INTRODUCCIÓN
Existen varios modelos de columnas en ASPEN PLUS para simular en estado
estacionario una destilación. Estos son los nueve modelos disponibles:
1. DSTWU | 4. Extract | 7. PetroFrac |
2. Distl | 5. MultiFrac | 8.
RateFrac |
3. RadFrac | 6. SCFrac | 9.
BatchFrac |
Cuando se vaya a simular una columna, la elección del modelo depende del tipo
de aplicación que se trate en el problema, de cuanta complejidad se quiera
introducir en el diseño o ajuste de la columna, de si lo que se quiere es
efectuar un estudio riguroso o simplemente preliminar y depende asimismo del
volumen de resultados que se desee obtener una vez ejecutada la simulación.
RadFrac es un modelo aplicable en un amplio número de
situaciones y, además, ofrece suficiente complejidad y rigor en el cálculo,
compatibles ambos con la sencillez en la construcción del modelo de columna en ASPEN PLUS. Es un modelo de columna de destilación bastante más riguroso
que los basados en Underwood-Fenske o similares y más sencillo que los usados
para destilaciones de crudo; pero tiene el suficiente rigor para destilaciones
convencionales.
Volver al principio
COLOCACIÓN DEL BLOQUE RADFRAC EN EL FLOWSHEET
A continuación, se explica como colocar el bloque o icono de
la columna en el flowsheet. Es importante hacer saber que existen varios iconos
asociados al modelo RadFrac. La elección de ese icono
depende del gustopersonal del 'simulante' porque da igual
cual sea el elegido; debajo de todos esos iconos se encuentran las mismas
ecuaciones, el mismo modelo. La elección de ese icono se hará sobre todo
intentando representar de un modo fiel cuales son los condicionantes que rodean
a la columna de destilación en la situación real; así, por ejemplo, si la
columna, en la realidad, no tiene condensador y es de relleno entonces lo
lógico sería elegir el siguiente icono:
Ahora bien, si se hubiese elegido otro icono, la introducción de datos al
modelo y los resultados conseguidos habrían sido los mismos. Los pasos a seguir
para introducir el icono en el flowsheet son los siguientes:
* En la barra inferior de modelos que sale en ASPEN PLUS una vez arrancado el
programa se seleccionará la carpeta Columns. Abierta esta
carpeta aparecen los nueve modelos de columnas de destilación que emplea ASPEN
PLUS.
* Ahora, se selecciona RadFrac pinchando sobre el triángulo negro
que está a su izquierda. En ese momento se desplegará
un menú de los posibles iconos que se pueden emplear para representar una
columna RadFrac en el flowsheet. En la figura inferior se puede ver ese menú desplegable.
* Se selecciona el icono pinchando sobre él en el menú desplegado.
Inmediatamente, se oculta el menú y el puntero del ratón aparece como una cruz. Si se cliquea con el botón
izquierdo del
ratón de nuevo, entonces se situará elicono elegido en el flowsheet en la
posición elegida.
* A continuación, hay que cliquear con el botón derecho del ratón para
deseleccionar ese icono y para que, de este modo, no se vuelva a introducir ese
icono en el flowsheet por equivocación.
* En el flowsheet, se puede volver a seleccionar el bloque pinchando sobre él
con el botón izquierdo del ratón. Una vez seleccionado
podemos ahora cliquear con el botón derecho para desplegar el siguiente menú
contextual:
* Con este menú se podrá meter los datos de entrada del bloque, obtener el
informe de resultados del bloque y de sus corrientes asociadas si estos
resultados están presentes, borrar el bloque del flowsheet, renombrarlo, rotar
el icono, cambiarle el tamaño, cambiar el icono por otro, ocultarlo, centrarlo,
* Ahora hay que poner las corrientes de entrada y salida del bloque. Para ello, se selecciona Material
STREAMS en la esquina inferior izquierda de la pantalla. En ese momento se iluminarán flechas de entrada y salida del bloque rojas y
azules. Las rojas son requeridas mientras que las azules son opcionales; de
todos modos, se puede situar el puntero del ratón (cruz) sobre la flecha
para obtener una breve explicación de esa corriente.
