UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil en Mecánica CRZ/mma INGENIERIA CIVIL MECANICA PROGRAMA VESPERTINO DE PROSECUCIÓN DE ESTUDIOS GUIA DE LABORATORIO ASIGNATURA 9521:SISTEMAS DE CONTROL DE PROCESOS NIVEL 03 EXPERIENCIA C-906 “VERIFICACION EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA” HORARIO: VIERNES DESDE 19:00 A 21:30 HRS. UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil en Mecánica VERIFICACION EXPERIMENTAL DEL COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA 1. OBJETIVO GENERAL: Familiarizar al alumno con el proceso de control de temperaturas en procesos térmicos. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 2.1. Analizar el proceso de control de temperatura en un recinto cerrado. 2.2. Determinar los parámetros de funcionamiento. 2.3. Determinar la respuesta del sistema a variaciones de la referencia y a perturbaciones del sistema. 3. METODOLOGÍA: El control de temperatura en un proceso térmico puede ser realizado en forma continua o discreta. El control discreto se utiliza en sistemas donde no se requiere un control muy exacto de la temperatura pudiendo aceptarse una “banda” de variación para ésta, es decir, una variación entre un valor mínimo y uno máximo. Cuando se requiere un control exacto de la temperatura, es decir, que ésta se mantenga en un valor especificado, aceptándose un mínimo de variación (error), debe utilizarse un sistema de control de tipo continuo. En general, cada uno de estos tipos de Sistemas pueden ser implementados con elementos de diversa naturaleza, dependiendo fundamentalmente del tipo de “fuerte de calor” que se utilice. 1 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil en Mecánica La figura 1 representa un sistema de control de temperatura compuesto básicamente por elementos eléctricos. Figura 1: Representación esquemática de un sistema de control de temperatura. Modelo Matemático: Er Tr Er Ko Tr (1) Comparador: E Er Es (2) Actuador: y(t) E y(t) K 2 E (3) Potenciómetro: Ec y(t) Ec Kc y(t) (4) 2 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil en Mecánica Calefactor: Q R I2 q K q i(t) (5) Donde, de la Ley de OHM Ec R Honro: i(t) Por balance de energía, la temperatura en el interior del horno queda definida por: T1 (t) = G(p) q + A(p) T (6) (Expresión que ha sido desarrollada en clases de la asignatura). Termocupla: Es T1(t) Es K1 T1 (t) (7) DIAGRAMA DE BLOQUES: Figura 2: Diagrama de bloques, que representa el modelo matemático. 3 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil en Mecánica Si Tr = 0 (Regulador) => T1 K o R A(p) T R K1K 2K cK q G(p) (8) Si T 0 T1 4. K oK 2K cK q G(p) R K1K 2K cK q G(p) Tr (9) PROCEDIMIENTO i. Considere el caso en que T = 0 ii. Establezca un estado estacionario inicial iii. Defina una variación Tr iv. Mida T1 (t) VS t v. Mida el tiempo en que el sistema llega al estado estacionario final. 4. BIBLIOGRAFIA a) Ogata K., “Ingeniería de Control Moderna”, Prentice-Hall, Tercera edición, 1998. b) Raven F., “Sistemas de Control Automático”, Addison-Wesley, Tercera edición, 1981. 4