6: Estudios de casos de modelado
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- 6.1: Modelo de tanque de sobretensión
- Los tanques de sobretensión actúan como depósitos de tubo vertical o de almacenamiento que almacenan y suministran el exceso de líquido para regular los niveles en los sistemas. En un sistema que ha experimentado una oleada de fluido, los tanques de sobretensión pueden modificar las fluctuaciones en el caudal, la composición, la temperatura o la presión. Por lo general, estos tanques se encuentran aguas abajo de acueductos cerrados o alimentadores para ruedas de agua. Un tanque de compensación puede actuar como control de nivel y presión dentro de todo el sistema.
- 6.2: Tanque de sobretensión calentado
- Un tanque de compensación es un tanque de seguridad o almacenamiento adicional que proporciona almacenamiento adicional de productos o materiales en caso de que sea necesario. El intercambio de calor se puede agregar a los tanques de compensación, lo que proporciona control de temperatura para el tanque. Dentro de un sistema estos tanques pueden aparecer como columnas de destilación, rehervidores, CSTR calentados y almacenamiento calentado. Pueden aumentar las tasas de producción al permitir que un lote de producto termine de reaccionar mientras se recarga el tanque inicial.
- 6.3: Quimiostato Bacteriano
- Los biorreactores se utilizan para cultivar, cosechar y mantener las células deseadas de manera controlada. Estas células crecen y se replican en presencia de un ambiente adecuado con medios que suministran los nutrientes esenciales para el crecimiento. Los sistemas de control de procesos deben utilizarse para optimizar la producción del producto mientras se mantienen las delicadas condiciones requeridas para la vida. Estos incluyen, pero no se limitan a, temperatura, niveles de oxígeno (para procesos aeróbicos), pH, caudal del sustrato y presión.
- 6.4: Modelo ODE y Excel CSTR con intercambio de calor
- Un CSTR (Reactor de Tanque Agitado Continuo) es un recipiente de reacción química en el que un impulsor agita continuamente el contenido asegurando una mezcla adecuada de los reactivos para lograr una salida específica. Útil en la mayoría de los procesos químicos, es una piedra angular del kit de herramientas de ingeniería química. El conocimiento adecuado de cómo manipular las ecuaciones para el control del CSTR equivale a la operación exitosa y producción de los productos deseados.
- 6.5: Modelo ODE y Excel de una Columna de Destilación Simple
- En la destilación simple, dos líquidos con diferentes puntos de ebullición se separan pasando inmediatamente los vapores del calderín a una columna de condensación que condensa los componentes de vapor. Como resultado el destilado no suele ser puro pero su composición puede ser determinada por la Ley de Raoult. En consecuencia, la destilación simple se suele utilizar para separar mezclas binarias donde las temperaturas de ebullición de los componentes individuales suelen ser significativamente diferentes.
- 6.6: Modelo ODE de un Intercambiador de Calor
- En las industrias de procesos, los intercambiadores de calor están diseñados para transferir calor de un fluido a otro. Los intercambiadores de calor tienen muchas aplicaciones diferentes, especialmente en procesos químicos, aire acondicionado y refrigeración. Se clasifican por su diseño y tipo de flujo.
- 6.7: Modelo ODE y Excel de un PFR adiabático
- Un reactor de flujo pistón (PFR) es un reactor tubular utilizado en reacciones químicas. Los reactivos entran en un extremo del PFR, mientras que los productos salen por el otro extremo del tubo. Un PFR es útil debido a la alta conversión volumétrica y buena transferencia de calor. Los PFR llevan a cabo reacciones de ley de poder más rápido que los CSTR y generalmente requieren menos volumen.
- 6.8: Ejemplo de Modelado y Controlador PID - Control de Crucero para un Vehículo Eléctrico
- Los principios de controles desarrollados en este curso pueden ser aplicados a sistemas de ingeniería no química como los automóviles. Algunas compañías, como NAVTEQ, están desarrollando productos de control de crucero adaptativo que utilizan información sobre el terreno próximo para cambiar de marcha de una manera más inteligente, lo que mejora la regulación de velocidad y el ahorro de combustible. Este estudio de caso examinará los fundamentos de desarrollar un controlador de velocidad para un vehículo eléctrico.