Placas
Páginas: 15 (3577 palabras)
Publicado: 15 de julio de 2010
MODELACIÓN MATEMÁTICA Y SIMULACIÓN DE UN BANCO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DE UNA REFINERÍA DE PETRÓLEO
Carlos J. Morón Álvarez
Instituto Superior Politécnico "José Antonio Echeverría"
Se presenta el desarrollo de un modelo matemático de un intercambiador de calor del tipo tubo y coraza, así como la simulación de un banco de intercambiadores de calor, para la evaluación y/o predicción de sucomportamiento. Dentro de los objetivos que persigue el modelo se encuentra el de poder calcular las temperaturas de salida de ambos fluidos, las pérdidas de calor, el coeficiente global de transferencia de calor, el calor cedido por las fracciones de petróleo, el calor absorbido por el petróleo crudo, así como la caída de presión por el lado de los tubos y de la coraza. Aparecen además, elcálculo de las propiedades físicas para el crudo y sus fracciones de forma automatizada, a partir de modelos estadísticos ajustados para cada una de ellas. Para la simulación se utilizó el programa ejecutivo SIMEST desarrollado por el propio autor. Los resultados obtenidos de la simulación del banco de intercambiadores son satisfactorios, pues el % de error relativo de los resultados de la simulacióncon respecto a corridas experimentales reales no rebasa el 8 % en la mayoría de los casos. Palabras clave: modelación matemática, simulación de procesos, intercambiadores de calor, refinación de petróleo.
_____________________
In this work it is presented a mathematical model of a heat exchanger of the shell and tube type as well as the simulation of a bank of exchangers of heat, for theevaluation and/or prediction of its behavior. The objectives of the model are to calculate the outlet temperatures of both fluids, the heat loss, the overall coefficient of heat transfer, the yielded heat by the oil fractions, the heat absorbed by the crude oil, so as the pressure drop by the side of the tubes and the shell. The calculation of the physical properties for the crude and its fractions in anautomated form taking into consideration a statistical model adjusted to each of them are also shown in this work. The executive program SIMEST was used for the simulation, which was created by the author of this work. The obtained results from the simulation of the bank of exchangers are satisfactory because the percentage of relative error among the simulation results with respect to realexperimental runs does not exceed the 8 % in most of the cases. Key words: mathematical modelling, process simulation, heat exchangers, oil refining.
Introducción
De todos es conocido que con el rápido desarrollo de las computadoras en los últimos años y su introducción en el campo de la ingeniería química, se ha podido resolver muchos problemas en este campo, haciendo uso de diferentes técnicas yherramientas que anteriormente eran muy difíciles de utilizar. Ejemplos de estas técnicas y herramientas son la modelación matemática y la simulación de procesos, técnicas fundamentales en el
análisis de procesos. En Cuba, una de las industrias que ha presentado problemas operacionales frecuentes es la industria de refinación del petróleo, debido a diferentes causas, y una de las formas deresolver éstos es mediante el análisis de procesos y sus herramientas principales.
Desarrollo de los modelos matemáticos
Para desarrollar los modelos matemáticos, en este trabajo se siguió los pasos de la estrategia
42
TECNOLOGÍA QUÍMICA Vol. XX, No. 3, 2000
general de la modelación matemática planteada por Himmelblau /1/, donde el primero de ellos es la definición del problema y losobjetivos del modelo, los cuales están en función de las necesidades del departamento técnico de la refinería cubana "Ñico López".
Modelación matemática intercambiadores de calor
de
los
La modelación matemática de los intercambiadores de calor tiene como objetivos determinar: - Las temperaturas de salida de ambos fluidos. - El calor cedido, calor absorbido y el porcentaje de pérdidas...
Carlos J. Morón Álvarez
Instituto Superior Politécnico "José Antonio Echeverría"
Se presenta el desarrollo de un modelo matemático de un intercambiador de calor del tipo tubo y coraza, así como la simulación de un banco de intercambiadores de calor, para la evaluación y/o predicción de sucomportamiento. Dentro de los objetivos que persigue el modelo se encuentra el de poder calcular las temperaturas de salida de ambos fluidos, las pérdidas de calor, el coeficiente global de transferencia de calor, el calor cedido por las fracciones de petróleo, el calor absorbido por el petróleo crudo, así como la caída de presión por el lado de los tubos y de la coraza. Aparecen además, elcálculo de las propiedades físicas para el crudo y sus fracciones de forma automatizada, a partir de modelos estadísticos ajustados para cada una de ellas. Para la simulación se utilizó el programa ejecutivo SIMEST desarrollado por el propio autor. Los resultados obtenidos de la simulación del banco de intercambiadores son satisfactorios, pues el % de error relativo de los resultados de la simulacióncon respecto a corridas experimentales reales no rebasa el 8 % en la mayoría de los casos. Palabras clave: modelación matemática, simulación de procesos, intercambiadores de calor, refinación de petróleo.
_____________________
In this work it is presented a mathematical model of a heat exchanger of the shell and tube type as well as the simulation of a bank of exchangers of heat, for theevaluation and/or prediction of its behavior. The objectives of the model are to calculate the outlet temperatures of both fluids, the heat loss, the overall coefficient of heat transfer, the yielded heat by the oil fractions, the heat absorbed by the crude oil, so as the pressure drop by the side of the tubes and the shell. The calculation of the physical properties for the crude and its fractions in anautomated form taking into consideration a statistical model adjusted to each of them are also shown in this work. The executive program SIMEST was used for the simulation, which was created by the author of this work. The obtained results from the simulation of the bank of exchangers are satisfactory because the percentage of relative error among the simulation results with respect to realexperimental runs does not exceed the 8 % in most of the cases. Key words: mathematical modelling, process simulation, heat exchangers, oil refining.
Introducción
De todos es conocido que con el rápido desarrollo de las computadoras en los últimos años y su introducción en el campo de la ingeniería química, se ha podido resolver muchos problemas en este campo, haciendo uso de diferentes técnicas yherramientas que anteriormente eran muy difíciles de utilizar. Ejemplos de estas técnicas y herramientas son la modelación matemática y la simulación de procesos, técnicas fundamentales en el
análisis de procesos. En Cuba, una de las industrias que ha presentado problemas operacionales frecuentes es la industria de refinación del petróleo, debido a diferentes causas, y una de las formas deresolver éstos es mediante el análisis de procesos y sus herramientas principales.
Desarrollo de los modelos matemáticos
Para desarrollar los modelos matemáticos, en este trabajo se siguió los pasos de la estrategia
42
TECNOLOGÍA QUÍMICA Vol. XX, No. 3, 2000
general de la modelación matemática planteada por Himmelblau /1/, donde el primero de ellos es la definición del problema y losobjetivos del modelo, los cuales están en función de las necesidades del departamento técnico de la refinería cubana "Ñico López".
Modelación matemática intercambiadores de calor
de
los
La modelación matemática de los intercambiadores de calor tiene como objetivos determinar: - Las temperaturas de salida de ambos fluidos. - El calor cedido, calor absorbido y el porcentaje de pérdidas...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.