Y METODO Pág. 27

3.1 Materiales Pág. 27

3.1.1 Equipo Pág. 27

3.1.2 Instrumentación Pág. 31

3.1.3 Diagrama de conexión Pág. 34

3.2 Métodos Pág. 35

3.2.1 Algoritmo experimental Pág. 35

3.2.2 Diseño de Programa

3.2.2.1 PLC tipo versamax Pág. 36

3.2.2.2 LabVIEW 8.2.1 Pág. 44

3.2.3 Resultados Pág. 54

ANALISIS Y DISCUCIONES Pág. 57

CONCLUSIONES Pág. 57

RECOMENDACIONES Pág. 58

BIBLIOGRAFIA Pág. 58

ANEXOS Pág. 59



RESUMEN

El objetivo de este trabajo es el sistema de control de la columna de destilación lo

cual debe permitir un seguimiento y control riguroso de los parámetros de operación

en una destilación binaria.

El control e instrumentación de procesos químicos se ocupa de las técnicas y de los

instrumentos que se requieren para operar de forma segura y eficiente en las plantas

químicas. En los planes de estudio de Ingeniería Química se incluye esta disciplina,

la cual podrá capacitar a los estudiantes e ingenieros para analizar, diseñar e

implementar estrategias sencillas de control de procesos, al mismo tiempo permitirá

adquirir una formación básica a partir de la cual se podrán extender conocimientos

para hacerse un especialista en la materia.

Se pretende cubrir los objetivos antes señalados con un enfoque práctico de la

disciplina, pero también con el soporte teórico necesario para fundamentar las

técnicas de control. A continuación algunos detalles sobre lo señalado:

LabVIEW es hoy un sistema de prueba y control de instrumentación, en el campo de

la automatización y sistema de control e industrial para la adquisición de datos,

análisis, monitorización y registro, así como para el control y monitorización de

procesos, en el área de visión artificial para el desarrollo de sistemas de inspección

en producción o laboratorio.

Además permite reconocer las principales características de los Controladores

Programables (PLCs) y su relación con los diversos componentes electrónicos y

hardware (VersaPro) asociados a la automatización de máquinas y procesos.



INTRODUCCIÓN

Todo estudiante de la carrera de Ingeniería Química debe tener conocimientos mínimos

de control automático de procesos y es por eso que en los planes de estudio del

Ingeniero Químico se estudia esta disciplina.

En el presente informe detalla el SITEMA DE CONTROL DE UNA COLUMNA DE

DESTILACION BINARIA lo cual es una de operación unitaria de trascendental

importancia en Ingeniería Química y a nivel industria, debido a que es una operación

básica, para la separación de productos.

El proceso de destilación consiste en la separación de productos de una mezcla luida, lo

cual se evapora y luego condensa, en este proceso están involucrados la transferencia

de calor y masa en forma simultanea.



CAPITULO I. ASPECTO TEORICO

1.1 PROCESO DE DESTILACION

La destilación separa los componente de una mezcla liquida basándose en las

diferencias de sus puntos de ebullición. Es el proceso básico para a la industria de

procesos químicos, mientras otros procesos de separación tales como la extracción y la

adsorción usan una cantidad de agente de separación, la destilación usa la energía

como agente de separación: calor. La destilación es una separación de equilibrio-

limitada. El equilibrio liquido-vapor (ELV) es el tipo de equilibrio que interviene en las

columnas de destilación, y la presión de vapor es la diferencia de propiedad primaria

que forma la base para la separación.

Normalmente la destilación puede diseñarse usando solamente propiedades físicas y

datos de ELV, el escalamiento es a menudo muy fiable.

Algunos aspectos importantes para recordar de la destilación:

La destilación es un PROCESO DE SEPARCION TIPO COLUMNA. Sin tener en

cuenta que sustancias de están separando, los principios básicos de diseño para

la destilación siempre son similares.

La asunción que las etapas en una columna de destilación están en

conocimientos detallado de modelos de flujo y calor, y velocidades de

transferencia de masa. Esta asunción es una simplificación mayor.

Un rehervidor (“reboiler”) tipo calderín y un condensador parcial son cada uno

una etapa de equilibrio.

En general, si no están involucradas ningún azeotropico o corrientes laterales,

se pueden separar n productos con n-1 columnas.

