Calentamiento de un líquido usando un intercambiador de calor de casco y tubos calefaccionado por vapor

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Instrumentación y Automatización

Recuperatorio Segundo Parcial

1,00

1)

El esquema representa el calentamiento de un líquido usando un intercambiador de calor de casco y tubos calefaccionado por vapor.

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El equipo está ubicado en Area 1, Subarea 2 y se sabe que:

• El lazo de control de temperatura tiene señal eléctrica hasta el controlador, estando éste montado en el frente de un panel secundario y la válvula de control tiene accionamiento neumático.
• El controlador de caudal también recibe señal eléctrica del trasmisor-indicador, está montado en panel principal y funciona en cascada con el controlador de temperatura, manteniendo la válvula de control accionamiento eléctrico.

Complete el diagrama utilizando la simbología normada.

[pic 3]

0,60

2)

a) ¿Qué tipo de respuesta genera un controlador ON-OFF?

Generan respuestas oscilantes

b) ¿Qué tipo de respuesta genera un Control Flotante?

Tambien es un tipo de respuesta oscilante.

c) ¿Qué se requiere en ambos casos de la Variable a Controlar?

Se requiere que la variable a controlar no sea constante.

d) Los sistemas a controlar ¿deberán tener constantes de tiempo altas o bajas?

Las constantes de tiempo deberán ser altas, si no la respuesta será muy rápida y al oscilar dañaran al equipo

1,00

3)

a) Esquematice un controlador Neumático P+I+D

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b) ¿Cuáles son los 3 parámetros de ajuste en este controlador?

Kc, Ti y Td

Proporcional sube Kc, la acción integral es de deposición y la derivativa elimina el error dinamico y retrasa la salida de la señal.

c) ¿Qué significa cada uno de ellos?

d) Explique cuándo usaría un modo de control P+I+D

1,00

4)

a) Mencione y explique 2 causas que pueden generar la explosión de una caldera

Si el nivel de agua desciende, los tubos (si son humotubulares) quedan secos, se recalientan y si ingresa agua se produce una vaporización brusca y provocaría una explosión.

Si no se produce un correcto barrido de gases del hogar mediante ventiladores, luego de la ausencia de humo si se enciende se produce la explosión.

b) ¿Qué variables controla o modifica para aumentar la producción de vapor de la caldera?

Aire, agua y combustible.

c) ¿Qué sucede si la presión en el hogar (zona de combustión) de la caldera es positiva?

el control maestro comanda las condiciones de seguridad de todo el sistema recibe señales de presión en el hogar y opera cerrando los quemadores. En el hogar debe haber presiones negativas respecto del gas para evitar el retroceso de la llama.

0,60

5)

a) Defina Banda Proporcional y Ganancia para un Controlador tipo Proporcional (P)

Banda proporcional: (BP) es el porcentaje de cambio de la escala completa de la variable controlada necesaria para que la salida varíe en todo su rango y es la forma en la cual habitualmente se designa a la ganancia del controlador menor valor de BP mayor ganancia

b) ¿Por qué este tipo de Controlador deja Off-set?
c) ¿Cuál o cuáles modos de control NO dejan Off-set?

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6)

a) ¿Qué significa la sigla PLC?

Controlador lógico programable.

b) ¿Cómo funciona un PLC?

Convierte magnitudes físicas reales en una señal estandarizada, generalmente eléctrica.

c) Mencione 3 constituyentes básicos de un PLC

fuente de alimentación, cpu, unidad de memoria

0,90

7)

Se tiene la siguiente expresión: Q = K.x2
a) ¿Cómo se denomina esto en la válvula de control?

Función de control parabólica.

b) ¿Cómo logra que la válvula funcione según esa ley?

Representa la variación del caudal que circula por ella en función del desplazamiento del vástago (Q= f(x)).

c) En el gráfico H-Q (Altura-Caudal) se representa la curva del sistema para el caudal Q1:

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Se instala una válvula de control entre A y B que modifica el caudal a Q2:
- Grafique la curva del sistema para este caso y marque Q2
- Indique en el gráfico la pérdida de carga debida a la válvula

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- Indique el requisito de instalación de una Válvula de Control explicando que significa cada término

para una buena regulación del caudal, la perdida de carga en la valvula debe ser por lo menos el 40% de la presión total disponible.

0,60

8)

El gráfico se indica una perturbación de tipo escalón de valor A para la señal de error de un controlador.

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Represente claramente en el gráfico las respuestas del controlador m(t) en función del tiempo (t) para:
a) Un controlador Proporcional de ganancia Kc (P)
b) Un controlador Integral (I)
c) Un controlador Proporcional + Integral (P + I)

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1,00

9)

El esquema representa un evaporador de 2 efectos que opera a Vacío, con su sistema de control:
a) Explique cómo funciona así instalado

Ingresa el caudal por la izquierda, tiene un transmisor y un controlador de caudal que modifica la apertura de la valvula, el liquido y vapores pasan al segundo tiempo, los vapores salen por arriba, por el eyector, condensan y se pierden. En el segundo tiempo hay un transmisor de temperatura y un controlador de calidad (abre y cierra valvula según T del interior)
b) Decida si es operativo

No es operativo por que le falta el control de presión. No se asegura que el delta T sea por variación de concentración en solidos disueltos.

c) De no serlo, instrumente un esquema de control con el que el equipo funcione correctamente
agregaría un controlador de precion entre TT y QC
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1,00

10)

El sistema representa una torre de destilación que opera a vacío. Decida y Explique se con este esquema de control el equipo opera bien, y de no ser así, instrumente lo necesario para tal fin

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El equipo no opera correctamente, falta transmisor y control de presión en la columna, venteo de incondensables (en caso de que hayan) contol de calidad y/o control y transmisión de temperatura en el acumulador, el control de nivel del acumulador debería estar conectado a la valvula en la tubería de destilado y falta control de flujo en la alimentación conectado a una valvula, falta el intercambiador de calor con vapor en la alimentación el transmisor y el controlador de temperatura

1,2

11)

a) Esquematice el control de Intercambiadores de Calor calefaccionados por vapor para el caso de Desviación de la Corriente calentada, y explique brevemente su funcionamiento.

El fluido de calentamiento es una corriente del proceso cuyo caudal no puede variarse. Tiene un mejor control de T ya que tiene menor constante de tiempo

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b) Para el caso de Condensadores Parciales con baja cantidad de no condensables en el vapor, dibuje un lazo de control para asegurar la condensación de los componentes condensables, y explique cómo funciona.

El vapor de tope tiene componentes que pueden condensar cuando la temperatura del refrigerante baja. Se combina el venteo y cambio en la temperatura de la superficie de condensación.

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0,50

12)

En el reactor continuo del esquema, se debe mantener en un valor fijo el tiempo de residencia.
a) ¿Qué variables controlo?

Controlo volumen y caudal

b) Construya el esquema de control

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