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              H
                                                              QOUT
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∆P = 4.26 Psi x 6895 Pa/1 Psi =29372.7 N/m2

∆P = ρgH ⇒ H =3m
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QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5

Caso 2: Sistema de llen...
Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal)

                   ∆Px62.4
QOUT = CV f (l )           (2)
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QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4)

Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0

QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOU...
QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5

Caso 3: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable
f(l) de 0.7 a 0...
Grafica en simulink para Xa vs t

Caso 1.

                                        Grafica Xa vs t Caso 1
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Grafica en simulink para Xa vs t

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Caso 3.


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TALLER DE CONTROL Y SIMULACION:

MODELADO Y SIMULACION DEL SISTEMA DE LLENADO DE UN TANQUE
            CON VALVULA EN EL F...
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
                     FACULTAD DE INGENIERIA
            PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA IX ...
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Trabajo De Control Y SimulacióN.

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Trabajo de simulación con Simulink

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Trabajo De Control Y SimulacióN.

  1. 1. QA QB H QOUT XA A (área transversal de tanque)=7.0686m2 Q A =0.15 m3/min QB= 0.15 m3/min QA=0.20 m3/min ρ A = ρ B = 1000 Kg/m3=62.4Lb/ft3 Cv=48 F(l) = 0.8 (80% abierto) XA=fracción volumétrica del componente A en el tanque Caso 1: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable QA y con f(l)=80% Balance global de materia QA+QB-QOUT=AdH/dt (1) Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal) ∆Px62.4 QOUT = CV f (l ) (2) ρ Caida de presion ∆P = ρgH (3) Balance del componente A QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4) Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0 QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.3 m3/min QOUT = 0.3 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =79.26 gpm 2 ρ  QOUT  ∆P = = 4.26 Psi 62.4  Cv x f (l )   
  2. 2. ∆P = 4.26 Psi x 6895 Pa/1 Psi =29372.7 N/m2 ∆P = ρgH ⇒ H =3m _ QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5 Caso 2: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.8 a 1 y con Q A =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min Balance global de materia QA+QB-QOUT=AdH/dt (1) Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal) ∆Px62.4 QOUT = CV f (l ) (2) ρ Caída de presión ∆P = ρgH (3) Balance del componente A QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4) Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0 QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.3 m3/min QOUT = 0.3 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =79.26 gpm 2 ρ  QOUT  ∆P = = 4.26 Psi 62.4  Cv x f (l )    ∆P = 4.26 Psi x 6895 Pa/1 Psi =29372.7 N/m2 ∆P = ρgH ⇒ H =3m _ QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5 Caso 3: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.7 a 0.5 y Q A =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min Balance global de materia QA+QB-QOUT=AdH/dt (1)
