Examen Parcial - 76.56. Instrumentación y Control - 12/05/2008
Cátedra: Zanini
Fecha: Primera Oportunidad - Primer Cuatrimestre 2008
Día: 12/05/2008
Enunciado
Punto 1
Se encuentra circulando una solución 0,2 M por un tanque perfectamente agitado de 
.
Se aplica un salyto escalón negativo de 0,01 M en la concentración de entrada, 4 minutos posterior a esto se miode a la salida una concentración de 0,196 M.
- Determine el caudal que circula
- Suponieendo que aguas abajo hay una cañería de 50 metros y un diámetro interno de 4”, realizar el diagrama de Bode dle conjunto.
Punto 2
Se utiliza una válvula de control para regular el caudal del refrigerante a un equipo de proceso. Se sabe que la presión disponible de refrigerante es 50 psi (
). Según informa el fabricante del equipo, cuando circulan 180 GPM la pérdida de carga del refrigerante al atravesa el equipo es de 18 psi cuando el equipo está limpio y 34 psi con el equipo sucio. El proceso requiere un consumo de refrigerante de entre 100 y 200 GPM. (la densidad relativa del refrigerante es 1)
a) Seleccionar la válvula considerando los valores de Cv máximo para válvulas lineales (asumir que las válvulas controlan satisfactoriamente entre 10% y 90%).
| Diam. | 1/2” | 1” | 1 1/2” | 2” | 2 1/2” | 3” | 4” | 6” |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cv max | 4.5 | 20.6 | 39.2 | 72.9 | 108 | 148 | 236 | 433 |
b) Indicar el mínimo caudal que se podrá garantizar que controlará (al 10%)
c) Indicar el máximo caudal que circulará de refrigerante cuando la válvula se trabe completamente abierta.
Punto 3
Se dispone de una reactor perfectamente agitado de 
donde se realiza la descomposición isotérmica de un producto disuelto en un caudal de 
según una cinética de primer orden. Aguas abajo del reactor se utiliza un tanque perfectamente agitado de volumen desconocido para compensar las oscilaciones en la concentración. En condiciones estacionarias la concentración de entrada es 
y a la salida del conjunto (reactor más tanque) es de 
.
a) Determinarla función de transferencia del reactor.
b) Se hizo oscilar sinusoidalmente la entrada entre 4 y 6 g/l a una frecuencia de 5 minutos entre picos y la salida osciló entre 1.95 y 2.05 
. Determinar el volumen del tanque compensador asumiendo que no existen retardos puros.
Punto 4
Cierto sistema está representado por el diagrama de Bode asintótico que se muestra a continuación. Encontrar a qué función de transferencia, en Transformada de Laplace, corresponde 8asumir que no existen retardos puros).
Resolución
Punto 1
Punto 2
Punto 3
a)
Primero se obtiene el k de la reacción con un BM de EE en el TAC:
El balance de masa es:
Aplicando transformada de Laplace:
de donde podemos obtener la ganancia y constante del tiempo:
b)
Podemos ver al sistema como una caja negra con una entrada entre 4 y 6 y una salida entre 1.96 y 2.05.
Entonces:
Como son sistemas en serie:
Despejamos entonces 
Para el tanque tenemos 
y 
Punto 4
