ENTORNO AL SIMULADOR
Todos los profesionales relacionados
al desarrollo diario de una planta química tienen la responsabilidad de decidir
que hacer frente a diferentes situaciones de operación, por ello es importante
que la persona a cargo sepa que acción resulta ser la más adecuada para
solucionar la problemática presente.
Lamentablemente las
condiciones de trabajo en la industria no permiten el proceso de prueba y
error, pues implementar una decisión
equivocada puede llegar a tener consecuencias indeseadas en las condiciones de
especificación del producto. Sin embargo utilizar un simulador no es siempre la única o mejor alternativa. Una buena forma de decidir si un simulador es adecuado, es considerar las siguientes situaciones:
- Cuando existe la formulación matemática pero es difícil obtener una solución
analítica: La resolución de muchos esquemas teóricos resulta ser tan extensa
que a menudo se recurre a simplificaciones que merman la exactitud del modelo.
-
Si no existe el sistema real
-
Si es imposible experimentar
directamente con el sistema real: Debido a que en
planta se debe mantener un estricto
control de calidad, no se puede intervenir el sistema las veces que sea necesario hasta encontrar la solución óptima.
-
El sistema
evoluciona muy lentamente, o muy rápidamente: La posibilidad
que
ofrecen los simuladores actuales de
modificar el tiempo virtual de la simulación, es un recurso invaluable para estudiar problemas de este estilo, en el simulador
se puede obtener el resultado en unos
pocos segundos.
-
El desarrollo del modelo puede ser costoso, laborioso y lento.
Es preciso un
amplio
conocimiento del sistema a modelar,
incluyendo consideraciones específicas tomadas de plantas o diseños similares.
-
No se puede conocer el grado
de imprecisión de los resultados.
Generalizando, las
conveniencias de utilizar el simulador computacional son, entre otras, que evita complicados cálculos y entrega
resultados rápidamente. Y fundamentalmente, al trabajar con sistemas
abstractos, no existe el riesgo de inutilizar un equipo ni la necesidad de
detener la producción por decisiones equivocadas.
PETRO-SIM V4.0
Petro-SIM el primer y único proceso simulador capaz
de modelador de refinería realmente escalable. Petro-SIM proporciona tecnología pionera
para apoyar la evaluación comparativa,
la evaluación y la mejora sostenida
de lucro. Propietarios de la refinería obtienen una ventaja competitiva y mejorar la rentabilidad mediante la reducción de errores, mejorar la toma de decisiones y proporciona fácil acceso a la refinería de
ancho conocimientos y experiencia.
A
través de la interfaz de Petro-SIM totalmente interactivo,
usted puede fácilmente manipular variables
de proceso y la topología de funcionamiento
de la unidad, y totalmente personalizar
la simulación utilizando su
capacidad de extensibilidad.
Es una herramienta basada en Hysys, puede emplearse
como herramienta de diseño, probando
varias configuraciones del sistema capaz
de optimizarlo en la refinería.
Se debe tener en cuenta que PETRO-SIM SIMULA Y EL INGENIERO DISEÑA.
Refinería Modelando
Soluciones
Petro-SIM
permite romper las barreras de rendimiento y mejorar la rentabilidad de cuatro maneras:
1.
Al proporcionar
la capacidad de desarrollar modelos
de toda la refinería y
evaluar las variables económicas y ambientales claves dentro de la refinería economía de la cadena de suministro. Mediante el desarrollo de una sola refinería modelos de ancho, una unidad no tiene que ser optimizado a expensas de otra.
evaluar las variables económicas y ambientales claves dentro de la refinería economía de la cadena de suministro. Mediante el desarrollo de una sola refinería modelos de ancho, una unidad no tiene que ser optimizado a expensas de otra.
2.
A través de
la integración de Profimatics Sim Serie de KBC
y modelos de
reactores Petrofine en diagramas
de flujo Petro-SIM.
3.
Mediante la
incorporación de mecanismos integrales de KBC para
el ensayo
la gestión y la refinería de predicción propiedad física, dejando optimizar las especificaciones y limitaciones reales.
la gestión y la refinería de predicción propiedad física, dejando optimizar las especificaciones y limitaciones reales.
4. Al permitir a
las refinerías a aprovechar la experiencia de KBC para refinería
mejora de los beneficios al tiempo que aprovecha los mismos modelos.
mejora de los beneficios al tiempo que aprovecha los mismos modelos.
Tradicionalmente,
los modelos han tenido un alcance limitado porque toda la planta los modelos es difíciles de construir y mantener porque la computadora con sus requisitos de hardware limitan el tamaño del modelo. Petro-SIM
que permite desarrollar modelos de
toda la planta, proporcionando capacidades
técnicas nunca antes ofrecido refinería ensayos.
Ensayos
de la refinería se basan en un modelo conceptual con una colección de
software asociado de métodos
para la caracterización de las
mediciones y propiedades de materiales
de hidrocarburos. Un ensayo de refinería
matriz es una colección de información sobre el material a base de hidrocarburo
OBJETIVOS PRINCIPALES DE LA
SIMULACIÓN
-
Definir
paquete de fluido
-
Ejecutar
añadir corrientes para cálculos del compresor
-
Utilidades
de corriente de crear y pegar
-
Especificación
del programa Aspen Hysys, la cual es válida para Petro-SIM, cuaderno de
trabajo.
