UNNOBA - Sede Junín Departamento de tecnología
Trabajo Practico Nº1
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Mecatrónica 1! "uatrime#tre
Dinámica de procesos
$dición %01& 'ec(a) 11*10*%01&
Alumno: Echevarne Antonio Profesor: Commisso, Sergio
TRABAJO PRACTICO NRO!: Dinámica de procesos ! Iniciar Iniciar el e"ercicio e"ercicio #e tan$ue tan$uess #rena#os #rena#os %or grave grave#a# #a# con el contr controla#or ola#or en en mo#o MANUAL & una a%ertura #e v'lvula #el ()* +escriir revement revemente e & gra-car el sistema in#ican#o variale me#i#a #e %roceso, variale #e #isturio, elemento -nal #e control, variale mani%ula#a & se.al #e sali#a #el controla#or controla#or / 0na ve1 ve1 $ue el nivel nivel #el tan$ue tan$ue inferior inferior ha&a ha&a alcan1a#o alcan1a#o un r2gimen r2gimen %ermanent %ermanente, e, camiar camiar la a%ertura #e v'lvula al 3)* Esto Esto %rovocar' %rovocar' una variaci4n #e cau#al #e entra#a entra#a al tan$ue su%erior #el 5%o escal4n Oservar & gra-car la res%uesta #el nivel #el tan$ue inferior inferior C4mo clasi-car6a al %roceso: 7integra#or o autorregula#o8 Jus5-$ue Jus5-$ue 7Se mo#i-car6a la res%uesta si el elemento -nal #e control se encontrara encontrara en la #escarga #el tan$ue inferior8 Jus5-$ue Asociarle a #icha res%uesta res%uesta un mo#elo #e %rimer or#en m's 5em%o muerto 9OP+T; Para ello me#ir en el gr'-co la ganancia, la constante constante #e 5em%o & el 5em%o muerto #el %roceso Escriir la ecuaci4n #iferencial & la funci4n transferencia transferencia corres%on#iente corres%on#iente < Re%e5r Re%e5r %ara %ara una variaci4n variaci4n en la la a%ertura a%ertura #e la v'lvula v'lvula #el #el =)* al >)* En En los #os casos casos 9%unto/; se reali14 un escal4n con una variaci4n variaci4n #el !)* 7?os %ar'metros #el %roceso %roceso calcula#os 9ganancia, 5em%o muerto muerto & constante #e 5em%o; son los mismos con res%ecto al %unto anterior8 7C4mo variaron8 @ Iniciar Iniciar ahora ahora el %roceso %roceso con una a%ertu a%ertura ra #e v'lvul v'lvula a #el /)* & es%era es%erarr $ue la res%ues res%uesta ta alcance el r2gimen %ermanente ?uego camiar a una a%ertura #el @)* & cuan#o el nivel se ha&a estaili1a#o estaili1a#o camiar al >)* Seguir con el 3)* & -nali1ar al !))* 7u2 conclusi4n %ue#e sacar al oservar to#as estas res%uestas res%uestas en con"unto8 = Ingresar Ingresar al simula#or simula#or #el intercam intercamia#or ia#or #e calor calor E%licar su funcionamie funcionamiento nto & variales variales intervinientes intervinientes 9i#em %unto !; En mo#o AN0A?, %rovocar un escal4n en la variale #e sali#a #el controla#or #el olver olver a traa"ar traa"ar con con la se.al se.al #e sali#a sali#a #el control controla#or a#or al )*, #e"e estaili1ar estaili1ar el %roceso & gra-$ue la res%uesta A"uste un mo#elo OP+T me#iante el m2to#o gr'-co A %esar #e $ue no ha6a un 5em%o muerto es%ec6-co en el %roceso, el 5em%o muerto #el mo#elo no ser' cero 7A $u2 se #ee esto8 3 05li1an#o 05li1an#o Person Personali1 ali1aci4n aci4n #e %rocesos %rocesos en mo#o mo#o manual: manual: a; Es%eci-$ue Es%eci-$ue un %roceso %roceso $ue tengas una ganancia ganancia #e !,=, #os constantes constantes #e 5em%o #e !)) & /= segun#os & un 5em%o #e a#elanto 9lea# 5me; #e G@)seg Realice una %ruea 5%o escal4n a la1o aierto llevan#o la variale mani%ula#a #el =) al >)*, #e"e estaili1ar estaili1ar el %roceso & gra-$ue la res%uesta res%uesta A"uste
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Dinámica de procesos
$dición %01& 'ec(a) 11*10*%01&
un mo#elo OP+T me#iante el m2to#o gr'-co 7$u2 5%o #e res%uesta o5ene si el lea# 5me es %osi5vo e igual a !/)s8 1)
ariale me#i#a #e %roceso: Es el nivel #e Hui#o $ue se encuentra en el segun#o tan$ue, el cual 5ene un valor #e <,DDm ariale #e #isturio: Es una %arte #el cau#al $ue se encuentra a la sali#a #el segun#o tan$ue, el cual est' im%ulsa#o %or una oma #e #es%la1amiento %osi5vo, tenien#o un valor #e /,) ?Fmin Elemento -nal #e control: Es la v'lvula $ue hace ingresar el cau#al al %rimer tan$ue Para este caso se encuentra aierta en un ()* ariale mani%ula#a: Es el cau#al #e Hui#o $ue ingresa al %rimer tan$ue, controla#o %or la v'lvula 9EC;, con un valor #e !(,3?Fmin Se.al #e sali#a #el controla#or: Como en este caso se est' traa"an#o a la1o aierto, la se.al #e sali#a #e controla#or va a estar enfoca#a en la acci4n correc5va $ue va a tener $ue llevarse a cao manualmente %or el o%erario, con res%ecto a la informaci4n $ue se o5ene visualmente #el sistema, &a sea arien#o o cerran#o el elemento -nal #e control 2)
