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Guía de Introducción a la
simulación de procesos en
CHEMCAD 5.3.4 (estado
estacionario)
Roberto Guillén P.
Representaciones Caesar C.A.
Steam
1
1
7
5
6
8
4 3
2
2 10
9
Ejemplo 10. Sección 13-86. Perry, Manual del Ingeniero Químico
reflujo
Stream No. 1 4 5 6 8 Name Petróleo Cru Corte 1 Corte 2 Corte 3 Corte 4
- - Overall - -
Temp F 637.0002 249.7055 323.0812 368.4691 450.0220
Pres psia 30.0000 26.4897 27.2138 28.0828 29.0966
Vapor mole fraction 0.6091 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
*** Dry Basis *** - - Overall - -
Degree API 27.7214 57.7331 42.4220 39.0659 34.6691
Std liq BPSD 34602.8604 3020.1253 1484.7939 4834.4538 2009.1169
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Objetivos
Familiarizar al ingeniero en la metodología de simulación de procesos y
operaciones gas/líquido usando CHEMCAD como simulador de procesos
estacionarios.
Contenido -Introducción a CHEMCAD
-Filosofía de un Simulador de Procesos
-Método de Simulación secuencial-modular
-Selección del Método Termodinámico
-Especificación de las Operaciones Unitarias
Ejemplo 1 en CHEMCAD: Planta de estabilizadora de gases
-Familiarización en el ambiente CHEMCAD
-Manejo de las unidades de ingeniería en CHEMCAD
- Base de datos
- Consulta de datos
- Gráfica de propiedades
-Diagrama de fases
- Listado de Componentes
- Ensayos de Petróleo, base de datos de crudos
- Limitaciones, Opciones del usuario
- Sustancias definidas por el usuario
- Termodinámica
- Auto selección CHEMCAD
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- Asistente
- Uso de la ayuda CHEMCAD
- Recomendaciones generales
- Herramientas asistentes de ingeniería:
- Dimensionamiento de Tuberías
- Gráficos Termodinámicos, Opciones de Exportación, cálculos
- Cambio de unidades de ingeniería
- Paleta de Operaciones Unitarias, subpaletas
- Uso de alimentaciones y descargas
- Relación iconos y métodos de cálculos
- Conexión de iconos
- Numeración de corrientes y operaciones unitarias.
Opciones
- Diseño y Evaluación de Equipos: Criterios de Simulación
- Grados de libertad, guía CHEMCAD
- Numeración de las etapas por CHEMCAD
-Análisis de sensibilidad
- Reportes y Resultados
- Formato, Opciones
- Tabla de Propiedades
- Exportación del diagrama de proceso a otras aplicaciones
Ejemplo 2 CHEMCAD: Evaporación Instantánea con reciclo (3.1 Seider)
- Modelos de cálculo de evaporación instantánea
- Uso de controladores
- Algoritmos de convergencia, tolerancia, número de iteraciones
- Comparación de los métodos de convergencia: sustitución sucesiva,
Método de Wegstein, DEM
- Cambio de corriente de reciclo
Ejemplo 3 CHEMCAD: Fraccionamiento de Crudo
- Crudo especificado por el usuario
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- Predicción de Propiedades de refinerías
- Uso de la Unidad TOWERPLUS para equipos laterales al
fraccionador
- Convergencia de TOWERPLUS
- Uso de la operación SREF: Predicción de propiedades de
etapas, corrientes internas del fraccionador
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Introducción a CHEMCAD
Historia
CHEMCAD nace en 1984 cuando un profesor universitario formó un equipo
para desarrollar un simulador de procesos para computadoras personales PC;
motivado por la incomodidad de los simuladores de procesos existentes para le
época que requerían el uso de computadoras de gran escala (mainframe). El
Simulador fue vendido a la sección de softwares de McGraw Hill (COADE) y luego
siguió siendo desarrollado y distribuido por Chemstations Inc. CHEMCAD ha
venido evolucionando durante estos años para convertirse en un paquete de
módulos que abarca cálculo y diseño de intercambiadores de calor (CC-THERM),
simulación de destilaciones dinámicas (CC-DCOLUMN), simulación de reactores
por lotes (CC-ReACS), simulación de destilaciones por lotes (CC-BATCH),
simulación de redes de tuberías (CC-SAFETY NET).
En los años más recientes se ha enfatizado en el desarrollo de interfases con
otras aplicaciones para aumentar las facilidades del usuario y flexibilidad de
cálculo. Por ejemplo CHEMCAD trabaja bidireccionalmente con Excel y sus
tecnologías COM, DCOM y OPC le permite trabajar fácilmente con otras
aplicaciones de ingeniería o administrativas, brindándole al usuario todas las
herramientas para integrar el trabajo de la empresa, ser más eficiente y productivo
en un ambiente mucho más competitivo.
¿En qué consiste CHEMCAD?
CHEMCAD es utilizado para estudiar y calcular cargas de calores,
requerimientos de energía, equilibrios químicos y de fases, el comportamiento de
equipos complejos como torres multi-etapas, balances de masa, dimensionamiento
de equipos, entre otros cálculos.
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Para realizar cálculos de equilibrio líquido-vapor CHEMCAD cuenta con más de 45
opciones termodinámicas que permiten modelar sistemas complejos y desviados de
la idealidad como: petróleo, gas natural, químicos comunes, químicos desviados de
la realidad (mezclas azeotrópicas), metanol, aminas, fluoruro de hidrógeno, etc.
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Filosofía del Simulador de
Procesos
Los diagramas de procesos son el lenguaje de los procesos químicos. Como
una obra de arte describe un proceso existente o un proceso hipotético con
suficientes detalles para describir las principales condiciones del proceso.
La simulación, es la herramienta que el ingeniero químico utiliza para
interpretar los diagramas de proceso, para localizar problemas operacionales y
predecir el comportamiento de los procesos. El corazón del análisis es el modelo
matemático, un conjunto de ecuaciones que relacionan variables del proceso, como
temperatura, presión, flujo, composición de las corrientes con el área superficial,
posición de las válvulas, configuración geométrica, etc. El simulador de procesos
resuelve las variables desconocidas a partir de las conocidas o parámetros de
diseños deseados.
Hay muchos niveles de análisis. En orden ascendente de complejidad, se
cuentan: balances de materia, balances de materia y energía, dimensionamiento de
equipos, análisis de costos. Se agregan ecuaciones adicionales y los algoritmos de
solución de ecuaciones se hacen cada vez más complicadas.
Afortunadamente, la mayoría de los procesos químicos envuelven equipos de
proceso convencionales como: intercambiadores de calor, bombas, columnas de
destilación de absorción, etc. Para estas unidades de proceso, las ecuaciones no
difieren entre los diferentes procesos químicos. Las propiedades de las sustancias,
las constantes químicas sí cambian, pero no las ecuaciones. Por ende, preparar uno
o más algoritmos de solución es posible para cada unidad de proceso para resolver
los balances de materia y energía y para estimar costos y dimensiones de equipos.
Una librería de subrutinas o modelos puede ser escritas en FORTRAN, MS C, MS
Visual Basic para automatizar esos algoritmos de solución que constituyen el
corazón del simulador de procesos.
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Los diagramas de procesos reales, son diferentes a los diagramas
de simulación. La simulación representa un modelo matemático del proceso y
rara vez coincide con la configuración gráfica del diagrama de proceso.
Comúnmente se utilizan artificios de simulación para representar el modelo real, o
para manipular variables y así obtener las respuestas que el usuario requiere.
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Método de Simulación en un
simulador secuencial-modular:
Los pasos a seguir para hacer simulaciones en simuladores secuencial-
modular como CHEMCAD son muy parecidos a los que un ingeniero utiliza para
hacer cálculos de ingeniería a mano o usando una calculadora sencilla; pero con la
gran diferencia que los cálculos iterativos necesarios para hallar las soluciones
métodos algorítmicos de operaciones unitarias o de balance de masa y energía son
realizados rápidamente por el simulador. Lo que le permite al usuario ensayar otras
posibilidades de diseño u operación en tiempo récord y con la garantía de incurrir
en un menor número de errores humanos.
En la Figura N°1, se puede observar un diagrama con los pasos mínimos
necesarios para realizar simulaciones con un simulador secuencial-modular como
CHEMCAD. Estos pasos incluyen: seleccionar las sustancias puras o definidas por
el usuario, dibujar el diagrama de simulación, seleccionar un método
termodinámico apropiado, introducir los datos de flujos de las corrientes de
entrada, introducir los parámetros de diseño o evaluación de las operaciones
unitarias o métodos de cálculo requeridos, hacer ajustes adicionales (usando
controladores u otros artificios de simulación) y la parte más importante de la
simulación: interpretar los resultados.
