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trabajo de hysys
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2023
“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS(Universidad del Perú, Decana de América)ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS
ASIGNATURA: Informática y Sistemas
DOCENTE: Ambicho Luis
CICLO: IV
INTREGRANTES:
- Bazan Carhuaricra, Joselin Maura- Cordero Mescco, Yazid Pedro- Marca Andía, Anthony Michael- Quispe Llactarimay, Jyhmi- Vergara Calderón, Eva Cecilia
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ÍndiceI. Introducción...................................................................................2
II. Simulación con HYSYS..........................................................3
- Caracteristicas más relevantes...................................3
III. Herramientas de trabajo......................................................5
IV. Aplicaciones del software HYSYS.................................7
- Compresor...................................................................................7
- Turbina..........................................................................................8
V. Ventajas y Desventajas..........................................................9
VI. Softwares Alternativos........................................................10
- SIMFLOW..................................................................................10
- COMSOL multiphysics.....................................................12
- ANSYS FLUIDO....................................................................13
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INTRODUCCIÓNHysys es un programa interactivo enfocado a la ingeniería de
procesos y la simulación, que se puede utilizar para solucionar toda
clase de problemas relacionados con procesos químicos. Este
simulador cuenta con una interfaz muy amigable para el usuario,
además de permitir el empleo de operadores lógicos y herramientas
que facilitan la simulación de diversos procesos.
Es un software, utilizado para simular procesos en estado
estacionario y dinámico, por ejemplo, procesos químicos,
farmacéuticos, alimenticios, entre otros.
Este software posee una base de datos con información de utilidad
para muchos cálculos que este programa realiza de forma rápida, el
programa corrige cierta los cálculos de forma automática. Para que
el programa realice los cálculos hay que proporcionarle la
información mínima necesaria que generalmente es los datos de
operación como flujos, temperaturas y presiones
Este simulador ayudaría mucho a la parte de los que se
especializaran de Termofluidos.
El programa nos permite:
* Utilizar Modelos Termodinámicos, Componentes y Propiedades
Paquete Fluido Corrientes y Mezclas Propiedades de Mezclas
* Simular Unidades de Proceso Corrientes: División, Mezcla y
Fraccionamiento, Ciclo de Refrigeración, Separación de Fases,
Separador de Tres Fases.
* Simular Procesos con Corrientes de Recirculación, Procesos con
Reciclo, Compresión en tres etapas, Ajuste de Variables.
* Simular Reactores, utilizar reactores de Conversión, Relación no
lineal entre variables Reactor de Mezcla Completa Reactor Flujo
Pistón Reactor Catalítico Heterogéneo.
* Establecer balances de Materia y Calor
* Simular Columnas de Destilación y Absorción, Columna de
Destilación Simplificada, Columna Despojadora
Ejemplos:
Nos permite simular procesos de destilación en columnas
despojadoras de Agua Acida, Columna de Destilación
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Desbutanizadora, Separación de una Mezcla Propileno-Propano,
Planta de Gas Natural Licuado Planta de Producción de Etanol
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SIMULACIÓN CON HYSYS
HYSYS es una herramienta de simulación de procesos muy poderosa,
ha sido creada teniendo en cuenta lo siguiente:
Arquitectura de programa,
Diseño de interfase,
Capacidades ingenieriles, y
Operación interactiva.
Este software permite simulaciones tanto en estado estacionario
como en estado transitorio. Los variados componentes que
comprende HYSYS proveen un enfoque extremadamente poderoso
del modelado en estado estacionario. Sus operaciones y propiedades
permiten modelar una amplia gama de procesos con confianza.
Para comprender el éxito de HYSYS no se necesita mirar más allá de
su fuerte base termodinámica. Sus paquetes de propiedades llevan a
la presentación de un modelo más realista.
En los últimos años, este programa ha sido ampliamente usado en la
industria para: investigación, desarrollo, simulación y diseño. Ha
servido como plataforma ingenieril para modelar procesos como:
procesamiento de gases, instalaciones criogénicas, procesos
químicos y de refinación, etc.
CARACTERISTICAS MÁS RELEVANTES
Entre las características más resaltantes encontramos las siguientes:
Ambiente gráfico de operación.
