UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALÚRGICA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

CONTROL DE PROCESOS

LABORATORIO:

“Grupo 3”

Doncente: M.SC ING. Wilber Pinares

ESTUDIANTES:

Alvaro Michel Castillo Quispehuanca Marycarmen Tambohuacso Javier Edith Griselda Phoco Taco Kelim Ruth Fernandez Paquillo

Descarga en tanques en serie no interactivos y modelado de la función de transferencia de un sensor de temperatura

DESCARGA DE AGUA EN DOS TANQUES EN SERIE NO INTERACTIVOS Y MODELADO DE LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE UN SENSOR DE TEMPERATURA

Objetivos

- Calcular los coeficientes de apertura para cada una de las válvulas que participan en la descarga de agua en dos tanques en serie no interactivos y hallar los modelos que ajusten mejor al proceso.

- Hallar el modelo matemático ya sea de primer o segundo grado que describa mejor el proceso de enfriamiento del sensor de temperatura.

Equipos y Materiales

- Tanques en serie no interactivos- Regla- Cronometro- Termopar- Recipiente- Hervidora- Agua

Procedimiento experimental

a) Descarga de fluido en dos tanques en serie no interactivos- Primeramente se cargaron los dos tanques con agua, el primero de ellos hasta una altura

de 21 cm y el segundo hasta 17 cm - Una vez cargados ambos tanques se abrieron las válvulas de descarga cada una de ellas

fue abierta hasta un 50% aproximadamente.- Cada 3 segundos se registró la altura para cada tanque hasta que ambos descarguen todo

el agua.

b) Medición de la temperatura del agua con un termopar- Primero se procedió a tomar la temperatura del agua a temperatura ambiental

- Después se colocó el termopar en la hervidora donde se encontraba el agua, hasta alcanzar la temperatura de ebullición.

- Luego el termopar se llevó a un recipiente con agua fría y se procedió a registrar la caída de temperatura cada 5 segundos.

Toma de datos y cálculos correspondientesa) Descarga de fluido en dos tanques en serie no interactivos

CálculosPara hallar los coeficientes de apertura de cada válvula en este tipo de arreglo primero aplicamos un balance de materia

- Para el primer tanque:d ( ρV 1 )dt

= ρF i−ρ F1

d ( ρV 1 )dt

=− ρF1

Adhdt

=−F1

Si:

F1=α 1√h1Entonces:

Adhdt

=−α 1√h1…. (Ec .1 )

- Para el segundo tanque

d ( ρV 2)dt

= ρF1−ρ F2

Adh2dt

=F1−F2

F2=α 2√h2Entonces:

Adh2dt

=α1√h1−α 2√h2…. (Ec .2 )

En bibliografía se encontró que el coeficiente de una válvula puede ser calculada por la

siguiente ecuación:

α= Q

√ΔhDonde:

D= 0.3015 m

g=9.81 m/s2

A=πD2

4=0.073062m2

Q=V

t= A .Δh

t (Se calculó el caudal para cada tramo)

Con el caudal para cada tramo se procedió a calcular y al final se calculó el

promedio para cada caso siendo este último el coeficiente para cada válvula:

- Identificación del proceso con el método de 1/4-

3/4 para el primer tanque:

G( s )= e−28 .813s

(80 .5527 s+1)

- Por el método de los 3 puntos

G( s )= 1(10 .2055 s+1 )(110.76074 s+1)

b) Medición de la temperatura del agua con un termopar- Temperatura ambienta=l del agua 20°C- Temperatura inicial del sensor= 90°C- Escalón (A)=(20-90)°C=-70°C- D VP= 70- DA =70

K= ΔVPΔA

=7070

=1

- Por el método de ¼-3/4

G( s )= e−4.97 s

59 .163 s+1ICE=521.86

- Por el método de Smith:

G( s )= e−6.5 s

54 s+1ICE=1658.68

- Por el método de los 3 puntos

G( s )= e−7.8491 s

(82 .9059 s+1 )(−23 .87 s+1 )

Conclusiones

Al haber finalizado con los cálculos correspondientes los resultados muestran que se han cumplido los objetivos, es decir se han aplicado conceptos teóricos para poder calcular los coeficientes de apertura de las válvulas en el sistema de tanques en serie no interactivos, y también se logró modelar las funciones de transferencia para el enfriamiento del sensor de temperatura ajustando mejor mediante el método ¼-3/4 el modelo de primer orden daño un ICE bajo en comparación con el método de Smith.

Bibliografía- W. Pinares Gamarra/Control de Procesos en LabVIEW/2013.

- http://www.valvias.com/ecuaciones-de-fluidos-coeficiente-de-descarga-c.php#c-K

- http://www.herrera.unt.edu.ar/controldeprocesos/Tema_1/Problema_3/Problema_3.htm