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Figura N° 1. Metodología para simular procesos en un simulador secuencial-
modular
De manera detalla se debe proceder de la siguiente forma:
Seleccionar los componentes: Después de abrir y darle nombre al nuevo archivo de
CHEMCAD, éste es el siguiente paso hacia la simulación. Al abrir el nuevo archivo
CHEMCAD recibe al usuario con la paleta de operaciones unitarias. Para poder
seleccionar los componentes, ésta debe ser cerrada presionando el botón
(Simulation/Graphic) en la barra de herramientas o presionando la opción Run
Simulation del menú principal. Para abrir la selección de Componentes se debe
presionar el botón o seleccionar la opción Component List del menú
ThermoPhysical. En el campo Search for se debe escribir la fórmula de la
sustancia, su nombre en inglés (usando de manera opcional el botón
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Next para sustancias con nombres compuestos) o su número de identificación en
la base de datos de CHEMCAD. Una vez identificada la sustancia, debe ser
agregada a la lista de sustancias de la simulación haciendo doble clic sobre la
sustancia o presionando el botón Add. Una vez completada la selección
de las sustancias a utilizar en la simulación se debe presionar el botón OK para
hacer que CHEMCAD descargue la base de datos de las sustancias puras
seleccionadas.Si se desea hacer una simulación utilizando pseudo-componentes
basados en una curva de destilación de un crudo o la base de datos de crudos de
CHEMCAD, debe seleccionar la opción Distilliation Curves del menú
ThermoPhysical e indicar el número de las corrientes a caracterizar, los métodos
a de modelaje deseados, los rangos y número de pseudo-componentes a utilizar,
etc. Una vez cargadas las curvas de destilación y y otras propiedades y/o curvas,
CHEMCAD generará los pseudo-componentes que imitarán el comportamiento y
las propiedades de la corriente de petróleo o derivado que se simula.
Para hacer el diagrama o modificarlo el modo de CHEMCAD debe
encontrarse o ser cambiado a Gráficos. Para ello, se debe utilizar el botón
(Simulation/Graphic). Luego de ser presionado aparecerá la paleta de operaciones
unitarias.
Colocar las flechas de alimentación y productos: Los iconos
imprescindibles son las flechas de alimentación de color rojo y las flechas
de productos de color púrpura. Todas las corrientes que no sean internas
del diagrama de proceso deben utilizar una de estas flechas en el diagrama de
simulación de CHEMCAD.
Agregar las operaciones unitarias al diagrama de simulación: El
usuario debe navegar con el puntero del ratón sobre la paleta de operaciones
unitarias y al encontrar la operación unitaria que desea agregar, debe presionar el
SI CHEMCAD ESTÁ EN EL MODO “Simulation”, EL USUARIO
NO PODRÁ MODIFICAR EL DIAGRAMA DE SIMULACIÓN.
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icono del equipo. Luego debe hacer un clic sobre el área de trabajo. Este
procedimiento se repite hasta completar los equipos necesarios.
Unir las operaciones unitarias con corrientes: Las flechas de alimentación,
productos y todas las operaciones unitarias del diagrama debe ser conectadas por
corrientes. Para ello se presiona en la paleta de operaciones unitarias el botón de
corrientes Stream. Luego en el área de trabajo se debe acercar el cursor del
ratón al extremo derecho de las flechas de alimentación y operaciones unitarias
hasta que un botón rojo se ilumine. Al iluminarse el botón rojo del equipo, se
debe presionar el botón del ratón y desplazar el cursor hacia la operación unitaria o
flecha de productos en la que se desea que esta corriente descargue su flujo. Al
acercarse a la operación unitaria se encenderá un botón azul del lado
izquierdo del equipo o flecha de producto y aparecerá el mensaje IN-LET. Esto
indica que se debe presionar el botón del ratón para conectar la corriente al equipo.
Este procedimiento se repito hasta que todas las fechas y equipos estén conectados.
Pasar a modo de simulación: Al finalizar de construir el diagrama de
Simulación, se debe pasar al modo de Simulation nuevamente para seguir con el
proceso. Para ello, se debe presionar el botón (Simulation/Graphic) en la
barra de herramientas o presionando la opción Run Simulation en el menú
principal
Seleccionar el método termodinámico: La exactitud, confiabilidad y
reproducibilidad de los resultados de una simulación son extremadamente
dependientes del modelo termodinámico utilizado en el cálculo.
Una de las grandes ventajas de CHEMCAD es poder ensayar diferentes
métodos termodinámicos para un mismo sistema y utilizar esta herramienta para
interpretar los resultados y sus posibles variantes, dependiendo de los ensayos.
Dependiendo de cada aplicación, CHEMCAD tiene un modelo que mejor se
adapta al sistema o proceso del usuario. Con el uso constante de CHEMCAD, el
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usuario generalmente desarrolla una predilección hacia los modelos
termodinámicos que mejor se adaptan a los datos experimentales u observados en
los procesos.
Sin embargo, CHEMCAD ofrece una guía para seleccionar el método más
apropiado; pero esto no excluye la responsabilidad del usuario de utilizar el más
adecuado. Tomando en cuenta que los nuevos usuarios de CHEMCAD podría no
estar familiarizados con la oferta de modelos disponibles en CHEMCAD, se
presenta a continuación una pequeña guía de selección para brindar algunos
criterios de selección para este proceso. En la tabla N°1 se presenta un resumen de
los métodos termodinámicos disponibles en CHEMCAD, su uso y propiedades
físicas necesarias.
Para seleccionar un método termodinámico, CHEMCAD le ofrece un
asistente que se activa la primera vez que se cargan las sustancias que intervienen
en la simulación. Luego que se le indica al asistente los rangos de temperatura y
presión que serán las condiciones de borde, el asistente o Wizard le ofrecerá una
recomendación que Ud. podrá cambiar posteriormente. Para cambiar la
recomendación del asistente se debe seleccionar la opción K-values del menú
Thermophysical o presionando el botón en la barra de herramientas.
Método valor-K Tipo de Modelo Aplicaciones
Típicas
Datos Físicos
requeridos
ACTX Actividad
ADDK Agregado por el
usuario
Ajustados a modelo
únicos, conocidos
por el usuario
Amine Empírico Remoción de gases
ácidos (DEA, MEA)
API SRK Ecuación de Estado Hidrocarburos Tc, Pc, Ω, algunas
veces kij
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BWRS Ecuación de Estado Hidrocarburos
livianos (procesos
criogénicos)
Tc, Pc, Ω, algunas
veces kij
ESD Ecuación de Estado Polímeros y
químicos con
ESSO Hidrocarburos
pesados (asfaltos),
recomendado para
destilación al vacío
Tb, K
Florry-Huggins Actividad Polímeros Vi, K
GMAC(Chien-Null) Actividad Mezclas Polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
Grayson-Stread Ecuación de Estado
empírico
Hidrocarburos
(procesos de
refinación)
Tc, Pc, Ω,δ
Henrys Law Empírico Gases livianos no
condensables.
Sistemas ideales
Coeficientes de PV
de la ecuación
HRNM Modified
Wilson
Actividad Sistemas de
alcoholes,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
Vi, coeficientes de
PV de la ecuación,
Coeficientes de
Interacción binaria
Ideal Vapor
Pressure
Ideal Coeficientes de la
ecuación VP
K-table Datos del usuario Pr, Ki .t.Temp.
Margules Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Coeficientes de PV
de la ecuación
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Líquido-Vapor
Modified UNIFAC Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
Grupos UNIFAC,
Coeficientes de
interacción binaria,
coeficientes de PV
de la ecuación
MSRK Ecuación de Estado Químicos
(modificación del
métdo SRK para
considerar
sustancias polares)
Tc, Pc, m, n
NRTL Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
Coeficientes de PV
de la ecuación y
parámetros de
interacción binaria
Peng-Robinson Ecuación de Estado Hidrocarburos y
químicos no
polares
Tc, Pc, Ω, algunas
veces kij
Polinomial K Datos del usuario Pr, Ki.v.Temp.
PPAQ Datos del usuario Sistemas acuosos
de electrolitos.
Operaciones gas-
líquido de NH3,
Co2, HCl
Presión parcial v.
Temperatura y
Concentración. Los
archivos de los
sistemas
NH3-H2O, HCl-
H2O, ya están
cargados en
CHEMCAD.
PSRK Ecuación de Estado
y Actividad
Químicos Tc, Pc, Ω, grupos
UNIFAC
Regular Solution Actividad Hidrocarburos Vi, δ
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SAFT Ecuación de Estado Polímeros Tc, Pc, Vs, SFs,
DE/k, propiedades
de los polímeros y
algunas veces
coeficientes de
interacción binaria
Sour Water Empírico Gases ácidos
disueltos en agua
(H2S, CO2, NH3)
SRK Ecuación de Estado Hidrocarburos Tc, Pc, Ω, algunas
veces kij
TEG Dehydration Empírico Remoción de agua
de hidrocarburos
T.K. Wilson Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
Vi, coeficientes de
PV de la ecuación,
coeficientes de
interacción binaria
TSRK Ecuación de Estado Gases livianos
disueltos en
metanol0
Tc, Pc, Ω, kij, cij
UNIFAC Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
Grupos UNIFAC,
coeficientes de PV
de la ecuación
UNIFAC Polymers Actividad Polímeros Vi, Ci, grupos
UNIFAC
UNIQUAC Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
q, r, coeficientes de
PV de la ecuación,
coeficientes de
interacción binaria
UNIQUAC/ Actividad Mezclas polares, q, r, coeficientes de
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UNIFAC Equilibrio Líquido-
Vapor, Líquido-
Líquido-Vapor
PV de la ecuación,
coeficientes de
interacción binaria
UNIFAC LLE Actividad Equilibrio,
Líquido-Líquido
Grupos UNIFAC,
coeficientes de PV
de la ecuación
VAN LAAR Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor
Coeficientes de VP
de la ecuación,
coeficientes de
interacción binaria
WILSON Actividad Mezclas polares,
Equilibrio Líquido-
Vapor
Vi, coeficientes de
VP de la ecuación,
coeficientes de
interacción binaria
Tabla N°1. Modelos termodinámicos disponibles en CHEMCAD
Leyenda:
Tc = Temperatura crítica
Pc= Presión crítica
Vc= Volumen crítico
Ω= Factor acéntrico
q= Parámetro de superficie
r= Parámetro de volumen
δ= Parámetro de solubilidad
K= Factor de Watson-Nelson
Vi= Volumen molar del líquido
m,n= Parámetros MSRK
kij= Parámetros de Interacción Binaria para la ecuación de estado
Tb= Punto de ebullición normal
Cw= Tercer parámetro de para HRNM Wilson
Pr= Presión de referencia
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PV= Presión de vapor
Vs= Volumen característico de SAFT
SFs= Factor de forma de SAFT
DE/k= Energía de distribución de SAFT
Ci= Parámetro ajustable para UNIFAC de Polímeros
Especificar las Operaciones Unitarias en CHEMCAD: CHEMCAD cuenta
con más de 40 operaciones unidades de cálculo que no sólo son motores de cálculo
que representan operaciones unitarias reales, sino también otras operaciones
unitarias ficticias que facilitan los procesos de cálculo del usuario. Generalmente
las operaciones unitarias de CHEMCAD tienen más de un modo de cálculo para
permitir realizar evaluaciones y diseños basados en diferentes parámetros o
expectativas.