Metodología de cálculo en estado estacionario: modular no
secuencial. Los cálculos en el flowsheet son realizados
automáticamente cuando el usuario aporta información. Los
resultados de cualquier cálculo pasan automáticamente a otra
corriente u operación que esté afectada por el cálculo,
propagando los resultados a través del flowsheet. La
información parcial (insuficiente para permitir un cálculo
completo) también es dirigida bidireccionalmente a través del
flowsheet.
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Metodología de cálculo en estado dinámico: cada operación
unitaria individual contiene la información necesaria para
calcular su respuesta dinámica, así como también integrar sus
hold-ups, o en el caso de operaciones sin hold-ups,
algebraicamente.
Multi-Flowsheet: un número ilimitado de flowsheets pueden
ser instalados en una simulación. La información de cualquier
locación es accesible en cualquier momento.
Sub-flowsheets y flowsheet templates: Cada flowsheet posee
un paquete de fluidos (componentes, propiedades, reacciones,
etc.). Un sub-flowsheet aparece como una operación multi-
input/output y es resuelto automáticamente como cualquier
otra operación. Los templates pueden ser construidos
específicamente: paquetes de fluidos, operaciones, corrientes,
especificaciones del proceso, etc., y guardados en disco.
Los cálculos de equilibrio de fase pueden ser automáticamente
realizados por el método apropiado para el flowsheet. Una vez
que la composición y dos variables de estado (presión,
temperatura, fracción de vapor o entalpía) son conocidas para
una corriente, esta es automáticamente calculada. Los cálculos
de las propiedades físicas son realizados automáticamente
para cada fase.
Base de datos con más de 1500 compuestos puros:
Hidrocarburos, Aminas, Alcoholes, Cetonas, Aldehídos,
Esteres, Ácidos carboxílicos, Halógenos, Fenoles, Sólidos, etc.
Métodos de cálculo termodinámico: Peng-Robindon, Soave-
Redlich-Kwong, Esso Tabular, Chao Seader, etc.
Línea de soporte vía telefónica, On-Line (e-mail y Web) y en
planta.
Cursos de entrenamiento para usuarios.
Acceso a documentos vía Web.
Licencias especiales para universidades.
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HERRAMIENTAS DE TRABAJOHysys es una herramienta que proporciona una simulación de un
sistema que se describe con anterioridad conociendo previamente
todos los parámetros de diseño, ya que estos no son calculados por el
simulador. Hysys puede emplearse como herramienta de diseño,
probando varias configuraciones del sistema para optimizarlo,
teniendo en cuenta que los resultados de una simulación no son
siempre fiables y estos se deben analizar críticamente. Igualmente
hay que tener en cuenta que los resultados dependen de la calidad
de datos de entrada y la fuente de la misma.
Entre las herramientas disponibles en HYSYS podemos mencionar:
Capacidad para realizar cálculos interactivos y acceso
instantáneo de la información.
Inteligencia incorporada al programa que le permite conocer
cuando la información disponible es suficiente para efectuar un
cálculo y corregir los cálculos flash en forma automática.
Operación modular: Todas las operaciones unitarias y/o
corrientes pueden realizar todos los cálculos siempre que se
especifique la información mínima necesaria en cada caso o la
misma se transmita a través de las corrientes ligadas. La
información, completa o parcial, se transmite en forma bi-
direccional.
Algoritmos de solución No Secuenciales. Ellos operan en forma
independiente del orden en que se construye el flowsheet.
Las operaciones unitarias y equipos disponibles son:
Separación: Separador de 2 fases, de 3 fases, Tanque
Separadores de sólidos: Ciclón, Hidrociclón, Filtro rotativo de
vacío, Filtro de bolsa, Cristalizador
Destilación: Absorbedor, Absorbedor con rehervidor,
Absorbedor con reflujo, Torre atmosférica de crudo, Extractor
Líquido-Líquido, Fraccionador.
Reactores: CSTR, PFR, Gibbs
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Transferencia de calor: Intercambiador de calor, Condensador,
Evaporador.
Distribución: Cañería, T, Mezclador
Incremento de Presión: Bomba, Compresor, Válvula, Expandir.
