Intercambiador De Calor

TEORIA DE CONTROL EXPOSICIÓN N° 1

SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO EN UN INTERCAMBIADOR DE CALOR Estética Procedimiento Análisis Conclusiones

Diagrama de bloque, intercambiador, lazo cerrado, lazo abierto.

RESUMEN

El siguiente informe contiene el análisis realizado a un sistema de control de lazo cerrado que controla un intercambiador de calor, donde se explica el funcionamiento del mismo, el diagrama de bloques y las características de sus elementos. Además se tratará varios aspectos claves para diferenciar entre un sistema de lazo abierto y un sistema de lazo cerrado con la finalidad de que el estudiante se familiarice con estos conceptos claves para posteriormente entender los diagramas de bloques y su uso.

OBJETIVOS GENERAL 

Analizar el funcionamiento de un intercambiador de calor que funciona con un sistema de control de lazo cerrado.

ESPECIFICOS



Diferenciar entre un diagrama de lazo cerrado y un diagrama de lazo abierto con la aplicación de un ejemplo.



Interpretar el diagrama de planta, el diagrama de bloques y su funcionamiento.

ABSTRACT

The following report contains the analysis carried out by a closed loop control system that controls a calorie exchanger, where its operation, the block diagram and the characteristics of its complements are explained. Several key features are also discussed to differentiate between an open loop system and a closed loop system so that the student becomes familiar with these key concepts in order to understand the block diagrams and their use.

MARCO TEÓRICO ¿Qué es un sistema de control? Un sistema de control es un grupo de componentes electrónicos, mecánicos, neumáticos, hidráulicos, etc. Que se utilizan en conjunto para lograr un objetivo deseado. Para que se pueda considerar como un sistema de control por lo menos debe de

PALABRAS CLAVE

1



contar con tres elementos esenciales que son: Una variable a controlar, un actuador y un punto de referencia (set-point).[1]



Nada asegura su estabilidad ante una perturbación. La precisión depende de la previa calibración del sistema.

Partes de un lazo abierto Existen elementos básicos que conforman un sistema de control de lazo abierto:

Figure 1. Esquema básico de un sistema de control

Elemento de control. Se encarga de procesar las señales de entrada y tomar una decisión para enviarla al elemento de corrección.

¿Qué es un sistema de lazo abierto? Un sistema de control de lazo abierto se caracteriza por que no recibe ninguna información o retroalimentación sobre el estado de la variable, por lo regular estos se utilizan cuando la variable es predecible y tiene un amplio margen de error, ya que se puede calcular el tiempo o las veces que se debe de repetir el ciclo para completar el proceso.

Elemento de corrección. Este elemento es el que produce un cambio en el proceso, por lo regular este bloque se refiere al actuador, ya que tiene la capacidad de hacer cambios físicos en el proceso. Proceso. También se le conoce como planta y son todas las características del proceso, por ejemplo cuánto tiempo tarda en realizarse o cuantas veces se necesita hacer el mismo procedimiento, etc.

Ejemplo. El llenado de un tanque usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que necesite de un control de contenido o concentración.

Figure 3 Partes de un sistema de control de lazo abierto [1]

¿Qué es un sistema de lazo cerrado? Este sistema es más completo ya que recibe información sobre los estados que va tomando la variable. Esta retroalimentación se logra colocando sensores que envían información de puntos clave del proceso para que así pueda actuar de manera autónoma.

Figure 2 Ejemplo de un sistema de control de lazo abierto

Estos sistemas se caracterizan por: 

Ser sencillos y de fácil concepto. 2

Utilizando el mismo ejemplo, en este sistema no importa cuánto tiempo pase ya que se instalan unos sensores de nivel para tener una retroalimentación y así poder parar el sistema cuando se llene o iniciarlo cuando se detecte que está por debajo del nivel mínimo.

Figure 5 Esquema de un sistema de lazo cerrado [2]

4. DESARROLLO PROCEDIMIENTO.

Y

La función de un sistema cerrado es monitorear y mantener automáticamente una variable en un punto deseado y establecido en un proceso de fabricación. [3] Figure 4 Ejemplo de sistema de control de lazo cerrado [1]

Usando un ejemplo de un intercambiador de calor, el funcionamiento de un sistema de circuito cerrado es comparado con un diagrama de bloques.

