Tutorial de introducción a Aspen plus
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4. Introduccin a Aspen PlusDesarrollado en el MIT por L. Evans. Actualmente posiblemente sea el ms extendido en la industria. (Compr a HYSIM/HYSIS en 2003) QU ES ASPEN PLUS Aspen Plus es un simulador estacionario. Simulador secuencial modular (en las ltimas versiones permite la estrategia orientada a ecuaciones) Orientado a la industria de proceso: Qumica y petroqumica. Modela y simula cualquier tipo de proceso para el cual hay un flujo continuo de materiales y energa de una unidad de proceso a otra.
Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
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DE QU SE COMPONE ASPEN PLUS? El paquete de simulacin se puede dividir en tres bloques fundamentales: Simulation Engine. Es el ncleo del programa, escrito en Fortran es el que soporta todo el modelo desde la lectura del archivo de entrada que describe el proceso hasta su resolucin por algoritmos numricos. Tiene diferentes mdulos aparte del de simulacin: optimizacin, estimacin, regresin, ... Graphic User Interface. Es el entorno grfico de modelado. Propiedades fsicas. Bancos de datos con modelos termodinmicos y propiedades de un gran un nmero de componentes: orgnicos, inorgnicos, electrolitos y slidos.
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Graphic User Interface: Es la interface grfica de usuario para la creacin de modelos. Posee una sistema experto que va guiando en la construccin de un modelo. Posee ayuda con hiperlinks, de forma que se accede de forma rpida a los diferentes mens. Men de iconos que se identifican con los modelos de su librera. Posee un modo de dibujo en el cual se puede adornar la descripcin del modelo (lo que se haga aqu no afecta al modelo)
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Physical Properties: Son los mtodos y modelos empleados para el clculo denominados Option Sets. Las propiedades ms empleadas son: Coeficientes de fugacidad, Entalpas, Densidades, Entropas, Energas libres. Seleccionas directamente a los mtodos que quieres emplear: NRTL Wilson Redlich-Kwong UNIFAC UNIQUAC ... Se deben seleccionar segn el tipo de componentes y condiciones de operacin de trabajo: Mezclas ideales, Hidrocarburos y gases de hidrocarburos, Mezclas no polares Mezclas altamente no ideales, Asociacin y dimerizacin en fase vapor, Mezclas polares, Aminas, Petrleo.
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Simulation Engine: Librera de modelos: Aspen divide los modelos en las siguientes categoras: .Alimentaciones y productos .Mezcladores y Separadores .Flashes y Cambiadores .Destilacin Shortcut .Separaciones rigurosas (destilacin, extraccin, absorcin) .Reactores .Bombas y compresores .Tuberas .Slidos .Cristalizacin Para cada modelo escogido existen diferentes iconos. Algoritmos de resolucin: De simulacin: Broyden, Wegstein, Newton, Secante, directo De optimizacin: SQP (Programacin cuadrtica) De regresin: Britt-Luecke, Deming (WLS)
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QU ES UN MODELO DE SIMULACIN DE PROCESOS EN ASPEN PLUS? Un Proceso consiste en componentes que se mezclan, separan, calientan, enfrian y convierten en unidades de operacion. Un proceso se modela en Aspen siguiendo los siguientes pasos:0. Definir la topologa de la flowsheet del proceso: Definiendo las unidades de operacin del proceso Definiendo las corrientes de proceso que fluyen entre las diferentes unidades Seleccionando modelos de unidades de operacin de la librera de Aspen. Especificar los componentes qumicos en el proceso. Elegir los modelos termodinmicos del banco de Aspen para representar las propiedades fsicas. Especificar los caudales de flujo y las condiciones termodinmicas de las corrientes alimentacin al proceso. Especificar las condiciones de operacin para las unidades de la Flowsheet. (Opcional) Imponer condiciones de diseo de especificacin: variar una expresin (varaiable o relacin entre ellas) para alcanzar una especificacin. (Opcional) Realizar estudios de sensibilidad o case studies. (Opcional) Introducir sentencias Fortran para adecuar el modelo de la librera al modelo necesitado.
