Determinacin experimental del modelo

Matemtico de maqueta de control de Presin.Profesor: Sergio Oses M

Integrantes: Felipe Alvear

Gabriel Mauln

Danilo PinillaDenny Ramrez N D I C E

1. Introduccin32. Objetivos Generales43. Objetivos especficos44.Plano P&D de Maqueta de Presin:5

5.Listado de componetes de instrumentos6

6.Caracteristicas tcnicas de instrumentos y componentes7-10

7.Funcionamiento del sistema118.Layout De La Maqueta de Presion119. Condiciones inciales.1210. Clculos del sistema.1311. Tiempo de llenado del estanque:.14-1512. Determinacion de la capacitancia hidrulica:.1613. Determinacin de la constante de tiempo.1714. Conclusin .1815. Bibliograia.19IntroduccinEl presente informe consta en reconocer el equipamiento de experimentacin de la maqueta dinmica de presin de aire, luego entender funcionamiento, realizar anlisis variados y obtener conclusiones de acuerdo a datos obtenidos en las prcticas, posteriormente por medio de clculos matemticos comprobar cercana en sus valores, logrando una comparacin entre lo terico y prctico.

En base a esto, tenemos la capacidad de determinar un modelo matemtico para obtener una respuesta ideal para el sistema.

Dentro de dicha maqueta recin mencionada, nos encontramos con distintas variables, tales como: Presin, Caudal, Volumen

Estas variables son de vital importancia al momento de obtener el modelo matemtico de nuestra maqueta de presin de aire.

Existen unos conceptos con respectivas frmulas que se deben tomar en cuenta para realizar el moldeamiento matemtico que son La resistencia hidrulica, Capacitancia y Constante de tiempo

OBJETIVO GENERAL

Determinar el modelo matemtico que representa el comportamiento dinmico de un sistema de control de presin de aire.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Analizar el funcionamiento de un sistema de control de presin

Determinar los parmetros fsicos del sistema.

Determinar los parmetros caractersticos del sistema.

Determinar la respuesta analtica del sistema.

Determinar experimentalmente la respuesta del sistema

Determinar el modelo matemtico del sistema

RECONOCIMIENTO DEL EQUIPO DE EXPERIMENTACIN

Plano P&D de Maqueta de Presin:

LISTADO DE COMPONENTES E INSTRUMENTOS

Controlador universal NOVUS N1100 Transmisor de presin diferencial YOKOGAWA EJA530 Transductor DRESSER MASONEILAN 4411 I/P Vlvula de control con vstago deslizante CASHCO 2268 Vlvula de seguridad Cilindro de doble efecto HINAKA Filtro regulador de aire NORGREN B07-201-M3KG Electrovlvula DANFOSS EV224B Barmetro bourdon SEDEME Suministrador de energa DC. TELE RNG-72-230 Vlvula aguja UCC Presostato DANFOSS KPY Caera de acero galvanizado Codo de acero galvanizado Uniones americanas acero galvanizado Tapones Estanques Vlvula de bola de acero Unin T acero galvanizado Reducciones CoplasCaractersticas tcnicas de instrumentos y componentes

Controlador NOVUS N1100

Caractersticas tcnicas:

Entrada multi-sensor universal si el cambio de hardware. Proteccin para sensor abierto en cualquier condicin. Salidas del tipo rel 4 20 mA y pulsos todas disponibles. Auto sintona de los parmetros PID. Funcin automtica/ manual con transferencia bumpless. Tres salidas de alarmas en la versin bsica, con funciones de mnimo, mximo, diferencial (desvi) sensor abierto y seguimiento. Temporizacin para dos alarmas. Retransmisin de PV o SP en 0 - 20 mA o 4 - 20mA. Entrada para setpointremoto y Entrada digital con 5 funciones. Soft-startprogramable. Rampas y mesetas con siete programas de siete segmentos, interconectables. Comunicacin serial RS-485, protocolo MODBUS RTU. Seal para proteccin del teclado. Nmero de serie electrnico accesible en el visor. Identificacin de la versin de software al prender Alimentacin bi-volt. Las seales RS-485 son: Transmisor de presin diferencial YOKOGAWA EJA 530

Caractersticas tcnicas

Montado directamente en el proceso

Span: 10-200 KPa, 1,45-29 psi, 0,1-2 bar.

Rango: 0-200 KPa, 0-29 psi, 0-2 bar.

Precisin: +/- 0,2% del Span Temperaturas limite ambientales: -30-80 C Temperaturas limite proceso: -40-120 C Presin mxima de trabajo: 200 KPa

Alimentacin: 10,5-42 Vdc

Salida: 4-20 mA

Aplicacin: medicin lquidos, gas y vapor. Vlvula de control con vstago deslizante CASHCO 2268

Caractersticas tcnicas

Tamao cuerpo: 1

Material cuerpo: Bronce

CV: 3,5 linear

Presin entrada: 5-15 psi

Presin mxima entrada: 400 psi

Temperatura de trabajo: -29-204 C

Actuador: modelo 27

Vlvula de seguridad

Caractersticas tcnicas

Tamao de Cuerpo y Tipo de Conexin de Final: 1/4-pulgadas (DN 6) NPT.

