G u ía B ás i c a d e Ut U t i li zac i ón d e PR O II Simu la lació ción n d e Procesos Febr ero 20 2014 14 GR
Tabla de Contenidos Introducción y Código de Colores ............................................................................................................ 4 Botón de Identificación del Proyecto ....................................................................................................... 4 Botón de Definición de Componentes ..................................................................................................... 5 Botón Para Selección de Termodinámica .......................... ......................... .......................... .................... 6 Botón de Propiedades de Componentes ........................... ......................... .......................... .................... 6 Sistema de Unidades ............................................................................................................................... 7 Botón PFD ............................................................................................................................................... 7 Introducción y Definición de Corrientes ....................... .......................... ......................... ......................... 8 Botón de “Assay Characterization” ........................................................................................................ 10
UOM (Units Of Messure) ....................................................................................................................... 10 Especificaciones .................................................................................................................................... 10 “Define” (Parámetro como función de otro) .......................................................................................... 12 Botón Correr……………………………………………………………..….. ...................................................................... 12
Botón Detener Simulación ..................................................................................................................... 12 Botón de Acercamiento (Zoom)……………………………………………. ............................................................... 13 Botón de Acercamiento Completo (Zoom Full)…………………………… ......................................................... 13
Reestablecer Datos de Entrada .............................................................................................................. 13 “Case Study” (Casos de estudio) ............................................................................................................ 13
Case Study Plot (Graficación de los Casos de Estudio Simulados) ........................ .......................... ......... 15 Case Study Table (Tabulación (Tabulación de los Casos de Estudio Simulados) .................. ......................... .............. 16 Importar-Exportar ................................................................................................................................. 17 Output .................................................................................................................................................. 17 Utilidades .............................................................................................................................................. 18 “Phase Envelope” (Envolvente de Fases) ............................................................................................... 18
Heating Curves ...................................................................................................................................... 19 Generate Plot (Generación de Gráficos)................................................................................................. 19 Equipos ................................................................................................................................................. 20 Tambor de Separación ........................................................................................................................... 20 Válvulas ................................................................................................................................................. 21 Mezcladores .......................................................................................................................................... 21 Separadores .......................................................................................................................................... 22
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Bombas ................................................................................................................................................. 22 Compresores ......................................................................................................................................... 23 Turbinas de Expansión ........................................................................................................................... 23 Intercambiadores de Calor .................................................................................................................... 24 Intercambiadores Simples ..................................................................................................................... 24 Intercambiadores Rigurosos .................................................................................................................. 28 Intercambiadores de Múltiples Corrientes........................ ......................... .......................... .................. 29 Torres de Destilación ............................................................................................................................. 30 Columnas Laterales…………………………………………..……………… ................................................................... 40
Calculador de Corrientes ....................................................................................................................... 41 Métodos Cortos (Destilación) ................................................................................................................ 42 Botón “Reaction Data” .......................................................................................................................... 43
Reactores .............................................................................................................................................. 43 Reactor de Equilibrio ............................................................................................................................. 43 Reactor de Conversión .......................................................................................................................... 44 Reactor de Gibbs ................................................................................................................................... 45 Reactor FPI ............................................................................................................................................ 46 Reactor TAC........................................................................................................................................... 47 Controladores ....................................................................................................................................... 48 Calculadores .......................................................................................................................................... 49 Optimizadores ....................................................................................................................................... 50 Tuberías ................................................................................................................................................ 51 Tablas de propiedades ........................................................................................................................... 52 Personalización de Tablas ...................................................................................................................... 53 Botón de Secuencia de Cálculo .............................................................................................................. 55 Botón de Datos de Reciclo………………………………………………….. ................................................................. 56 Personalización del Output .................................................................................................................... 57
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Introducción y Código de Colores……………………….………... PROII es un simulador de procesos en estado estacionario con la capacidad de realizar numerosos cálculos de orden termodinámicos, de transporte y dimensionamiento; antes, después y dentro de diferentes operaciones unitarias que nos permite diseñar, evaluar o simplemente obtener información de un proceso. Proii es un simulador secuencial modular es decir que su algoritmo de resolución de incógnitas parte de un punto específico y continúa en un orden determinado. Esto implica que las operaciones unitarias son resueltas una a una y el orden en que están siendo resueltas siempre podrá ser chequeado y personalizado por el usuario en el botón de secuencia. El programa funciona con un código de colores para guiar al usuario en la introducción de datos y para informarle de modo preliminar respecto de los resultados. En introducción de datos: Rojo dato o especificación se encuentra vacío y debe ser obligatoriamente introducido por el usuario para efectuar los cálculos. Azul significa dato o especificación que ha sido introducida por el usuario. Verde dato o especificación que pudiere o no ser introducida por el usuario puesto que se encuentra respaldado por un valor por defecto. Amarillo es el color para prevenir al usuario que el dato que se está colocando puede afectar la velocidad y rendimiento del programa.
Para interpretar de modo preliminar los resultados en las operaciones unitarias, el código de colores es: Azul quiere decir que los resultados y balances en la operación se encuentran dentro de los valores de tolerancia definidos para el programa y por lo tanto los cálculos han concluido por alcanzar la convergencia. Rojo quiere decir que algún resultado o balance no ha podido ser calculado dentro de los valores de tolerancia establecidos por defecto y que por tanto la operación no ha podido ser calculada con éxito. Verde implica calculando …
Botón de Identificación del Proyecto………………………………………… Botón que permite los datos para identificar la simulación. El Usuario escribe opcionalmente para dar información respecto de: 1. El proyecto al que pertenece la simulación. 2. El proceso específico a simular. 3. El responsable o Autor de la Simulación 4. La locación de la simulación 5. Una breve descripción de la simulación.
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Botón de Definición de Componentes …………………………………………
Componente puro 1. Componente elegido desde las librerías de compuestos de pro ii al hacer “click” en el botón de componentes de la simulación y luego al botón de “seleccionar de listas”. 2. También se agregan componentes puros al tipear sus nombres característicos en la casilla de texto que se abre al hacer “click” en en el botón de los componentes de la simulación. Algunos ejemplos: “C1” o “METHANE” para el metano “iC4” o “ISOBUTHANE” para el isobutano, etc.
Tipo petrolero Es un componente que representa, en general, una aglomerado de sustancias cuya distribución por componentes no está especificada. Es calculado dentro de la simulación como un componente puro único, cuyas propiedades son un promedio de las propiedades de las sustancias reales que lo componen. El usuario debe suministrar 2 de 3 de estas propiedades promedio para que PROII genere la sustancia petrolera (NBP, Densidad, Peso Molecular) además de un nombre. Definido por el usuario (debe suministrarse data luego en el botón de propiedades de Componentes.) Polímero
Componentes de librería se eligen de las listas y se cargan haciendo click en “add components”
Componentes Petroleros el usuario introduce al menos 2 de las propiedades requeridas
Componente de Polímero definido por el Usuario
Componente definido por el Usuario
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A medida que los componentes son agregados sus nombre comienzan a aparecer en la “Lista de Componentes Seleccionados” en la ventana de la izquierda y serán los componentes presentes en la
simulación.
Botón Para Selección de Termodinámica ………………………………… Este Botón permite la selección de la Termodinámica con la que se trabajará. Pueden definirse múltiples sistemas para que todos estén presentes en la simulación y luego serán elegidos localmente en las unidades
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Pueden modificarse propiedades específicas dentro de cada sistema para que sean calculadas con ecuaciones más exactas o recomendables para el sistema que se planea simular.
Botón de Propiedades de Componentes …………………………….… Permite observar (y editar si el usuario desea) las correlaciones y los valores de propiedades físicas y termodinámicas que PRO II está utilizando para cada sustancia o componente presente en la simulación (incluidos aquellos componentes definidos por el usuario los cuales tendrán la información vacía hasta que puedan ser suplidos en este mismo botón).