Para especificar las operaciones unitarias, el usuario debe hacer doble clic
sobre el icono de cada equipo; luego se desplegarán las pantallas en las que podrá
navegar con la ayuda del ratón. Para introducir los datos en los campos de las
operaciones unitarias, el usuario debe hacer un (01) clic sobre el espacio de la
información a introducir.
En la tabla N°2 se presentan las operaciones unitarias en CHEMCAD, con
los datos a introducir según sus métodos de cálculo y resultados obtenidos para
cada aplicación.
Nombre
e Icono
Aplicaciones
y Topología
mínima
(número de
corrientes a
conectar)
Modos de Operación y Datos a
Introducir
Resultados
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0: (Diseño) se especifica la presión*
de salida deseada y la eficiencia.
Modo de diseño. No acepta ser
parte de la incógnita de una red de
tuberías. Los nodos conectados
deben cerrar o abrir la red.
Calcula la potencia
del equipo, Cp/Cv
real y el ideal.
1: (Evaluación) se especifica la
potencia* y la eficiencia. No acepta
ser parte de la incógnita de una red
de tuberías. Los nodos conectados
deben cerrar o abrir la red.
Calcula la presión
de salida, Cp/Cv
real y el ideal.
2: (Diseño) se especifica el cociente
de la Presión de Salida/Presión de
entrada. No acepta ser parte de la
incógnita de una red de tuberías.
Los nodos conectados deben cerrar
o abrir la red.
Calcula la presión
de salida, la
potencia, Cp/Cv
real y el ideal.
COMP
Módulo de
compresión
de una
corriente
gaseosa de
proceso.
1 Entrada, 1
Salida.
3: (Evaluación): Se especifica la
potencia observada* y la presión de
salida*. No acepta ser parte de la
incógnita de una red de tuberías.
Los nodos conectados deben cerrar
o abrir la red.
Calcula la eficiencia
del equipo como
una fracción de 0
a 1.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
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4: (Diseño) Se especifica la potencia
observada*, la presión de salida* y
la eficiencia. Debe cambiarse el
algoritmo de convergencia a
AutoCalc *** o formar parte de una
red con nodos en el modo Flow set
by UnitOp).
Calcula el flujo de
la corriente de
entrada.
5: (Evaluación) Se especifica el
número líneas de velocidades, las
velocidades, los datos de cada curva
(flujo volumétrico, cabezal de salida
o presión). Se puede utilizar sin
nodos conectados o formando parte
de una red con nodos en el modo
Flow set by UnitOp).
Calcula el punto de
operación del
equipo: presión de
salida, eficiencia,
potencia.
CONT
Artificio de
simulación
para ajustar
variables. 1
Controler Off: Desconecta todas sus
funciones, no realiza ningún ajuste
Se desea liberar la
manipulación de
variables y permitir
el cálculo estándar.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK. *** Autocalc es un método antiguo utilizado en CHEMCAD para resolver incógnitas de corrientes.
Con el uso de la operación unitaria nodo y los controladores se obtienen soluciones más
rápidamente y con mayor confiabilidad.
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Feed-Forward: Copia una variable a
un equipo o corriente de
alimentación a otro equipo u otra
corriente de alimentación
La variable copiada
sujeta a posibles
modificaciones
realizadas por un
operador
matemático
Entrada, 1
Salida.
Feed-Backward: Ajusta una
variable que según la simulación es
un dato de operación del equipo o
una variable de una corriente de
alimentación
La variable
ajustada en el
equipo o corriente
de alimentación a
las expectativas del
usuario
0: se especifica el grado de
remoción de cada componente
como una fracción de 0 a 1.
Puede ajustar las variables de
temperatura* y presión* si se
especifican para las corrientes Top
Stream y Bottom Stream.
Calcula el flujo
composiciones,
temperaturas y
presiones de las
corrientes de
salida.
CSEP
Separador de
Componentes
Es un equipo
tipo caja
negra.
1 Entrada, 1
Salida.
1: se especifica el grado de
remoción de cada componente
como flujos molares. Puede ajustar
las variables de temperatura y
presión si se especifican para las
corrientes Top Stream y Bottom
Stream.
Calcula el flujo
composiciones,
temperaturas y
presiones de las
corrientes de
salida.
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2: Opcionalmente se pueden ajustar
las variables de temperatura* y
presión* si se especifican para las
corrientes Top Stream y Bottom
Stream.
Calcula el flujo
composiciones,
temperaturas y
presiones de las
corrientes de salida
(Requiere el uso de
electrolitos y no
acepta electrolitos
como especies
verdaderas).
CVAL
Válvula de
Control.
1 Entrada, 1
Salida.
En el modo Fix valve position,
adjust flow rate, el equipo debe
formar parte de un ramal de una
red hidráulica y por ello, estar
entre dos nodos en los que el flujo
es la incógnita como se muestra en
la imagen.
Se deben especificar las
dimensiones de la válvula o
calcularlas previamente utilizando
la herramienta de diseño del menú
Sizing-Control/ Control Valve.
Calcula el flujo por
el ramal de la red.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
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25
En el modo Fix Flow rate, adjust
valve position, el equipo debe estar
conectado a equipos de proceso
distintos a los nodos hidráulicos. Se
debe especificar las dimensiones de
la válvula y presión de salida del
equipo.
Calcula la abertura
de la válvula de
control, copia el
flujo alimentado y
la presión
especificada a la
corriente de salida.
En el modo Fix Flow,valve
position, calc Pout, el equipo debe
estar conectado a equipos de
proceso distintos a los nodos
hidráulicos. Se debe especificar las
dimensiones de la válvula y la
abertura de la válvula como un
porcentaje.
Calcula la presión
de salida, copia el
flujo alimentado y
la presión calculada
a la corriente de
salida.
0: Se especifica la separación como
una fracción de la unidad ( de 0 a
1).
Calcula los flujos de
las corrientes de
salida.
1: Se especifica el flujo molar de
cada corriente
Calcula los flujos de
las corrientes de
salida.
DIVI
Divisor de
corrientes
(sin calcular
el flujo en la
red de
tuberías). Por
lo menos 1
Entrada y 2
Salidas.
2: Se especifica el flujo de las
corrientes de salida. Debe
cambiarse el algoritmo de
convergencia a AutoCalc***.
Calcula los flujos de
la corriente de
entrada.
*** Autocalc es un método antiguo utilizado en CHEMCAD para resolver incógnitas de corrientes.
Con el uso de la operación unitaria nodo y los controladores se obtienen soluciones más
rápidamente y con mayor confiabilidad.
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3: Se especifica el flujo másico de
cada corriente de salida.
Calcula los flujos de
las corrientes de
salida.
4: Se especifican los flujos de las
corrientes de salida en unidades de
ingeniería de preferencia del
usuario (volumen de líquidos y
gases, flujo másico en diferentes
unidades de masa y molar a las del
perfil de la simulación.
Calcula los flujos de
las corrientes de
salida.
EREA
Reactor de
reacciones en
equilibrio. 1
Entrada, 1
Salida.
Se especifican el número de
reacciones en equilibrio, la caída de
presión *, el modo térmico de
cálculo, el tipo de reacciones (en
paralelo o en serie), la constante de
equilibrio y los coeficientes
estequiométricos, el calor de
reacción* (si se desea especificar
uno diferente al calculado por
CHEMCAD). En la pestaña More
Specifications, se deben introducir
el número de reacciones en
equilibrio, su constante de
equilibrio, los coeficientes
estequiométricos.
Calcula los flujos de
cada componente
en la corriente de
salida, la
temperatura (en
casos diferentes al
de operación
isotérmica y la
presión de salida.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
27
0: Se especifica la presión de salida
deseada* y la eficiencia. Modo de
diseño. No acepta ser parte de la
incógnita de una red de tuberías.
Los nodos conectados deben cerrar
o abrir la red.
Calcula la potencia
del equipo, Cp/Cv
real y el ideal.
1: Se especifica la potencia* y la
eficiencia. No acepta ser parte de la
incógnita de una red de tuberías.
Los nodos conectados deben cerrar
o abrir la red.
Calcula la presión
de salida, Cp/Cv
real y el ideal.
2: Se especifica el cociente de la
Presión de Salida/Presión de
entrada. No acepta ser parte de la
incógnita de una red de tuberías.
Los nodos conectados deben cerrar
o abrir la red.
Calcula la presión
de salida, la
potencia, Cp/Cv
real y el ideal.
EXPN
Módulo de
Expansión. 1
Entrada, 1
Salida.
3: Se especifica la potencia
observada* y la presión de salida*.
No acepta ser parte de la incógnita
de una red de tuberías. Los nodos
conectados deben cerrar o abrir la
red.