Es necesario que las composiciones del vapor y composiciones de liquido sean

diferentes a las condiciones de equilibrio que uno planea usar (es decir ningún

azeotropo), por otra parte ninguna separación ocurrirá mas allá de la condición

azeotropico.

La destilación es diferente de la evaporación porque ambos componentes en

destilación son apreciablemente volátiles. En la evaporación, normalmente solo

un componente se vaporiza.

Los productos necesitan ser térmicamente estables encima del rango de

temperatura de operación.



Ningún componente corrosivo debe estar presente.

Ningún componente que reaccione exotérmicamente (es decir genere calor)

debe estar presente. Estas reacciones pueden “desbocarse” (“runawey”) y

formar condiciones explosivas.

La destilación es diferente de la absorción porque en la absorción se aprovecha

las diferencias de solubilidad (absorción física) o las reacciones específicas

(absorción química).

Los principales tipos de destilación son:

Destilación continua(por fraccionamiento)

Destilación extractiva.

Destilación azeotropica.

Destilación por lotes(“batch”)

Destilación de equilibrio(“flash”)

Destilación dinámica.



CAPITULO II. MODELADO MATEMATICO

Los modelos dinámicos de columnas de destilación se encuentran entre los sistemas de

control más complejos que hay para una sola unidad de operación. La complejidad del

modelo estriba en la gran cantidad de ecuaciones diferenciales no lineales que se

deben resolver para estudiar la respuesta dinámica de la temperatura, de la

composición en cada plato y la composición de los productos.

La destilación es un proceso que separa los componentes de una mezcla con base en

sus diferentes puntos de ebullición. En el laboratorio de Operaciones Unitaria – Control

e Instrumentación de procesos, contamos con una columna de destilación discontinua

(Batch), que esta implementada con accesorios, aquí detallamos la columna de

destilación:

Figura Nº 01

Para poder resolver el modelo dinámico de control de una columna de destilación se

debe tener en cuenta lo siguiente:

a) Balance de Masa Total

b) Balance por componente (o de elementos)

c) Balance de Energía.

d) Balance de Energía Mecánica (si acaso existiera)



Las variables Finales a controlar a lo largo del tiempo son:

xD (composición en el destilado)

xB (Composición en las colas)

Evaluando la ecuación general de conservación:

O también:

La razón de acumulación generalizada seria:

Haremos los respectivos balances de conservación a la:

Columna

Rehervidor (Calderín)

Condensador

Con lo cual deberán resolverse simultáneamente.



2.1 Ecuación diferencial

MOLDEAMIENTO EN EL FONDO DE LA COLUMNA

Balance total de masa:

Dónde:

Balance por componente en A:

Dónde:

MODELAMIENTO EN EL TOPE DE LA COLUMNA:

Balance total de masa:

Dónde:

Balance por componentes en A:



MODELAMIENTO EN EL TAMBOR DE REFLUJO

Balance de masa total:

Dónde:


Dónde:

BALANCE DEL REHERVIDOR DE LA COLUMNA (CALDERÍN):

Balance de masa total:

Dónde:


Dónde:



MODELAMIENTO DEL SISTEMA DE BOMBEO:

Balance de materia:

Considerando: ,

Tenemos:

Entonces:

2.2 Transformada de Laplace

APLICANDO LAPLACE A LA ECUACIÓN A LA COLUMNA:

Dónde:

Dónde:

Entonces:

Donde tenemos una ganancia:

Ecuación auxiliar, en la columna, y aplicando Laplace

Utilizando una ecuación auxiliar, porque tenemos una válvula donde retorna X1(s) a la

columna:



APLICANDO LAPLACE A LA ECUACIÓN, EN EL TOPE DE LA COLUMNA:

Dónde:

Dónde:

Entonces:


Ecuación auxiliar, en el tope de la columna:

Tenemos una ecuación auxiliar, donde X2(s), ingresa a la columna:

APLICANDO LAPLACE A LA ECUACIÓN, EN EL TAMBOR DE REFLUJO

Dónde:



Dónde:

Entonces:


Ecuación auxiliar, en el tambor de Reflujo:

Tenemos una ecuación auxiliar, donde XD(s), sale del tambor acumilador.

APLICANDO LAPLACE A LA ECUACIÓN, EN EL REHERVIDOR DE LA COLUMNA

(CALDERIN):

Dónde:

Dónde:

Entonces:




Ecuación auxiliar, en el Rehervidor de la columna (Calderin):

Tenemos una ecuación auxiliar, donde XB(s), sale del Calderín.