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Sistema de Unidades ……………………………………………………… Función genérica de PROII que permite la introducción y publicación de valores en un sistema de unidades específico. La definición del sistema de unidades asignará como opción por defecto en todas las casillas de introducción de datos del simulador las unidades especificadas, y la publicación de datos en el documento de salida (.OUT) en dichas unidades. Sin embargo no es restrictivo para la introducción de datos ya que las unidades pueden ser cambiadas INDEPENDIENTEMENTE y localmente en todas las casillas de introducción de datos haciendo uso del botón o función UOM (Units Of Messure) explicado posteriormente. El botón no debe ser especificado obligatoriamente puesto que tiene el sistema inglés por defecto, sin embargo su definición es conveniente para favorecer la rápida introducción de valores en la simulación según las unidades en las que se encuentren los datos suministrados.
Botón PFD …………………………………………………………………… Muestra la Paleta de instrumentos y funciones de PROII para ser agregadas al plano. La función es un “atajo” ya que la misma paleta puede activarse en el botón View (barra superior del programa) y haciendo click en Paletts→PFD. Versiones más actualizadas presentan pestañas que funcionan como
filtros para ubicar más velozmente cada equipo o función presente en la paleta.
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Introducción y Definición de Corrientes ……………………........... Las corrientes denotadas “Streams” en el simulador representan sustancias en un estado termodinámico
específico, es decir una corriente teórica de un proceso y NO una tubería del proceso. Agregar una corriente en el simulador implica hacer “click” en la palabra “Streams” al tope de la paleta PFD, luego hacer “clíck” en el punto del plano donde se quiere que se encuentre el comienzo de la corriente y finalmente un segundo “click” para señalar donde se quiere que la corriente termine.
Si los puntos de inicio y/o final de la corriente son equipos entonces debe hacerse “click” en las embocaduras de descarga que se dibujan y activan momentáneamente en todos los equipos justo luego de seleccionar la opción de “Streams” (para dibujar un inicio de corriente que sale de un equipo) y/o hacer “click” en alguna de las embocaduras de alimentación que se activan temporalmente en los
equipos luego de haber quedado fijado el inicio de la corriente. Para definir una corriente se realiza doble “click” en cada la corriente deseada y se abre la ventana para
definir dicha corriente, existen 4 tipos de corrientes para definir en PROII, explicadas a continuación. Al elegir cada tipo de corriente y hacer “click” en el botón de “ Flowrates ” se abrirán diferentes ventanas según sea el caso:
Definida Por Componente Son las corrientes donde todos los componentes presentes son conocidos y por lo tanto deben especificarse en el botón de Flujo y componentes. El usuario debe suministrar 2 datos de orden termodinámico con independencia lineal de modo que queden definidas las propiedades intensivas de las sustancias (Presión y temperatura por ejemplo). Y Finalmente debe especificarse el flujo másico de la corriente para así resolver las propiedades extensivas, el flujo puede darse como “Flujo Total” o bien como “Flujo por Componentes”
Ensayo Petrolero Son corrientes cuyos componentes no son conocidos a priori pero se posee el ensayo de destilación petrolero que permite la generación de pseudo-componentes. La Introducción de datos de esta corriente requiere obligatoriamente que el usuario suministre: 1. El tipo de ensayo realizado por Ejemplo: ASTM D86, ASTM D1160, ATSM D2287, TBP. 2. La curva del ensayo en formato de tabla. 3. La densidad de la mezcla (ya sea como dato promedio o bien como curva de densidad) Las corrientes de ensayos petroleros permiten además la introducción de datos adicionales como los que se enumeran a continuación:
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1. Peso molecular (ya sea como dato promedio o bien como curva de densidad) 2. El corte liviano por componentes 3. Propiedades de refinería, por ejemplo: Olefinas, Parafinas, RON, MON, trazas de compuestos, etc. (todos ya sea como dato promedio o bien como curva de densidad) 4. Propiedades definidas por el usuario (ya sea como dato promedio o bien como curva de densidad) Además el usuario especifica 2 condiciones termodinámicas para definir el estado de la corriente. (Presión y fracción vaporizada por ejemplo) Corriente por Referencia 1. Es una corriente en la que no debe suministrarse (necesariamente) ningún tipo de información EXCEPTO aquella corriente a la que se encuentra referida. Las corrientes por referencia copian los datos de alguna otra corriente presente en la simulación y rellena toda la información para el cálculo de propiedades intensivas y extensivas.
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2. A las corrientes por referencia puede asignársele un par de condiciones termodinámicas arbitrarias diferentes de la corriente a la que se encuentra referido, asi como también puede definirse un flujo distinto, pero la composición de la misma será siempre equivalente a su corriente de origen. 3. La utilidad de la corriente por referencia reside en evitar tener que copiar la data de los componentes en el caso de que sea muy extensa Y en ahorro de costo computacional, ya que, puede suministrarse información de una corriente intermedia en el proceso (si se conocen sus condiciones) evitando así iteraciones excesivas y acelerando los cálculos efectuados por el simulador. Ventana Para definición de corrientes: Definida por Componentes Corriente de Sólidos
Ventana Para definición de corrientes
Ventana Para definición de corrientes: Referenciada
Ventana de selección para que tipo de
Ventana Para definición de corrientes: Ensayo Petrolero
Tipo de Ensayo Condiciones Termodinámicas requeridas (siempre 2)
Tabla de valores destilados para cada Temperatura Densidad promedio o curva de densidades. Propiedades extra que pueden ser suministradas
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Botón de “Assay Characterization”……………………………………… El botón permite personalizar la distribución de los pseudo componentes generados. El usuario debe elegir modificar el Set de distribución o agregar uno nuevo. El usuario debe elegir además los intervalos de temperatura así como la cantidad máxima de pseudo-componentes entre los intervalos de temperatura establecidos. Temperatura c de Inicio. Intervalo de temperatura Número de pseudocomponentes a colocar en cada intervalo
UOM (Units Of Messure)………………………………………………….. Botón de acceso presente en todos los equipos y corrientes que se habilita en el momento en el que se va a dar el valor de alguna variable específica y que permite el cambio LOCAL de las unidades. Este botón le permite al usuario la introducción de datos sin importar en que unidades se encuentren estos ya que permite realizar el cambio de unidades. El Usu ario debe introducir el valor y luego hacer “click” en UOM elegir las unidades deseadas y disponibles para ese tipo de variable y luego hacer “click” en el botón “Change Units”
Además el acceso local de las unidades de medición (botón UOM) permite el realizar el cambio de valores de una variable de una unidad de medición a otra. El Usuario debe introducir el valor y luego hacer “click” en
UOM elegir las unidades deseadas y disponibles para ese tipo de variable y luego hacer “click” en el botón “Convert Value”. Un ejemplo punual para un dato en
específico se muestra a continuación)
Especificaciones………………………………………………….. Las especificaciones pueden estar presentes en numerosos equipos o funcionalidades de PROII. Se habla de una especificación siempre que apa rece la palabra “Parameter” en Rojo y este está igualado a un valor que también debe ser introducido. Lo que significa que puede seleccionarse dicha palabra y se elegirá un dato cualquiera del flowsheet cuyo valor sea conocido. Numerosos equipos requieren especificaciones. Por ejemplo a todos los equipos de separación se les debe asignar una o varias ecuaciones o valores. Sin embargo dicha separación puede darse como pureza en una corriente resultante, recuperación que relaciona un dato en una corriente resultante con un dato en una corriente de alimentación. Split entre dos corrientes resultantes etc.
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Los Parámetros pueden ser elegidos, en general, en las corrientes, unidades o incluso como valores constantes algunos ejemplos de las ventanas se muestran a continuación:
Introducción de parámetros en una corriente
Introduccion de Parámetros en un equipo
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En ocasione s las especificaciones son una relación entre dos datos. Para esto el símbolo “=” en PROII esconde la función de PROII de elegir una suma (y resta) o un producto (y división) de otro parámetro al hacer “click” en él.