  3. 3. Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal) ∆Px62.4 QOUT = CV f (l ) (2) ρ Caida de presion ∆P = ρgH (3) Balance del componente A QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4) Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0 QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.3 m3/min QOUT = 0.3 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =79.26 gpm 2 ρ  QOUT  ∆P = =5.5645 Psi 62.4  Cv x f (l )    ∆P = 5.5645 Psi x 6895 Pa/1 Psi =38367.2275 N/m2 ∆P = ρgH ⇒ H =3.915m _ QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5 Ahora observamos lo que pasa después de la perturbación Caso 1: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable QA y con f(l)=80% Balance global de materia QA+QB-QOUT=AdH/dt (1) Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal) ∆Px62.4 QOUT = CV f (l ) (2) ρ Caida de presion ∆P = ρgH (3) Balance del componente A
  4. 4. QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4) Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0 QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.35 m3/min QOUT = 0.35 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =92.47 gpm 2 ρ  QOUT  ∆P = = 5.8 Psi 62.4  Cv x f (l )    ∆P = 5.8 Psi x 6895 Pa/1 Psi =39991 N/m2 ∆P = ρgH ⇒ H=4.0807m QA=QOUTXA ⇒ XA=0.57 Caso 2: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.8 a 1 y con Q A =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min Balance global de materia QA+QB-QOUT=AdH/dt (1) Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal) ∆Px62.4 QOUT = CV f (l ) (2) ρ Caída de presión ∆P = ρgH (3) Balance del componente A QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4) Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0 QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.3 m3/min QOUT = 0.3 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =79.26 gpm 2 ρ  QOUT  ∆P = = 2.73 Psi 62.4  Cv x f (l )    ∆P = 2.73 Psi x 6895 Pa/1 Psi =18823.35 N/m2 ∆P = ρgH ⇒ H=1.92075m
  5. 5. QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5 Caso 3: Sistema de llenado de tanque con válvula de salida perturbación en la variable f(l) de 0.7 a 0.5 y Q A =0.15 m3/min , QA=0.15 m3/min , QB= 0.15 m3/min Balance global de materia QA+QB-QOUT=AdH/dt (1) Ecuación de la válvula (aplicable para válvula lineal) ∆Px62.4 QOUT = CV f (l ) (2) ρ Caida de presion ∆P = ρgH (3) Balance del componente A QA-QOUTXA=AHdH/dt +AXAdXA/dt (4) Estableciendo condiciones de estado estable donde dH/dt = dXA/dt = 0 QA+QB-QOUT=0 ⇒ QOUT = 0.3 m3/min QOUT = 0.3 m3/min x 264.2 gal/1 m3 =79.26 gpm 2 ρ  QOUT  ∆P = =10.91 Psi 62.4  Cv x f (l )    ∆P = 10.91 Psi x 6895 Pa/1 Psi =75224.45 N/m2 ∆P = ρgH ⇒ H=7.68m QA=QOUTXA ⇒ XA=0.5
  6. 6. Grafica en simulink para Xa vs t Caso 1. Grafica Xa vs t Caso 1 0.58 0.57 0.56 0.55 Xa 0.54 0.53 0.52 0.51 0.5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 tiempo,min Caso 3. Grafica Xa vs t Caso 3 1.5 1 Xa 0.5 0 -0.5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 tiempo,min Caso 1.
  7. 7. -C- 1 At en M^2 dH/dt s H At en M^2 AtdH/dt Divide Integrator H vs t H H To Workspace2 Q_A_M^3/MIN Product densidad del agua 1000 delta presión en pa Densidad_agua_Kg/M^3 Q_B_M^3/MIN Q_B_M^3/MIN grav edad 9.8 Q_out_M^3/MIN Gravedad 48 delta presión en psi Cv factor_conv_a_M^3/MIN Cv Product2 -K- f actor de conv ersión de Pa a psi Divide1 0.8 Product1 f (l) Q_out_gpm f(l) constante de la ecuación 62.4 delta presión en psi constante_ecuación 6895 factor_conv_a_Psi *constante de la ecuación sqrt de delta presión en psi *constante de la /densidad del agua en Lb/f t^3 delta presión en psi densidad_agua_Lb/ft^3 62.4 *constante de la /densidad del agua en Lb/f t^3 sqrt densidad del agua en Lb/f t^3 Math Divide2 Product5 Function -C- Product4 AREA_TANQUE_M^2_1 0.15 Q_B_M^3/MIN_1 Xa 1 dXa/dt s Xa vs t Integrator1 Divide3 Xa Product3 To Workspace1 1 Q_A_M^3/S_1 constante CASO I: SISTEMA DE LLENADO DE TANQUE CON VALVULA DE SALIDA PERTURBACION EN Q_A Y F(L) DE 0.8