Lógicas: Balance molar, Balance de masa, Balance de energía,
Balance Gral., Adjust, Set, Controlador PID, Selector de señal,
Función de transferencia.
Algunas herramientas de análisis con las que cuenta son:
Case Study: Grabador de datos con el cual se pueden realizar
varias simulaciones simultáneamente.
Intercambio de calor: Análisis Pinch, curvas de calor.
Equilibrio de fase: tablas de propiedades, Hidratos, T-XY, P-XY.
Diseños de destilación: Mc Cabe - Thiele, síntesis de
destilación binaria, síntesis de destilación ternaria.
Cañerías: Dimensionamiento, caída de presión.
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APLICACIONES DEL SOFTWARE HYSYS
El programa nos permite:
Utilizar Modelos Termodinámicos, componentes y propiedades
Paquete Fluido Corrientes y Mezclas Propiedades de Mezclas
Simular Unidades de Proceso Corrientes: División, Mezcla y
Fraccionamiento, Ciclo de Refrigeración, Separación de Fases,
Separador de Tres Fases.
Simular Procesos con Corrientes de Recirculación, Procesos
con Reciclo, Compresión en tres etapas, Ajuste de Variables.
Simular Reactores, utilizar reactores de Conversión, Relación
no lineal entre variables Reactor de Mezcla Completa Reactor
Flujo Pistón Reactor Catalítico Heterogéneo.
Establecer balances de Materia y Calor
Simular Columnas de Destilación y Absorción, Columna de
Destilación Simplificada, Columna Despojadora.
Como se nombró antes el programa tiene muchas aplicaciones. Entre
estas hay algunas que son muy interesantes para nuestra carrera de
Ingeniería Mecánica de Fluidos, en especial para la rama de
Termofluidos. Entre ellas tenemos el uso de compresores y turbinas.
Para seleccionar cualquiera de estos vamos al
tools del menú, ahí podemos elegir cualquiera de
esas dos opciones:
COMPRESORUn compresor es una máquina de fluido que está constituida para
aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados
compresibles, tal como lo son los gases y vapores. Esto se realiza a
través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en
el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a las
sustancias que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo,
aumentando su presión y energía cinética
impulsándola a fluir.
Tipos de compresores en hysys
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En hysys se tiene la opción de elegir dos tipos de compresores:
CentrífugosProducen un incremento de densidad mayor que un 5 por ciento. Se
usan industrialmente por varias razones: tienen menos componentes
a fricción, también son relativamente eficientes y proporcionan un
caudal mayor que los compresores reciprocantes.
ReciprocantesSon un tipo de compresor de gas, que
logra comprimir un volumen de gas en
un cilindro cerrado. En estos
compresores la capacidad se ve
afectada por la presión de trabajo.
Esto significa que una menor presión
de succión implica un menor caudal;
para una mayor presión de descarga,
también se tiene un menor caudal.
TURBINALas turbinas son máquinas que desarrollan par y potencia en el eje
como resultado de la variación de la cantidad de movimiento del
fluido que pasa a través de ellas. Dicho fluido puede ser un gas,
vapor o líquido. Para que el fluido alcance la alta velocidad requerida
para que se produzcan variaciones útiles en el momento, debe haber
una diferencia importante entre la presión a la entrada a la turbina y
la de escape.
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VENTAJAS Y DESVENTAJASVENTAJAS
Reduce el tiempo de diseño de una planta. Permite al diseñador examinar rápidamente varias
configuraciones de planta. Ayuda a mejorar procesos actuales. Responde a las interrogantes en el proceso. Determinar las condiciones óptimas del proceso. Permite dividir un proceso complejo en componentes simples. Emplea un Paquete de fluido independiente para cada
esquema. Facilita la creación de módulos que pueden ser adicionados
fácilmente.
DEVENTAJAS
Para aceptar los resultados que dicta el proceso realizado en hysys se debe analizar críticamente los mismos.
Tomar en cuenta que los resultados dependen de la calidad de entrada, de la elección adecuada del proceso y los diferentes equipos utilizados en este.
Pocas o nulas aplicaciones de sólidos.