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“Define” (Parámetro como función de otro) …………………………….. El botón “Define” es un botón de acceso presente en todos los equipos y corrientes que se habilita en el
momento en el que se va a dar el valor de alguna variable específica (similar al UOM y localizado al lado de éste) y que permite relacionar o funcionalizar el valor de la variable a otra variable (o grupo de ellas) presente en la simulación. Si un par de variables de la simulación deben estar relacionadas (por ejemplo es conocida la relación entre las variables o la diferencia entre ellas, etc.) entonces el “Define” permite introducir esa “ecuación” como especificación de cálculo en la simulación.
El usuario debe colocar el cursor en la casilla de la variable y antes de tipear cualquier valor debe hacer “click” en “Define” de modo que se activa una ventana donde el usuario debe confirmar mediante una casilla de verificación que se suplirá una ecuación y luego debe elegirse las variables a asignar. La variable de la izquierda del signo es la que se va a definir y las variables a la derecha pueden ser elegidas por el usuario y provienen de las listas desplegables ya sea de corrientes o equipos presentes en la simulación. Además pueden agregarse operadores matemáticos que permitan escribir, la suma o la multiplicación de un par de variables. El define debe asignar variable elegidas en el flowsheet al igual que las especificaciones descritas anteriormente, sin embargo no se les asigna un valor fijo sino que permanece en forma de una ecuación extra suministrada a la simulación. Un ejemplo de un “define” aún por asignar se muestra a continuación.
Botón Correr……………………………………………………………..….. Es el botón que acciona la secuencia de cálculo modular en PROII. Los cálculos requeridos y la generación del archivo de salida (extensión: “.out” explicado más adelante) son generados solo luego de presionar el botón “Run” y solo luego de que este se presiona se puede apreciar la variación de color en
las operaciones unitarias que nos revelará si la unidad se ha calculado exitosamente o no, como se explica en la introducción. El botón para accionar los cálculos corre el sistema que se desea simular que se encuentra definido en la hoja presente de PROII el cuál no es necesariamente el mismo sistema que se encuentra guardado. Es decir los cambios en PROII no deben ser guardados previamente a ser corridos.
Botón Detener Simulación………………………………………………… La función del botón detener es frenar una simulación en curso, se activa solo temporalmente mientras el simulador se encuentra efectuando los cálculos. Se usa primordialmente para detener simulaciones que pueden estar implicando demasiado tiempo de corrida y en las cuales se sospecha la presencia de algún error.
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Botón de Acercamiento (Zoom)……………………………………………. El usuario lo utiliza para acer acercamiento sobre una zona específica del plano del diagrame de flujo. El botón funciona estirando un recuadro, manteniendo el botón derecho del mouse oprimido, sobre la zona que desea acercar. Versiones más atualizadas del simulador han incorporados botones de acercamiento y alejamientos que no son por zonas sino que se aproximan en un valor de aumento dado.
Botón de Acercamiento Completo (Zoom Full)…………………………… Permite ubicar en la pantalla todas las operaciones unitarias, utilidades y corrientes presentes en la simulación. Al hacer “click” en este botón la visión del plano de simulación se adaptará a un tamaño tan
que todos los elementos presentes en la simulación puedan quedar a la v ista directa del usuario.
Reestablecer Datos de Entrada Este comando permite reestablecer los datos que el usuario a itroducido para que PROII los tome como valor inicial de iteración de los cálculos a realizar. Cuando una simulación ha sido corrida previamente en PROII (tal que las operaciones unitarias muestran los colores respectivos a la convergencia: azul, rojo, etc) y se desea correr nuevamente, los valores de estimados iniciales que utiliza el programa son los de la última corrina y NO los introducidos por el usuario. Este comando permite que se reestablezcan esos valores iniciales a los que han sido introducidos por el usuario. El comando puede ejecutarse desde “Input” (botón dentro del cual pueden apreciarse
también los accesos a otros botones de datos de entrada, previamente explicados como botón de termodinámica, componentes, etc.) y luego “Restore Input Data” o bien con las teclas Ctrl + R. Una simulación no es confiable si parte, de puntos iniciales, de una simulación previa que no haya convergido (es decir de existir operaciones unitarias señaladas en color rojo). Si esto ocurre el Usuario debe primero modificar la simulación, a continuación reestablecer la data de entrada (Ctrl+R) y finalmente correr la simulación nuevamente.
“Case Study” (Casos de estudio)………………………………………… Desarrollo de una variable como función de otra. Tiene como objetivo final la publicación de una tabla de resultados o bien un gráfico que demuestre la dependencia de un par o más variables, lo cual permita realizar el estudio del desarrollo de la respuesta de un proceso frente a la perturbación de una variable. El usuario debe asignar la variable y el rango a ser variada de modo arbitrario así como las variables dependientes que posteriormente quieran ser observadas en los gráficos y los outputs de la simulación.
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Nombre del Parámetro a variar establecido arbitrariamente por el usuario
Parámetro elegido desde el flowsheet para que sea variado.
Número de casos de estudios
Tamaño del paso de variación
Punto De Inicio del caso de estudio: Debe darse el valor del que se desea partir para realizar los casos de estudio o bien el offset al caso base. El caso base está definido como el caso que está presente en la simulación inicial (es decir el valor introducido por el usuario en el flowsheet para ese parámetro). La fórmula de offset puede alterarse para ser dado como una proporción o fracción del caso de inicio o bien como una suma o una diferencia al mismo
Nombre del Parámetro a estudiar establecido arbitrariamente por el usuario
Parámetro elegido desde el flowsheet para que sea variado como consecuencia del parámetro de variación.
Administrador para correr solo algunos casos (o algunos ciclos) específicos entre el total.
Case Study Plot (Graficación de los Casos de Estudio Simulados) Ésta función permite desplegar el gráfico de la relación de parámetros que se eligió en el Case Study. El comando se encuentra en: Output/Case Study/Plots… Al hacer “click” se abre una ventana que le
requiere al usuario la introducción de un nombre y título del gráfico y posteriormente se abre una ventana que permita la selección y graficación de múltiples variables en los ejes de las ordenadas y el eje de las abscisas. Para ello debe: 1. Seleccionarse la variable 2. Seleccionarse el eje en el que se desea graficar 3. Solo luego de los pasos anteriores hacer “click” en el botón “Add” para introducir esa variable en ese eje. 4. Finalmente se hace click en “Preview Plot” o en “View Plot” para desplegar el gráfico.
Nombre y Título
Botón Para observar el gráfico elegido
Administrador del gráfico. El usuario elige en que eje graficar cada parámetro. Puede además remover variables. Botón para agregar una variable a un eje Botón Para observar el gráfico
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Case Study Table (Tabulación de los Casos de Estudio Simulados) Similar a la función anterior pero permite ver los datos generados en el Case Study de un modo numérico y en tabla que es exportable a Excel®. El comando se encuentra en: Output/Case Study/Tables… También en esta función se abre una ventana que le pide al usuario un nombre y un
título para la tabla. Y luego una ventana que permite administrar cuales variables se desea agregar a la tabla y en qué orden.
Nombre y Título
Botón Para observar Tabla
Administrador de la Tabla. El usuario elige en que variables incluir y en qué orden. Puede además remover variables. Botón para agregar una variable a un eje Botón Para observar Tabla
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Importar-Exportar La función importar y exportar permite manejar el código existente detrás de la simulación. Al exportar (Comando: file/export) permite traducir la simulación a su programa en código y guardar la simulación de modo seguro y con bajo costo computacional. Exportar es un modo diferente de guardar la simulación la cual se registra en la memoria bajo una extensión de archiv o llamada: “.inp” referente a input o data de entrada ya que lo único que se almacena en dicho archivo es la data de entrada suministrada por el usuario, al hacer “click” en exportar se debe elegir donde guardar el archivo que se está por generar . De un modo similar importar (comando: file/import…) permite releer el código y abrir la simulación desde su archivo de origen , al hacer “click” en importar debe buscarse en la computadora el archivo que se desea abrir. Utilizar los comandos import/export permite obtener un archivo desde su origen y recuperar simulaciones que hayan tenido problemas de cálculo o se hayan cerrado de modo repentino.