Partes de un lazo cerrado. Este sistema tiene los elementos principales de lazo abierto (Control, corrección y proceso) e incluye dos más. Elemento de comparación. Este comparador recibe información de retroalimentación de los cambios que va sufriendo el proceso, y genera una señal de error del estado actual de la variable con respecto al punto de referencia, para mandarla nuevamente al controlador para que tome una decisión nuevamente.

Figure 6 Diagrama de planta de un intercambiador de calor [3]

El intercambiador de calor suministra agua caliente a una operación de procesamiento de alimentos. El agua fría ingresa al fondo del recipiente, donde la temperatura del agua aumenta a medida que pasa a través de las bobinas calentadas con vapor, antes de salir de la bomba por la parte superior.

Elemento de medición. Estos elementos por lo regular son sensores que miden la información del sistema y la retroalimentan al comparador.

Cada bloque representa una función de la operación, las líneas que conectan los 3

bloques indican las señales de entrada y salida de cada función con flechas direccionales que indican el flujo del proceso.

detector de errores si la señal de realimentación y el punto de ajuste son iguales, la señal de error es cero. El controlador es el cerebro del sistema y recibe una señal de error al ingresar y proporciona una señal de salida al elemento de control final o al actuador en este ejemplo. Una señal del controlador hace que la variable controlada coincida con el punto de ajuste utilizando el actuador del sistema, la válvula de flujo representa el actuador donde se controla el flujo de vapor.

Figure 7 Diagrama de bloque de un intercambiador de calor.

La variable controlada es la variable real mantenida en el proceso. En este ejemplo, la variable controlada es la temperatura del agua que sale del tanque.

La cantidad de energía o vapor en este ejemplo alterada por el actuador es la variable manipulada. El proceso de fabricación es la operación del intercambiador de calor para controlar la variable física.

La variable medida controla el estado de la variable controlada agua, la temperatura es la variable medida en el proceso.

La perturbación se define como un cambio en el proceso de fabricación que resulta en un cambio en la variable de control. Las perturbaciones ocurrieron cuando la temperatura del agua cambia repentinamente o deja de fluir.

El dispositivo de medición detecta la variable medida y produce una señal de salida que representa el estado de la variable controlada. El sensor de temperatura que mide la temperatura del agua en el intercambiador de calor es el dispositivo de medición.

El control de bucle cerrado y la terminología asociada son comunes dentro de los sistemas de fabricación donde se requiere un control preciso.

El sensor proporciona una señal eléctrica al controlador y se define como la señal de realimentación en el diagrama de bloques.

6. CONCLUSIONES El punto de ajuste es el valor predeterminado de la condición deseada de la variable de control en el intercambiador de calor. El punto es el valor programado de la temperatura del agua que sale del tanque.

Se puede concluir que un sistema de control es un sistema, que controla otros sistemas. A medida que la civilización humana se moderniza día a día, la demanda de automatización aumenta en consecuencia, la automatización requiere un gran control de los dispositivos.

El detector compara el punto de ajuste con la señal de realimentación y produce una salida proporcional a la diferencia entre ellos, la señal de error es la salida del 4

Además el diagrama de bloques es para representar un sistema de control en forma de diagrama. En otras palabras, la representación práctica de un sistema de control es su diagrama de bloques La realimentación es la propiedad de un sistema de lazo cerrado que permite que la salida (o cualquier otra variable controlada del sistema) sea comparada con la entrada al sistema ( o con una entrada a cualquier componente interno del mismo con un subsistema ) de manera tal que se pueda establecer una acción de control apropiada como función de la diferencia entre la entrada y la salida . Más generalmente se dice que existe realimentación en un sistema cuando existe una secuencia cerrada de relaciones de causa y efecto ente las variables del sistema.

7. REFERENCIAS [1]https://www.ingmecafenix.com/automati zacion/sistema-de-control/ [2]https://ammc.com/open-loop-versusclosed-loop-control-systems/

[3] www.eicc.edu, funded through a Department of Labor grant under creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

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