* Pinchando con el ratón (cruz) sobre la flecha saldrá
una recta que se podrá llevar hasta otra flecha de otro bloque (interconexión
entre dos bloques) o a cualquier punto del
flowsheetfuera de todos los bloques para indicar corriente de alimentación al bloque
o corriente de producto del
bloque.
* Una vez completado el flowsheet se pulsará el botón de 'Next' de la
barra de herramientas (representado por Nï‚®) pues se está en disposición de
introducir los datos del problema en cuanto a sistema de unidades ,
componentes, sistema de propiedades fisicoquímicas, datos de las corrientes de
alimentación, parámetros de definición del modelo, , pero siempre en todo
problema en ASPEN PLUS, lo primero que hay que hacer es dejar definido y
completado el flowsheet con todas las conexiones entre bloque y todas las
corrientes de alimentación y productos finales puestas. Si no se hace así y se
pulsa Nï‚®, entonces el programa devolverá un mensaje
de error pidiendo que se complete la conectividad en el flowsheet. El flowsheet
completado podría aparecer como
Volver al principio
DEFINICIÓN DEL MODELO RADFRAC
Para definir el modelo basta cliquear
doblemente sobre el bloque RadFrac en el flowsheet. Aparecerá el Data Browser
con el 'Setup' de este modelo de columna de
destilación. Es la siguiente pantalla:
En esta página web, solamente se va a explicar el modelo RadFrac de columna
especificado de la forma mássencilla posible; para mayores complicaciones en la
especificación del modelo (empleo de termosifón, pumparounds, decanters, sizing
& rating de platos o relleno, preparativospara simulación dinámica,
eficiencias, reacciones en la columna, diseño de condensador y hervidor, uso de
la herramienta spec-vary, ) se sugiere recurrir a los manuales de ASPEN
PLUS, disponibles en formato PDF en algunos PCs del Laboratorio o a los
manuales en soporte papel también disponibles en el Laboratorio. Este caso de
especificación del
modelo RadFrac de la columna de la forma más sencilla posible implica rellenar
solamente la pantalla 'Setup' del
modelo anteriormente representada.
Nota importante: cuando se sitúe el cursor en una casilla de la pantalla
'Setup' del
modelo RadFrac, aparecerá en la parte inferior derecha de tal pantalla mensajes
proporcionando información acerca de esa casilla y acerca de que datos hay que
introducir en ella. Esto mismo será aplicable al resto de pantallas que hay que
rellenar en ASPEN PLUS para poder efectuar una simulación.
Nota importante: en cualquier caso,es importante hacer
saber que en esta página web sólo se va a explicar como introducir los parámetros que definen
RadFrac. Para saber como
rellenar con éxito otras pantallas y datos del problema ASPEN PLUS en el que esté
trabajando el 'simulante' habrá que consultar otras páginas web
hechas a tal efecto. Para poder consultar esas páginas:
VOLVER A DIQUIMA
Volver al principio
CONFIGURATION
Para definir el modelo hay que empezar por rellenar la carpeta
'Configuration' de la pantalla'Setup' del modelo. Ésta misma aparece en la figura representada más arriba. En
esta pantalla, se especificará el número de etapas ('stages') de la
columna (teniendo presente que ese número de etapas es
el número de platos físicos que tiene la columna más dos etapas más, el
condensador de cabeza y el hervidor de fondo; en general, ASPEN PLUS los
reconoce como
dos etapas más). De este modo, si nuestra columna tiene 12 platos, en la
casilla 'Number of stages' de ASPEN PLUS habrá que introducir 14 (si
tenemos condensador y hervidor en la columna). Si no tuviesemos ni condensador ni hervidor entonces habría que introducir
12.
