universidad de santiago de chile

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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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