Termodinamica

Simulación de Procesos

Importancia de la termodinámica en la simulación de procesos
J. A. Feliu
Aspen Technology, S.L.

L
La aplicación de la termodinámica a los modelos de simulación ha permitido avanzar a la industria de proceso en el diseño de nuevas plantas y en la operación de las existentes. La elección del correcto conjunto de ecuaciones que puedan representar las propiedadesfísicas y termodinámicas y el equilibrio de las fases fluidas se denota como etapa crítica para el éxito del proyecto de simulación. A falta de un modelo termodinámico universal, se han proporcionado unas instrucciones genéricas para la elección de las ecuaciones.

a industria de proceso gasta anualmente en todo el mundo alrededor de medio billón de euros en diseño conceptual, ingeniería de proceso,ingeniería de detalle, construcción, puesta en marcha, operación y mantenimiento de plantas químicas, refinerías, plantas de polímeros y de generación de energía. Para que los ingenieros químicos puedan ejecutar dichos procesos y estudios de producto, deben realizar la modelización del proceso y, previamente, disponer del conocimiento necesario de las propiedades termodinámicas y del comportamientode las fases de los sistemas químicos con los que van a trabajar. La simulación de procesos es la tecnología clave para el diseño y el desarrollo de procesos, el dimensionamiento de equipos y la optimización de procesos. Además, el constante desarrollo de modelos ha permitido más recientemente el uso de la simulación dinámica para estudios de controlabilidad, para el desarrollo de sistemas deentrenamiento de operadores, para la implementación de sensores en línea basados en modelos, para el desarrollo de modelos predictivos y para el control y la optimización en línea de procesos. No hay que olvidar, sin embargo, que el éxito de la modelización del proceso depende totalmente de la correcta descripción de las propiedades físicas y termodinámicas y de la correcta descripción del equilibriode las fases del sistema químico objeto de estudio.

El avance de las herramientas de simulación de procesos por ordenador ha sido espectacular en los últimos treinta años. Hasta los últimos años setenta, era raro que algún ingeniero joven tuviera alguna experiencia en simulación. La mayoría de los balances de materia y energía aún se realizaban a mano por equipos de ingenieros. Poco se habíaoído hablar de la simulación rigurosa de separaciones multietapa y multicomponente, y el diseño de dichos equipos se llevaba a cabo por una combinación de análisis simplificados, métodos short-cut y años de experiencia. Hoy en día, sin embargo, se espera que los ingenieros recién licenciados tengan ya un amplio dominio de las soluciones informáticas, especialmente de los simuladores de proceso. Encierta manera, el conocimiento necesario para desarrollar un proyecto de simulación va a depender de la herramienta usada. Son varios los simuladores de procesos, tanto en estado estacionario como dinámicos, que existen en el mercado, cada uno con ciertas particularidades. La mayoría de las compañías de ingeniería dispondrán de varios de ellos entre sus activos, ya que son una gran ayuda en manosde los ingenieros expertos. Sin embargo, la tremenda sofisticación y potencia de cálculo de estas herramientas, combinado con la cada vez más fácil utilización de las mismas, hacen que sean potencialmente peligrosas en manos de ingenieros menos expertos. Básicamente, debe anteponerse el conocimiento ingenieril, el análisis riguroso de los datos obtenidos, a

 Ingeniería Química

julio/agosto06

111

INGENIERÍA QUÍMICA

la simple aceptación de los resultados por el hecho de haber sido generados por el ordenador. En cualquier caso, el éxito en la modelización y simulación de procesos depende críticamente de la correcta descripción de las propiedades físicas y del comportamiento de las fases de los sistemas químicos objeto de estudio. La selección del modelo de propiedades...