En la casilla 'Condenser' con el botón de la derecha de la casilla se
podrá seleccionar el tipo de condensador que emplea nuestra columna (Total,
parcial con líquido y vapor salientes del condensador, parcial con vapor
saliente solamente o sin condensador).
En la casilla 'Reboiler' con el botón de la derecha de la casilla se
podrá seleccionar el tipo de hervidor empleado en la columna (Tetera o
'kettle', termosifón o sin hervidor).
Las casillas 'Valid phases' y 'Convergence', en general, se
dejarán como están; si se tuviese agua libre en la columna o fases líquidas
inmiscibles habría que emplear en la casilla 'Valid phases' otra
opción y si la destilación fuese azeotrópica, criogénica o de crudo entonces habría
que emplear en la casilla 'Convergence' otra opción de las
posiblesque hay. Para el caso sencillo que se está explicando estas dos
casillas se van a dejar como están.
Más abajo, aparecen las dos casillas de Especificaciones de
operación ('Operating specifications'). Estos dos son los dos
valores fundamentales de cara a cualquier simulación
de un modelo RadFrac pues van a ser las dos variables manejadas en planta para
operar la columna; son las variables principales de operabilidad y control de
la columna. Habitualmente se seleccionan la carga térmica en el hervidor
('Reboiler duty') y la relación de reflujo ('Reflux ratio';
no 'Reflux rate' pues ésta es el caudal de reflujo), pero si se
disponen de datos de otras variables, se emplearán entonces esas otras. Las combinaciones posibles para estas dos casillas son muchas, pero
algunas no son posibles pues, empleando esta combinación, en las dos casillas
aparecería información redundante. No hay problema pues o bien ASPEN
PLUS no permite que ocurran tales combinaciones o bien el propio programa da un mensaje de error indicando cual es la corrección que se
debe haceren tal caso. En cada casilla de las 'Operating
specifications' tenemos a la derecha un botón que emplearemos para
seleccionar la variable de operación adecuada o de la que se dispongan datos,
las unidades en las que viene expresada y el tipo de variable que es (si es un
caudal, en moles, en volumen o en masa, ).
Completada la carpeta 'Configuration'de la pantalla
'Setup', se pasará a continuación a la carpeta 'Streams'
manualmente o dándole a la tecla 'Next' (Nï‚®).
Volver al principio
STREAMS
En esta carpeta se va a especificar en que etapa (no
plato) de la columna se está introduciendo la alimentación. Para
ello, se introduce en la casilla correspondiente teniendo en cuenta que las
etapas se numeran en orden creciente desde la parte superior de la columna
hacia abajo siendo el condensador (si existe) la primera etapa (etapa 1) y el
hervidor la última. Además hay que fijar la convención de la alimentación:
* Entre etapa y etapa: 'Above-Stage', indicando la etapa inferior de ese par de etapas (etapa n).
* Directamente a la etapa: 'On-Stage', directamente a la etapa (etapa
n).
No hay que rellenr más casillas en esta pantalla pues el resto son rellenadas
automáticamente por el propio programa.
Volver al principio
PRESSURE
En la carpeta 'Pressure' se va a especificar
el perfil de presiones existente en la columna. Se puede
fijar una presión única en toda la columna si solamente se rellena la primera
casilla (Presión en la etapa ns1/Presión en el condensador).
Opcionalmente, se puede también definir una pérdida de carga en toda la columna
activando la correspondiente casilla ('Column pressure drop'),
definir una pérdida de carga en al condensador activando 'Condenser
pressure drop', definir un perfil de presioneslineal en la columna
activando 'Stage pressure drop' (el valor que introducimos es la
pérdida de carga que hay entre etapa y etapa). El grado de complejidad del
perfil de presiones depende de los datos que se dispongan y de la complejidad y
rigor que se quiera alcanzar. La carpeta que hay que rellenar para especificar
el perfil de presiones en la columna aparece en la figura inferior.
