Control De Relación

CCS, 12 de Febrero de 2012

CONTROL DE PROCESOS

ASIGNACIÓN N°3: Control Relación

En el siguiente esquema se puede apreciar el proceso de dos alimentaciones entrante a un reactor, la cual, deben estar en unas proporciones previamente definidas para que pueda generarse la mezcla a la temperatura deseada. Para ello, se propone un control por relación que consta de mantener constante la relación de los dos flujos y con ello lograr la temperatura de la mezcla según la corriente fría y la corriente caliente.

Figura 1: Diagrama de Proceso

Para controlar el proceso, primeramente se determinan las variables manipuladas, de perturbación y controladas, obteniéndose lo siguiente:

Variable(s) Manipulada(s) Variable(s) de Perturbación Variable(s) Controlada(s)

Flujo Frio Entrante Flujo Caliente Entrante Flujo de salida a la temperatura deseada

La figura N° 2 muestra la estrategia de control por relación que consiste en que el flujo no controlado es medido y multiplicado por un valor constante, que proporciona la relación deseada. La salida del multiplicador es el Set Point de un controlador remoto que va a la válvula sobre la variable manipulada que cambia el flujo proporcionalmente de manera de mantener la relación de los dos flujos constantes.

Desde el punto de vista práctico, la solución más sencilla para hacer el control por relación es generar una linealidad entre ambos flujos mediante la relación (R), ya que si el flujo total debe cambiarse, el operador necesita solo un cambio en uno de los flujos, mediante:

Flujo Frío = R * Flujo Caliente

Adicionalmente, cuando un ingeniero de control decide establecer una estrategia por relación debe tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

Ambas señales deben tener las mismas unidades.

Ambas señales deben estar linealizadas o en forma cuadrática.

El rango de los controladores deben ser compatibles con las señales recibidas de un 0 a un 100%.

El siguiente diagrama de bloque, muestra la estrategia de control por relación:

Figura 3: Diagrama de Bloque

Para determinar el valor de la relación (R) se requiere determinar:

Balance de masa:

F_f+F_c= F_m (1)

Balance de energía:

d/dt (E_vc (t))=Q ̇+W ̇_s+m_e ((H_e ) ̂ )-m_s ((H_s ) ̂ ) (2)

Donde:

Q=0 ; W_s=0

m_e H ̂_e=F_c 〖Cp〗_c (T_c-T_r )+F_f 〖Cp〗_f (T_f-T_r )

m_s H ̂_s=F_m 〖Cp〗_m (T_m-T_r )

E_vc (t)= V.C_vm T_m (t)

C_vm≈〖Cp〗_m

Sustituyendo nos queda:

d/dt (T_m (t))=1/(V.C_vm )(F_c 〖Cp〗_c (T_c-T_r )+F_f 〖Cp〗_f (T_f-T_r )-F_m 〖Cp〗_m (T_m-T_r ))

Asumiendo:

Todas las concentraciones son iguales 〖Cp〗_c=〖Cp〗_f=〖Cp〗_m=1.

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