Este informe presenta los resultados del análisis de la planta de estanques de agua en el laboratorio. Los estudiantes tomaron muestras de datos como la frecuencia, caudal, y niveles de agua en los estanques superior e inferior mientras variaban la frecuencia del variador. Desarrollaron una función de transferencia para el estanque inferior y simularon el comportamiento del sistema usando MathLab. Concluyeron que el análisis proporciona información útil para comprender el comportamiento de los estanques y tomar mejores decisiones en el futuro.
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Este informe presenta los resultados del análisis de la planta de estanques de agua en el laboratorio. Los estudiantes tomaron muestras de datos como la frecuencia, caudal, y niveles de agua en los estanques superior e inferior mientras variaban la frecuencia del variador. Desarrollaron una función de transferencia para el estanque inferior y simularon el comportamiento del sistema usando MathLab. Concluyeron que el análisis proporciona información útil para comprender el comportamiento de los estanques y tomar mejores decisiones en el futuro.
Este informe presenta los resultados del análisis de la planta de estanques de agua en el laboratorio. Los estudiantes tomaron muestras de datos como la frecuencia, caudal, y niveles de agua en los estanques superior e inferior mientras variaban la frecuencia del variador. Desarrollaron una función de transferencia para el estanque inferior y simularon el comportamiento del sistema usando MathLab. Concluyeron que el análisis proporciona información útil para comprender el comportamiento de los estanques y tomar mejores decisiones en el futuro.
Este informe presenta los resultados del análisis de la planta de estanques de agua en el laboratorio. Los estudiantes tomaron muestras de datos como la frecuencia, caudal, y niveles de agua en los estanques superior e inferior mientras variaban la frecuencia del variador. Desarrollaron una función de transferencia para el estanque inferior y simularon el comportamiento del sistema usando MathLab. Concluyeron que el análisis proporciona información útil para comprender el comportamiento de los estanques y tomar mejores decisiones en el futuro.
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Informe
Laboratorio de Estanque
Integrantes: Miguel Duarte
Oscar Gonzlez Flix Morales Allan Rojas Leonel Snchez Seccin: 005V Profesor: Jorge Pealoza
ndice
1.- Introduccin 2.- Marco terico 3- Muestra de datos 4.- Desarrollo 5.- Grficos del comportamiento del estanque 6.- Funcin de transferencia 7.- Simulacin MathLab 8.- Conclusin
Introduccin Una gran parte de los equipos utilizados en la industria moderna funcionan a velocidades variables, como por ejemplo los trenes
laminadores, los mecanismos de elevacin, las mquinasherramientas, etc. En los mismos se requiere un control preciso de la velocidad para lograr una adecuada productividad, una buena terminacin del producto elaborado, o garantizar la seguridad de personas y bienes. En este informe se da a conocer la toma muestras y el anlisis del comportamiento de la planta de estanques de agua presentes en el laboratorio, pretendiendo lograr la mejor muestra de datos tomada al proceso del estanque, realizando en un decremento o un incremento de la velocidad de un variador de frecuencia lo que obtenemos como resultante un comportamiento especifico de nuestro proceso. Adems de obtener la funcin de transferencia del segundo estanque tomando en cuenta todos los parmetros entregados, as mismo analizar y desarrollar el modelamiento del proceso de estanque con variador de frecuencia.
Marco Terico Un variador de frecuencia (siglas VFD, del ingls: Variable Frequency Drive o bien AFD Adjustable Frequency Drive) es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentacin suministrada al motor. Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de frecuencia son tambin conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA, micro drivers o inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia).
Definicin de Fluido Un fluido es una sustancia que suele deformarse continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante; es capaz de fluir debido a la fuerza de cohesin de las molculas de dicha sustancia. Propiedades de los fluidos: La viscosidad es una aquella propiedad que tiene un fluido la cual ofrece resistencia al fluir. La densidad de un lquido se define como su cantidad de masa por unidad de volumen. Tensin Superficial en la interface entre un lquido y un gas, o dos lquidos no miscibles, parece formarse una pelcula o capa especial, aparentemente debida a la atraccin de las molculas del lquido por debajo de la superficie. Esta es otra propiedad de los fluidos la cual se define como la fuerza de estiramiento requerida para formar longitud de la pelcula en equilibrio.