Calcula la eficiencia
del equipo como
una fracción de 0
a 1.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
28
4: Se especifica la potencia
observada*, la presión de salida* y
la eficiencia. Debe cambiarse el
algoritmo de convergencia a
AutoCalc *** o formar parte de una
red con nodos en el modo Flow set
by UnitOp).
Calcula el flujo de
la corriente de
entrada.
EXTR
Extractor
Líquido-
Líquido
contínuo. 2
Entradas, 2
Salidas.
Se introducen el número de etapas
ideales, la presión en el tope de la
columna*, la caída de presión*, el
número de la etapa ideal en la que
se alimenta cada corriente de
entrada. Se debe seleccionar un
método termodinámico capaz
de predecir el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula los flujos de
la corriente liviana
y la pesada, las
presiones y
temperaturas
FIRE
Horno
calentado por
combustión
de gases. 1
Entrada, 1
Salida.
Se introduce obligatoriamente la
Temperatura de salida* y la caída
de presión*. Opcionalmente, se
puede introducir el valor calorífico
del combustible y su flujo, así como
la eficiencia térmica general.
Calcula el calor
absorbido y el
consumo de
combustible.
Opcionalmente,
con el uso de un
controlador que fije
el consumo de
combustible como
*** Autocalc es un método antiguo utilizado en CHEMCAD para resolver incógnitas de corrientes.
Con el uso de la operación unitaria nodo y los controladores se obtienen soluciones más
rápidamente y con mayor confiabilidad. * Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
29
una función de la
eficiencia, se puede
calcular la
eficiencia térmica
indirectamente.
0: No se hace ninguna
especificación (Se utiliza la
temperatura y presión de la
alimentación para calcular la
separación instantánea). Para
simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes y la
condición
termodinámica
basado en la
temperatura y
presión de la
mezcla que se
alimenta
FLAS
Separación
instantánea
de fases. 1
Entrada, 2
Salidas. Para
simular
separaciones
de gas-liq-liq
se requieren:
1 Entrada, 3
Salidas. 1: Se especifica la fracción de vapor
y la presión de operación*. Para
simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
30
2: Se especifica la temperatura* y la
presión de operación*. Para simular
separaciones de gas-líquido-líquido
se requiere utilizar un método
termodinámico que tome en cuenta
el equilibrio líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido.
3: Se especifica la temperatura y el
calor suministrado. Para simular
separaciones de gas-líquido-líquido
se requiere utilizar un método
termodinámico que tome en cuenta
el equilibrio líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, y la
condición
termodinámica de
las corrientes de
salida.
4: Se especifica la fracción de vapor
y la temperatura de operación. Para
simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido.
5: Se especifica la presión y el calor
suministrado. Para simular
separaciones de gas-líquido-líquido
se requiere utilizar un método
termodinámico que tome en cuenta
el equilibrio líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, y la
condición
termodinámica de
las corrientes de
salida.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
31
6: Se especifica la presión. Para
simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Suponiendo una
operación
isentrópica, calcula
el flujo de cada una
de las corrientes de
salida, y la
condición
termodinámica de
las corrientes de
salida.
7: Se especifica la temperatura.
Para simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Suponiendo una
operación
isentrópica, calcula
el flujo de cada una
de las corrientes de
salida, y la
condición
termodinámica de
las corrientes de
salida.
8: Se especifica la presión. Para
simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Encontrando el
punto de rocío del
agua, calcula a esas
condiciones el flujo
de cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica de
las corrientes de
salida y el calor
requerido.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
32
9: Se especifica la temperatura.
Para simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Encontrando el
punto de rocío del
agua, calcula a esas
condiciones el flujo
de cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica de
las corrientes de
salida y el calor
requerido.
GIBS
Reactor
Gibbs, para
modelar
termodiná-
micamente
las reacciones
químicas
espontáneas.
1 Entrada, 1
Salida.
El reactor Gibbs utiliza las energías
de Gibbs y las minimiza para
encontrar las posibles reacciones,
hacer el balance de masa y de
energía. Si se desea excluir alguna
sustancia, se debe especificar como
inerte en la pestaña Inerts. Sólo
se utilizarán en la predicción las
sustancias que estén incluidas en la
lista de componentes y que no se
especifiquen como inertes. Para
sustancias agregadas por el usuario
y pseudo-componentes, el usuario
debe introducir sus energías libres
de Gibbs para participar en el
cálculo del reactor.
Este modelo da
excelentes
resultados para
incineradores y
mechurrios.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
33
Modo Térmico Adiabatic: se hace
clic sobre la opción Adiabatic. Se
debe introducir los coeficientes del
balanceo de la reacción química (los
reactantes llevan signo negativo y
los productos positivo)
Calcula el flujo de
cada componente
en la corriente de
salida, la
temperatura y el
calor requerido.
Modo Térmico Isothermal: se
especifica la temperatura de
operación*. Se debe introducir los
coeficientes del balanceo de la
reacción química (los reactantes
llevan signo negativo y los
productos positivo).
Calcula el flujo de
cada componente
en la corriente de
salida y el calor
requerido.
Modo Térmico Heat Duty: se
especifica el calor liberado por un
equipo de enfriamiento* del reactor
(con signo negativo) o absorbido
por un equipo de calentamiento del
(con signo positivo). Se debe
introducir los coeficientes del
balanceo de la reacción química (los
reactantes llevan signo negativo y
los productos positivo).
Calcula el flujo de
cada componente
en la corriente de
salida y la
temperatura de la
corriente de salida.
HTXR Equipos de
Intercambio
de Calor.
1 Entrada, 1
Se debe hacer una especificación
que se puede seleccionar de las
siguientes: temperatura de una de
las corrientes de salida*, fracciones
Calcula las
temperaturas de
salida, el calor
intercambiado, el
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
34
Salida.
Modelo de
doble lado: 2
Entradas, 2
Salidas.
de vapor de una de las corrientes de
salida, los grados de sobre
enfriamiento o sobre calentamiento
de las corrientes, el calor
intercambiado, o el coeficiente de
transferencia de calor más el área
del intercambiador *.
Opcionalmente, se puede indicar el
número de equipos en serie, de
pasos en los tubos y en la carcaza.
coeficiente de
transferencia de
calor (si se
especifica el área de
intercambio de
calor)**.
** Para un análisis más detallado de diseños y evaluaciones de intercambiadores de calor, se
recomienda utilizar CC-THERM que trabaja de forma integrada en las simulaciones de CHEMCAD.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
35
KREA
Reacciones
con modelaje
cinético.
1 Entrada, 1
Salida.
Modo Specify Volume
(Evaluación): Se selecciona este modo
al hacer clic sobre la frase Specify
Volume, se indica el número de
reacciones a incluir, el tipo de reactor
(Flujo Pistón o de Mezcla Completa), el
volumen del reactor*, la fase en la que
ocurre la reacción, el tipo de modelo
cinético a usar (standard en formato
de la ecuación de Arrhenius o User
Specified), el modelo térmico (si se
utiliza el modelo isotérmico se debe
especificar la temperatura*.
Luego de hacer clic en esta primera
pantalla, aparecerán las pantallas de
especificación de las reacciones en las
que se debe indicar: las variables de la
ecuación de Arrhenius (si se usa el
formato estándar) o se introducirá la
expresión de velocidad de reacción en
términos del usuario utilizando la
herramienta que aparecerá para
introducir la expresión, los valores
estequiométricos de cada reactante y
producto de las reacciones (a los
reactantes se le debe asignar un signo
negativo y a los productos uno
positivo).
La distribución de
los productos y
reactantes en las
corrientes de
salida, la
temperatura de
salida, el calor
absorbido o
liberado y el calor
de reacción.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
36
Modo Specify Conversion
(Diseño): Se selecciona este modo al
hacer clic sobre la frase Specify
Conversion, se indica el número de
reacciones a incluir, el tipo de reactor
(Flujo Pistón o de Mezcla Completa), el
grado de conversión deseada (como
una fracción de 0 a 1), se selecciona
el componente sobre el que se basa
este grado de conversión, la fase en la
que ocurre la reacción, el tipo de
modelo cinético a usar (standard en
formato de la ecuación de Arrhenius o
User Specified), el modelo térmico
(si se utiliza el modelo isotérmico se
debe especificar la temperatura*.
Luego de hacer clic en esta primera
pantalla, aparecerán las pantallas de
especificación de las reacciones en las
que se debe indicar: las variables de la
ecuación de Arrhenius (si se usa el
formato estándar) o se introducirá la
expresión de velocidad de reacción en
términos del usuario utilizando la
herramienta que aparecerá para
introducir la expresión, los valores
estequiométricos de cada reactante y
producto de las reacciones (a los
reactantes se le debe asignar un signo
negativo y a los productos uno
positivo).
La distribución de
los productos y
reactantes en las
corrientes de
salida, la
temperatura de
salida, el calor
absorbido o
liberado y el calor
de reacción.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
37
1: Se especifica la temperatura y la
presión de operación. Se requiere
utilizar un método termodinámico
que tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido.
2: Se especifica la fracción de vapor
y la presión de operación*. Para
simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido.
LLVF
Módulo de
separación de
tres fases
(gas-líquido-
líquido)**.
1 Entrada, 3
Salidas.
3: Se especifica la presión* y el
calor suministrado *. Para simular
separaciones de gas-líquido-líquido
se requiere utilizar un método
termodinámico que tome en cuenta
el equilibrio líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, y la
condición
termodinámica de
las corrientes de
salida.