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En este caso estar6amos en %resencia #e un %roceso autoregula#o, %or$ue ante una variaci4n en el elemento -nal #e control, el sistema va a estaili1arse en un nuevo valor luego #e sufrir un #etermina#o camio ?a res%uesta $ue otenemos al colocar el elemento -nal #e control al -nal #el segun#o tan$ue, va a ser inversamente %ro%orcional con res%ecto al caso anterior Entonces, arien#o la v'lvula, vamos a re#ucir el nivel #el Hui#o en el segun#o tan$ue En caso contrario 9cerran#o la v'lvula;, va a aumentar el nivel #el Hui#o en el tan$ue
?a ganancia #el sistema:
?a constante #e 5em%o: Toman#o el ><,/* #el e"e ver5cal, con un valor #e @,3/m
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$dición %01& 'ec(a) 11*10*%01&
El 5em%o muerto #el %roceso:
3)
?a ganancia #el sistema:
?a constante #e 5em%o: Toman#o el ><,/* #el e"e ver5cal, con un valor #e /,=
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El 5em%o muerto #el %roceso:
?os resulta#os oteni#os no son iguales a los #el e"ercicios / Aun$ue en los #os casos se var6a en un !) *, en el e"ercicio <, los resulta#os se otuvieron #e manera m's r'%i#a 4)
Como %o#emos oservar en la gra-ca, si vamos aumentan#o el %orcenta"e #e a%ertura #e la v'lvula, los resulta#os oteni#os se %ro#ucen #e manera m's lenta, es #ecir, $ue tar#a m's 5em%o en #esarrollarse el r2gimen estacionario 5) ariale me#i#a #e %roceso: Es la tem%eratura #el aceite $ue sale #el intercamia#or %or el tuo Para este caso, 5ene un valor #e !@)C
ariale #e #isturio: Es genera#o %or la me1cla #e aceite caliente & 5io en el ingreso #el intercamia#or Se o5ene una res%uesta a la1o aierto inversa #e la variale me#i#a, #ei#o al aumento #el cau#al total $ue circula %or el intercamia#or, el cual, 5ene una tem%eratura inferior a la normal, causa#a %or la me1cla Se %ue#e concluir con $ue un aumento #el cau#al #e #isturio %rovoca en %rinci%io un aumento #e la variale me#i#a %ara luego #escen#er a una tem%eratura #e esta#o estacionario inferior a la inicial El #isturio 5ene un valor #e !)?Fmin %ara este caso ariale mani%ula#a: Es el cau#al #e agua #e enfriamiento #el la#o #e la cora1a +on#e la v'lvula se encuentra aierta en un
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$dición %01& 'ec(a) 11*10*%01&
?a ganancia #el sistema:
?a constante #e 5em%o: Toman#o el ><,/* #el e"e ver5cal, con un valor #e !<>,3@C
El 5em%o muerto #el %roceso:
?a #iferencia %rinci%al es $ue este %roceso 5ene una ganancia nega5va ?a ma&or6a #e los sistemas reales 5ene caracter6s5cas no lineales En nuestro caso estamos en %resencia #e un sistema no lineal, &a $ue si variamos los %ar'metros como %or e"em%lo el %orcenta"e #e a%ertura #e la v'lvula en un !)*, #eer6amos otener los mismos resulta#os cuan#o hacemos variar la a%ertura #e la v'lvula otro !)* m's en un sistema lineal, %ero como el sistema es no lineal, ten#remos resulta#os #is5ntos #e un caso a otro
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6) Al comien1o #el %roceso, #ei#o al aumento #el cau#al #e #isturio, se %ro#uce un aumento #e la tem%eratura #entro #el intercamia#or como %ro#ucto #el aumento #e Hui#o ?uego se estaili1ara llegan#o al esta#o estacionario, %ro#uci2n#ose el enfriamiento #el aceite $ue sale #el intercamia#or
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El 5em%o muerto a%arece %or una serie #e factores, inclu&en#o retrasos #e trans%orte, o el 5em%o $ue le toma a las sustancias via"ar #es#e un %unto a otro, & retrasos %or muestreo &Fo instrumental, o retrasos %or a#$uisici4n, an'lisis o %roceso #e las muestras #e la variale me#i#a El 5em%o muerto tami2n %ue#e a%arecer en %rocesos #e or#en su%erior sim%lemente %or$ue esos %rocesos son lentos %ara res%on#er a los camios #e la variale mani%ula#a Por en#e, se #ee a $ue to#o %roceso lleva un 5em%o, na#a se hace instant'neamente en reali#a#, %or eso en to#os los casos % va a ser #is5nto #e cero
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Dinámica de procesos
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Con un lea# 5me #e !/)seg, se o5ene como res%uesta:
En este caso se o5ene como res%uesta $ue la curva sore%asa el l6mite estacionario & luego se estaili1a, a #iferencia #e un lea# 5me nega5vo, &a $ue este reacciona #e forma inversa A#em's, en este caso, se 5ene un 5em%o muerto $ue se a%roima a cero, & la ganancia es la misma $ue %ara el caso #el lea# 5me nega5vo