Divisores, Mezcladores Y Fraccionadores

4. DIVISORES, MEZCLADORES Y FRACCIONADORES

1. OBJETIVOS 1.1. Determinar las variables de diseño de un divisor, un mezclador y un fraccionador de corrientes 1.2. Simular el desempeño de un mezclador, un fraccionador y un divisor de corrientes 1.3. Comparar las especificaciones requeridas en la simulaciones de divisores, mezcladores y fraccionadores con las variables de diseño estimadas en 1.12. INTRODUCCION Divisor de corrientes Un divisor de corrientes simula el fraccionamiento del flujo de una corriente que fluye a través de una tubería en varias corrientes. Un diagrama para un divisor de corrientes en dos corrientes se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Divisor de Corrientes

Siendo z, las composiciones en la corriente de alimento, y X’s las composiciones en las corrientes desalida, el balance de materia para cada uno de los C componentes es
i Fzi = F1 X 1i + F2 X 2

(4.1)

F, es el flujo de la corriente de entrada y F1 y F2, son los flujos de las corrientes de salida, i, es el número relativo a cada uno de los C componentes. El balance de energía es dado por

Fh + Q = F1 h1 + F 2 h 2

(4.2)

Para una corriente de entrada y dos corrientes de salida, elsistema consta de las siguientes variables y ecuaciones Variables Corrientes de entrada y salida Corriente de energía Total Variables Ecuaciones o Restricciones Balances de materia Balance de energía Igualdades entre las concentraciones de F y F1 Igualdad de temperaturas Igualdad de presiones Total Ecuaciones Total de variables de diseño Cantidad 3(C + 2) 1 3(C + 2) + 1 = 3C + 7 Cantidad C 1 C–1 1 1 2C+ 2 C+5

Al disminuir las C + 2 especificaciones de la corriente de entrada, resulta un faltante de tres especificaciones. El divisor de HYSYS es considerado adiabático, es decir, Q = 0 y, además, le asigna la presión de la corriente de entrada. Por lo tanto, requiere de la especificación de la relación entre los flujos de una corriente de salida con respecto al flujo de la corriente deentrada. Para “n” corrientes de salida, se requieren “n – 1” relaciones de flujo Mezclador de corrientes Los mezcladores de corrientes representan la operación de suma de corrientes cuyos fluidos pueden tener distintas composiciones, temperaturas y estados de agregación. Un diagrama de un mezclador de corriente se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Mezclador de corrientes

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Siendo X, fracciónmolar, i, el primer número del subíndice relativo al componente y el segundo número relativo a la corriente, el balance de materia para cada uno de los C componentes es
i F1 X 1i + F2 X 2 = FX i

(4.3)

El balance de energía en el proceso de mezclado simplificado es

F1 h1 + F 2 h 2 + Q = Fh
Siendo h, las entalpías específicas correspondientes a cada una de las corrientes.

(4.4)

Elanálisis para los grados de libertad es el siguiente: Variables Corrientes de entrada y salida Corriente de energía Total Variables Ecuaciones o Restricciónes Balances de materia Balance de energia Total Ecuaciones Total de variables de diseño Cantidad 3(C + 2) 1 3(C + 2) + 1 = 3C + 7 Cantidad C 1 C+1 2C + 6

Al disminuir las 2C + 4 especificaciones de las dos corrientes de entrada, resulta unfaltante de dos especificaciones. El mezclador de HYSYS es considerado adiabático, es decir, Q = 0 y, por lo tanto, requiere de una especificación adicional para completar los grados de libertad. La variable que usualmente se fija en el diseño de un mezclador es la presión de la corriente de salida. Se sugiere asignar, a la corriente de salida, la menor presión entre las de las corrientes de entrada29

Fraccionador de corrientes HYSYS dispone de un fraccionador de corrientes o “Splitter” cuya simulación representa la separación de una corriente en dos corrientes que requieren de la especificación de las fracciones de recuperación de cada componente en una de ellas, ademas de otros cuatro parámetros. Un esquema de este fraccionador se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Fraccionador...