IME 8310 – INSTRUMENTACIÓN Y CONTROLEXAMEN 3 – 200530

Usted ha sido contratado para diseñar un sistema de control para la planta presentada en la Figura.

T

AT101

m(t)

c(t)

cB(t)

f(t)

Feed Water

cAi(t)

f2(t), T2

w

CSTRCSTR

AC101

CBSET =0.4

f1(t), T1

T

AT101AT101

m(t)

c(t)

cB(t)

f(t)

Feed Water

cAi(t)

f2(t), T2

w

CSTRCSTR

AC101AC101

CBSET =0.4

f1(t), T1

Se ha instalado una válvula de control en la línea de agua (derecha), con condición inicial de 14 ft3/min, equivalente a 50%CO. Una prueba escalón de menos 10%CO hecha en t=8 min presenta la siguiente respuesta:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900.36

0.37

0.38

0.39

0.4

0.41

0.42

0.43Respuesta Escalon ante Cambio en la Señal a la Válvula

Tiempo (min)

Con

cent

raci

ón (l

bmol

e/ft3

)

Respuesta del sistema cuando la señal a la válvula se cambia en t=8 min.

Los datos se ilustran a continuación:

Tiempo Concentración 0.0000 0.3698 1.0000 0.3698 2.0000 0.3698 3.0000 0.3698 4.0000 0.3698 5.0000 0.3698 6.0000 0.3698 7.0000 0.3698 8.0000 0.3698 9.0000 0.3698 10.0000 0.3698 11.0000 0.3698 12.0000 0.3698 13.0000 0.3698 14.0000 0.3723 15.0000 0.3792 16.0000 0.3860 17.0000 0.3919 18.0000 0.3972 19.0000 0.4017 20.0000 0.4054 21.0000 0.4087 22.0000 0.4115 23.0000 0.4138 24.0000 0.4157 25.0000 0.4174

Tiempo Concentración 26.0000 0.4188 27.0000 0.4199 28.0000 0.4208 29.0000 0.4216 30.0000 0.4222 31.0000 0.4227 32.0000 0.4232 33.0000 0.4235 34.0000 0.4238 35.0000 0.4240 36.0000 0.4241 37.0000 0.4243 38.0000 0.4243 39.0000 0.4244 40.0000 0.4245 41.0000 0.4245 42.0000 0.4245 43.0000 0.4245 44.0000 0.4245 45.0000 0.4245 46.0000 0.4245 47.0000 0.4245 48.0000 0.4245 49.0000 0.4245 50.0000 0.4245

El sensor tiene un rango de 0 a 0.6 lbmole/ft3. Responda las siguientes preguntas:

Además, se sabe que cuando el flujo de carga pasa de 25 a 30 ft3/min, la concentración se demora 3 minutos en empezar a responder (valor inicial, 0.3698), cuando van 5 minutos desde el cambio de flujo tiene un valor de 0.3857, y finalmente se estabiliza en 0.3950 lbmole/ft3.

Preguntas:

[20 puntos] Dibuje un diagrama de bloques del proceso indicando los valores de las correspondientes funciones de transferencia. Indique señales y variables y sus unidades.

[20 puntos] Sintonice un controlador P con rendimiento Mínimo IAE.

[20 puntos] Partiendo de una condición inicial sin offset, si el flujo de carga cambia de 25 a 22 ft3/min, ¿cuál será el offset al alcanzar el nuevo estado estacionario, en %TO?

[20 puntos] Si simultáneamente con el cambio anterior se produce un cambio de Setpoint de 0.3698 a 0.3798, cuál será el nuevo offset, en lbmole/ft3?

[20 puntos] Sintonice un controlador P con rendimiento QDR basado en identificación de lazo cerrado (Kcu y Tu).

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