-
Armar
el diagrama del proceso
SIMULACIÓN DEL PROCESO
La
simulación digital de procesos es la actividad por la cual un conjunto de
subprogramas (unidades de cálculo) escritos en lenguaje simbólico permiten, una
vez ejecutados en el computador, la obtención por cálculo de valores realistas
para las variables de operación características de un proceso químico.
Tanto
el diseño como la operación de una planta se pueden facilitar mediante la
simulación del proceso o de algunas de sus partes, ya que es muy difícil que la
dirección de la empresa permita a los ingenieros introducir arbitrariamente
cambios en una instalación por el simple hecho de ver que es lo que ocurre.
Además el modelo matemático de un proceso se puede manipular más fácilmente que
la planta real.
Simulación
es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a cabo
experiencias con el mismo con la finalidad
de comprender el comportamiento del
sistema o de evaluar nuevas estrategias - dentro de los límites
impuestos por un criterio o conjunto de
ellos, para el funcionamiento del
sistema. Segun “R.E. Shannon”
Las relaciones físicas fundamentales que usa
el simulador son los siguientes:
-
Balances de masa
y energía
-
Relaciones de
equilibrio
-
Correlaciones de
velocidad (Reacción, transferencia de masa y calor)
Predice
-
Flujos,
composiciones y propiedades de las corrientes
-
Condiciones de
operación
-
Tamaño de equipo
Algunas aplicaciones
-
Diseño y
optimización de procesos
-
Entrenamiento
operativo de operarios
-
Para llevar a
cabo control de procesos (estrategias de control predictivo FF).
DISEÑO DE PROCESOS
Puede considerarse constituido por tres etapas:
-
Síntesis de proceso es la etapa en la cual se crea la estructura básica
del diagrama de flujo.
-
Simulación de procesos es la etapa en la cual se requiere solucionar
balances de materia y energía para un proceso en estado estacionario.
-
Optimización puede ser paramétrica, modificando parámetros tales
como presión, temperatura.
El
resultado de estas tres etapas es el diagrama de flujo de procesos en forma no definitiva ahora con lo que se
conoce como ingeniería de detalles.
Es
la etapa en la cual se requiere solucionar balances de materia y energía para
un proceso en estado estacionario, calcular dimensiones y costos.
SIMULACIÓN ESTACIONARIA Y DINÁMICA DE PROCESO
La
simulación en estado estacionario implica resolver los balances de un sistema
no involucrando la variable tiempo, por lo que el sistema de ecuaciones deseara
estudiar o reflejar en el modelo las variaciones de las variables de interés
con las coordenadas espaciales (modelos a parámetros distribuidos); entonces
deberá utilizarse un sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales
(según el número de coordenadas espaciales consideradas).
Un
ejemplo puede ser la variación radial de la composición en un plato en una
columna de destilación, la variación de las propiedades con la longitud y el
radio en un reactor tubular, etc.
La
simulación dinámica plantea los balances en su dependencia con el tiempo, ya
sea para representar el comportamiento de equipos batch, 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 variable
diferencial es el tiempo, en el caso de modelos a parámetros concentrados. En
caso contrario, se deberá resolver un sistema de ecuaciones diferenciales a
derivadas parciales, abarcando tanto las coordenadas espaciales como la
temporal.
Análisis del sistema (identificación de parámetros, perturbaciones,
variables manipulables, variables de entrada y de salida).
Una vez
identificadas las variables críticas del sistema, la simulación estacionaria
permite determinar, para distintos escenarios posibles, la cantidad de flujo y
la presión del gas entregado a cada destino.
Por otra parte, la
simulación dinámica no se limita a describir los estados estacionarios del
sistema sino que también describe cómo evoluciona el estado del proceso.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA APLICACIÓN DE SIMULACIÓN
DE PROCESOS
Ventajas:
1. Estudiar procesos existentes de una manera más rápida,
económica y completa en la planta real. La simulación no interfiere en los
sistemas de procesos reales.
2.
Con
un modelo matemático adecuado se pueden realizar ensayos en los valores
extremos de ciertas condiciones de operación, lo cual no sería posible hacer en
la planta.
3. Permite comparar con rapidez y minuciosidad distintos
procesos, modificaciones o diseños que se deseen colocar en operación. También
permite ensayar hipótesis sobre sistemas o procesos antes de llevarlos a la
práctica.
4.
La observación
detallada del sistema simulado nos permite tener una mejor comprensión del
mismo.
5.
Diseño
de equipos y plantas completas en un menor tiempo y con menor presencia de
errores e imprecisión. Representa un proceso relativamente eficiente y sencillo
Desventajas:
1.
Los modelos de
simulación para computadora son costosos y requiere tiempo para desarrollarse y
validarse.
2.
Se requiere gran
cantidad de corridas para encontrar “soluciones óptimas”.
3.
Es difícil aceptar los
modelos de simulación.
4.
Los modelos de
simulación no son de optimización directa (son modelos de análisis).
5.
Se pueden tener
restricciones o limitaciones en la disponibilidad del software requerido.
LIMITACIONES DE LOS SIMULADORES
Se
debe tener en cuenta que los resultados de una simulación no son siempre
fiables y estos se deben analizar críticamente.
Hay
que tener en cuenta que los resultados dependen de: - La calidad de los datos de entrada
- De que las correlaciones empleadas sean las apropiadas (escoger bien el paquete termodinámico)
- Elección adecuada el proceso.
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