** La unidad de evaporación instantánea puede realizar todas los cálculos de esta unidad si el
método termodinámico modela el equilibrio líquido-líquido. El equipo LLVF activa
automáticamente los cálculos de equilibrio líquido-líquido en este equipo sólamente si el modelo
termodinámico permite ambas opciones. * Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
38
4: Se especifica la fracción de vapor
y la temperatura de operación*.
Para simular separaciones de gas-
líquido-líquido se requiere utilizar
un método termodinámico que
tome en cuenta el equilibrio
líquido-líquido.
Calcula el flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido.
LNGH
Equipo de
intercambio
de calor de
múltiples
corrientes. 1
Entrada, 1
Salida.
Se debe hacer una especificación
para cada corriente de entrada a
excepción de una; de las cuales el
usuario puede seleccionar:
temperatura de una de las
corrientes de salida*, fracciones de
vapor de una de las corrientes de
salida, los grados de sobre
enfriamiento o sobre calentamiento
de las corrientes*, el calor
intercambiado*.
(N° de corrientes - 1=N° de
corrientes a especificar)
Calcula la
temperaturas de
salida de la
corriente no
especificada y el
calor
intercambiado.
MIXE
Mezclador de
corrientes.
2 Entradas, 1
Salida.
Se especifica la presión de salida*.
Si el algoritmo de convergencia se
encuentra en AutoCalc***, se pueden
calcular las presiones de las
corrientes de entrada haciendo esta
Calcula los flujos de
las corrientes de
salida y si no se
especifica la
presión de salida,
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK. *** Autocalc es un método antiguo utilizado en CHEMCAD para resolver incógnitas de corrientes.
Con el uso de la operación unitaria nodo y los controladores se obtienen soluciones más
rápidamente y con mayor confiabilidad.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
39
selección en el equipo. se asume la menor
presión de las
corrientes de
entrada al equipo
como la de salida.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
40
NODE
Módulo de
punto de
presión en
una red
hidráulica.
1 Entrada, 1
Salida.
El nodo representa cualquier punto
extremo de una red hidráulica (un
tanque, la descarga a la atmósfera o
a un equipo con una presión
determinada, mechurrios, etc.) y
también debe ser colocado antes y
después de cada equipo que forme
parte de una red hidráulica
(tuberías con accesorios, etc).
Para toda la red
hidráulica se deben hacer
tantas especificaciones
como nodos extremos
haya, entre las cuales al
menos una (01) debe ser
de presión.
Si el nodo es interno no se
debe hacer especificación
alguna. Un nodo Interno se
muestra en la siguiente figura:
En las figuras siguientes se
muestran las posibles ubicaciones
de un nodo extremo de una red
hidráulica y sus especificaciones:
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
41
Alimentación de la red:
Opción A: Se especifica el nodo
como Fixed Pressure, se
introduce la presión* y la corriente
de alimentación se especifica (N°6
en el diagrama) como Free Inlet.
Opción B: Se especifica el nodo
como Variable Pressure y se fija el
flujo de la corriente de
alimentación(N°6 en el diagrama)
como Use current stream rate o
fijando el flujo con una selección
del tipo Fixed ..... Rate.
Calcula las
presiones,
temperaturas y
flujos de la red.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
42
Descarga de la red:
Opción A: Se especifica el nodo
como Fixed Pressure, se
introduce la presión* y la corriente
de descarga se especifica (N°7 en el
diagrama) como Free Outlet.
Opción B: Se especifica el nodo
como Variable Pressure y se fija el
flujo de la corriente de
descarga(N°7 en el diagrama)
fijando el flujo con una selección
del tipo Fixed ..... Rate.
Calcula las
presiones,
temperaturas y
flujos de la red.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
43
Apertura de la red luego de una
simulación de equipos de procesos:
Se especifica el nodo como
Variable Pressure y se fija el flujo
de la corriente de
alimentación(N°10 en el diagrama)
como Use current stream rate o
fijando el flujo con una selección
del tipo Fixed ..... Rate.
Calcula las
presiones,
temperaturas y
flujos de la red.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
44
Descarga de la red a una simulación de
los equipos de procesos:
Opción A: Se especifica el nodo
como Fixed Pressure, se
introduce la presión* y la corriente
de descarga se especifica (N°9 en el
diagrama) como Free Outlet.
Opción B: Se especifica el nodo
como Variable Pressure y se fija el
flujo de la corriente de descarga
(N°9 en el diagrama) fijando el flujo
con una selección del tipo Fixed
..... Rate.
Calcula las
presiones,
temperaturas y
flujos de la red.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
45
1: Se especifican los extremos del
rango de fracción de vapor y
presión de operación, y el número
de puntos a calcular.
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
PGEN
Generador de
Fases,
múltiples
cálculos de
evaporación
instantánea.
1 Entrada, 2
Salidas.
2: Se especifican los extremos del
rango de temperatura y la presión
de operación y el número de puntos
a calcular.
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
46
3: Se especifican los extremos del
rango de temperatura y el número
de puntos a calcular.
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
4: Se especifican los extremos de la
fracción de vapor, temperatura de
operación y el número de puntos a
calcular
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
47
5: Se especifican los extremos del
rango de presiones y el número de
puntos a calcular.
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
6: Se especifican los extremos del
rango de presiones y el número de
puntos a calcular.
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
48
7: Se especifican los extremos del
rango de temperaturas y el
número de puntos a calcular.
En el reporte de la
simulación se
puede obtener el
cálculo del flujo de
cada una de las
corrientes de
salida, la condición
termodinámica y el
calor requerido en
el rango
especificado.
PIPE
Diseño de
líneas y
Cálculo de
caídas de
presión. 1
Entrada, 1
Salida.
Sizing Option 0 (Evaluación): se
selecciona un método de flujo
acorde al tipo de flujo en la tubería,
se introduce el diámetro*, el
Schedule si se desea, la longitud de
la tubería*, el material o
directamente la rugosidad si se
desea utilizar un valor diferente al
de la base de datos. En las pestañas
Valve y Fittings se introduce el
número de accesorios presentes en
el tramo de tubería.
Calcula la presión
de salida de la
corriente, y para el
equipo y sus
accesorios: la caída
de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
49
Sizing Option 1 (Diseño): se
selecciona un método de flujo
acorde al tipo de flujo en la tubería,
se introduce el Schedule si se desea,
la longitud de la tubería*, el
material o directamente la
rugosidad si se desea utilizar un
valor diferente al de la base de
datos.
Calcula la presión
de salida de la
corriente, y para el
equipo y sus
accesorios: el
diámetro, la caída
de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
Sizing Option 2 (Diseño): se
selecciona un método de flujo
acorde al tipo de flujo en la tubería,
se introduce la caída de presión por
cada 100 pies de tubería deseada,
Schedule si es conveniente, la
longitud de la tubería*, el material o
directamente la rugosidad si se
desea utilizar un valor diferente al
de la base de datos.
Calcula la presión
de salida de la
corriente, y para el
equipo y sus
accesorios: el
diámetro, la caída
de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK. * Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
50
Sizing Option 3 (Diseño): se
selecciona un método de flujo
acorde al tipo de flujo en la tubería,
se introduce el Schedule si se desea,
la longitud de la tubería*, el
material o directamente la
rugosidad si se desea utilizar un
valor diferente al de la base de
datos.
Calcula la presión
de salida de la
corriente, y para el
equipo y sus
accesorios: el
diámetro, la caída
de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
51
Sizing Option 4 : se selecciona un
método de flujo acorde al tipo de
flujo en la tubería, se introduce el
diámetro, el Schedule si se desea, la
longitud de la tubería*, el material o
directamente la rugosidad si se
desea utilizar un valor diferente al
de la base de datos. En las pestañas
Valve y Fittings se introduce el
número de accesorios presentes en
el tramo de tubería. Debe
cambiarse el algoritmo de
convergencia a AutoCalc ***.
Calcula la presión
de la corriente de
entrada, y para el
equipo y sus
accesorios: el
diámetro, la caída
de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK. *** Autocalc es un método antiguo utilizado en CHEMCAD para resolver incógnitas de corrientes.
Con el uso de la operación unitaria nodo y los controladores se obtienen soluciones más
rápidamente y con mayor confiabilidad.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
52
Sizing Option 5 (Cálculo de
redes de tuberías): : se
selecciona un método de flujo
acorde al tipo de flujo en la tubería,
se introduce el diámetro, el
Schedule si se desea, la longitud de
la tubería*, el material o
directamente la rugosidad si se
desea utilizar un valor diferente al
de la base de datos. En las pestañas
Valve y Fittings se introduce el
número de accesorios presentes en
el tramo de tubería. En este modo
de cálculo, es requisito
indispensable que la tubería
esté conectada a dos nodos
(aguas arriba y aguas abajo)
como muestra la figura:
Calcula la presión
de la corriente de
entrada o salida, y
para el equipo y sus
accesorios: el
diámetro, la
longitud
equivalente, la
caída de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
53
Sizing Option 6 (Diseño): se
selecciona un método de flujo
acorde al tipo de flujo en la tubería,
se especifica la velocidad de diseño,
el Schedule si se desea, la longitud
de la tubería*, el material o
directamente la rugosidad si se
desea utilizar un valor diferente al
de la base de datos.
Calcula la presión
de salida de la
corriente, y para el
equipo y sus
accesorios: el
diámetro, la caída
de presión, la
velocidad del
fluido, el número
de Reynolds, el
factor de fricción.
PUMP
Bomba de
líquidos.
1 Entrada, 1
Salida
Modo Specify outlet pressure: se
introduce la presión de salida
deseada y opcionalmente la
eficiencia del equipo.