Output…………………………………………………………………………. Es un archivo de texto similar al generado con el comando export. En este se encuentran no solo los datos de entrada sino además todos los cálculos correspondientes a las corrientes y operaciones unitarias del proceso simulado. Todos los valores de cálculo se alojan en el Reporte de texto que se genera al hacer “click” en el botón. El archivo posee una extensión “.out” referente a output o data de salida.
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Utilidades “Phase Envelope” (Envolvente de Fases)……………………………… Es una utilidad para realizar el cálculo de la envolvente de fases de una corriente. Este cálculo es aplicable solo a sustancias de componentes mezclados. La función se localiza en la pestaña de utilidades o bien en la paleta de equipos. El Usuario debe definir que corriente (o grupo de corrientes) deben graficarse seleccionando el nombre dado a cada corriente en las casillas de la izquierda y además debe especificar en la casilla de la derecha a que porcentaje de líquido desea graficar la envolvente. [Para graficar la envolvente general es decir la que posee la curva de porcentaje líquido igual a “0” e igual a “1” puede dejarse la casilla de la derecha completamente vacía]
Corriente para la que se graficarán las curvas de calentamiento Porcentaje de líquido al que se desea gráficar
Administrador para elgir las opciones de graficación
Si el usuario desea ver las curv as en un mismo plano gráfico debe hacer “click” en el botón “Plot Options” y elegir que las curvas a graficar no lo hagan de modo “Individual” sino como “comparison”
(Comparación) y asignar un número como símbolo para la leyenda que será visible tan solo en el output del programa.
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Heating Curves………………………………………………………………. Permite ver la evolución evolución termodinámica termodinámi ca de una sustancia en un rango de presiones y un rango de temperatura. El usuario debe introducir la corriente de procesos o el equipo de calentamiento en la cual desea estudiar el proceso y elegir el rango de valores deseados haciendo “click” en el botón “Enter Data”.
Corriente para la que se graficarán las curvas de calentamiento
Rango de la propiedad termodinámica a variar (Presión o Temperatura)
Especificación Especificación de valores de presión y/o temperatura entre los que se desea graficar
Generate Plot (Generación de Gráficos) Esta función muestra todas las gráficas presentes en la simulación una vez que esta ha sido “corrida” y
calculada y presenta una ventana para elegir cuál gráfica desplegar. Aquí encontramos las gráficas generadas por las utilidades de Envolventes de Fases Curvas de Calentamiento, el desarrollo de las propiedades de las torres de destilación a lo largo de los platos, el desarrollo de los intercambiadores de calor, etc. El comando se encuentra en el comando: Output/Generate Plot …
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Equipos Los Equipos en PROII son operaciones unitarias que vienen representados por una simbología similar a la utilizada en los planos DTI y de procesos y representan desde un punto de vista de programación un juego o paquete de ecuaciones que serán calculadas. Al hacer doble “click” en cada figura de los equipos cuando han sido agregados en el plano de simulación se abren las ventanas correspondientes a los datos que pueden o deben ser suministrados por el usuario para el cálculo de proceso.
Tambor de Separación…………………………………………………… Operación flash de separación líquido-vapor. Se le debe asignar necesariamente 2 Condiciones termodinámicas además de tener su alimentación completamente definida para que pueda resolver los cálculos de termodinámica del equilibrio. 1. La primera condición necesariamente debes o la temperatura o la presión (la cual también puede darse como caída de presión) 2. La segunda condición puede definirse eligiendo alguna de las siguientes: Presión, Temperatura, Calor suministrado, masa de uno de los productos, composición de alguno de los productos 3. Alguna propiedad calculada en alguno de los productos. El tambor de separación puede incluir hasta 3 corrientes de salida (Una de vapor y dos salidas líquidas) para el caso de las simulaciones dónde está presente una fase acuosa. Por defecto la corriente del fondo del equipo es la corriente donde debe encontrarse la fase acuosa. Primera Condición Termodinámica
Segunda Condición Termodinámica Condición o especificación de Producto.
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Válvulas…………………………………………………………………….. Representan un instrumento de caída de presión isoentálpica. Se le debe asignar el valor de la caída de presión o bien la presión de salida Condición de caída de presión o presión de salida como dato requerido.
Mezcladores……………………………………………………………… El equipo representa en sí mismo el cálculo del balance de masas (suma de todas las corrientes de alimentación) y el balance de energía (que implica el cálculo de las propiedades en exceso que sean consecuencia de la mezcla de componentes) Además a este equipo se le puede asignar de modo opcional una caída de presión arbitraria. Condición de caída de presión como dato opcional.
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Separadores………………………………………………………………... Resuelve el balance de masas en el equipo distribuyendo las corrientes según se le especifique. El usuario debe especificar N-1 condiciones dónde N es el número total de salidas del separador. Las condiciones pueden ser tanto másicas como energéticas así como específicas de alguna propiedad de la corriente. Especificación a ser obtenida en N-1 Productos del separador. Las especificaciones pueden ser másicas, energéticas, composicionales , de pureza o de alguna propiedad definida que permita resolver el balance de masa.
Bombas……………………………………………………………………. Operación unitaria correspondiente al incremento de presión de un fluido en estado líquido que requiere de un par de condiciones termodinámicas para poder resolver el estado termodinámico a la salida. El usuario debe asignar necesariamente una especificación relacionada a la presión de salida. Ya sea:
ΔP (Psalida-Pentrada)
Presión de salida Relación entre la presión de salida y la presión de entrada (Psalida/Pentrada).
Por defecto la eficiencia de la bomba tiene un valor de 100% sin embargo el usuario puede introducir una eficiencia más realista para el equipo. Condición de Presión o Trabajo Eficiencia Adiabática
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Compresores……………………………………………………………… Equipo de compresión de vapor, requiere de 2 propiedades introducidas por el usuario. En general se da una variable termodinámica de condición de salida (presión, aumento de presión, temperatura, trabajo etc) y una segunda variable (de carácter opcional) relacionada a la eficiencia energética ya sea adiabática o politrópica. La eficiencia también puede ser introducida como curva característica del equipo de modo que el usuario debe establecer el valor de eficiencia para cada frecuencia de rotación del motor. Botón para la especificación de las fases de los productos para equipos con salidas múlti les Botón para simulación del enfriamiento luego de la compresión Especificación para la condición de salida Botón para especificación como función de una curva de operación. Botón para especificación de la eficiencia del equipo como curva de eficiencia Introducción de datos operacionales en caso de estar operando con curvas de desempeño o eficiencia
Especificación para la eficiencia del equipo
Turbinas de Expansión………………………………………………….. Instrumento de generación de potencia por efecto de la expansión de los fluidos. El usuario especifica la condición para la presión de salida entre los que se encuentran: Presión de Salida Caída de Presión Relación de presión entre la salida y la Entrada Trabajo El usuario debe especificar además una eficiencia isotrópica o adiabática para el proceso de expansión.
