Simulacion Dinamica De Tanque Flash En Aspen, Chem-Cad Y Hysys
Páginas: 8 (1828 palabras)
Publicado: 20 de junio de 2012
SIMULACIÓN DINÁMICA DE UN TANQUE FLASH EN CHEM CAD
Andrés F. Ángel*, Ortega P. Jorge
Facultad de Ingeniería Química BUAP.
Resumen
En la vida real los procesos son de naturaleza dinámica, en ellos siempre ocurren cambios que afectan a las variables importantes del proceso, es decir, aquellas que se relacionan con la seguridad, la calidad del producto y los índices de producción. Este trabajoestá enfocado a implementar un sistema de control de lazo cerrado que mantenga en un punto específico a las variables de temperatura, presión, flujo de alimentación y nivel de un tanque flash en estado dinámico, para ello se utilizan controladores PI y válvulas de control.
INTRODUCCIÓN
La simulación, es la herramienta que el ingeniero químico utiliza para interpretar los diagramas deproceso, para localizar problemas operacionales y predecir el comportamiento de los procesos. El corazón del análisis es el modelo matemático, un conjunto de ecuaciones que relacionan variables del proceso, como temperatura, presión, flujo, composición de las corrientes con el área superficial, posición de las válvulas, configuración geométrica, etc. El simulador de procesos resuelve las variablesdesconocidas a partir de las conocidas o parámetros de diseños deseados.
La simulación de procesos químicos está naturalmente vinculada al cálculo de los balances de materia, energía y eventualmente cantidad de movimiento; de un proceso cuya estructura, y los datos preliminares de los equipos que lo componen, son conocidos.
La simulación en estado estacionario implica resolver los balances de unsistema no involucrando la variable temporal, por lo que el sistema de ecuaciones solo considera las variaciones de las variables de interés con las coordenadas espaciales (modelos de parámetros distribuidos); entonces deberá utilizarse un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (según el número de coordenadas espaciales consideradas).
Por otra parte, y como su nombre loindica, la simulación dinámica plantea los balances en su dependencia con el tiempo, ya sea para representar el comportamiento de equipos, o bien para analizar la evolución que se manifiesta en el transiente entre dos estados estacionarios para un equipo o una planta completa. En este caso, el modelo matemático estará constituido por un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias cuya variablediferencial es el tiempo. En caso contrario a la simulación en estado estacionario, se deberá resolver un sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales, abarcando tanto las coordenadas espaciales como la temporal (parámetros distribuidos).
Además, en simulación dinámica, para lograr resultados muy aproximados a la realidad (por ejemplo al simular políticas de arranque o parada, modos defalla del equipo, etc.), se deberán utilizar modelos en los cuales muchas características de diseño del equipo sean contempladas [1].
Análisis de un tanque flash en estado dinámico [2]
Considere el tanque flash mostrado en la Figura 1 La. La alimentación está compuesta de N componentes con fracciones molares zi= 1,2, ***, N. Como la alimentación líquida es "dirigida" de la presión alta Pf ala presión baja P, el vapor es producido y alcanza el equilibrio con el líquido restante. Una corriente de Vapor a través de un serpentín suministra el calor necesario para mantener la temperatura deseada en el tanque, a pesar de cualquier variación en las condiciones de funcionamiento [2].
Figura 1: Tanque flash
Para este caso las ecuaciones que modelan el proceso son [2]:
Balancetotal de masa (asumiendo densidad molar constante)
(1)
Balance por componentes
(2)
Donde:
Balance de energía (3)
Relación de equilibrio líquido-vapor.
(4)
Donde:
Coacciones de consistencia
Y
Los requisitos de funcionamiento dictan que la T y p deberían ser constantes para alcanzar la separación deseada. Además, para la producción constante...
Andrés F. Ángel*, Ortega P. Jorge
Facultad de Ingeniería Química BUAP.
Resumen
En la vida real los procesos son de naturaleza dinámica, en ellos siempre ocurren cambios que afectan a las variables importantes del proceso, es decir, aquellas que se relacionan con la seguridad, la calidad del producto y los índices de producción. Este trabajoestá enfocado a implementar un sistema de control de lazo cerrado que mantenga en un punto específico a las variables de temperatura, presión, flujo de alimentación y nivel de un tanque flash en estado dinámico, para ello se utilizan controladores PI y válvulas de control.
INTRODUCCIÓN
La simulación, es la herramienta que el ingeniero químico utiliza para interpretar los diagramas deproceso, para localizar problemas operacionales y predecir el comportamiento de los procesos. El corazón del análisis es el modelo matemático, un conjunto de ecuaciones que relacionan variables del proceso, como temperatura, presión, flujo, composición de las corrientes con el área superficial, posición de las válvulas, configuración geométrica, etc. El simulador de procesos resuelve las variablesdesconocidas a partir de las conocidas o parámetros de diseños deseados.
La simulación de procesos químicos está naturalmente vinculada al cálculo de los balances de materia, energía y eventualmente cantidad de movimiento; de un proceso cuya estructura, y los datos preliminares de los equipos que lo componen, son conocidos.
La simulación en estado estacionario implica resolver los balances de unsistema no involucrando la variable temporal, por lo que el sistema de ecuaciones solo considera las variaciones de las variables de interés con las coordenadas espaciales (modelos de parámetros distribuidos); entonces deberá utilizarse un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (según el número de coordenadas espaciales consideradas).
Por otra parte, y como su nombre loindica, la simulación dinámica plantea los balances en su dependencia con el tiempo, ya sea para representar el comportamiento de equipos, o bien para analizar la evolución que se manifiesta en el transiente entre dos estados estacionarios para un equipo o una planta completa. En este caso, el modelo matemático estará constituido por un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias cuya variablediferencial es el tiempo. En caso contrario a la simulación en estado estacionario, se deberá resolver un sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales, abarcando tanto las coordenadas espaciales como la temporal (parámetros distribuidos).
Además, en simulación dinámica, para lograr resultados muy aproximados a la realidad (por ejemplo al simular políticas de arranque o parada, modos defalla del equipo, etc.), se deberán utilizar modelos en los cuales muchas características de diseño del equipo sean contempladas [1].
Análisis de un tanque flash en estado dinámico [2]
Considere el tanque flash mostrado en la Figura 1 La. La alimentación está compuesta de N componentes con fracciones molares zi= 1,2, ***, N. Como la alimentación líquida es "dirigida" de la presión alta Pf ala presión baja P, el vapor es producido y alcanza el equilibrio con el líquido restante. Una corriente de Vapor a través de un serpentín suministra el calor necesario para mantener la temperatura deseada en el tanque, a pesar de cualquier variación en las condiciones de funcionamiento [2].
Figura 1: Tanque flash
Para este caso las ecuaciones que modelan el proceso son [2]:
Balancetotal de masa (asumiendo densidad molar constante)
(1)
Balance por componentes
(2)
Donde:
Balance de energía (3)
Relación de equilibrio líquido-vapor.
(4)
Donde:
Coacciones de consistencia
Y
Los requisitos de funcionamiento dictan que la T y p deberían ser constantes para alcanzar la separación deseada. Además, para la producción constante...
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