Procedimiento metodológico fundamental

Introducción

El procedimiento metodológico fundamental utilizado para resolver un problema consiste en representarlo de una manera adecuada, por lo general, las herramientas lógico matemáticas nos brindan un marco útil para representar mediante un sistema de símbolos y reglas, el comportamiento de los sistemas reales. Si bien el sistema real a estudiar es único, puede existir un número muy grande de modelos asociados al mismo. En la actualidad se implementan modelos computacionales para resolver problemas comunes en el campo de la ingeniería química.

La simulación digital constituye una poderosa herramienta para la resolución de las ecuaciones que describen a los sistemas en ingeniería química. Los métodos numéricos son una clase de algoritmos para resolver una amplia variedad de problemas matemáticos. Únicamente se emplean operaciones lógicas y aritméticas; por consiguiente, pueden implementarse fácilmente sobre computadoras digitales.

La simulación de procesos químicos es una herramienta de cálculo que nos permite representar un proceso químico mediante métodos numéricos y está vinculada al cálculo de los balances de materia, energía y cantidad de movimiento; de un proceso cuya estructura, y datos preliminares de los equipos que lo componen, son conocidos. De forma general podemos decir que un programa de simulación de procesos químicos está constituido por las siguientes partes:

1) un modelo.

2) un conjunto de ecuaciones.

3) reglas lógicas o modelo estadístico.

Simulador de procesos PRO/II

Es un paquete de simulación de procesos en estado estacionario diseñado por la empresa Simulation Sciences (Simsci) para el uso de la industria química, de refinación de petróleo, de gas natural y petroquímica en general. En este sistema se combina la fuente de datos de una extensa librería de componentes químicos y de métodos de predicción de propiedades químicas; con la más avanzada y flexible técnica de operación unitaria para ofrecer al ingeniero de procesos la facilidad de cálculos en el manejo de balances de masa y energía [SIMSCI, 1997].

El software de simulación de proceso de PRO/II® es un simulador en estado estacionario que permite el diseño de procesos y el análisis operacional mejorados. Se diseña para realizar balance de masa y los cálculos rigurosos del balance energético para una amplia gama de procesos químicos. En especial en productos químico, petróleo, gas natural, a los sólidos que procesan y a las industrias del polímero permitiendo la solución más comprensiva de la simulación de proceso disponible hoy en día.

Es un programa de simulación de procesos de fácil manejo que opera bajo ambiente Windows, combinando todas las herramientas fuertes para simulaciones familiarizadas con la ingeniería de procesos. El programa incluye una amplia variedad de componentes en la librería y los métodos termodinámicos de predicción de propiedades con las más avanzadas y flexibles técnicas de cálculos de operaciones unitarias, para proporcionar las facilidades computarizadas de cálculos referentes abalances de masa y energía necesarias para modelar muchos de los procesos en estado estacionario.

PRO/II es capaz de modelar desde sencillas hasta complejas columnas de destilación. Para resolver cada sistema o proceso se basa en balances de materia y energía y en ecuaciones de equilibrio líquido–vapor. El usuario puede escoger el método que mejor se aplique a un sistema en particular.

Los paquetes termodinámicos disponibles en PRO/II pueden ser clasificados dentro de seis categorías:

♦ Métodos ideales.

♦ Correlaciones generalizadas.

♦ Ecuaciones de estado.

♦ Métodos de actividad líquida.

♦ Paquetes especiales.

♦ Electrolitos.

Al simulador se le debe suministrar toda la información posible sobre las características de los equipos (número de platos de la columna, reflujos internos, presión, ubicación de la alimentación y de los retiros, intercambiadores de calor,...), alimentación (composición, temperatura, flujo,…) y condiciones a la cual opera el proceso (parámetros de control, límites de operación,…) que se vayan a simular. Mientras más precisos sean los datos y mayor cantidad se suministren al programa, mejores serán los resultados obtenidos.

DESCRIPCION Y CARACTERISTICAS.

Las propiedades de transporte son seleccionadas en conjunto con los métodos termodinámicos y comprenden las viscosidades del vapor y del líquido, las conductividades térmicas del vapor y del líquido y la difusividad del líquido. Al predecir las propiedades de las mezclas, bien sea, vapor-líquido, líquidolíquido, sólido-líquido, constantes de equilibrio, entalpías, entropías, densidades y propiedades de transporte, Pro II hace uso de ecuaciones o métodos termodinámicos para así reproducir el comportamiento de las unidades.

Este paquete dispone de métodos para el cálculo de ecuaciones de estado, coeficientes de actividad de líquidos, correlaciones generalizadas, paquetes especiales y polímeros.

a) Ecuaciones de estado.

Las ecuaciones de estado son aplicables para amplios rangos de temperaturas y presiones. Pueden ser utilizadas para calcular todas las propiedades termodinámicas, utilizando el gas ideal como sistema de referencia.

Las ecuaciones de estado con las que cuenta este paquete son: Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng Robinson (PR) y Uniwaals.

Si se desea modelar un proceso se deben definir en el banco de datos (databank) las unidades del proceso, las corrientes del mismo y los componentes químicos de las corrientes. También se debe escoger el modelo termodinámico apropiado según el proceso para que se definan las propiedades

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