APLICANDO LAPLACE AL MODELAMIENTO DEL SISTEMA DE BOMBEO:

Tenemos:

Considerando Q(o)=0;

Luego:



2.3 Diagrama de bloque

TENEMOS EL DIAGRAMA DE BLOQUE DE ALGEBRA, EN LA COLUMNA

G1+-

L2.X2(s)+V.YB(s)

L1.X1(s) + V1.Y1(s)

X1(s)

Tenemos el diagrama de bloque de algebra, de la ecuación auxiliar, en la columna:

G2

X1(s) L1.X1(s) + V1.Y1(s)

Desarrollo del diagrama de bloques, en la columna

Integrando los bloques:

G1+-

G2

L2.X2(s)+V.YB(s)X1(s)

L1.X1(s) + V1.Y1(s)

Simplificando:

G(s)fondo

L2.X2(s)+V.YB(s) L1.X1(s) + V1.Y1(s)

Dónde:



Reemplazando en la ecuación (02.7), sus equivalencias:

Simplificando la ecuación:

Dónde:

Entonces reemplazamos:

Aplicando la transformada inversa a la ecuación anterior:

Reemplazando las equivalencias:

Donde reemplazamos por ecuación 02.5

Tenemos:



TENEMOS SU DIAGRAMA DE BLOQUES DE ALGEBRA, AL TOPE DE LA COLUMNA

G3+-

FR.XD(s) + V.Y1(s)

L2.X2(s) + V2.Y2(s)

X2(s)

Tenemos el diagrama de bloque de algebra, la ecuación auxiliar, en el tope de la

columna:

G4

X2(s) L2.X2(s) + V2.Y2(s)

Desarrollo del diagrama de bloques, en el tope de la columna:


G3+-

G4

FR.XD(s) + V.Y1(s) X2(s)

L2.X2(s) + V2.Y2(s)

Simplificando:

G(s)tope

FR.XD(s) + V.Y1(s)L2.X2(s) + V2.Y2(s)

Dónde:





Dónde:





Tenemos:



TENEMOS SU DIAGRAMA DE BLOQUES DE ALGEBRA, EN EL TAMBOR DE REFLUJO:

G5+-

V2.Y2(s)

(FR+FD)XD(s)

XD(s)

Tenemos el diagrama de bloque de algebra, de la ecuación auxiliar: en el tambor de

reflujo:

G6

XD(s) (FR+FD)XD(s)

Desarrollo del diagrama de bloques, en el tambor de Reflujo:


G5+-

G6

XD(s)

(FR+FD)XD(s)

Simplificando:

G(s)reflujo

V2.Y2(s) (FR+FD)XD(s)

Dónde:





Dónde:





Tenemos:

Aplicando Laplace a la ecuación, en el Rehervidor de la columna (Calderin):



Dónde:

Dónde:

Entonces:


TENEMOS SU DIAGRAMA DE BLOQUES DE ALGEBRA, EN EL CALDERIN:

G7+-

L1X1(s)

V.YB(s)+FB.XB(s)

XB(s)

Tenemos el diagrama de bloque de algebra, de la ecuación auxiliar, en el calderin:

G8

XB(s) V.YB(s)+FB.XB(s)

Desarrollo del diagrama de bloques, en el Rehervidor de la columna (Calderin):




G7+-

G8

L1X1(s) XB(s)

V.YB(s)+FB.XB(s)

Simplificando:

G(s)calderin

L1X1(s) V.YB(s)+FB.XB(s)

Dónde:



Dónde:







Tenemos:

Diagramas de bloques de algebra de sistema de bombeo:

Aplicando la Laplace Inversa:

Por lo tanto la ecuación que representa el sistema:



2.4 Simulación real

El modelamiento de una columna de destilación, evaluamos xD(t), que es la composición

de destilado, que está en función del tiempo y otras variables:

Dónde:

Tenemos:

Asumimos:

Pero en la siguiente tabla se evaluó con un

Entonces tenemos la siguiente tabla:

t y2(t) XD(t)

