Modelado de calentamiento pieza de 2 capas: representación interna (espacio de estado)

Antonio Sala, UPV

Dificultad: ** ,       Relevancia: PIC,      Duración: 13:35

Materiales:    [ Cód.: termico2capascasoestudio.mlx ] [ PDF ]

Resumen:

Este vídeo modela el calentamiento o enfriamiento de una pieza con dos capas (interior y exterior, temperaturas T1 y T2 respectivamente) introducida en un horno a temperatura Text.

Se hace un modelado en representación interna de orden 2 basándose en MCedT dt = Q y transmisión de calor proporcional a diferencia de temperaturas. Luego, se hace la representación matricial, considerando las temperaturas T1 y T2 como salidas.

Se analiza el equilibrio térmico, comprobando que se produce cuando todas las temperaturas se igualan y, por tanto, cualquier punto de operación considerando ‘cero’ una cierta temperatura base igual en todos los cuerpos, sería válido para operar con el modelo lineal. Las “derivadas a cero” en las ecuaciones, en forma matricial acaban indicando yeq = (CA1B + D) u eq. Esta fórmula es importante y (CA1B + D) recibe el nombre de matriz de ganancia estática.

La parte final del vídeo plantea el interés de calcular y representar la diferencia de temperaturas T2 T1, porque si es excesiva, las diferencias de dilatación podrían despegar la unión o fracturar la pieza por las tensiones mecánicas (bueno, si los materiales tuvieran un coeficiente de dilatación muy diferente, también se rompería la pieza al calentarla).

El modelado de orden 2 no es la única opción... dependiendo de la exactitud requerida, puede haber modelos más simples o más complicados, como se discute en el vídeo [term2mod2].

El caso de estudio continua en los vídeos: [term2step] (respuesta escalón) y [term2ramp] (respuesta rampa, tratamiento térmico suave para limitar diferencia de temperaturas).

Colección completa [VER]:

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