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SOFTWARES ALTERNATIVOSSIMFLOW
Es un potente software de CFD (dinámica de fluidos computacional)
Como herramienta numérica completa, simFlow ofrece funcionalidad para manejar fenómenos tales como:
flujo de fluido compresible e incompresible
flujos turbulentos
la transferencia de calor,
incluida la transferencia de
calor conjugada
flujos multifásicos
cavitación
reacciones químicas
Estos procesos pueden ser modelados en tanto estacionarios y rotativos marcos o el uso de malla dinámica. Si es necesario, es posible para el tratamiento de material sólido como un medio poroso.
Aerodinámica
SimFlow ofrece la posibilidad de simular los flujos externos e
internos en la
amplia variedad de aplicaciones tales como: vehículos de carretera,
aeronaves, trenes,
edificios, instalaciones industriales y muchos otros.
Con simFlow puede utilizar modelos de estado de la técnica de
turbulencia,
esquemas de discretización y métodos numéricos. Resultados de la
simulación pueden ayudar en la determinación de:
velocidades
caídas de presión
levantar o arrastrar a las fuerzas
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El conocimiento de la aerodinámica en aplicaciones de alta
tecnología facilita la toma
de decisiones y permite a los ingenieros para optimizar el diseño
antes de su físico
producción.
Transferencia de calor
Los procesos de transferencia de calor son de gran importancia en
muchas industrias como
la aeronáutica, la ingeniería eléctrica, la metalurgia, la climatización
y la electrónica.
Estudios de transferencia de calor realizados en simFlow pueden
cubrir:
conducción
convección natural y forzada
radiación
transferencia de calor conjugada entre sólidos y líquidos
Resultados de la simulación pueden dar una idea de las temperaturas
en los críticos
lugares o servir como insumo para el análisis de tensión.
Combustión
Modelos de transporte de especies sofisticadas que se implementan
en simFlow
permiten simulaciones de no premezclado, premezclados y
parcialmente premezclados llamas.
Entre las muchas aplicaciones potenciales, capacidades simFlow se
pueden utilizar para:
estimar la eficiencia de los reactores químicos
fenómenos modelo de pulverización
predecir las emisiones contaminantes de los distintos sistemas
de combustión
Campo de temperatura y las concentraciones de especies espacio-
temporales calculados en este tipo de análisis puede traer un
ingeniero más cerca del diseño óptimo.
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COMSOL MULTIPHYSICS(Plataforma para la física basada en modelado y simulación).
COMSOL Multiphysics es una herramienta de modelado y análisis
para prototipaje virtual de fenómenos físicos. COMSOL Multiphysics
puede modelar virtualmente cualquier fenómeno físico que un
ingeniero o científico pueda describir con ecuaciones diferenciales
parciales (PDE), incluyendo transferencia de calor, movimiento de
fluidos, electromagnetismo y mecánica estructural, soportando la
integración de problemas de diferentes campos - Multifísica.
Las prestaciones de modelización y simulación de COMSOL, junto
con las librerías disponibles para él, lo convierten en una
herramienta aplicable en amplio abanico de áreas, entre las que
destacamos:
Acústica, electromagnetismo, sistemas microelectromecánicos
(MEMS), ingeniería de microondas, componentes de
radiofrecuencia, dispositivos semiconductores, propagación de
ondas.
Reacciones químicas, difusión, dinámica de fluidos, fluidos en
medios porosos, transferencia del calor, fenómenos de
transporte.
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Mecánica de estructuras
Física, geofísica, óptica, fotónica, mecánica cuántica.
Sistemas de control.
Modelización de componentes.
Matemática aplicada.
ANSYS FLUIDOSoftware Fluido ANSYS contiene las amplias capacidades de
modelado físico necesarios para modelo de flujo, turbulencia,
transferencia de calor, y las reacciones para aplicaciones
industriales que van desde flujo de aire sobre un ala de avión a la
combustión en un horno, a partir de columnas de burbujas a
plataformas petrolíferas, de flujo de sangre al semiconductor
fabricación y de diseño de la sala limpia para plantas de tratamiento
de aguas residuales. Modelos especiales que le dan al software de la
capacidad de modelar la combustión en el cilindro, aeroacústica,
turbomaquinaria y sistemas multifásicos han servido para ampliar su
alcance.
