Sintonía y Control de Temperatura-Temperatura en cascada, en un reactor CSTR con LabVIEW.

Wilber Pinares Gamarra.(wilpin@yahoo.com)

El programa de sintonía y control de Temperatura – Temperatura en cascada en un reactor CSTR, permite efectuar la sintonía en dos partes: Primeramente la sintonía del controlador esclavo y seguidamente la sintonía del controlador maestro.

Las figuras (a) hasta (l), muestran el comportamiento de la selección de las acciones del controlador esclavo. Las figuras de la (a) a la (f) muestran el comportamiento de un controlador proporcional para alcanzar el valor del “set point” de 15 mA., manteniendo constantes el flujo, la concentración y temperatura de alimentación y por otro lado la temperatura del refrigerante. Como se observa, a medida que se incrementa el valor de Kc se acerca más al valor deseado. Las figuras desde (g) hasta (l) muestran el comportamiento de un controlador PI.

(a) Kc = 8 (b) Kc = 10 (c) Kc = 50

(d) Kc = 100 (e) Kc = 150 (f) Kc = 200

(a) Kc = 200, Ti = 100000 (h) Kc = 200, Ti = 10000 (i) Kc = 150, Ti = 10000

(j) Kc = 100, Ti = 10000 (k) Kc = 50, Ti = 10000 (l) Kc = 6, Ti = 10000

Como el mejor comportamiento se obtiene con Kc = 200, entonces con este valor iniciamos la sintonía de PI variando, Ti y luego Kc. La figura (k) muestra que para los valores de Kc = 200 y Ti = 10000 del controlador PI, la respuesta es satisfactoria porque el error se hace cero y no hay un pico que excede el valor deseado. Por lo tanto, se selecciona para la primera parte este controlador.

Para la sintonía del controlador maestro, el procedimiento es el mismo. En las figuras (m) y (n) se fija el valor deseado en 15 mA o 675 oR y las demás condiciones de operación permanecen sin modificación alguna. El controlador maestro es proporcional en (m) y (n) y con cualquiera de ellas se alcanza el valor deseado. En (n) se efectúa una perturbación en el flujo de alimentación de 1.35 a 1.5 pies3/min; la respuesta en temperatura es inmediata (imperceptible) y se observa el efecto en la concentración de salida con un incremento o una disminución en la conversión. En

(o) con el controlador maestro es proporcional con Kcm = 1, en esta oportunidad el “set point” es de 18 mA = 750 oR y como se observa alcanza nuevamente el valor deseado. En (p) el controlador maestro es PI, el comportamiento es similar a (o). En (q) y (r) el controlador maestro es PI. Se observa la respuesta a perturbación en el “set point”, (q), de 18 a 15 mA y perturbación en el flujo de alimentación, (r), de 1.5 a 1.3 con “set point” en 15 mA.

(m) Kc = 50, Ti = 10000; Kcm = 0.5

(n) Kc = 50, Ti = 10000; Kcm = 1

(o) Kc = 50, Ti = 10000; Kcm = 1

(p) Kc = 50, Ti = 10000; Kcm = 1, Tim = 10000

(q) Kc = 50, Ti = 10000; Kcm = 1, Tim = 10000

(r) Kc = 50, Ti = 10000; Kcm = 1, Tim = 10000