0 0 0

1 0.02 0.174544

2 0.04 0.323241

3 0.06 0.448963

4 0.08 0.554297

5 0.1 0.641571

6 0.12 0.712884

7 0.14 0.77012

8 0.16 0.814973

9 0.18 0.848962

10 0.2 0.873451

11 0.22 0.88966

12 0.24 0.898681

13 0.26 0.901489

14 0.28 0.898954

15 0.3 0.891854

16 0.32 0.880877

17 0.34 0.866636

18 0.36 0.849675

19 0.38 0.830476

20 0.4 0.809461



Y la siguiente grafica nos muestra:

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 5 10 15 20

XD(t)

tiempo, mit

Curva

sp



CAPITULO III. MATERIALES Y METODO

3.1 MATERIALES

3.1.1 EQUIPO

Columna de destilación

a) Material de la columna: Acero

Longitud: 100cm

Diámetro exterior: 21 cm

Long columna rectificada = 148 cm

b) Capacidad y accesorios

Capacidad máxima 12 litros

c) Características y potencia eléctrica del hervidor

Factor de potencia: 1500 W

Aquí presentamos un bosquejo aproximado de la columna:



Diagrama de la destilación Batch



Calderín:

Tope de la columna de destilación:



Condensador:

3.1.2 Materiales

Fuente de agua fría.

Muestra a destilar

Recipientes.

Tarjeta de Adquisición de datos: 6008



3.1.3 INSTRUMENTACION

Para la instrumentación se utilizaron los siguientes sensores:

Sensores de Temperatura:

Sensor LM35

Cantidad instalada en el equipo: 3 LM35

Ubicación de instalación: Calderín, Tope, H2O de salida del

condensador

Imágenes de ubicación de los sensores de Temperatura en el equipo:

Calderín

Tope de la Columna



Salida del H2O del condensador

Sensor de Presión:

Sensor de Presión KOBOLD SEN 86 01

Cantidad instalada en el equipo: 1 Sensor

Ubicación de instalación: Calderín

Imágenes de ubicación del sensor de Presión en el equipo:



Resistencia del Precisión de 250

Cantidad: 1 Resistencia.

Ubicación: conexión en un protobard para la medición del sensor de

presión.

Transistor TIP 41

Cantidad: 1 transistor.

Ubicación: conexión en un protobard para elevar el voltaje de la TAD

6008 National Instruments

Transistor Tip 41



3.1.4 DIAGRAMA DE CONEXIONES

Conexión del equipo:



Conexión del transistor Tip 41

3.2 METODO

3.2.1 ALGORITMO EXPERIMENTAL

En el sistema de control de la columna de destilación binaria, se tomo como

base un Set Point de 78ºC en el Tope de la Columna de destilación, lo cual

será Adquirida la señal en el CPU y mandara señal a la Resistencia para que

se Apague si esta es igual o mayor del Set Point establecido.

En la Programación del controlador de la destilación se utilizo un set point

para la Bomba de 45ºC, lo cual al ser mayor o igual a ese set point encenderá

la bomba.



3.2.2 DISEÑO DE PROGRAMA

3.2.2.1 PLC TIPO VERSAMAX

Para empezar a controlar cualquier proceso, el Ing. Químico o Ingeniero en procesos,

debe elegir correctamente el tipo de software y hardware a aplicar para automatizar

dicho proceso.

Siendo el presente equipo una columna de destilación binaria, un equipo pequeño, que

es utilizado en laboratorios experimentales, consideramos utilizar el Controlador Lógico

Programable o también llamado comúnmente PLC.

El PLC es un equipo electrónico inteligente diseñado a base de microprocesadores, que

consta de unidades y modelos que cumplen funciones especificas, tales como:

Unidad Central de Procesamiento que se encarga de casi todo el sistema.

Módulos que permiten recibir información de todos los sensores y comandar todos los

actuadores del sistema.

Además es posible agregarle otros módulos inteligentes para funciones de pre-

procesamiento y comunicación.

Una vez que se tiene la planta, con la instalación completa, es decir con los sensores de

temperatura (LM35) adecuados en determinadas partes de la planta, principalmente en

el calderín, columna del destilador y en la entrada y salida del refrigerante en el

condensador, se realiza la conexión de estos sensores al PLC, a través de un conjunto

de relays donde mediante la conexión PLC-Computadora se obtendrá los datos

necesarios para así dar una respuesta al sistema, ordenándole o no que siga

funcionando.