Si la bomba se encuentra entre dos
nodos como en la figura,
(ambos nodos cerrando sus
respectivas redes), el nodo aguas
abajo le asignará la presión de
salida.
Calcula la potencia
de la bomba, el
cabezal de descarga
y el flujo
volumétrico.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
54
Modo Specify pressure increase:
se introduce el aumento de presión
de salida deseada y opcionalmente
la eficiencia del equipo.
Si la bomba se encuentra entre dos
nodos como en la figura,
(ambos nodos cerrando sus
respectivas redes), el nodo aguas
abajo le asignará la presión de
salida a la bomba para hacer sus
cálculos.
Calcula la potencia
de la bomba, el
cabezal de descarga
y el flujo
volumétrico.
Modo Enter characteristic eqn: se
introduce la función de presión de
descarga vs. caudal y
opcionalmente la eficiencia del
equipo.
Calcula el flujo por
el ramal de la red o
la presión de salida,
la potencia de la
bomba, el cabezal
de descarga.
Modo Specify performance curve:
se especifica la velocidad de la
bomba y el número de curvas de
operación deseadas.
Al hacer clic en OK aparecerá una
tabla para cargar la curva de la
bomba.
Calcula el flujo por
el ramal de la red o
la presión de salida,
la potencia de la
bomba, el cabezal
de descarga.
REAC
Reactor
Estequiomé-
trico.
1 Entrada, 1
Haciendo clic sobre uno de los
modelos térmico se selecciona el
modo térmico (en caso de
seleccionar el modo Isothermal se
Calcula el flujo de
cada componente
en la corriente de
salida, la
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
55
Salida debe especificar la temperatura de
operación*).
También se debe introducir una
conversión como un valor de 0 a
1, y especificar el reactivo límite en
la opción Key Component.
Es necesario introducir los
coeficientes estequiométricos de la
reacción. Para ello, a los reactantes
se les asigna un signo negativo y a
los productos un signo positivo.
temperatura y el
calor requerido.
SCDS
Módulo de
equilibrio de
múltiples
etapas
(fracionado-
res,
absorbedo-
res,
despojado-
res). 1
Entrada, 2
Salidas
En la pestaña General se
especifica el número de etapas o de
segmentos, la presión en el tope de
la columna, la caída de presión, el
tipo de condensador utilizado, y el
número de la etapa en que es
alimentada cada corriente. Se debe
seleccionar un método de
simulación: el método Regular
VLE model supone etapas ideales,
los métodos packed column mass
transfer y Tray column mass
transfer utilizan un método
rigurosos y por ello hacer clic en
OK aparecerá una nueva pantalla
Calcula el flujo por
de cada
componente en las
corrientes de salida
, las temperaturas y
presiones. Genera
perfiles de
temperatura y de
las propiedades
físicas de las etapas
sustancias. Calcula
los calores del
condensador y del
rehervidor.
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
56
para introducir las características
de la geometría del equipo.
En la pestaña Specifications se
introducen las expectativas de
diseño o los parámetros de
operación para el condensador y el
rehervidor.
Los modelos de transferencia de
masa de esta columna SCDS no
deben ser usados con el método
termodinámico de electrolitos.
SHOR
Módulo de
diseño y
evaluación de
columnas con
una
alimentación
y dos
productos.
1 Entrada, 2
Salidas
Modo 1 (Evaluación): se especifica
la presión del tope de la columna y
la caída de presión, el número de
etapas ideales, la relación de
reflujo, se selecciona un
componente liviano (Light key
component) y un componente
pesado (Heavy key component), se
especifica un grado de remoción del
componente pesado. (Esta columna
no debe ser usada para operaciones
con azeótropos). Para CHEMCAD
la etapa N°1 es el condensador (en
caso de existir) y el resto de las
etapas son numeradas de arriba
hacia abajo.
Calcula la etapa de
alimentación, el
número mínimo de
etapas ideales, el
calor del rehervidor
y del condensador.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
57
Modo 2 (Diseño): se especifica la
presión del tope de la columna y la
caída de presión, el factor de reflujo
sobre reflujo mínimo, se selecciona
un componente liviano (Light key
component) y un componente
pesado (Heavy key component), se
especifica un grado de remoción del
componente pesado. (Esta columna
no debe ser usada para operaciones
con azeótropos). Para CHEMCAD
la etapa N°1 es el condensador (en
caso de existir) y el resto de las
etapas son numeradas de arriba
hacia abajo.
Calcula la etapa de
alimentación, el
número de etapas,
el calor del
rehervidor y del
condensador, el
número mínimo de
etapas.
Modo 3 (Diseño): se especifica la
presión del tope de la columna y la
caída de presión, el factor de reflujo
sobre reflujo mínimo, se selecciona
un componente liviano (Light key
component) y un componente
pesado (Heavy key component), se
especifica un grado de remoción del
componente liviano y pesado. (Esta
columna no debe ser usada para
operaciones con azeótropos). Para
CHEMCAD la etapa N°1 es el
condensador (en caso de existir) y
el resto de las etapas son
numeradas de arriba hacia abajo.
Calcula la etapa de
alimentación, el
número de etapas
necesaria para la
separación, el calor
del rehervidor y del
condensador, el
número mínimo de
etapas.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
58
Puede ser usado para transferir
información de las corrientes de
flujos internos de columnas o de
cualquier corriente del diagrama de
simulación.
0: Se debe especificar una corriente
de destino pero invisible para el
cálculo de la simulación.
No realiza ningún
cálculo.
SREF
Modulo de
referencia. 1
Entrada, 1
Salida
1: Se identifica una corriente del
diagrama de proceso como la fuente
y una corriente del diagrama de
proceso como destino (la corriente
destino debe estar conectada a una
flecha de alimentación, de lo
contrario habrá conflictos en la
simulación). Opcionalmente se
puede especificar el flujo o un factor
para la corriente destino.
Calcula las
propiedades y
condiciones de la
corriente de
destino.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
59
2: SREF debe ser colocado
inmediatamente aguas debajo de la
columna. Se especifica el número
de la columna (TPLS, TOWR,
SCDS), el número de la etapa, la
fase de la etapa (líquido o gas) que
se desea obtener, el número de la
corriente destino (la corriente
destino debe estar conectada a una
flecha de alimentación, de lo
contrario habrá conflictos en la
simulación). Opcionalmente se
puede especificar el flujo o un factor
para la corriente destino.
Calcula las
propiedades y
condiciones de la
corriente de
destino.
3: Se especifica el número del
intercambiador de calor, el número
de la corriente que alimentará el
calor a la columna (esta corriente
no debe contener ningún flujo de
componentes) y se selecciona la
opción Transfer stream enthalpy
only.
Transfiere el calor
de un
intercambiador de
calor a una
corriente que
alimenta a una
columna (TPLS,
TOWR, SCDS).
4: SREF debe ser colocado
inmediatamente aguas debajo de la
columna (TPLS), se especifica el
número de la columna fuente, el
número del pumparound a copiar,
y el de la corriente destino, se
selecciona la opción transferir todas
las propiedades de la corriente a la
corriente destino.
Calcula las
propiedades y
condiciones de la
corriente de
destino.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
60
5: Se especifica el número de la
corriente que se copiará como
alimentación en la carga de la
columna de destilación por lotes y
el número asignado a la columna
(para utilizar esta columna el
usuario debe tener licencia de CC-
BATCH) y el número de la etapa.
Calcula las
propiedades y
condiciones de la
carga de la
columna de
destilación por
lotes.
TOWR
Módulo de
diseño y
evaluación de
columnas con
una
alimentación
y dos
productos.
1 Entrada, 2
Salidas
En la pestaña General se
especifica el número de etapas
ideales, la presión en el tope de la
columna, la caída de presión, el tipo
de condensador utilizado, y el
número de la etapa en que es
alimentada cada corriente. En la
pestaña Specifications se
introducen las expectativas de
diseño o los parámetros de
operación para el condensador y el
rehervidor.
Calcula el flujo por
de cada
componente en las
corrientes de
salida, las
temperaturas y
presiones. Genera
perfiles de
temperatura y de
las propiedades
físicas de las
etapas. Calcula los
calores del
condensador y del
rehervidor.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
61
Se especifican cualquiera de las
opciones disponibles: presión de
salida*, la caída de presión*, la
temperatura del punto de burbuja*
o de rocío*.
Calcula la presión
de la corriente de
salida.
VALV
Reducción de
presión.
1 Entrada, 1
Salida.
Opcionalmente se puede
seleccionar el cuadro de válvula
cerrada.
La corriente de
salida no tendrá
flujo de materia
alguno.
TPLS
Destilación y
absorción de
fracciones
con equipos
laterales.
1 Entrada, 2
Salidas.
Esta unidad tiene un algoritmo de
convergencia optimizado para
columnas complejas con corrientes
laterales, equipos de bombeo, de
intercambio de calor y de
destilación que trabajan en
conjunto con la unidad
fraccionadora principal.
En la pestaña Tower
Configuration se especifican los
equipos principales conectados y
corrientes de retiro adicionales a las
clásicas del condensador y el del
rehervidor.
En la pestaña Main Column se
especifican el número de etapas, la
presión del tope de la columna y de
la caída de presión, el flujo de vapor
Calcula el flujo por
de cada
componente en las
corrientes de salida
del posible
decantación de
agua, las
temperaturas y
presiones. Genera
perfiles de
temperatura y de
las propiedades
físicas de las
etapas. Calcula los
calores del
condensador, de
intercambiadores,
pumparounds, del
* Si se desea cambiar las unidades sin modificar el perfil principal de la simulación, el usuario puede
llamar el convertidor de unidades en línea presionando la tecla F6, introduciendo el valor en el
campo correspondiente, se presiona la tecla Enter y luego se hace clic en OK.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
62
(el agua ya debe existir en la lista de
componentes de la simulación).