Importante: hay que tener en cuenta además que la presión de la corriente de
alimentación siempre tiene que ser mayor que la del plato
de alimentación; si no es así, aparecerá al ajecutar la simulación un mensaje
avisándonos de ello.
Volver al principio
CONDENSER
En esta carpeta se podrá especificar si la corriente de líquido que sale del condensador de cabeza está
subenfriada, si el reflujo solamente está subenfriado, si tanto reflujo como destilado están
subenfriados y el grado de subenfriamiento. En realidad no
hay por que rellenar esta carpeta pues habiendo rellenado las demás ya tenemos
especificada la columna. Si disponemos de datos de
subenfriamiento si podría se interesante introducir estos.
Volver al principio
CONCLUSIONES
Una vez que han sido rellenados todos estos datos ya
ha sido completado este caso sencillo de modelo RadFrac. Como
se ha dicho, es posible especificar con mayor profundidad el modelo; éste no es
el objetivo de esta página web pero el como hacerlo se explica de unaforma
sencilla en la documentación. El objetivo de esta página web es explicar como han de darse los primeros
pasos en el manejo del
modelo RadFrac en simulaciones estacionarias ASPEN PLUS.
Completada la pantalla del 'Setup' de RadFrac,
se puede pulsar el botón 'Next' (Nï‚®). Si todos los
'inputs' requeridos de la simulación han
sido completados (no sólo los de este modelo sino los de cualquier modelo que
se encuentre en el flowsheet y los de las corrientes
de alimentación) entonces se estará en disposición de hacer un 'Run'.
Para ello basta con pulsar F5, el botón 'Play' o 'Start' de
la barra de herramientas o ir al menú principal de la parte superior de la
pantala y seleccionar el submenú 'Run'.
Para saber como hay que rellenar las demás pantallas de ASPEN PLUS hay que
recurrir a otras páginas web de DIQUIMA hechas para ese proposito (por lo menos
estarán disponibles en páginas web las instrucciones más básicas). Ejecutada la
simulación se puede seleccionar, por ejemplo, el bloque RadFrac como se explicaba más arriba y
abrir aquel menú contextual del
que se hablaba. En ese menú contextual se selecciona
'Results' y aparecerá una pantalla como:
Ejecutada la simulación pueden aparecer mensajes de error ('Errors'),
de advertencia ('Warnings') o mensajes de que la simulación ha sido
completada con éxito ('ResultsAvailable'), como es en el caso de la figura anterior. En
el caso de que aparezca(siempre en la parte inferior
de la pantalla) 'Errors' no se tendrán resultados y habrá que retocar
alguno de los parámetros de definición del bloque que está fallando (para saber
que bloque está fallando ir a 'Control Panel' con F7, en la barra de
herramientas o en el submenú 'View' del menú principal en la parte
superior de la pantalla). En el caso de que aparezcan 'Warnings' se
obtendrán resultados pero será preciso retocar algo en el bloque en el que
aparecen esos 'Warnings' (utilizar de nuevo el
'ControlPanel') pues los resultados no son del todo exactos debido a
que alguna condición metida al bloque si puede ser procesada durante la
ejecución de la simulación pero no puede ocurrir nunca en la realidad.
Es preciso señalar que siempre el objetivo a buscar después de ejecutar una
simulación es que aparezca el mensaje 'Results Available' que
indicará que todo a salido bien y que los resulados que se han
obtenido, porque se pueden obtener, son buenos. Cuando aparezcan
'Errors' o 'Warnings', con el 'ControlPanel' se
podrá saber mas o menos cual ha sido el fallo o los fallos que se han producido
y como solucionarlos; el 'ControlPanel' nos proporcionará tal
información.
Por mi parte nada más. 'Simulantes',
disfrutad del
programa, simulad y que vuestras simulaciones salgan bien. Obtened siempre
después de ejecutada cada simulación resultados sin error, obtened siempre
'Results Available'.