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Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
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Otras tareas que permite ASPEN PLUS: .Estimacin y regresin de propiedades fsicas. .Reconciliacin de datos de planta con los modelos de simulacin .Calculos de costes de la planta .Optimizaciones del proceso .Generacin de resultados de forma grfica y en tablas .Exportar los resultados a hojas de calculo. .Operaciones con electrolitos .Operaciones con slidos
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Usos de Aspen Plus. El Aspen se ha empleado para modelar procesos en industrias: qumicas y petroqumicas, refino de petroleo, procesamiento de gas y aceites, fueles sintticos, generacin de energa, metales y minerales, industrias del papel y la pulpa, alimentacin, farmaceticas y biotecnologa. Los modelos se emplean en todas las fases de la vida de una planta. -En el desarrollo del proceso: Para estudiar los costes de un proceso conceptual, cambios tecnolgicos,... -En el diseo del proceso: Estudiar tendencias, estudiar la flexibilidad de la planta para diferentes alimentaciones,... -En la planta existente: Mejorar operaciones de la planta, reducir consumos de energa, establecer cambios en condiciones de operacin para diferentes especificaciones,...Nuevos cambios en la planta (revamping)
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Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
VENTANAS PRINCIPALESMens
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Zona de trabajo
Tipos de corrientes
Librera de modelos
Estado del diagrama de flujo (DOF)Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
DATA BROWSER I
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DATA BROWSER y II
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Especificaciones generales y seleccin de sistema de unidades. Especificacin de los componentes que participan. Seleccin de los mtodos y modelos de propiedades fsicas Definicin de las corrientes de proceso (normalmente se hace en la zona de trabajo) Definicin de los bloques de proceso (se puede hacer en la zona de trabajo) Definicin de las reacciones, si hay en el proceso. Seleccin de opciones de convergencia en los mtodos numricos. Opciones de la hoja de flujo (diseo de especificaciones,...) Herramientas de anlisis: sensibilidad, optimizacin, ajuste de parmetros,... Modo orientado a ecuaciones Resumen de resultados: convergencia, corrientes, balances de masa/energa...
El El
indica que ese apartado est completo. indica que ese apartado NO est completo.
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OPCIONES DEL SIMULADOR
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Permite ejecutar slo balances de materia. Cada simulacin parte como estado inicial para buscar la solucin de los resultados anteriores.
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SELECCIN DE SISTEMA DE UNIDADES
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Seleccin de unidades entre las preconstruidas, el usuario puede definir su propio sistema de unidades.Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
OPCIONES DEL INFORME
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Qu variables son interesantes para mostrar en los resultados.
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SELECCIN DE COMPONENTES
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Nombre dado por el usuario
Nombre oficial (ingls) Frmula Se debe introducir uno de estos dosModelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
SELECCIN DE PROPIEDADES FSICAS
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Parmetros de interaccin
Seleccin de un mtodo entre los disponibles.Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
REACCIONES
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Qumica de electrolitos
Reacciones, pueden ser de 4 tipos, p ej. Powerlaw es Arrhenius y React-dist se emplea para destilacin reactiva.
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SELECCIN DE MODELOS I
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Diferentes ICONOS para un modelo.
Diferentes modelos de columnasModelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
SELECCIN DE MODELOS II
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Drag and drop
Opciones, botn derecho del ratn
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SELECCIN DE MODELOS III
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Doble click o con el databrowser se accede al men de especificacin del equipo.
160 573
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SELECCIN DE MODELOS y IV
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DEFINIENDO CORRIENTES
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Tipos de corrientes Entradas y salidas de los equipos donde conectar las corrientes. En azul decantado de agua, en rojo corrientes principales Se arrastra la corriente hasta un terminal y se da un click.
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DEFINIENDO CORRIENTES II
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Se numeran automticamente.
Botn derecho del ratn, men de opciones
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DEFINIENDO CORRIENTES y III
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Doble click o con el databrowser se accede al men de especificacin de la corriente.
523 160
100
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EJECUCIN DE LA SIMULACIN I
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Se ejecuta la simulacin
Todos los datos necesarios se han completado
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EJECUCIN DE LA SIMULACIN y II
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RESULTADOS DE LA SIMULACIN I
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Resultados pueden ser: azul=OK, amarillo=Warnings, rojo=errores.Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez
RESULTADOS DE LA SIMULACIN II
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RESULTADOS DE LA SIMULACIN y III
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Tabla de resultados
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OPCIONES AVANZADAS
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3 de las ms empleadas, ensayos de sensibilidad, transferencia de variables y diseo de especificaciones.
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PLANTA DE PRODUCCIN DE CICLOHEXANO I
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PLANTA DE PRODUCCIN DE CICLOHEXANO II
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RXNHEAT BFWPHT R-COOL AVAILH
BFW
SL115
STM115
BFWOUT
H2RCY RX-COOL V-FLOW PURGE
VAP H2IN FEED-MIX FEED-HTR REACT HP-SEP BZIN FEEDMIX RXIN RXOUT LTENDS
COLUMN L-FLOW
LIQ CHRCY
COLFD
PRODUCT
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