Condición de Presión o Trabajo Eficiencia Adiabática
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Intercambiadores de Calor Intercambiadores Simples………………………………………………… El equipo de intercambio de calor representa en sí mismo un balance de energía. Por defecto el intercambiador de calor no tiene perdidas de calor al ambiente y es un intercambiador en contracorriente por defecto el equipo posee caída de presión cero tanto en los tubos como en la coraza aunque esto puede ser cambiado por el usuario al escribir el valor de la caída de presión en el par de casillas nombradas “Pressure”. Por defecto la corriente que “se conecta a los tubos” del intercambiador es la
corriente caliente, es decir, que si el usuario conecta las corrientes que hacen continuidad con las líneas que representan los tubos (del intercambiador tubo-carcaza) esa corriente es la que perderá energía térmica y la otra corriente ganará dicha energía. A pesar de que este “valor por defecto” puede ser
alterado cómo se muestra a continuación es de relevancia para simular intercambiadores con especificaciones dónde el usuario suministra el calor directamente ya que si ha sido conectado incorrectamente obtendrá una simulación errada. Si la especificación es de otro tipo el intercambiador se simulará correctamente pero el programa encontrará una inconsistencia y publicará una “advertencia”
(warning) en la salida. El intercambiador puede ser simulado de dos modos. Si se conocen las dos corrientes de entrada y se resuelven las dos de salida o bien si se conoce solo una de entrada y se tiene una especificación de salida en esta misma corriente. Si el intercambiador posee toda su conectividad completa (es decir 4 corrientes se conectan con el intercambiador en el DFP) la especificación térmica puede ser: Alguna temperatura de producto Una condición de sobrecalentamiento o de subenfriamiento o saturación La cantidad de calor otorgada o retirada Algún dato de diseño para el intercambio calórico Algún delta de temperatura existente entre las curvas de calentamiento del intercambiador siguiendo la nomenclatura mostrada en la figura a continuación:
Siguiendo la idea anterior un delta estilo HICO quiere decir el delta T entre la entrada del fluido caliente y la salida del fluido frío. Abreviaciones similares pueden deducirse formando otras combinaciones.
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El ambiente para un intercambiador con dos alimentaciones y dos salidas presenta esta multiplicidad de opciones:
Ventana para administrar cual corriente (entre la caliente y la fría) se dirige por los tubos y cual por la coraza.
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Especificación Térmica a elegir.
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Si los intercambiadores sólo poseen un par de corrientes (una entrada y una de salida de modo que solo está definida la mitad de su conectividad) no pueden asignarse como especificación los deltas de temperatura. Los intercambiadores de este estilo (una corriente de entrada y una de salida) puede dársele información suplementaria en forma de corriente de servicio “Utility Stream” dón de si es un fluido frío se puede elegir el tipo de fluido de intercambio y sus condiciones termodinámicas para: Agua Aire Algún tipo de refrigerante puro
Ventana para selección de refrigerante
Condiciones introducidas por el usuario para agua y aire como refrigerantes.
Condiciones introducidas por el usuario para refrigerantes.
Tipo de refrigerante
GR
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De igual modo si el fluido es un servicio de calentamiento la función “Utility stream” permite la selección de un servicio de vapor saturado o de algún medio de calentamiento (un componente arbitrario) de igual modo en estado de saturación.
Condiciones introducidas por el usuario para servicios de calentamiento.
GR
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Intercambiadores Rigurosos………………………………………….... Intercambiadores de calor donde el intercambio de calor no es ideal. La transferencia de calor se vuelve dependiente de la geometría y configuración del intercambiador de calor. Puede ser simulado para evaluar el desempeño del intercambiador o bien como diseño para cumplir una especificación dada. Posee numerosos botones para que el usuario introduzca variables correspondientes a: material, tipo de conexiones, dimensiones, accesorios configuración del intercambiador, etc. Simulación como evaluación o diseño del intercambiador y área para introducir la especificación.
Distribución y geometría de los deflectores de la carcasa, espaciamiento y área
GR
Información sobre las corrientes que pasan por los tubos o la carcasa
Material de elaboración de Tubos y Carcasa
Selección de la hoja TEMA y número de pasos en el intercambiador
Valores de Película y Factores de Ensuciamiento
El usuario específica al menos un valor de la geometría
Administra dor de datos de Publicación
Caída de Presión del intercam biador
Geometría y disposición de los tubos. Información sobre aletas
Geometría y Dimensiones de los conectores
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Los intercambiadores de calor rigurosos son un equipo que calcula gráficos de manera automática al correr. En ellos se puede observar la evolución de las temperaturas por cada zona del intercambiador.
Intercambiadores de Múltiples Corrientes………………………………….. La unidad representa un balance de energía para múltiples corrientes (más de dos alimentaciones) en este caso el usuario debe introducir la información para cada celda y decir cuáles de las celdas son "frías" y "calientes". Son unidades especializadas para la Licuefacción del Gas Natural y permiten al usuario tratar cada celda por separado e incluso publicar las gráficas de las curvas de calentamiento.
Nombre de Cada Celda Determinación de la celda como Fría o Caliente Especificación de la celda en Calor o Temperatura
GR
Data Particular de Celda: 1.Delta P 2.Fases de corrientes Selección de subdivisiones internas a ser simuladas en el intercambiador (Incorporación de Gráficas)
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Los intercambiadores de calor de múltiples corrientes generan también diferentes gráficos de forma automática siempre que se active el análisis por zonas del intercambiador en el botón de “Zone Análisis”
mostrado en la pregunta anterior. Y permite al usuario graficar variables de calor, temperatura y diferencia de temperatura entre ellas mismas así como contra la variable de transferencia U*A.
Torres de Destilación……………………………………………………… Las torres de destilación son el equipo más específico de PROII y son calculadas con gran exactitud. En ellas el usuario debe introducir numerosos datos para el cálculo. Al seleccionar y agregar la torre de destilación el usuario debe suministrar toda la información respecto de las etapas de la misma, es decir si la torre posee condensador, si posee un Rehervidor y cuantas etapas en total posee la torre de destilación. Para PROII cada plato de la torre más el condensador más el rehervidor cuentan como “etapas” lo cual no es rigurosamente cierto ya que un condensador total NO
representa una etapa de separación líquido-vapor. De igual modo el usuario debe advertir cuando los datos suministrados se dan en PLATOS ya que al momento de simular pudiese tener que agregar una o hasta dos ETAPAS (condensador parcial y rehervidor) para simular correctamente lo requerido. De igual modo cuando se suministra información respecto a la eficiencia general de la torre el usuario debe hacer un precalculo para determinar el número de teóricas (las que se simulan [Nteóricas]) a partir de las etapas reales [Nreales] mediante la fórmula:
En el gráfico a continuación se especifican de modo genérico los datos que el usuario suministra en cada botón de la torre:
GR
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I) Perfil de Presiones de la torre, el Usuario
VI) Botón para el diseño o evaluación de
VIII) Botón del Condensador el
IX) El usuario define
específica: 1. Presión de tope. 2. Caída de presión por etapa o por la columna en general.
los platos o empacaduras de la torre. El
usuario debe especificar: 1. El tipo de c ondensador (Parcial, total en punto de rocío o total en subenfriamiento) 2. Condición de temperatura para subenfriemiento. 3. Estimados Iniciales.
calentamientos o
II) Datos de alimentaciones y salidas de la torre. El usuario especifica:
1. 2.
3.
Usuario debe seleccionar, para cada etapa: 1. Plato, Empacadura o Empacadura ordenada 2. Evaluación o diseño 3. De modo opcional data de espaciamiento y tipo de etapa para el cálculo de la fluido dinámica.
Etapa de alimentación. Fase de cada salida de la torre y ESTIMADO INICIAL de los flujos de salida Debe seleccionar si la etapa de alimentación funciona como un Flash o se alimentan ambas fases a l plato inferior de la alimentación
enfriamientos laterales en
algunas etapas de la torre fijando las condiciones térmicas.
X) Estimados Iniciales para
favorecer la convergencia: Valores de Flujo y composición por etapa de tope y de fondo. XI) Bombeos internos de la torre. El Usuario define:
1. 2. 3.
III) Tolerancias y datos de convergencia.
De que etapa se extrae y a que etapa se reintroduce. El valor de la presión de retorno. Valores de retorno respecto calor, Temp. o vaporización.
Numero de etapas teóricas más condensador y rehervidor
IV) Termodinámica específica para la torre,
el Usuario determina: Termodinámica específica para la torre completa o por cada etapa.
Numero de It eraciones
V) Datos del Rehervidor.
El usuario debe seleccionar entre Rehervidor tipo Kettle, Termosifón o Termosifón con Baffles: Si se elige Termosifón debe especificarse: 1. Porcentaje de vaporización 2. Temperatura 3. Estimado Inicial del calor
VII) Eficiencias de las
XII) Especificaciones de Producto:
etapas. El usuario
1. El usuario debe introducir l a especificación de la separación que desea obtener en la torre. Asociada a cualquier dato que permita la determinación de la recuperación o pureza de alguno o de varios de los productos extraídos de la torre 2. Deben fijarse las variables que son grados de libertas para lograr dichas especificaciones. En general se asocia a la energía de los equipos de enfriamiento y calentamiento de la torre.
especifica: 1. El tipo de eficiencia 2. El valor de la eficiencia en cada plato o de modo general.