Ahora se detallara la conexión PLC-Computadora, lo cual se detallara a continuación:

Paso Nº1:

Una vez que hemos instalado el programa VersaPro en el PC, hacemos doble clic en el

icono respectivo (VersaPro) y nos saldrá el siguiente mensaje:



Esto nos quiere decir que en cuatro días se caducará la licencia de prueba. Aceptar.

Paso Nº2

En la barra de menú: Clic en File New Folder

Paso Nº3

Poner el nombre respectivo de la carpeta (Folder Name) y la ubicación de la carpeta

Finalizar.

Paso Nº4

Doble en Hardware Configuration.



Paso Nº5

Convertir a Versamax.

En la barra de menú: FileConvert ToVersamax.

Paso Nº6

Clic derecho en PWRReplace Module; después seleccionar IC200PWR101OK



Paso Nº7

Clic derecho en PWR 101 Replace CPUIC200CPU001OK

Paso Nº8

Clic derecho en PWR 101Add Carrier/Base IC200CHS001OK



Paso Nº9

En la nueva base:Clic derecho Add module clic en Analog Mixed

IC200ALG430OK

Paso Nº10

En la base anterior: clic derecho Replace CPUIC200CPU001OK



Paso Nº11

En la misma base: clic derechoAdd Carrier/BaseIC200CHS001OK

Paso Nº12

En la nueva base y la ultima: clic derechoAdd ModuleSeleccionar Discrete

MixedSeleccionar IC200MDD847OK



Paso Nº13

Guardar la configuración y cerrar la ventana. Ahora solo nos quedaremos con el

VersaPro.

PASO Nº14

Luego desde VersaPro: En la barra de menú ir a PLC y pulsar Connect para Conectar

PLC-PC.

PASO Nº15

Después se llega a Programar la secuencia Logica.



3.2.2.2 LabVIEW

Siendo el presente una columna de destilación binaria, un equipo pequeño, utilizado en

laboratorios, consideramos utilizar el LabVIEW 8.2.

LabVIEW es una herramienta de programación gráfica. Originalmente este programa

estaba orientado a aplicaciones de control de instrumentos electrónicos usadas en el

desarrollo de sistemas de instrumentación, lo que se conoce como instrumentación

virtual (VI).

Por este motivo los programas creados en LabVIEW se guardarán en ficheros llamados

VI y con la misma extensión, que significa instrumento virtual (Virtual Instruments).

También relacionado con este concepto se da nombre a sus dos ventanas principales:

un instrumento real tendrá un Panel Frontal donde estarán sus botones, pantallas, etc. y

una circuitería interna; esto se permite mediante una tarjeta de adquisición de datos

(DAQ)

A continuación veremos cómo instalar y programar el software Labview 8.2 para una

columna de destilación binaria.

Paso Nº1:

Se instala el Software de National Instruments LabVIEW 8.2 en la PC, y aparecerá la

siguiente imagen.



Paso Nº2:

Se hace click en “Install LabVIEW 8.2”; y de inmediato aparece la siguiente imagen.

Paso Nº 3:

Lo cual después de cargar se hace click en siguiente (Netx) y nos mostrara la siguiente

imagen.

Y nuevamente ponemos la opción siguiente (Next) lo cual permitirá la instalación

automáticamente del programa y de los driver; lo cual automáticamente también se

instalara Measurement & Automation y el LabVIEW SignalExpress.

NOTA: para evitar molestias de caducación se recomienda poner el crack o licencia

respectiva para que el programa será permanente, el crack se encuentra en Keygen 8.2



Paso Nº 4:

Una vez que hemos instalado el programa National Instruments LabVIEW 8.2 con todos

sus driver en el PC, hacemos doble clic en el icono respectivo (Measurement &

Automation) lo cual nos permitirá configurar la tarjeta de adquisición de datos (DAQ

6008).

Clic en My System Devices and Interfacesserial & parallel

Paso Nº 5:

Después de haber configurado la tarjeta, hacemos doble clic en el icono de National

Instruments LabVIEW 8.2, lo cual nos mostrara la siguiente imagen.

Paso Nº 6:

En la barra de menú: Cic en FileNew VI



Paso Nº 7:

En el panel frontal se utiliza para controles e indicadores; en el diagrama de bloques

contiene el código de fuente de grafico para la ejecución del VI

Paso Nº 8:

Después de terminar la instalación, se prosigue a programar.

A continuación se montara la programación de la columna de destilación.