Mxima Presin de Entrada: Todos excepto 67CS y 67CSR: 250 psi (17,2 bar). Tipo 67CS y 67CSR: 400 psi (27,6 bar).

Mxima Presin de Salida Emergencia: 50 psi (3,4 bar) sobre ajuste de presin de salida.

Coeficientes de Flujo: Vlvula Principal: Cg: 11.7; Cv: 0.36; C1: 32.2. Vlvula de Alivio Interno: Cg: 1.45; Cv: 0.045; C1: 32.8.

Vlvula aguja UCC Caractersticas tcnicas

Construccin: Bronce 58 - UNI 5705 Presin Mxima de Trabajo : 210 bar ACCESORIOS Y CAERIASTIPOCANTIDAD

Caera de acero galvanizado de 16 m aprox.

Caera de acero galvanizado de 230 cm aprox.

Caera de acero galvanizado de 1.6 m aprox.

Codos de acero galvanizado 90 116

Codos de acero galvanizado 90

Tee de acero galvanizado 17

Uniones americanas de acero galvanizado11

Tee de acero galvanizado 1

Terminales de acero galvanizado HE 128

Terminales de acero galvanizado 25

Soportes abrazaderas de fierro 111

Tapones de acero galvanizado 22

Estanques de 45 kg 2

Estanque 15 kg1

Funcionamiento del sistema

El sistema de presin est consta de tres estanques TK1, TK2 y TK3. TK1 y TK2 son utilizados como almacenadores de fluido gaseoso (aire), La regulacin de aire se logra a travs del presostato que trabaja en conjunto con la vlvula de solenoide, el presostato limita el aire que ingresa al proceso y la vlvula de solenoide abre y cierra el ingreso del aire. Por lo tanto el aire ser transportado al estanque TK3, donde ser medido por el transmisor de presin, el cual enviar una seal de corriente de 4 a 20 [mA] hacia el controlador, para luego compararla de acuerdo a los parmetros establecidos en l. Por medio de esta informacin decide y acta sobre el elemento final de control (vlvula), abriendo o cerrando este dispositivo en forma porcentual.Layout De La Maqueta

LAS CONDICIONES INICIALES (C.I.) QUE SE TENDRN EN CONSIDERACIN SON LAS SIGUIENTES:

1. Presin de entrada al sistema, la que equivale a:

50 si o 344,738 KPa

2. Volumen de TK3, la que equivale a

0.0326 m3

3. Vlvula de control 100% abierta

4. Vlvula de salida o despiche abierta

Identificar las variables y parmetros del sistema

Variable de proceso: Presin

Variable controlada: el llenado de fluido gaseoso (aire) en estanque TK3.

Variable manipulada: El flujo de alimentacin.

Otras variables o propiedades que intervienen en el sistema son:

El caudal

Tiempo

Volumen

Densidad

CLCULOS DEL SISTEMA

VOLUMEN DEL ESTANQUE CON CASQUETES:

R: radio 18.25 cm

h: 24 cm

h1:9 cm

Formula: Volumen del Estanque: * R2 * h + 2 ( * * h1 *(3r-h))

Reemplazando: * * 0,24 m+2( * * (0.09m) *(3*0.18250.09))

Volumen del Estanque: 0.0249+0.00776Volumen del Estanque: 0.0326 TIEMPO DE LLENADO DEL ESTANQUE:

Tiempo: 20 seg

CAUDAL:

: = = DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA HIDRULICA (R):Donde:

: Presin del gas en el estanque en estado de rgimen permanente en KPa.

: Pequea modificacin en la presin del gas de entrada en KPa.

: Pequea modificacin en la presin del gas en el estanque en KPa.

: Volumen del recipiente en m3

: Masa del gas en el estanque en Kg.

: Caudal del gas en m Vs

: Densidad del gas en kg/m3

Pi: 48 psi 1 psi ------- 6.8948 kpa

48 psi------ X

X: 330,9 kpa

Po: 41 psi 1 psi ------- 6.8948 kpa

41 psi------ X

X: 282,6 kpa

R= R= DETERMINACIN DE LA CAPACITANCIA HIDRULICA (C):

V: volumen (0,0236: Densidad del aire (1.2kg/m3 )

: Presin de salida (282,6 kpa)C=C= C=0,000138 DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE TIEMPO

T: Constante de tiempo

R: resistencia hidrulica

C: capacitancia hidrulica

T=

T = T = LA FUNCIN DE TRANSFERENCIA OBTENIDA ES:

F(S): CONCLUSIN

Por medio de la obtencin y anlisis de datos recolectados en las maquetas de presin y utilizando la informacin logramos crear el modelo matemtico que refleja el comportamiento del sistema, el cociente entre la resistencia y capacitancia Hidrulica darn lugar a la constante de tiempo, que a la vez nos da el valor fundamental para determinar la funcin de transferencia que muestra la conducta de la maqueta.

BIBLIOGRAFA

CreusSole, Antonio, Instrumentacin Industrial,1999. ISBN 970150246-9NACAP

Ing. En Automatizacin y Control Industrial.

Laboratorio de Control 1

EMBED PBrush

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