Fases de la materia presentes a calcular Algoritmo de resolución (Selección de este depende de lo que se desea simular. Torres mecánicamente complejas suele utilizarse Inside-Out . Mecánicamente Simples pero con termodinámica compleja con Chemdist. Un sistema con ambas dificultades con Sure)
I) Perfil de Presiones de la torre
Datos Por torre completa o por etapa Datos de presión por etapa. Presión de tope Caída de Presión
II) Datos de alimentaciones y salidas de la torre.
Etapa de alimentación. Etapa de alimentación funciona como un Flash o se alimentan ambas fases a l plato inferior de la alimentación Fase de cada salida de la torre y ESTIMADO INICIAL de los flujos de salida
Las torres de destilación permiten el cálculo de los flujos (y composición) internos de la torre y el usuario puede hacer uso independiente de estos flujos para el cálculo de otros valores haciendo uso de una corriente de pseudoproductos. El usuario debe señalar en el ambiente de alimentación y salidas de la torre que la salida es de tipo pseudoproducto y debe elegir la fase y si el flujo es total o neto.
Datos a suministrar para definir una corriente de pseudoproductos
GR
32
Las corrientes de pseudoproductos son corrientes de proceso como cualquier otra corriente del DFP pero tienen un delineado intermitente ya que han sido extraídas de un modo “ideal” de la torre y
representan una copia del fluido que pasa por la operación unitaria.
V) Datos del Rehervidor.
Tipo de rehervidor Especificación para rehervidores de tipo termosifón
Estimados Iniciales para el rehervidor
GR
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III) Tolerancias y datos de convergencia
Factor de amortiguamiento del algoritmo de cálculo
IV) Termodinámica específica para la torre
Termodinámica elegida para toda la torre Termodinámica seleccionada por cada plato
VI) Botón para el diseño o evaluación de los platos o empacaduras de la torre .
Intervalo independiente de etapas que serán evaluadas o diseñadas Relleno de la torre Decisión entre diseñar una torre para una inundación dada o evaluar una torre con datos de diseño conocidos Opción diseño de la torres para platos Información opcional referente al tipo de plato, espaciamiento y diámetro de los platos, factor de inundación, etc
GR
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VI) Botón para el diseño o evaluación de los platos o empacaduras de la torre .
Opción Evaluación de torres para platos Información de cada plato requerida en cuánto a tipo de plato, diámetro espaciamiento, etc.
Dimensiones (si se poseen) de los elementos de los platos, diámetros de los hoyos, o las válvulas, etc.
Dimensiones (si se poseen) de los vertederos de los platos
Opción para diseño de torres para empaque no estructurado Datos referentes al fabricante del empaque, tipo de empaque y dimensiones. Factor de Empacamiento como dato requerido Dato opcional referente a la velocidad de flujo en la torre Método de cálculo para la altura de la torre
GR
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VI) Botón para el diseño o evaluación de los platos o empacaduras de la torre .
Opción Evaluación de torres para empaques no estructurados Datos referentes al fabricante del empaque, tipo de empaque y dimensiones. Factor de Empacamiento como dato requerido Dato requerido del diámetro de la torre y velocidad máxima (si se posee) Método de cálculo para la altura de la torre
VII) Eficiencias de las etapas . El usuario
especifica: 3. El tipo de eficiencia 4. El valor de la eficiencia en cada plato o de modo general. Tipo de eficiencia Factor general de eficiencia, solo se activa cuando se le ha dado al menos un valor de eficiencias individuales. (El factor general se multiplica por el valor individual de cada etapa) Eficiencia por cada etapa individual
GR
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VIII) Botón del Condensador
Tipo de Condensador Parcial o Total (en saturación o en sub-enfriamiento) Valores para el condensador si se tienen. Para el caso de condensadores totales en condiciones de sub-enfriamiento al menos una condición térmica es OBLIGATORIA
IX) calentamientos o enfriamientos laterales
Etapa de la fase de calentamiento o enfriamiento nombre y energía suministrada al equipo
X) Estimados Iniciales
Estimados iniciales referentes a la temperatura de la torres Estimados iniciales referentes al reflujo
Estimados referentes a flujos y composiciones por cada etapa
GR
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XI) Bombeos internos de la torre
Nombre del bombeo interno Presión de ingreso Etapa de donde se extrae y etapa de reingreso Especificación térmica del bombeo interno, debe especificarse un flujo másico (o calórico) y una condición de retorno en temperatura, o fracción vaporizada.
XII) Especificaciones de Producto:
Especificaciones de Producto. Deben darse especificaciones relacionadas a los productos de la torre así como de la operación interna de la torre. Las variables son en general los calores de la torre pero puede elegirse como en toda especificación alguna variable que permita alcanzar el valor de la especificación dado.
Administrador de especificaciones. Pueden agregarse o eliminarse más especificaciones y variables haciendo “click” en los botones de
insertar o cortar especificaciones.
GR
38
Las torres de destilación son una operación unitaria que genera gráficos de modo automático. El usuario puede tener acceso a diferentes perfiles dentro de la torre haciendo “click” en “Output” y “Generate Plot”
El Usuario puede seleccionar entre los diferentes perfiles de la torre:
GR
Temperatura y Flujos Composición de Vapor y Líquido (el usuario específica aquellos compuestos cuya composición desea graficar y en que cual fase a lo largo de las etapas de la torre) Factor de separación (el usuario especifica que compuesto o grupos de compuestos cuyo factor de separación desea graficar a lo largo de las etapas de la torre)
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Columnas Laterales…………………………………………..……………… Las columnas de destilación laterales son una herramienta para simular los llamados "side strippers" que permiten un destilado de una fracción del fluido extraído lateralmente de una fraccionadora, de modo que se obtenga el corte específicamente buscado en el proceso. la funcionalidad que incorpora PROII al utilizar una columna lateral es que esta es calculada DENTRO de la secuencia y algoritmo de cálculo de la torre de destilación a la cual se encuentra adherida la columna lateral. El usuario introduce exactamente los mismos valores y datos que debe introducir para una columna regular pero los ítems que se encuentran relacionados con el algoritmo de cálculo y los platos y rellenos de la torre no pueden ser modificados puesto que son consecuencia de la selección de estos en la torre principal. Las torres laterales son compatibles tan solo con algunos algoritmos de cálculos de torres como por ejemplo "Inside Out" diseñada para torres fraccionadoras que típicamente presentan torres laterales en el proceso; pero no pueden ser incluidas cuando se tienen algoritmos que no permiten torres laterales como "Chemdist" diseñada para destilaciones químicamente complejas pero no pueden presentar elementos laterales. Ambiente de simulación de una torre de destilación que muestra los elementos referentes al relleno de la torre y el algoritmo de simulación como ítems que no pueden modificarse puesto que es una torre de destilación lateral que se encuentra anclada desde el punto de vista de cálculo a una torre principal.
