Estas pruebas no son solo mas que direccionar las válvulas que se requieran para poder separar o aislar los circuitos de limpieza, es lo mas rápido y esencial que se debe de realizar para poder tener la certeza de que estos circuitos trabajan correctamente e independientemente de los demás circuitos que se tengan en toda la línea de proceso, ya que se cuentan con varios circuitos de tuberías que van desde el cuarto de (C.I.P.), a las diferentes estaciones de la línea de proceso tales como las pailas, tanques de preparación, sala de jarabes, pasteurizadores, tanques de acumulación de preparado, llenadora, todas estas estaciones o áreas que están involucradas para el funcionamiento de toda la línea de llenado.
Estas pruebas no son mas circular agua por las tuberías que conforman los diferentes circuitos con los que se cuentan y verificar que circule al agua por donde se requiere sin que se mezcle con otros productos que se tengan en los demás circuitos ya que la matriz de válvulas nos da la posibilidad de hacer esto por las válvulas son direccionables es decir que tiene la posibilidad de dejar pasar líquidos en una o mas circuitos a la vez, ya que se cuenta con la posibilidad de que solo pase liquido en un solo circuito o que deje pasar liquido en mas de un circuito de trabajo. En las figuras Nº 40 y 41 se muestran una matriz de válvulas por la cuales debe circular los líquidos utilizados, y en la otra figura se muestran los circuitos de las tuberías que hay para poder circular los productos.
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Figura Nº 40 se muestra una matriz de válvulas.
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CAPITULO V MODELADO Y ANALISIS MATEMÁTICODE
UN SISTEMA (C.I.P.)*.
5.1 MODELADO MATEMÁTICO DE UN CONTROL DE
TEMPERATURA EN UN SISTEMA (C.I.P.).
Los modelos matemáticos y la simulación son indispensables en el análisis y diseño de los sistemas de control para procesos complejos, para emplearse se debe de tener en cuenta algunas consideraciones:
La confiabilidad del desempeño del control, lo cual depende de la experiencia y familiaridad que se tenga con las aplicaciones.
Tiempo y esfuerzo que se requiere para llevar acabo la simulación que puede ir desde un par de horas, hasta varios meses-hombre según la complejidad del sistema a simular.
Es importante señalar que el Sistema de Control va ha modificar de acuerdo a los requerimientos del PID para alcanzar la Temperatura de Salida óptima de acuerdo al proceso.
Los tres pasos principales para realizar la simulación de un proceso son:
1.- Desarrollo del modelo matemático del proceso y de su sistema de control para la variable T(s).
2.- Resolución de las ecuaciones del modelo matemático del proceso.
3.- Análisis de los resultados obtenidos después de realizar diversas corridas durante el proceso y las gráficas del simulador.
El método que se emplea para el desarrollo de un modelado matemático es: 1.- Con base al Planteamiento del diagrama de planta se establece la ecuación de balance o de la ecuación a realizar de acuerdo al intercambiador de calor. 2.- Conteo de las nuevas variables que aparecen en cada una de las ecuaciones y teniendo los antecedentes de la cantidad de variables y ecuaciones del proceso de la planta.
3.- Introducción de las nuevas relaciones que involucran a las nuevas variables, hasta que se tenga la misma cantidad de ecuaciones y variables planteadas para el Sistema de Control del proceso de la planta.
*C.I.P.: Cleaning In Place (Limpieza en Sitio) PID: Controlador Proporcional, Integral y Derivativo
71 Diagrama No.1
De bloques de un sistema de control típico de la Planta de Estudio.
A continuación se muestra la configuración del controlador matemático de nuestro interés a estudiar ya que es la del PID.
Diagrama No. 2
Los parámetros de ajuste del controlador matemático son; KP: coeficiente proporcional, KD: coeficiente derivativo, KI: coeficiente integral.
La función de transferencia para el controlador matemático, la cual puede ser escrita de la siguiente manera:
Us_ = Kp + Ki_ + Kd * s resolviendo esta ecuación queda: Es S
Us = Kp Es + Ki Es_ + Kds Es
S72 Ecuación diferencial que modela el intercambiador de calor:
Variables que integran la ecuación diferencial:
Udo: coeficiente global de transferencia de calor referido a la
dimensión de placa.
(BTU/h °C cm).
ATCO: área de transferencia de calor referido a la dimensión de placa.
Cp: capacidad calorífica (BTU/lb °C)
Tv: Temperatura de vapor (°C)
Te: temperatura de agua de entrada (°C)
Ts: temperatura de agua a la salida (°C)
Te +Ts/2: temperatura del agua entre placas (°C)
Tref: temperatura de referencia de la solución.
W: flujo de agua (lts/ min)
LINEALIZANDO. 2
3
EVALUANDO EN CONDICIONES ESTABLES.
Restando (2) de (3).
UTILIANDO VARIABLES DE DESVIACIÓN.
73 SIMPLIFICANDO.
Datos Fisicos del intercambiador de calor:
- Largo del intercambiador 120 cm, Ancho del intercambiador 60 cm, Alto del intercambiador 90 cm.
- Temperatura de entrada 30 °C. - Temperatura de salida 110 °C. - Presion de vapor 7 Kgs/cm2. - Numero de placas = 60.
- Conduictividad termiona de las placas = 28 BTUS/ °C - Factor de obstrucción interno = 0.0001 mm °C/ BTUS - Coeficiente global de transferencia de calor = 680 BTUS/ °C
Calculando las variables dependientes de la operación de planta son: w = 450 lts/min Cp = 1BTU/lb °C.
74 FUNCIÓN DE TRANFERENCIA.
Ts (s)
= 4376.1149
En el resultado final obtenido de la variable (Ts (s)) para nuestro planta
de proceso del (C.I.P.)*, de nuestro interes es 4376.1149, el cual al ser sustituido en nustro modelo matemático nos dara el resultado, para poder ser sustituido en el controlador PID que se esta utiliando para la solución de nustro planta de proceso de interes que se esta utiliando, ya que al sumar el valor de nuestro intercambiador de calor más el valor de la solución de trabajo, nos dara el valor resultante adecuado para el controlador utilizado, ya que al entrar este valor al controlador PID, este actuara conforme a las cuestiones para poder obtener la temperatura deseada de la solución de trabajo requerida, para el buen funcionamiento del proceso de limpieza.