Trabajo De Control Y SimulacióN.

QA QB

HQOUT

XA

A (área transversal de tanque)=7.0686m2

AQ =0.15 m3/minQB= 0.15 m3/minQA=0.20 m3/min

1000== BA ρρ Kg/m3=62.4Lb/ft3

Cv=48F(l) = 0.8 (80% abierto)XA=fracción volumétrica del componente A en el tanque

Caso 1: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable QA y con f(l)=80%

Balance global de materia

QA+QB-QOUT=AdH/dt (1)

Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal)

ρ4.62

)(Px

lfCQ VOUT

∆= (2)

Caida de presion

gHP ρ=∆ (3)

Balance del componente A

QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4)

Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0

QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.3 m3/min

QOUT = 0.3 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =79.26 gpm

2

)(4.62

=∆

lfxCv

QP OUTρ

= 4.26 Psi

P∆ = 4.26 Psi x 6895 Pa/1 Psi =29372.7 N/m2

gHP ρ=∆ ⇒ _

H=3m

QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5

Caso 2: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.8 a 1 y con AQ =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min




ρ4.62

)(Px

lfCQ VOUT

∆= (2)

Caída de presión

gHP ρ=∆ (3)






2

)(4.62

=∆

lfxCv

QP OUTρ

= 4.26 Psi

P∆ = 4.26 Psi x 6895 Pa/1 Psi =29372.7 N/m2

gHP ρ=∆ ⇒ _

H=3m


Caso 3: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.7 a 0.5 y AQ =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min




ρ4.62

)(Px

lfCQ VOUT

∆= (2)

Caida de presion

gHP ρ=∆ (3)






2

)(4.62

=∆

lfxCv

QP OUTρ

=5.5645 Psi

P∆ = 5.5645 Psi x 6895 Pa/1 Psi =38367.2275 N/m2

gHP ρ=∆ ⇒ _

H=3.915m


Ahora observamos lo que pasa después de la perturbaciónCaso 1: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable QA y con f(l)=80%




ρ4.62

)(Px

lfCQ VOUT

∆= (2)

Caida de presion

gHP ρ=∆ (3)






2

)(4.62

=∆

lfxCv

QP OUTρ

= 5.8 Psi

P∆ = 5.8 Psi x 6895 Pa/1 Psi =39991 N/m2

gHP ρ=∆ ⇒ H=4.0807m


Caso 2: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.8 a 1 y con AQ =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min




ρ4.62

)(Px

lfCQ VOUT

∆= (2)

Caída de presión

gHP ρ=∆ (3)






2

)(4.62

=∆

lfxCv

QP OUTρ

= 2.73 Psi

P∆ = 2.73 Psi x 6895 Pa/1 Psi =18823.35 N/m2

gHP ρ=∆ ⇒ H=1.92075m


Caso 3: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.7 a 0.5 y AQ =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min




ρ4.62

)(Px

lfCQ VOUT

∆= (2)

Caida de presion

gHP ρ=∆ (3)






2

)(4.62

=∆

lfxCv

QP OUTρ

=10.91 Psi

P∆ = 10.91 Psi x 6895 Pa/1 Psi =75224.45 N/m2

gHP ρ=∆ ⇒ H=7.68m


Grafica en simulink para Xa vs t

Caso 1.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000.5

0.51

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

0.57

0.58

tiempo,min

Xa

Grafica Xa vs t Caso 1

Caso 3.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-0.5

0

0.5

1

1.5

Xa

tiempo,min

Grafica Xa vs t Caso 3

Caso 1.

Xa dXa/dt

CASO I: SISTEMA DE LLENADO DE TANQUE CON VALVULA DE SALIDAPERTURBACION EN Q_A Y F(L) DE 0.8

6895 factor_conv_a_Psi

-K- factor_conv_a_M^3/MIN

0.8

f(l)62.4

constante_ecuación

1

constante

Xa vs t

H

To Workspace2

Xa

To Workspace1

0.15

Q_B_M^3/MIN_1

Q_B_M^3/MIN

Q_A_M^3/S_1

Q_A_M^3/MIN

Product5

Product4

Product3

Product2

Product1

Product

sqrt

MathFunction

1s

Integrator1

1s

Integrator H vs t

9.8

Gravedad

Divide3

Divide2

Divide1

Divide

48

Cv

-C-

At en M^2

-C-

AREA_TANQUE_M^2_1

62.4 densidad_agua_Lb/ft^3

1000

Densidad_agua_Kg/M^3Q_B_M 3̂/MIN

At en M 2̂

AtdH/dt

dH/dt

H

H

densidad del agua

grav edad

delta presión en pa

f actor de conv ersión de Pa a psi

delta presión en psi

constante de la ecuación

delta presión en psi*constante de la ecuación

densidad del agua en Lb/f t 3̂

delta presión en psi*constante de la /densidad del agua en Lb/f t 3̂

Cv

f (l) Q_out_gpm

Q_out_M 3̂/MIN

sqrt de delta presión en psi*constante de la /densidad del agua en Lb/f t 3̂

Grafica en simulink para Xa vs t

0 10 20 30 40 50 600.5

0.51

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

0.57

0.58

tiempo

Xa

XaVsT

0 10 20 30 40 50 602.8

3

3.2

3.4

3.6

3.8

4

4.2

Caso 2.

