TALLER PRIMER EXAMEN CONTROL DE PROCESOS QUMICOS 1.Un fluido polimrico debe ser calentado con el objetivo de facilitar su transporte, para ello sehacefluirporlacarcasadeunintercambiadordecalor(Fig. 1)porcuyos tuboscircula vapor saturado como fuente de energa. Teniendo en cuenta que el vapor de trabajo sale como lquido saturado y queel flujo devapor a la entrada est en funcin de la apertura de la vlvula: () = ()1. Plantee el modelo dinmico para el proceso descrito. Considere que la densidad del fluido polimrico permanece constante. Figura 1. Intercambiador de calor 2.En el proceso de obtencin deazcar a partir dela caa, serequieren de diversas etapas paramantenerlosndicesdecalidaddelproducto.Elprocesoestconformadoporuna etapadelavadodelamateriaprima(caadeazcar),molienda,evaporacin, cristalizacin,centrifugacin,secadoyenvasado.Paralasetapasdemolienda(en presenciadeaguacalienteparaextraccindeljugodelacaa)yevaporacin (concentracindeljugo,parainducirlaformacindecristales)quesemuestranenla figura 2, realizar lo siguiente: a)Definirlasvariablescontroladasymanipuladas,teniendoencuentaquesonlazosde control feedback. b)Dibujar los lazos de control en el diagrama. Fig 2. Etapas de molienda y evaporacin del proceso de obtencin de azcar a partir de la caa de azcar. 3.Determinar la funcin de transferencia que relaciona a C(s) con R(s) de acuerdo al diagrama de bloques que se muestra en la figura 3: Figura 3. Diagrama de bloques4.La figura 4 muestra un tanque de almacenamiento de lquido que posee dos corrientes de entrada 1() y 2() yunasalida 3() (flujosmsicos[kg/min]).Eltanquecilndrico tiene 2,5 dealtoy 2 dedimetro.Ellquidotieneunadensidadde 800 /3.Lo queinicialmentesehaceesllenareltanquehastaalcanzarunnivelde 1,75 utilizando flujosconstantes 1= 130 /, 2= 110 / y 3= 200 /.Cuandoel lquido ha alcanzado ese nivel, 1 se ajusta para mantener el nivel constante. Sin embargo, un da cualquiera la corrosin abri un agujero en la pared del tanque a una alturade1 ;produciendounaperdidaauncaudal4 [3/]quepuede representarse de la siguiente forma:

4= 0,025 1Donde h es la altura del tanque en metros. Figura 4. Tanque almacenamiento a)Sieltanqueestuvoinicialmentevacio.Cuntotiempotomarparaqueellquido alcance el punto de corrosin? b)Silosflujossemantuvieronconstantesensusvaloresdelaetapadellenado,el tanque se rebosar? Justifique su respuesta. 5.Unacmaradecompensacin(mostradaenlafig.5)estdiseadaconunvertedero ranurado de modo que la tasa de flujo de salida, w, es proporcional al nivel del lquido a la potencia 1,5; es decir: = 1,5. Donde R es una constante. Una sola corriente entra al tanque concaudalwi (t) y la densidad es constante durante el proceso; El valor de wi en estado estacionario es de0,3 m3/min; en un momento dado sepresentunaperturbacininstantneaenwi(t),aumentandoelcaudala1.7vecesel de estado estacionario, dando como resultado el comportamiento mostrado en la figura 6.a)Cul es el valor y las unidades de la constante R? b)Encuentre la funcin de transferencia H(s)/Wi(s) c)Encuentre la altura del tanque en E.E. d)Si el caudal wi(t) disminuye instantneamente a 0.22 m3/min, halle el nuevo valor Figura 5. Cmara de compensacin Figura 6. 6.EnlaFigura7,semuestrauntanquedereaccinenelcualsebuscadisminuirla concentracindelreactivoA.Debidoaquelareaccin esendotrmica,es necesario suministrar calor por medio de una chaqueta en la cual fluye un lquido caliente (aceite).Dadoqueeltanqueseencuentraabiertoylachaquetanoestaislada,existen transferencias decalor con el ambiente las cualesson significativas para este proceso. Se puedeconsiderarmezclaperfectaeneltanqueyenlachaqueta,flujosdesalidapor desborde,noexistencambiosdefase,yquelaspropiedadesdelassustanciasson independientes de la temperatura y la concentracin. Figura 7. Reactor enchaquetado

()= 0

(

())

() ; ()= De acuerdo a la informacin suministrada: a)Realizar el diagrama de bloques a partir del proceso (No es necesario realizar el modelamiento)