Istrumentacion

INSTRUMENTCION I. LAZOS DE CONTROL TIPO RELACION, TANQUE DE REACCION CON AGITACION CONTINUA.

MATEO OBREGON SILVA COD: 1090

FELIX MAURICIO ESCALANTE COD: 1090

CIRO YORFREDY ANGARITA COD: 1090

RESUMEN: en el siguiente trabajo se exponen los conocimientos sobre los lazos de control tipo relación aplicados a procesos industriales, teniendo en cuenta normas básicas de instrumentación industrial I, se realizara el debido análisis del proceso con tanque de reacción con agitación continua mediante el debido modelamiento con la herramienta de matlab y simulink 2010.

PALABRS CLAVES: Relación de flujos, Procesos industriales, Agitación continua, modelamiento, Normas de instrumentación, Control.

1. INTRODUCCION.

Actualmente en la industria se cuenta con gran variedad de procesos de producción, los cuales constan de herramientas y maquinarias que operan en rangos establecido por operarios bajo acciones de control, este informe se introducirá al tipo de control de relación y sus características determinantes para ejercer el mismo, se analizaran procesos industriales como lo son tanque de reacción con agitación continua y su debida instrumentación de sus lazo y componentes de control que intervienen en el proceso.

Una reacción química es aquella operación unitaria que tiene por objeto distribuir de forma distinta los átomos de ciertas moléculas (reactantes) para formar otras nuevas (productos). El lugar físico donde se llevan a cabo las reacciones químicas se denomina reactor químico. Los reactores químicos tienen como funciones principales:

− Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de los reactantes en el interior del tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes.

− Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y el catalizador, para conseguir la extensión deseada de la reacción.

− Permitir condiciones de presión, temperatura y composición de modo que la reacción tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada, atendiendo a los aspectos termodinámicos y cinéticos de la reacción.

Las características de no linealidad que presenta el reactor químico, así como su elevado retardo e interacción entre sus entradas y salidas hacen complejo el diseño de su sistema de control.

El reactor químico tipo tanque con agitación continua (CSTR) es uno de los más usados en la industria química, debido a que presenta ciertas ventajas que se derivan de la uniformidad de presión, composición y temperatura. Una de ellas es la posibilidad de ser operados en condiciones isotérmicas, aun cuando el calor de reacción sea alto.

Esta característica es aprovechada cuando se desea que el reactor opere en intervalos pequeños de temperatura para reducir las reacciones secundarias que podrían degradar al producto o para evitar velocidades desfavorables. Los reactores de tanque con agitación son recipientes con un gran volumen, lo que proporciona un tiempo de residencia largo. Esto, unido a la naturaleza isotérmica del reactor, da como resultado que el reactor opere a una temperatura óptima y con un tiempo de reacción grande. Los reactores tipo CSTR se utilizan preferentemente en sistemas de fase líquida a presiones bajas o medias. Pueden usarse cuando el calor de reacción es alto, pero sólo si el nivel de temperatura en la operación isotérmica es adecuado desde otros puntos de vista del proceso (como por ejemplo, que la temperatura no sea tan alta que ponga en riesgo la seguridad del reactor). También pueden emplearse para reacciones altamente exotérmicas y con altas velocidades de reacción, en cuyo caso se puede ajustar la velocidad de la alimentación y el volumen del reactor (etapa de diseño) a fin de eliminar el calor necesario para que la masa reaccionante se mantenga dentro los valores de temperatura permitidos.

Debido a la importancia de estas unidades de proceso y a lo costoso que implica su estudio a partir de plantas piloto, el presente artículo se enfoca en el análisis del diseño de un esquema de control para un reactor tipo tanque continuamente agitado y su apropiada instrumentación industrial, teniendo en cuenta todas las variables que actúan en el proceso.

2. OBJETIVOS.

2.1 OBJETIVO GENERAL.

Analizar adecuadamente los tipos control en procesos industriales, realizando su instrumentación básica de todos los lazos de control que interviene en el proceso.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

• Comprender los lazos de control tipo relación.

• Realizar la instrumentación de los lazos de control que intervienen en el proceso del tanque de reacción con agitación continua.

• Obtener el modelamiento del proceso mediante la herramienta matlab 2010.

3. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

3.1 LAZOS DE CONTROL TIPO RELACION.

También llamado cascada en lazo abierto. Busca asegurar que dos ó más caudales mantengan la misma relación aun cuando los mismos cambien. Es usado en aplicaciones como mezclas con una composición definida (neutralización de efluentes ácidos, mezclas aire/gas), mezcla de gasolina, proporción de reactivos para un reactor químico, la mezcla de una corriente fría con una caliente para obtener una determinada temperatura en una mezcla en particular, con propiedades físicas especificadas, esquema de control por relación, (Figura N°1).

Figura N°1.

Puede apreciar que en un esquema de un control por relación, el flujo FA (caudal libre) se puede medir más no se puede controlar y se debe garantizar que los flujos FA y FB (caudal controlado), estén entrando al tanque con una relación (R).

R = FB/FA

El caudal controlado (FIC-102) aumenta ó disminuye para mantener la relación correcta con el “caudal libre”. El caudal libre (FT-101) no es controlado por el lazo.

El caudal controlado es controlado por el lazo. El valor deseado para el controlador es igual al valor medido del caudal libre multiplicado por un valor

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