PASO Nº 8.1 PANEL DE CONTROL (VISTA DE PROCESO)



PASO Nº 8.2 PANEL DE CONTROL (Vista De La Adquisición De Los Datos Analógicos En La TAD 6008)



PASO Nº 8.6 PANEL DE BLOQUES (Vista de las conexiones y secuencia)


53 CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS

3.2.3 RESULTADOS

En la programación de LabVIEW 8.2 se realizo 2 corridas experimentales, los

cuales se guardaron en el Excel según las especificaciones de la

programación.

Según los datos obtenidos fueron las siguientes.



Grafica De Los Datos Obtenidos:

De las corridas experimentales



ANALISIS Y DISCUSIONES:

En el proceso del control de la columna de destilación binaria se observaron algunas

perturbaciones ya que ello es por los empalmes en las conexiones.

Para que se llevara a cabo e sistema de control de la columna de destilación, se tenía

que enviar señal digital con la tarjeta de adquisición de datos 6008 de National

Instruments. Lo cual no se podía llevar a cabo directamente, ya que se necesito la

ayuda de fuentes de poder que elevara el voltaje de salida de la tarjeta de 4.5 V , lo

cual se utilizo un transistor Tip 41 lo cual elevaría a mas de 9V para que pueda mandar

apagar o encender una caja que genera 212 V – 220V en la cual se encuentra

conectada la resistencia que se encuentra dentro del calderín.

CONCLUSIONES

Se puedo llevar a cabo el sistema de control de la columna de destilación binaria del

Laboratorio de Control e Instrumentación de Ingeniería Química de UNJFSC-Huacho.

Esto se realizo con el programa LabVIEW 8.2 y el PLC.



RECOMENDACIONES

Para realizar el sistema de control de una de la columna de destilación o de cualquier

equipo, es necesario realizar el Modelamiento respectivo para poder manipular las

variables operacionales del sistema en el tiempo real.

Además es necesario para no tener perturbaciones en la Adquisición de los datos es

llevar un cableado sin empalmes lo cual no se distorsionará ya que son muy sensible al

ruido y habrá perturbaciones, además es necesario tener una muy buena instalación de

los sensores y saber qué tipo de sensores se tendrá que utilizar, esto se tomara según

catálogos de sensores específicos en la cual podemos observar las características de

ellos, viendo rangos o condiciones de uso.

En el sistema de control de la columna de destilación, se utilizo un set point para el

encendido de la bomba con respecto a la temperatura del tope de la columna de

destilación, pero al adquirir los datos del sistema, hay perturbaciones y ello hace que la

temperatura oscile de un momento a otro y después se establezca, lo cual indica que la

bomba se encenderá y apagara según la variación de temperatura, pues ello es no

recomendables que exista esas variaciones de encendido y apagado a cada momento

porque puede llevar a ser un corto circuito ya que la conexión de la instalación de la

bomba del LCIPQ es trifásica. Por ello se utilizo el control automático de la resistencia

que se encuentra en el calderín, mediante la programación con la temperatura del tope

de la columna.

BIBLIOGRAFIA

Katsuhiko Ogata, “Ingeniería de Control Moderna” Segunda Edición, Prentice

Hall, 1996.

Robert H. Perry – Don W. Green, “Manual del Ingeniero Químico Perry” (sexta

edición 1992), Tomo VI – Control de procesos.

Armando Corripio, Carlos Smith; “Control Automatico de Procesos” versión

española, editorial LIMUSA 1991.



ANEXOS

ESPECIFICACIONES DEL LM35

Sensor de temperature LM35

ESPECIFICACIONES

Calibaracion directa en ° Celsius (Centigrade) Linear + 10.0 mV/°C factor de escala 0.5°C accuracy guaranteeable (at +25°C) Rated for full −55° to +150°C range Low cost due to wafer-level trimming Operates from 4 to 30 volts Less than 60 μA current drain Low self-heating, 0.08°C in still air