CASO II: SISTEMA DE LLENADO DE TANQUE CON VALVULA DE SALIDAPERTURBACION Q_A Y F(L) DE 0.8

fl

6895

factor_conv_a_Psi


62.4

constante_ecuacion

1

constante

Xa vs t

H

To Workspace2

Xa

To Workspace1

0.15

Q_B_M^3/MIN_1

0.15

Q_B_M^3/MIN

Q_A_M^3/MIN_1

Q_A_M^3/MIN

Product5

Product4

Product3

Product2Product1

Product

sqrt

MathFunction

1s

Integrator1

1s

Integrator H vs t

9.8

Gravedad

Divide3

Divide2

Divide1

Divide

48

Cv

-C- AREA_TANQUE_M^2_1

-C-

AREA_TANQUE_M^2

62.4

Densidad_agua_Lb/ft^3

1000

Densidad_agua_Kg/m^3

A

AdH/dt dH/dt

DELTA_P_Pa

DELTA_P_Psi

Q_out_gpm

dXa/dt

Xa

XaXa

Q_out_M 3̂/MIN

H

Caso 3.

dH/dt

Xa

CASO III: SISTEMA DE LLENADO DE TANQUE CON VALVULA DE SALIDA F(L) DE 1 A 0.7 Y Q_A ES 0.15 M^3/MIN

6895

factor_conv_a_Psi


f (l)

62.4

constante_ecuación

1

constante

Xa vs t

0.15

Q_B_M^3/MIN_1

0.15

Q_B_M^3/MIN

0.15 Q_A_M^3/MIN_1

0.15

Q_A_M^3/MIN

Product5

Product4

Product3

Product2Product1

Product

sqrt

MathFunction

1s

Integrator1

1s

Integrator H vs t

9.8

Gravedad

Divide3

Divide2

Divide1

Divide

48

Cv

-C-

AREA_TANQUE_M^2_1

-C-

AREA_TANQUE_M^2

62.4

Densidad_agua_Lb/ft^3

1000

Densidad_agua_Kg/M^3

AdH/dt

DELTA_P_Psi

Q_out_gpm

Q_out_M 3̂/MIN

dXa/dt

Xa

Xa

TALLER DE CONTROL Y SIMULACION:

MODELADO Y SIMULACION DEL SISTEMA DE LLENADO DE UN TANQUE CON VALVULA EN EL FLUJO DE SALIDA

PRESENTADO POR:

ULISES IRIARTE VEGALUIS FERNANDO BALDOVINO

PRESENTADO A:

ALBA NUBIA GIRALDO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURAFACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA IX SEMESTREAREA-CONTROL Y SIMULACION

CARTAGENA-COLOMBIA2009

Este trabajo fue de gran importancia para nosotros como ingenieros químicos ya que fue un trabajo en el cual fortalecimos nuestros conocimientos tanto teóricos como prácticos en el manejo de simulink, también por otro lado nos lleno de muchos conocimientos que nos ayudaran en nuestra carrera como futuros profesionales ya que este es un campo que se maneja mucho en la industria o en el campo laboral.Por otra parte en lo que tiene que ver con el trabajo observamos al realizarlo que hay variables que son afectadas por otras que al ser perturbadas terminan afectándolas, como pudimos notar en el trabajo con respecto al nivel o la altura del tanque se modificaba al uno perturbar la variable fl que es una variable que afecta al delta de presión de manera inversamente proporcional logrando por ende de esta manera afectar de manera inversamente proporcional también a la altura del tanque, es decir que nosotros al aumentar la fl nos reduce al delta presión y de igual manera nuestro nivel del tanque, este fenómeno lo observamos en el caso 2, y en el caso 3 observamos lo contrario que al disminuir el fl nos aumenta el delta de presión y de igual forma nos aumenta el nivel del tanque.Algo que observamos en el caso 1 fue que al aumentar el flujo de entrada del caudal QA aumento la fracción volumétrica X esto nos muestra que el flujo de entrada es directamente proporcional a la fracción volumétrica, y de igual forma nos dimos cuenta que el fl no afecta la fracción volumétrica en ninguno de los casos vistos

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