Estrategias 2020 III

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IWQ-350 Fundamentos de Control Industrial
Estrategias de Control III
Luis Bergh
Departamento Ingeniería Química y Ambiental
Universidad T. F. Santa María
Valparaíso, Chile
Estrategias de control
Proceso
n objetivos
k restricciones
m recursos
Matriz de Vapor
Arena
Arena Caliente
Otros Consumos
200ºC
Secador Rotatorio
Objetivos
Calentar arena a 70°C
Procesar 120 ton/h
Maximizar eficiencia energética
Min energía en gases salida
Min consumo combustible
Continuidad operacional: Asegurar 
disponibilidad de combustible
Medir:
Temperatura arena? Fuera de línea
Flujo de arena
Temperatura de gases salida
Temperatura gases entrada
Presión en estanque combustible
Presión en línea de vapor
Recursos
Flujo de arena
Flujo de combustible
Flujo de aire
Flujo de vapor
Arena
Arena Caliente
Otros Consumos
200ºC
Arena
Arena Caliente
Matriz de Vapor
Otros Consumos
PIC
1
PIC
2
TIC
1
200ºC
TIC
2
TICV
2
FIC
2
FICV
1
Cp
LG
1
LAL
1
Primer Cambio Detectable
Aumenta Cp de la Arena
1
TI
Tgs
Tge
Tae
Tas
¿Si solo Cp de la arena aumenta, qué cambiaría para que 
la temperatura de la arena volviera a su valor objetivo?
Tendría que transferir más calor (mayor LMTD)
1. Aumentando Tge
2. Aumentando Tgs
3. Aumentando Tge y Tgs
4. Aumentando Tge y disminuyendo Tgs
5. Aumentando Tgs y disminuyendo Tge
Criterio: maximizar 
eficiencia energética
Energía gases salida = mCp(Tgs-Tr)
Menor energía = menor m (mayor pendiente) y menor Tgs: 
4!!
Agua fría
Solución diluída 3-5%
H2SO4
diluído
H2SO4 98%
Objetivos
Entregar ácido diluido al 30%
Satisfacer demanda variable
Evitar “puntos calientes”
Entregar ácido a 35°C
Continuidad operacional
Medir:
Densidad ácido diluido
Nivel en estanque
Temperatura de mezcla
Temperatura ácido diluido
Nivel en estanque Ac. Conc.
Recursos
Flujo ácido concentrado
Flujo de ácido diluido
Flujo de reciclo
Flujo de agua fría
Alarma nivel bajo
Agua fría
Acido diluido
H2SO4
diluído
H2SO4
98%
Criterios:
1. Rapidez de respuesta
2. Mayor efecto de U en Y
Agua fría
Acido diluido
H2SO4
diluído
H2SO4
98%
x
FFad
Fac
?
Como Fad > Fac
Fac afecta más a X que Fad
Agua fría
Agua destilada
TIC
1
TI
1
FrIC
1
DIRC
1
FIC
2
LIC
1
TIC
2
H2SO4 98%
H2SO4
diluído
LAL
1
A estanque
Vapor
Agua Fría
A la atmósfera
A estanque
Solución
diluída
Trampa de
Vapor
Bomba
vacío
A estanque
Vapor
Agua Fría
A la atmósfera
A estanque
Solución
diluída
Trampa de
Vapor
Bomba
vacío
Objetivos
Solución concentrada a 30%
Maximizar eficiencia energética
Continuidad operacional:
evitar cavitación bombas centrífugas 
evitar líquido a bomba de vacío
Medir:
Concentración (densidad)
Minimizar P operación
Nivel evaporador
Nivel acumulador
Recursos
Flujo producto
Flujo condensado
Flujo de agua de refrigeración
Flujo de vapor calefactor
Bomba
vacío
A estanque
Trampa de
Vapor
Vapor
Solución
diluída
TI
1
Agua Fría
A la atmósfera
A estanque
LIC
1
PI
2
DIRC
2
FrIC
1
LIC
2
FIR
1
PI
1
FIR
3
RO
TI
2
PI
3
FIR
2