Nonlinearity only ±1⁄4°C typical

Low impedance output, 0.1 for 1 mA load

Aplicaciones típicas

Instalación del LM35

LM

35 FUENTE

9 – 5 vdc

METER



Especificaciones

PARÁMETRO CONDICIONES

LM35 UNIDADES

(MAX.) Típica

Limite probado

Diseño limite

Precisión, LM35

TA=+25 TA=-10 TA=TMAX TA=TMIN

0.4

0.5

0.8

0.8

1.0

1.5

1.5

Precisión, LM35D TA=+25 TA=TMAX TA=TMIN

No linealidad TMIN TA TMAX 0.3 0.5

Ganancia del sensor TMIN TA TMAX 10.0 +9.8, +10.2

mV/

Regulacion de la carga

TA=+25

TMIN TA TMAX

0.4

0.5 2.0

5.0 mV/mA

Reglamento de la linea

TA=+25

4V VS TMAX

0.01

0.02

0.1

0.2 mV/V

Reposo actual VS=+5V,+25 VS=+5V

56 105

80

158 A

A

Cambio de corriente de reposo

4V VS 30V,+25 4V VS 30V

0.2 0.5

2.0 3.0

A A

Temperatura de coeficiente de reposo actual

+0.39 +0.7 A/

La temperatura mínima para la Precisión clasificado

En el circuito +1.5 +2.0

Estabilidad a largo plazo

TJ=TMAX, for 1000h 0.08

Calibración del LM35:

Comparación del LM35 vs termómetro digital

A continuación se mostrara datos experimentales en la cual se compara los datos

registrados por el termómetro en Celsius y del LM35 que son recepcionados por el

multitester la cual la señal de salida es en mvdc.

Con los datos recolectados por los experimentos se compara la ganancia del LM35

teórico y experimental y además se buscara el diseño de la ecuación del sensor



Primer experimento

En el primer experimento se realizo con un calentamiento lento:

Materiales:

Hielo

Recipientes

Baterías de 9 V

Multitester

LM35(previamente conectada)

Termómetro digital

Los materiales se volverán a usar para el otro experimento:

i t(seg) TºC mV

0 0 3.7 0.02

1 3 10.8 0.05

2 6 17.1 0.13

3 9 19.4 0.16

4 12 32.1 0.32

5 15 47 0.47

6 18 61.2 0.61

7 21 73.4 0.73

8 24 85.5 0.84

9 27 89.6 0.89

10 30 94.4 0.94

11 33 96.7 0.97

12 36 98.7 0.98

13 39 103.5 1.03

GRAFICA DEL EXPERIMENTO Nº1

y = 0.0104x - 0.0346

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

mV VS ºC

mvdc VS ºCLineal (mvdc …



En la grafica se puede compara los datos experimentales Nº1 y la tendencia; y la

ecuación de la recta que se podría decir que es la ecuación también del sensor: y =

0.0104x - 0.0346

Segundo experimento

i t(seg) TºC mV

0 0 4.1 0.04

1 3 11.2 0.13

2 6 16.5 0.15

3 9 21.8 0.21

4 12 40.3 0.38

5 15 61 0.59

6 18 78.2 0.77

7 21 85.7 0.85

8 24 93.7 0.93

9 27 95.2 0.95

10 30 95.8 0.95

11 33 97.1 0.96

12 36 97.4 0.96

13 39 97.6 0.97

GRAFICA DEL EXPERIMENTO Nº2

y = 0.0099x - 0.0043

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

mV VS ºC (2)

mvdc VS ºC (2)

Lineal (mvdc VS ºC (2))



En la grafica se puede compara los datos experimentales Nº2 y la tendencia; y la

ecuación de la recta que se podría decir que es la ecuación también del sensor: y =

0.0099x - 0.0043

Ganancia del LM35

Para hallar la ganancia del LM35 en el experimento debemos de relacionar la velocidad

de cambio de la variable de salida respecto a la variación de señal de entrada.

LM35Transmisor

(Multitester)

YX

Donde:

Ganancia del sensor LM35 según tablas:

Calculo de la ganancia según los datos del experimento:

En el experimento Nº1:

En el experimento Nº2:

Conclusión

La ganancia del sensor LM35 en el experimento es de aproximadamente 10.03 , esto viene

hacer la sensibilidad del proceso de medición.



Sensor de Presión pesado tipo compacto SEN-86../ SEN-87..

Reglamaneto de Uso

Sensores de presión transmitir la señal de la presión mecánica en una señal de salida

eléctrica. Los medios de comunicación, que están en contacto con el instrumento no

debe teer ninguna efecto sobre los materiales de instrumento utilizado. No utilice las

unidades estándares en aéreas peligrosas y para aplicaciones de oxigeno.