Desarrollo En la evaluacin de la planta de los estanques de agua, lo
primero es asignar una frecuencia (Hz) en el variador de
frecuencia a la bomba y posteriormente registrar todas las muestras necesarias de acuerdo a como se comportan los estanques, donde tomamos datos en Estanque superior (H1), Estanque inferior (H2), Transmisor indicar de frecuencia (FIT) y cambiamos la frecuencia en el variador. La primera frecuencia elegida es 14,5 Hz, de esta frecuencia se registran los datos cada 1 minuto hasta que el estanque se estabiliza, es decir, se repiten los valores tres veces, luego se aumenta la frecuencia en 0,5 Hz y se vuelven a tomar los valores hasta que la el caudal se estabiliza en los estanques. As sucesivamente hasta llegar a la frecuencia 17Hz en que se mantiene constante. En los 16,5 Hz, frecuencia en la cual se detecta un error, el estanque H1 comienza a disminuir el nivel de caudal y el estanque H2 comienza a elevarse.
Grficos de comportamiento del estanque
Como se ve reflejado en la tabla de datos, que al ir aumentando
la frecuencia consecutivamente de 0.5hz, los L/min y el caudal tambin aumentan de manera proporcional, no as la altura en el estanque dos H2 ya que este comienza a disminuir su nivel de caudal el cual es transportado al primer estanque H1 y este comienza a elevarse lentamente.
Funcin de transferencia H2
Datos:
FT = -R1 x
A1 A2
1 A 1 x R 1 S+ 1
R% = Ra + Rb 2 R1 = H0 Q0 A1 =
(R%)
A2 =
(37,5)
t = A1 x R1
Resistencia hidrulica (Datos tomados con
Frecuencia 15,5 Hz) R1 = 13,9 = 0,00056 24400 R% = 45 x 0,75 + 23 = 56,75 2 A1 = (56,75) = 10.117 cm A2 = (37,5) = 4.417,86 cm t = 10.117 x 0.00056 = 5,66 min
FT = -0,00056 x
10117 4417,86
1 10117 x 0,00056 S+1
FT = -0,0012 x FT =
1 5,66 S+1
0,0012 5,66 S+1
Aplicndole una constante K (12.000) para comprobacin a la
funcin de transferencia, podemos ver cunto caudal sale del estanque H 2 y ver los cm que quedan en el mismo estanque recin mencionado, con ellos podemos generar la siguiente grfica.
FT = 12.000 x
0,0012 5,66 S+1
=- 14,4
67,5 cm
67,5
14,4 = 53,1 cm 53,1 cm ( cantidad en el que el sistema se estabiliza)
67,5
Comportamiento del sistema
80 70 60 50 40 30 20 10 0
Serie 1
Con la prueba realizada nos podemos dar cuenta de que el
comportamiento de nuestro sistema es decreciente, esto es solo una prueba para poder ver si nuestra funcin de transferencia est bien resuelta, para casos prcticos nosotros hemos agregado los 4 datos que nos ha dado el flujo metro dentro de MathLab, Agregando este dato en un Step y agregando la Funcin de transferencia ya mencionada.
Simulacin MathLab
Una vez encontrado los valores de la funcin de transferencia las
agregamos en MathLab tomando los datos del flujmetro dados por la experiencia de laboratorio, con ello tenemos 4 simulaciones realizadas en el cual se grafica en forma decreciente como se puede ver en la figura.
Conclusin Una vez desarrollado todo el proceso de toma de datos, anlisis y comparacin de estas; se puede concluir que el estudio nos permite obtener un recurso eficiente para comprender el comportamiento de los estanques y as poder tomar decisiones futuras correctas. La influencia del flujo de entrada sobre el nivel del estanque superior (flujo de salida del estanque inferior) es mayor, ya que ste al ser impulsado por una bomba va cargado con la perturbacin del sistema y adems en la salida del estanque superior se encontraba un elemento (tapa de bebida) que impeda la libre salida del flujo; esto sumado a la poca exactitud en la graduacin de los estanques, nos da como resultado una mayor variacin de altura en el estanque superior respecto al estanque inferior y la demora que se genera en la estabilizacin de esta. Finalmente, la utilizacin del software MathLab y la Funcin de Transferencia, nos permite graficar de forma ms certera el comportamiento de los estanques y el sistema en general.