GR
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Calculador de Corrientes……………………………………………………….. Es un dispositivo que permite realizar un cálculo teórico e ideal respecto a separación de una corriente. El calculador de corrientes permite separar los componentes de una corriente de un modo con una distribución arbitraria con el objetivo de tener una idea del estado termodinámico, propiedades intensivas y extensivas de dichas corrientes si la separación se llevara a cabo de un modo similar. Este equipo permite tener estimaciones iniciales de balances de masa y energía en un diagrama de flujos de procesos si aún no se tienen claramente establecidas las especificaciones de los equipos. El usuario debe necesariamente conectar corrientes de alimentación en un lateral del equipo y luego debe conectar una corriente por el tope, una por el fondo ( y de modo opcional corrientes de pseudoproductos por el lateral contrario del calculador de corrientes). Posteriormente el usuario introduce especificaciones de tipo flujo, composición o recuperación para los productos “de tope” o “de fondo” en el botón de “Product Specifications” (de igual modo debe incluir una especificación ya sea
composicional, de flujo o recuperación para las corrientes de pseudo-producto en el botón de “Pseudoproducts Specifications”). Luego se debe realizar la especificación térmica de cada una de las
corrientes presentes solo siendo estrictamente necesaria la presión para la corriente de tope (en el botón de “Overhead Products”) y en la corriente de fondo (Botón de “Bottoms Product”) de haber
pseudo-productos presentes, deben especificarse 2 condiciones térmicas para cada una y la fase en la que sale cada una de ellas en el botón de “Pseudoproduct”. El usuario puede introducir además el calor
suministrado al equipo para simular una entrada de energía en el calculador de corrientes.
Tipo de especificación (Flujo, Composición, Recuperación)
GR
Especificación para Componen tes presentes en la corriente
producto “de
tope” o “de fondo”
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Métodos Cortos (Destilación)………………………………………....... Son una aplicación ideal para realizar una pre-simulación de una torre de destilación en la que no se conoce el número de etapas requeridas para el proceso. Los métodos cortos de destilación utilizan la ecuación de Fenske para aproximar el número de etapas requeridas en función del balance definido por especificaciones. El usuario especifica la presencia de rehervido o condensador, y las especificaciones de producto requeridas para el proceso en las corrientes de salida de la torre. El usuario puede además realizar cálculos a reflujo mínimo en la torre así como cambiar en número de estimados de la ecuación de Fenske. El objetivo final que persigue la simulación de una destilación por métodos cortos es la obtención del número de etapas ideales que se requieren para realizar la destilación requerida así como estudiar su factibilidad a las condiciones dadas. Simulación del Condensador Cálculo a tasa de reflujo mínimo. Usuario suministra los componentes claves, la tasa de reflujo real o el número de etapas. Especificaciones esperadas en la torre (pureza, recuperación, etc) GR
Estimados para la ecuación de Fenske
Flujos de producto estimados inicialmente
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Botón “Reaction Data”……………………………………………………….. En este botón es utilizado para especificarse las reacciones presentes en la simulación que luego aparecerán disponibles en los equipos de reacción química. El usuario debe darle un nombre a cada set de reacciones y posteriormente a cada reacción dentro del set y necesariamente debe introducir la estequiometría de la reacción eligiendo entre todos los compuestos presentes en la simulación. Se puede suplir además información respecto de la entalpía de la reacción o su correlación de equilibrio.
El Usuario Introduce la estequiometría colocando los coeficientes de los reactivos en la tabla de componentes de la izquierda y los reactivos en la de la derecha Data introducida para Cinética de Reacción Data introducida para Equilibrio de Data introducida para Calor de Reacción
Reactores Reactor de Equilibrio………………………………………………………. La información más importante es lo referente a la correlación de equilibrio de la reacción en función de la temperatura. El usuario debe especificar una condición ya sea de temperatura o de calor suministrado. Este valor será utilizado para el cálculo de la T dentro del reactor y permitirá realizar el balance de energía. Además el usuario puede aportar opcionalmente información sobre la presión dentro del reactor.
GR
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Selección del Set de Reacciones Especificación Térmica del Reactor Estimado Inicial del avance de reacción. Presión del equipo
Fase de Reacción y Base de Reacción
Correlación de equilibrio como función de la temperatura. El usuario debe suministrar los coeficientes.
Reactor de Conversión……………………………………………………. Diseñado para múltiples reacciones. La especificación de este reactor es el grado de avance que el reactor posee como función de la temperatura. En este reactor puede convertirse tasas arbitrarias de los reactivos. Además el usuario especifica la condición térmica así como la presión a la que se encuentra el reactor como dato opcional.
GR
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Selección del Set de Reacciones Especificación Térmica del Reactor Presión del equipo
Correlación del avance o de la conversión de la reacción como función de la temperatura. El usuario debe suministrar los coeficientes en base a un compuesto por cada reacción.
Reactor de Gibbs………………………………………………………….. Es un reactor adaptado de múltiples reacciones que opera con una restricción de optimización de la energía libre de Gibbs. Es decir asigna el valor del avance de cada reacción de modo que G sea la menor posible. Todos los datos suministrados referentes al equilibrio o al avance El usuario debe introducir del mismo modo una condición térmica. Est. Inicial de Equilibrio
Especificación Térmica
Selección del Set de reacciones
Presión del equipo Est. Inicial de Conversión
GR
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Reactor FPI…………………………………………………………………. La geometría del reactor es restrictiva, el usuario especifica la longitud y los datos correspondientes a los datos de dimensiones y numero de tubos. El usuario debe suministrar la cinética de la reacción como dato opcional. Geometría necesaria para el Reactor
Especificación Térmica. Ahora incluye la posibilidad de chaquetas de calentamiento o perfil de temperaturas a lo largo del Reactor.
GR
Correlación para la cinética de la reacción. El Usuario introduce los coeficientes.
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Reactor TAC………………………………………………………………… La geometría del reactor es restrictiva, el usuario especifica como dato necesario el volumen del reactor. El usuario debe suministrar la cinética de la reacción como dato opcional.
Volumen del Reactor como dato requerido para el dato de cálculo Posibilidad de simulador como Tanque de Agitación continua o como Marmita
GR
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Controladores………………………………………………………………. El controlador es un equipo que nos permite obtener el valor deseado en una variable calculada del DFP como consecuencia de la alteración de alguno de los datos de entrada que se han asignado. Esto quiere decir que al concluir la simulación uno o varios de los datos (todos aquellos implicados en controladores) no tendrán el valor que el usuario impuso sino que usara estos valores como semilla de cálculo para obtener como resultado la condición de salida que el usuario impuso en el controlador. El equipo “Controller” NO representa la evolución de una variable en el tiempo, es decir no tiene una
relación directa con los controladores de la instrumentación en planta ya que este equipo es una OPERACION LÓGICA en la que se obtiene un resultado deseado asignando una variable como grado de libertad. El usuario debe elegir un parámetro al que se le asigna un valor deseado , ésta es la “Especificación” localizada en la parte superior de la ventana de l controlador. Y se debe asignar una “Variable”, la cual es la variable a controlar y será el dato que el controlador variará libremente.
Especificación a ser lograda por el controlador con su valor.
GR
Grado de libertad asignado para variar y que en consecuencia genera el valor asignado para la especificación
48
Calculadores……………………………………………………………….. El equipo "Calculator" permite realizar diferentes relaciones numéricas entre un grupo de variables. Las especificaciones de los equipos en general no permiten la relación entre más de dos parámetros. El calculador en cambio permite colocar tantos como se desee. El usuario debe declarar los parámetros en la pestaña "Parameters" y establecerlos buscando entre las opciones de equipos o corrientes los que sean de su interés. De igual modo en la pestaña “Results” debe
darse un nombre a los resultados para que estos queden declarados. En la casilla inferior debe PROGRAMARSE la relación entre los parámetros y los resultados. Los resultados son el resultado de una "función" de parámetros. El equipo “Calculator” tiene además un botón que detecta posibles errores de programación y l o anuncia al usuario ("Check Procedure”).