Conexión electrica

Asegurase de que el poder se desconecta durante la conexión del cable.

La conexión eléctrica se realice ya sea a través de enchufe y en pin o por cable.

El esquema de cableado se muestra en el, croquis que se adjunta o uno en la

placa de características de su sensor.

Significado de las marcas de conector diferente.

UB+ polo positivo de la tensión de SUMINISTRO

OV polo negativo de la tensión de ALIMENTACION

S+ polo de la señal de salida

S- Polo negativo de la señal de salida

Blindaje La protección del cable caja-tierra.

Salida de Corriente

Salida 2-Cables del sistema 3-Cables del sistema

4-20mA 0-20mA

Tension de alimentacion UB=15… 32VDC

De carga admisible RA[Ohm]=(UB[V] – 15V)/0.02A

Esquema de conexion Vease esquema

Tensión de salida

salida 2-cables del sistema 3-cables del sistema

0 … 5V 0 … 10V

Tension de alimentaciom UB=15… 32VDC

De carga admisible RA 5kOhm RA 10kOhm Esquema de conexion Vease el esquema



Dificultad

Trouble Possible reason What’s to do

No hay señal

No hay tension de suministro de cable roto

Revise la fuente de alimentacion y el cableado. Si es necesario reemplazar las piezas defectuosas.

Sensor ha sido cableado defectuoso

Compruebe el cableado de acuerdo a los bocetos si es necesario

No hay presion Compruebe que la tuberia, valvula se abren.

Electronicos defectuosos causados por la tension de alimentacion de alta o por tension externa

Retorno del sensor a su reparacion

Sin modificar la señal de cambio delapresion

Toma de presion se registra

Limpie la presion del puerto

Electronicos defectuoso causados por la tension de alimentacion de alta o por tension externa

Retorno del sensor para su reparacion

Sensor de presion mas presion


De alto, incluso en el cambio de presion constante de la señal

Electronicos defectuosos causados por la tension de alimentacion de alta o por tension externa


Span de la salida a los pequeños

Tension de alimetacion de baja Resistencia a alta

Ajuste la tension de alimentacion. Adhierese a un máximo. Resistencia permisible.

Cero dela señal de alto Sobrecarga mecanica Volver a nosotros para la rep.

La señal de salida no lineal

Mechanical overburden Vuelva a calibrar el senro resp. volver a nosotros oara la reparacion



Especificaciones tecnicas

SEN-8600/SEN-8700 SEN-8601/SEN8-701

Tipo de presion La presion negative o positive(relative)

Presion absoluta

precision 0.5% Of F.S. 1% Of F.S.

rangos -1 1 2, 5 4 6 10 16 25 40 60 100 160 250 400 600 To 60 bar, 2 times of max. rating above 60 bar. 1,5

times of max. rating

Señal de salida 4-20mA(option:/1=0-5VDC, / 2=0-100 VDC)

Elemto de sensor Pezos ceramic sensor resistivo

repetividad 0,15% F.S 0,3% F.S

Declaracion de caracteristicas

0,3% F.S 0,6% F.S

Linealidad y la histeresis

Segun ajuste DIN 16086

Estabilidad al año 0,2% F.S. condiciones de referencia

Material de la carcaza De acero inoxidable 1.4305

conexion G ½(tipo SEN-86..), G ¼(tipo SEN 87..) male acc.

DIN 16288

Material de las partes en contacto

De acero inoxidable 1.4305, ceramica(oxido de aluminio), seal NBR

Conexion electrica Segunpulg.. DIN 43650A

Flexible de tension 15 … 32VDC

Resistencia (UB -15V)/0,02A para la salida 4 – 20mA

Compensacion de temperature. rango

-40..+85

Efecto de la temperature el punto cero en los vanos de

0,01% FS/K

0,02% FS/K

0,04% FS/K

0,02% FS/K

Tiempo de respuest 1 ms (within 10% to 90% FS)

Protection acc. DIN 40050

IP 65

Rangos de temperatura

tratero: -40 … +125 medios de medicion: -40 … +125

ambinte: -40 … +125



Especificaciones de la tarjeta de Adquisición de datos 6008



Imágenes del proceso del sistema de control del sistema

Instalación del transistor tip 41 y la fuente de poder para adaptar a la TAD

Programación del Sistema de control de destilación en LabVIEW 8.21



Operación del programa

Trabajo Final de ion

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