  8. 8. Grafica en simulink para Xa vs t XaVsT 0.58 0.57 0.56 0.55 Xa 0.54 0.53 0.52 0.51 0.5 0 10 20 30 40 50 60 tiempo 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 0 10 20 30 40 50 60
  9. 9. Caso 2. -C- 1 H A dH/dt s AREA_TANQUE_M^2 AdH/dt Divide Integrator H vs t H Q_A_M^3/MIN To Workspace2 Product 1000 Q_out_M^3/MIN 0.15 Densidad_agua_Kg/m^3 Q_B_M^3/MIN DELTA_P_Pa factor_conv_a_M^3/MIN 9.8 -K- 48 Product1 DELTA_P_Psi 6895 Gravedad Cv Product2 Divide1 factor_conv_a_Psi Q_out_gpm 62.4 constante_ecuacion fl Product5 sqrt Math Divide2 62.4 Function Densidad_agua_Lb/ft^3 Product4 -C- AREA_TANQUE_M^2_1 0.15 Q_B_M^3/MIN_1 Xa 1 dXa/dt Xa s Xa vs t Integrator1 Divide3 Xa Product3 Xa To Workspace1 1 Q_A_M^3/MIN_1 constante CASO II: SISTEMA DE LLENADO DE TANQUE CON VALVULA DE SALIDA PERTURBACION Q_A Y F(L) DE 0.8
  10. 10. Caso 3. -C- 1 dH/dt s AREA_TANQUE_M^2 Divide Integrator H vs t 0.15 AdH/dt 1000 Q_A_M^3/MIN Product Densidad_agua_Kg/M^3 0.15 Q_B_M^3/MIN Q_out_M^3/MIN 9.8 48 DELTA_P_Psi factor_conv_a_M^3/MIN Divide1 Gravedad -K- Cv Product1 6895 Product2 factor_conv_a_Psi 62.4 Q_out_gpm f (l) constante_ecuación sqrt 62.4 Math Divide2 Densidad_agua_Lb/ft^3 Product5 Function -C- AREA_TANQUE_M^2_1 Product4 0.15 Q_B_M^3/MIN_1 Xa Xa 1 s dXa/dt Xa vs t Xa Integrator1 Divide3 Product3 1 0.15 Q_A_M^3/MIN_1 constante CASO III: SISTEMA DE LLENADO DE TANQUE CON VALVULA DE SALIDA F(L) DE 1 A 0.7 Y Q_A ES 0.15 M^3/MIN
  11. 11. TALLER DE CONTROL Y SIMULACION: MODELADO Y SIMULACION DEL SISTEMA DE LLENADO DE UN TANQUE CON VALVULA EN EL FLUJO DE SALIDA PRESENTADO POR: ULISES IRIARTE VEGA LUIS FERNANDO BALDOVINO PRESENTADO A: ALBA NUBIA GIRALDO
  12. 12. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA IX SEMESTRE AREA-CONTROL Y SIMULACION CARTAGENA-COLOMBIA 2009 Este trabajo fue de gran importancia para nosotros como ingenieros químicos ya que fue un trabajo en el cual fortalecimos nuestros conocimientos tanto teóricos como prácticos en el manejo de simulink, también por otro lado nos lleno de muchos conocimientos que nos ayudaran en nuestra carrera como futuros profesionales ya que este es un campo que se maneja mucho en la industria o en el campo laboral. Por otra parte en lo que tiene que ver con el trabajo observamos al realizarlo que hay variables que son afectadas por otras que al ser perturbadas terminan afectándolas, como pudimos notar en el trabajo con respecto al nivel o la altura del tanque se modificaba al uno perturbar la variable fl que es una variable que afecta al delta de presión de manera inversamente proporcional logrando por ende de esta manera afectar de manera inversamente proporcional también a la altura del tanque, es decir que nosotros al aumentar la fl nos reduce al delta presión y de igual manera nuestro nivel del tanque, este fenómeno lo observamos en el caso 2, y en el caso 3 observamos lo contrario que al disminuir el fl nos aumenta el delta de presión y de igual forma nos aumenta el nivel del tanque. Algo que observamos en el caso 1 fue que al aumentar el flujo de entrada del caudal QA aumento la fracción volumétrica X esto nos muestra que el flujo de entrada es directamente proporcional a la fracción volumétrica, y de igual forma nos dimos cuenta que el fl no afecta la fracción volumétrica en ninguno de los casos vistos

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