También se debe especificar en qué
número de etapa es alimentada
cada corriente. Esta unidad numera
las corrientes de entrada del tope
(#1) hacia la inferior (# n).
En las pestañas Condenser y
Reboiler, se debe indicar si existe
un condensador y/o rehervidor y de
qué tipo es. Se debe hacer al menos
una especificación de todas las
posibilidades.
Las pestañas Side Strippers,
Pumparounds, Side
Exchangers, Side Products,
estarán activadas en el caso de que
se haya indicado su presencia en la
pestaña y aparecerán tantas
pantallas de especificaciones como
equipos existan. Para cada equipo,
se debe indicar el número de las
etapas involucradas y hacer una
especificación dentro la oferta (en
caso de existir corrientes de retiro
directas o a través de despojadores
se debe incluir previamente la
corriente en el diagrama de
simulación.
Opcionalmente y con el uso de la
pestaña Stage specifications el
rehervidor.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
63
usuario puede dejar libre alguna (s)
especificación(es) en los equipos y
satisfacer los grados de libertad
haciendo alguna especificación en
las etapas (una herramienta muy
útil para modelos de destilaciones
al vacío).
En la pestaña Convergence
Parameters se pueden modificar
los puntos iniciales de las
iteraciones y así como otras
variables importantes de la
convergencia como por ejemplo, el
número de iteraciones máximos (
por defecto la unidad TPLS hace
hasta 40 iteraciones).
Utilizando la pestaña Estimations
se le puede dar al modelo buenas
estimaciones como punto de
partida para las iteraciones como
por ejemplo: temperaturas de
algunas etapas, etc.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
64
Método de Cálculo de CHEMCAD
Para aclarar este método, se utilizará un ejemplo (Figura N°2) y
posteriormente se analizará la forma en que CHEMCAD trabaja y le brinda
respuestas a su usuario:
Se cuenta con una mezcla de gas, líquido con fases acuosas y orgánicas. Se desea
separar esta mezcla: en gas, fase líquida acuosa y orgánica. Se propone realizar esta
operación a una temperatura y presión determinada utilizando un separador de
fases. Se requiere resolver el balance de masa y energía de la operación. Para ello,
se utiliza CHEMCAD para conocer el grado de separación factible
termodinámicamente y así resolver el balance de masa y energía. A continuación
se muestra un diagrama del problema planteado:
Figura N°2. Descripción del problema del ejemplo N°1
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
65
CHEMCAD resuelve este problema de la siguiente forma:
Toma los datos de la corriente y descarga de la base datos la información
necesaria para el cálculo de evaporación instantánea. La base de datos y el equipo
en el diagrama de simulación alimentan el modelo termodinámico seleccionado y
cuando éste converge, descarga a las corrientes del equipo los datos de flujos,
composición, presión y temperatura. La entalpía requerida del equipo es calculada
restando la entalpía final (la suma de las entalpías de las corrientes de salida) de la
entalpía de la corriente de entrada al equipo. En la figura N°3 se puede observar
gráficamente este procedimiento.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
66
Figura N°3. Método para resolver el problema ejemplo
Luego el usuario, obtiene los resultados en la interfase gráfica como se
muestra a continuación en la Figura N°4 o puede continuar con el análisis,
modificando el diagrama de proceso, calculando nuevamente el sistema bajo
diferentes condiciones o utilizando cualquier otra herramienta de cálculo de
CHEMCAD.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
67
Figura N° 4. Resultados del ejemplo de cálculo
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
68
Cálculos de redes de tuberías en
CHEMCAD
Con el uso de las herramientas de redes de tuberías de CHEMCAD de nodos,
válvulas, tramos de tuberías es posible resolver las incógnitas de una red de
tuberías con fluidos compresibles, incompresibles y bifásicos.
Una red de tuberías representa el flujo a través de diferentes equipos. Si se
especifican suficientes variables (flujos y presiones), las variables desconocidas
pueden ser calculadas en CHEMCAD. Para flujos a través de equipos, el caudal
puede ser calculado como una función de la presión de entrada y salida. Si el
usuario puede especificar dos de las tres variables, la tercera es dependiente. La
especificación de la presión en algunos puntos de la red de tuberías permite
describir el modelo de simulación como un sistema de ecuaciones
dependendientes.
Los modelos de redes de tuberías en CHEMCAD permiten encontrar la
solución simultánea de un sistema como el descrito anteriormente. Si se
especifican suficientes variables, el modelo resolverá el modelo de simulación para
encontrar los flujos y presiones desconocidos del modelo.
Los modelos de redes de tuberías son utilizados para encontrar los flujos y
presiones en una red de equipos conectados. Típicamente, el usuario conoce en el
diagrama de flujo algunas presiones y caudales pero no conoce todas las variables
del sistema.
Un nodo de presión tiene gran importancia en los modelos de redes de
CHEMCAD porque representa un punto en la rede de tuberías en el que ocurre un
cambio de presión debido a: flujo en una tubería, flujo a través de un equipo que
cambia la presión (bombas, válvulas, etc). Por ello el modelo de redes de tuberías
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
69
debe contar con nodos de presión en las entradas y salidas del sistema y depués de
cada elemento de cambio de presión (tuberías, válvulas, bombas, compresores).
Al intentar hacer una simulación en la que existen nodos de presión,
CHEMCAD revisa las especificaciones hechas y determina si es posible hallar una
solución antes de comenzar a iterar. Si es posible, CHEMCAD comenzará sus
procesos iterativos para encontrar la solución al sistema de ecuaciones cumpliendo
con los límites impuestos por el usuario; de lo contrario CHEMCAD mostrará los
errores e indicará el numero de variables especificadas en exceso o el de las
faltantes.
Una excelente guía para saber cuántas y en qué unidades de la red se deben
hacer especificaciones es seguir la siguiente regla: Para toda la red hidráulica
se deben hacer tantas especificaciones como nodos extremos haya,
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
70
entre las cuales al menos una (01) debe ser de presión. Si el nodo es
interno no se debe hacer especificación alguna.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
71
Ejemplo N°1
Objetivos:
- Familiarizar al participante en el uso de CHEMCAD como una calculadora de
propiedades físicas y termodinámicas de sustancias puras y mezclas.
- Familiarizar al participante en la selección de métodos termodinámicos
apropiados a la aplicación
Descripción del Problema:
Se tiene una mezcla de Etanol 12%, Etil acetato 14%, ácido acético 6% y agua
68% (porcentajes en peso) a una presión de 3 atm . Para esta mezcla se desea
calcular su propiedades físicas que serán consideradas en la toma de decisiones de
operaciones de transporte que se planificarán.
Tareas asignadas (reporte sus respuestas en unidades del sistema internacional):
- Se desea determinar el punto de burbuja y el punto de rocío.
- Se desea conocer las siguientes propiedades de la mezcla: densidad del líquido,
viscosidad del líquido en un punto y un rango de temperaturas.
- Se desea conocer el punto de los azeótropos a 0,5 atm y a 3 atm
Metodología:
Paso 1: Abra una nueva simulación y llámela: calculadoradepropiedades
Paso 2: Seleccione las unidades de ingeniería (Use el menú Format y Seleccione
Engineering Units) como el sistema internacional.
- Perfiles
- La tecla F6
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
72
Paso 3: Seleccione los componentes (use el menú Thermophysical y seleccione la
opción Component List o el botón de la barra de herramientas.
- Ubicar por fórmula, nombre
- Agregar, insertar, borrar
- La tecla F5
Paso 4: Seleccione el método termodinámico (Use el menú ThermoPhysical y
seleccione la opción K-values o el botón en la barra de herramientas).
Paso 5: Especificar la mezcla (use el comando Select Streams del menú
Specifications)
- Las unidades de la corriente
- Grados de libertad
- Entalpía
- Temperatura de rocío
- Temperatura de burbuja
Paso 6: Ver y graficar los resultados (use los comandos Plot y Results).
- Ver las propiedades
- Graficar las propiedades
- Hacer el gráfico TPXY (azeótropos a 0.5 y 3 atm)
- Descarga a Excel y herramientas gráficas
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
73
Ejemplo N°2
Objetivos:
- Familiarizar al participante en el uso de herramientas de CHEMCAD como una
herramienta útil en el balance de masa y energía de procesos.
- Familiarizar al participante con las operaciones unitarias ficticias disponibles en
CHEMCAD para lograr expectativas de diseño u operación.
- Familiarizar al participantes en la generación de análisis de sensibilidad y su
utilidad.
Descripción del Problema:
Una corriente de gas de 100 a 200 millones de pies cúbicos por día a 120 °F y 1250
psia debe ser pretratada en una planta endulzadora que le disminuye su contenido
de azufre utilizando una tecnología de reactores tipo adsorbedores. Según las
exigencias del proceso de adsorción que ofrece el fabricante, la corriente de gas a
tratar debe ser saturada en agua y filtrada en un separador de líquidos para
eliminar los excesos. Según los análisis de laboratorio la concentración de azufre en
el gas agrio es de 3.000 partes por millón. La composición del gas es la siguiente:
Sustancia % molar
N2 0.1504
CO2 2.0675
C1 86.3042
C2 7.0074
C4 2.9236
iC4 0.4120
nC4 0.7251
iC5 0.1673
nC5 0.1407
nC6 0.0622
nC7 0.0363
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
74
nC8 0.0034
100
Tareas asignadas:
- Seleccione el método termodinámico que mejor se ajuste al sistema.