Declaración de Parámetros Deseados Declaración de Resultadods Programación de Resultados como Función de los Parámetros
GR
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Optimizadores………………………………………………………………. Este ítem permite optimizar un parámetro como función de variación de otro grupo de parámetros. Su funcionamiento es similar al de los controladores, sin embargo la especificación no debe ser definida para que alcance ningún valor en específico sino que representan un mínimo o un máximo global en el intervalo en el que se ha definido. El usuario elige cómo parámetro la variable a optimizar y elige una serie de parámetros, los cuales serán alterados automáticamente en la simulación para lograr la optimización, a dichos parámetros se les debe definir un rango de prueba dentro de los cuales el programa podrá variarlos. Además el usuario puede suministrar de modo opcional restricciones en el botón “Constrains” para otras variables que no son alteradas directamente pero que sufren la influencia de las variables de cambio y pueden suministrarse especificaciones en el botón de “Specifications” para
para asignar algún valor directo a alguna variable colateral de la simulación. En el botón “Options” el usuario puede elegirla data referente a la convergencia y número de iteraciones
del optimizador. Selección de maximización o minimización del parámetro
Parámetro o Función Objetivo a ser optimizado
Variables a ser alteradas para lograr la optimización
Rango de valores a variar para la optimización
GR
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Tuberías……………………………………………………………………….. Esta aplicación se utiliza para calcular los cambios generados sobre el fluido de una línea de proceso como consecuencia de un sistema de tuberías. Permite calcular las pérdidas de presión y temperatura así como los cambios de fase originados por: fluido dinámica dentro de la tubería (Diámetro, pérdidas por accesorios, rugosidad de las tuberías, cambios de altura) así como los cambios termodinámicos como consecuencia del intercambio calórico al ambiente. El usuario debe introducir el método empírico de caída de presión que desea, junto con los estimados iniciales. Debe introducir las dimensiones de la tubería en diámetros (reales o nominales) con su elevación y el factor de pérdida por accesorios. En cuanto a la transferencia de calor el usuario específica la transferencia fija de calor o bien los parámetros de cálculo (Coeficiente global de transferencia de calor y temperatura ambiente). Finalmente el usuario puede realizar el dimensionamiento de las tuberías pero el usuario debe fijar la máxima caída de presión permitida. El usuario puede requerir además que haya separación de fases en la tubería y extraerla por dos corrientes de proceso diferentes, especificando las fases en cada una de ellas (de modo que la tubería permite la simulación de un flash termodinámico a las condiciones de presión y temperatura (o calor) de la tubería.
Opción de simulación para diámetro conocido o con diámetro a ser simulado
Método de cálculo para caída de Presión
GR
Opción para detener los cálculos en caso de que ocurra presión negativa o bien obviarlos y permitir a la simulación continuar corriendo.
Diámetro de tubería (real o nominal con catálogos precargados), longitud de tubería, elevación, rugosidad y factor de pérdida por accesorios
ΔP máx. permitido o
P salida mínima permitida para dimensionamiento con los diámetros precargados
Calor Transferido o coeficiente U de transferencia global y T ambiente o tubería isotérmica
Selección de fases para múltiples salidas
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Tablas de propiedades………………………………………….. Estas funciones permiten la publicación de múltiples propiedades y valores tanto de corrientes como de operaciones unitarias, y representan un modo de hacer seguimiento más efectivo de resultados de salida de la simulación conforme se van realizando cambios en la simulación. Dichas tablas son tablas dinámicas que son sensibles a los cambios realizados en la simulación. Existen dos tipos de tablas de propiedades:
Tabla de Propiedades de Corrientes El Usuario debe agregar la función de tabla en el plano de la simulación y debe decidir que tabla requiere según la información que desee tener en observación: Condiciones termodinámica, composición, flujo total o por fases, propiedades de transporte, etc. El usuario debe especificar además cuales son las corrientes cuya información será mostrada en las tablas , la ventana siguiente se abre al hacer doble “click” en la tabla que se encuentra en el plano de simulación. Tipo de Lista
El usuario Muestra las corrientes que desea seleccionándolas de la casilla izquierda y agregándolas a la derecha
Tabla de Propiedades de Equipos El usuario debe definir: 1. El tipo de operación unitaria desea publicar en tablas (antes de pegar la tabla en el plano de simulación) 2. El tipo de tablas existentes para cada operación unitaria (Luego de ser agregada la tabla y de haber hecho doble “click” en la misma)
3. Para cuales equipos desea que su información sea mostrada en las tablas. El usuario Muestra los equipos que desea seleccionándol as de la casilla izquierda y agregándolas a la derecha.
GR
Selección Previa de la operación unitaria
Tipo de Lista 52
Personalización de Tablas Las tablas, tanto de equipos como de Corrientes pueden ser personalizadas por el usuario, el cual puede elegir entre una gran cantidad de ítems para incorporarle a las tablas ya existentes o bien para crear una nueva tabla de publicación de resultados. El usuario accesa el ambiente para personalizar tablas en “Options” en la barra de herramientas haciendo “click” en “Units Ops Property Lists…” para opciones unitarias y en “Stream Property Lists…” para editar tablas de
datos con las corrientes. Al personalizar cualquier tabla de propiedades siempre que el usuario incorpore una tabla como se explica en la sección anterior los cambios realizados estarán presentes. De igual modo si el usuario creó una nueva tabla el nombre de esta estará presente para ser seleccionada entre las opciones. Se muestra a continuación un ejemplo para una de las operaciones unitarias y una tabla de propiedades en específico que será personalizada. Tipo de Operación unitaria
Tabla de datos de esa unidad que será personalizada
Ítems a elegir que pueden ser agregados o removidos de la tabla GR
Empezar una nueva tabla, eliminarla, guardarla o reestablecer los valores por defecto
Botón para agregar más ítems o propiedades a la tabla de propiedades
Elementos presentes en la tabla
Botones para organizar el orden de cada una de las propiedades de la tabla 53
El usuario puede crear una tabla totalmente nueva haciendo “click” en el botón “New”. De
hacerlo tiene la opción de empezar una tabla nueva desde cero o de copiar otra lista existente que sea similar a la que desea configurar. Tablas afines que el usuario puede copiar para empezar la construcción de una nueva tabla
GR
54
Botón de Secuencia de Cálculo……………………………………………… Este botón permite observar y editar de forma personalizada la secuencia en la cual se desea que se calculen los equipos, por ser PROII un simulador secuencial el prioriza el cálculo de algunas operaciones antes que otras (Las operaciones unitarias aguas arriba obtienen una prioridad de cálculo mayor de modo que cuando se calculen las unidades aguas abajo ya se encuentren definidas sus alimentaciones como resultados de las operaciones aguas arriba) sin embargo en procesos más complejos y específicamente con reciclo el usuario puede señalar una secuencia de cálculo que favorezca el cálculo. El usuario administra que operaciones unitarias se calculan primero haciendo uso botones subir y bajar o llevar a tope.
Selección del orden de cálculo organizado por PROII o definida por el usuario Botones para mover las operaciones unitarias en el orden deseado
Unidades que han sido excluidas. Botones para exclusión o inclusión de unidades.
Los Botones de excluir o incluir permiten evitar que algunas unidades u operaciones unitarias sean calculadas en la siguiente corrida sin necesidad de eliminar la operación unitaria y perder la información ya cargada.
GR
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Botón de Datos de Reciclo………………………………………………….. El botón de data de reciclo permite editar las tolerancias globales de convergencia, así como aplicar algoritmos de convergencia favorables para la simulación. Forma de converger los reciclos presentes en la simulación
Tolerancias Globales de convergencia de composición de compuestos, Presión y Temperatura
Funciones de aceleración de la simulación
GR
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Personalización del Output La salida de datos del programa puede ser personalizada según las necesidades o requerimientos del usuario. Haciendo “click” en “Output” y luego en “Report Format” puede observarse los elementos editables:
Las Unidades de medición permite elegir si la unidades de la salida (Output) son iguales a las de la entrada (Input) o si el usuario desea una salida con unidades particulares (el usuario incluso puede elegir que se generen 2 salidas, cada una con las opciones antes descritas) La opción de datos varios permite alterar las dimensiones incluir en el reporte más datos de los que se hayan incluido en el input (por ejemplo termodinámica y correlaciones incluidas por el usuario), información de las bases de datos utilizadas, cálculos de convergencia para el balance de masa, publicación en unidades molares o de peso, eliminar mensajes del “Output”, etc
GR
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Pueden editarse también unidades, tablas gráficos e ítems tanto de corrientes como operaciones unitarias que se desean publicar en el Output.
GR
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NOTAS
GR
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