CAPÃTULO 1 - Universidad de Sevilla

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Departamento de Física Aplicada III. Universidad de Sevilla3.2.1 ALTERNATIVAS DE DISEÑOPresentamos a continuación algunas alternativas para lograr el objetivo deseado;esto es, la obtención de una disolución a una temperatura y concentración determinada.De las dos variables la que a priori puede resultar más fácil de controlar es latemperatura. El problema de conseguir una temperatura determinada en un medio (yasea un recipiente, una habitación, un proceso industrial o un fluido, como es nuestrocaso) es un problema ampliamente tratado y resuelto por la Teoría de ControlAutomático.En ambientes industriales lo que se hace normalmente es aplicar un elementoque perturbe la temperatura del medio. Si se desea subir la temperatura se aplicará calormediante un radiador o resistencia y si se quiere bajarla se usará un elementorefrigerador. Evidentemente la cantidad de calor o frío aplicada al proceso estará enfunción de la temperatura en ese instante del medio. En concreto, dependerá del error,o diferencia entre la temperatura deseada y la temperatura real del medio. Esta última noes nunca constante, ya que está afectada por factores externos como la temperaturaexterior, la no homogeneidad del medio o las propias características del proceso. Elcalor o frío que se aplica sobre el proceso y que recibe el nombre de acción de controltenderá a compensar este error.Estamos pues, frente a dos problemas distintos, que son los dos problemasclásicos a los que presenta solución la Teoría del Control Automático. El primero deello es el del seguimiento, es decir, queremos que nuestro sistema, que será ladisolución, siga un perfil en el tiempo en una de sus propiedades (temperatura oconcentración, por ejemplo). El segundo problema es el de la regulación, donde se trataque una referencia deseada para el sistema se haga efectiva en el mismo y se mantenga,pese a los errores y perturbaciones presentes en el mismo. Esto es a grandes rasgos, loque pretendemos que realice nuestro sistema.16
Departamento de Física Aplicada III. Universidad de SevillaSin embargo, la estrategia a usar va a presentar ciertas diferencias deimportancia respecto a la “idea base”, sobre todo por el hecho de que nuestro sistema nova a usar elemento calefactor o refrigerador para el control de la temperatura.En primer lugar, el uso de resistencia o calefactor está prácticamente desechadodesde el principio, ya que lo que pretendemos hacer es precisamente lo contrario; esdecir, enfriar el fluido, no calentarlo. Se podría pensar en contar con una “disoluciónbase” a muy baja temperatura (inferior a la mínima que queramos alcanzar en elexperimento), la cual podríamos ir calentando para obtener la temperatura adecuada encada momento. Esto sería a todas luces ineficiente, y el sistema resultante seríaaltamente inestable, ya que el perfil típico que implementaremos es una temperaturaestrictamente decreciente, y con este método comenzaríamos aplicando la acción decontrol máxima (calentaríamos mucho la disolución fría) y a partir de ahídecrementaríamos la acción de control, porque el fluido debería ser cada vez más frío.Además habría que considerar la velocidad de respuesta tanto del elemento calefactorcomo la velocidad intrínseca de la disolución (inercia térmica).La segunda opción sería aplicar un elemento refrigerante, que enfriara el líquidode forma creciente en el tiempo. Esto presenta otro tipo de problemas. El primero deellos, y más importante es qué tipo de actuador (refrigerador) debería ser usado. No hayque olvidar que el propósito final es llegar a temperaturas bastante por debajo de 0ºC.Prestando atención a otro punto de las especificaciones del sistema podemos darcon otra opción, que es por la que finalmente optaremos. Hemos dicho con anterioridadque el objeto final del proyecto es conseguir una disolución de anticongelante con unaconcentración y temperatura determinada. Este fluido será usado en última instanciapara perfundir el corazón, y para ello será necesario bombearlo a cierta presión. Serápues necesario el uso de al menos una bomba de infusión.Ahora bien, si en vez de usar una sola bomba para inyectar el fluido usáramosmás de una, extrayendo líquido de distintos recipientes a distintas temperaturaspodríamos combinar los fluidos para obtener la temperatura final deseada.17
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