- Calcular el contenido de azufre máximo de la corriente en libras/hora
(información necesaria para el fabricante).
- Calcular los requerimientos de inyección de agua en el rango de flujo del gas agrio
y el flujo y las propiedades de la corriente a alimentar a los adsorbedores.
- Dimensionar la tubería que debe transportar el gas agrio.
- Dimensionar el filtro de líquidos o separador instantáneo.
Metodología:
Paso 1: Abra una nueva simulación y llámela: calculadoradepropiedades
Paso 2: Seleccione las unidades de ingeniería (Use el menú Format y Seleccione
Engineering Units) como el sistema internacional.
- Perfiles
- La tecla F6
Paso 3: Seleccione los componentes (use el menú Thermophysical y seleccione la
opción Component List o el botón de la barra de herramientas.
- Ubicar por fórmula, nombre
- Agregar, insertar, borrar
- La tecla F5
Paso 4: Seleccione el método termodinámico (Use el menú ThermoPhysical y
seleccione la opción K-values o el botón en la barra de herramientas).
Paso 5: Hacer el diagrama de simulación e introducir los datos de la corriente (use
el botón y el comando Select Streams del menú Specifications)
- Las corrientes de alimentación
- El controlador
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
75
- Las operaciones unitarias
- Temperatura de rocío
Paso 6: Dimensionar el filtro y las tuberías (use el comando Vessel del menú
Sizing)
- Criterios de diseño
- Descarga de los resultados a Word y el análisis de
sensibilidad
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
76
Ejemplo N°3
Objetivos:
- Familiarizar al participante en el uso de herramientas de cálculos termodinámicos
- Familiarizar al participante con las herramientas de cálculo de CHEMCAD
- Familiarizar al participantes en la obtención de reportes de CHEMCAD
Descripción del Problema:
Se requiere diseñar un proceso que logre estabilizar una corriente de gas natural de
composición, para producir un gas libre de condensables que no contengan más de
1% de propano. Los gases condensables deben tener un punto de rocío máximo de
20 °F.
Tareas asignadas:
- Seleccione el método termodinámico que mejor se ajuste al sistema
- Determine en qué fase se encuentra la alimentación a 75° F y 200 psia
- Determine el punto de rocío y burbuja de la corriente de gas natural de
alimentación al proceso, determine el punto de ebullición normal del metano.
- Genere un diagrama con todos los puntos de rocío y burbuja del gas natural
- Determine el diámetro de una tubería para transportar el gas natural
- Determine la volatilidad relativa del propano y butano en el rango de operación
(-5°F- 120 °F)
- Dimensione equipos
Gas Natural lbmol/h
Nitrógeno 100.19
Metano 4505.48
Etano 514
Propano 214
I-Butano 19.2
N-Butano 18.18
I-Pentano 26.4
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
77
N-Pentano 14
N-Hexano 14
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
78
Ejemplo N° 4
Objetivos:
- Familiarizar al participante en la predicción de propiedades de corrientes
- Brindar criterios manejo de reciclos y métodos de convergencia
- El uso del controlador para realizar balances de masa y diseño de equipos
Descripción del problema:
Considere el proceso de separación que se muestra en la figura superior:
Tareas asignadas:
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
79
- Compare y discuta los flujos y composiciones de la corriente del tope para cada
uno de los tres casos. Determine el algoritmo de convergencia más eficiente para
cada caso.
- Modifique el caso 3 para determinar la temperatura necesaria para obtener 850
lb/h en la corriente del tope.
- Determine la cantidad de agua necesaria para hacer condensar la corriente del
tope, hasta obtener una mezcla 5% líquida.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
80
Ejemplo N°5 Objetivos:
- Introducir al participante a la caracterización de crudos mediante curvas de
destilación
- Brindar nociones en la simulación de columnas de destilación con equipos
laterales
- Familiarizar al participante en la predicción de propiedades de corrientes internas
de columnas (reciclos, etapas, pumparounds)
- Exportación de archivos
Descripción del problema:
Cuatro fracciones obtenidas de una columna de destilación son
caracterizadas. Se desea predecir la gravedad API, viscosidad de la corriente de
12
1
7
8
9
10
Gas
Naphta
Side Product
Bottom
5
2
3
4
5
Stream No. 2 3 4 5 6
Name COLUMN IN BOTTOM OUT Nafta OUT SIDE OUT GAS OUT
- - Overall - -
Temp F 665.0000 636.8266 120.0000 485.0000 120.0000
Pres psig 20.0000 17.0000 11.0000 15.2750 11.0000
*** Dry Basis ***
- - Overall - -
Degree API 26.1019 15.0872 57.9363 35.4434 145.9369
- - Liquid only - -
Std liq BPSD 25911.6872 29849.3623 8087.7940 10769.0780 0.0000
6
Reflujo
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reflujo de la columna, la carga térmica del rehervidor utilizando los siguientes
datos tomados en campo:
Corriente 7 Corriente de gases
% Destilado Temp
(°F)
° API lbmol/day
5 116 58.5 182.5
50 221 1400
90 335 595
95 355 73.6
Corriente 8 188.3
5 383 34.9 0
50 504 90.3
90 622.000
1
11.5
95 658.000
1
11.5
Corriente 9
5 530 15.5
50 911.0001 Vapor
90 1337 1000 lbmol/day
95 1472 400°F
150 psig
Rangos N° puntos
100 800.000
1
40
800.0001 1200 20
1200 1600 20
Corriente 2
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82
Temp F 665.0000
Pres psig 20.0000
Tower Plus Summary
Tower Plus # 5
Configuration:
No. of strippers 0 No. of pumparounds 1
No. of side exchangers 0 No. of side products 2
Main Column:
Colm No. of stgs 10
Press of colm top 12.4000
(psig)
Column press drop psi 4.6000
Bottom steam rate 1000.0000
(lbmol/day)
Steam temperature F 400.0000
Steam pressure psig 150.0000
1st feed stage # 9
Condenser:
Have a condenser (Y/N) ? Y
Condenser type 3
Cond. pressure psig 11.0000
Temperature F 120.0000
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83
Reboiler:
Pumparounds:
Pumparound no. 1
From stage no. 7
To stage no. 6
Vol. flow rate BPSD 1000.0000
Temperature F 175.0000
Side Products:
CHEMCAD 5.1.3 Page 5
Job Name: T-1042 Date: 01/22/2002 Time: 14:35:52
EQUIPMENT SUMMARIES
Side Product no. 1 2
Withdrawal stage 1 7
Total vol. rate BPSD 8091.0000
Tray Specifications:
Tray no. 7
Tray temp F 485.0000
Convergence Parameters:
Initialization flag 1
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84
Ejemplo N°6: Un cálculo
hidráulico, dos métodos
Objetivos:
- Familiarizar al participante con los métodos de cálculo de caída de presión en
tuberías tradicionales de los simuladores de procesos.
- Familiarizar al participante con la metodología del cálculo de redes hidráulicas.
Descripción del problema:
Se desea dimensionar una bomba y la tubería para transportar 500 galones
por minuto de un tanque en una montaña hasta otro tanque. El primer tanque se
encuentra a una altura de 10 pies y el tanque destino está a 200 pies. La tubería
más ajustada a las condiciones económicas es de acero comercial y se desea obtener
velocidades de flujo entre 12 y 13 pies por segundo.
Metodología:
Paso 1: Crear el diagrama de simulación básico utilizando las herramientas de un
simulador de procesos clásico
- Uso de las corrientes para representar los tanques
- Uso del controlador
Paso 2: Seleccionar los componentes de la simulación
Paso 3: Introducir los datos de la simulación
Paso 4: Realizar la simulación y verificar los resultados
Paso 5: Crear un diagrama de simulación alterno utilizando los nodos de presión.
Paso 6: Especificar los nodos usando la regla: Para toda la red hidráulica se deben
hacer tantas especificaciones como nodos extremos haya, entre las cuales al
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
85
menos una (01) debe ser de presión. Si el nodo es interno no se debe hacer
especificación alguna.
Paso 7: Verificar los resultados y compararlos con los anteriores.
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
86
Ejemplo N°7:
Objetivos:
- Familiarizar al participante con los métodos de cálculo de caída de presión en
tuberías tradicionales de los simuladores de procesos.
- Familiarizar al participante con la metodología del cálculo de redes hidráulicas.
Descripción del problema: Una bomba descarga 30 galones por minuto de agua al
sistema de tuberías de diámetro 3/4 mostrado en la siguiente figura:
Se desea conocer para este sistema: la presión de descarga de la bomba y el flujo en
los ramales de descarga si la caída de presión en el filtro es de 23 psia.
Metodología:
Paso 1: Crear el diagrama de simulación básico utilizando las herramientas de un
simulador de procesos clásico
- Colocación de los nodos de presión
TuSoftware.com CHEMCAD 5.3.4 (en estado estacionario)
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- Selección de una unidad para la caída de presión
determinada por el filtro.
Paso 2: Seleccionar los componentes de la simulación
Paso 3: Introducir los datos de la simulación
- Especificar los nodos de presión: Para toda la red
hidráulica se deben hacer tantas especificaciones como
nodos extremos haya, entre las cuales al menos una (01)
debe ser de presión. Si el nodo es interno no se debe hacer
especificación alguna.
- Especificar los accesorios que provocan caídas de presión
en el sistema
- Especificar la caída de presión en el filtro
Paso 4: Realizar la simulación y verificar los resultados
Paso 6: Crear un diagrama de simulación alterno utilizando los nodos de presión.
Paso 7: Generar un reporte de los resultados.