Guía 5 Control de Procesos

Control en Feedforward, cascada y estabilidad en el dominio t

Javier Silva

1.- En la figura se observa un Tanque Agitado Continuo que actúa por rebosamiento y es

calefaccionado con vapor condensante en un serpentín.

Se va a estudiar el efecto que tiene en la temperatura de salida a cambios periódicos en el

caudal de vapor. Las características del equipo son:

Caudal procesado: 10000 litros/hora

Retención del Tanque: 2 m3

Temperatura de ingreso del líquido: 20 °C

Densidad del líquido: 1 Kg/dm3

Calor específico del líquido: 1 Kcal/Kg/°C

Temperatura del vapor: 120 °C

Condición de ingreso del vapor: Saturado y seco

Condición del condensado que sale: Saturado

Rendimiento de transferencia del calor:

Área de transferencia

95 % de lo transferido

1m2

Desarrolle un sistema de control en feedforward sintonizando el controlador adecuado

manipulando el flujo de salida del reactor midiendo la temperatura del vapor de entrada.

Analice la estabilidad y exactitud del sistema.

2.- Se requiere controlar el horno de la figura midiendo el caudal de combustible de entrada y

la temperatura de salida de los gases del horno manipulando en flujo de combustible.

Desarrolle el modelo del sistema indicando las variables de interés, el diagrama de bloques

para el sistema de control en cascada necesario sintonizando el controlador y determinando la

exactitud de éste.

3.- El sistema de reacción: A -> B se realiza en un sistema de dos reactores continuos tanque

agitado isotérmicos conectados en serie.

(a) Desarrollar el modelo matemático dinámico del proceso. Las expresiones de velocidad de

reacción (rA, rB) están dadas por las siguientes ecuaciones:

rA = −k1CA2 + k2Cb

2

rB = k1CA2 - k2Cb

2

Exprese el sistema en función de la temperatura de cada etapa y la conversión.

(b) Desarrolle un diagrama de bloques y sistema de control para el control de la composición

de la salida en función de la temperatura y composición de entrada manipulando esta misma

corriente de entrada.

4.-Para el sistema de la figura se desea controlar la concentración de A a la salida midiendo la

concentración de este compuesta en las corrientes 1 y 2. Desarrolle el sistema de control

necesario (Cascada) sintonizando el controlador analizando su estabilidad y exactitud.

5.- Analice la estabilidad de todos los casos anteriores en el dominio t.

6.- Para el sistema de la figura ingresa una corriente de A con una concentración Cao a una

temperatura T. En el reactor se produce una reacción de primer orden elemental del tipo A->B

endotérmica adiabática. Se mide la concentración y temperatura a la salida. Analice la

estabilidad del sistema en el plano t.