HYSYS

Es una herramienta que nos proporciona de manera didáctica la simulación de varios procesos industriales que convergen en un objetivo común, que es brindarnos una visión global del rendimiento y el modo de operación, para obtener como resultado final una eficiencia en la producción de dicho proceso.


Bienvenidos a la página de simulación de HYSYS 3.2 refinery:

Logo Hysys. Refinery.png

En esta sección usted encontrará los principios básicos para emprender procesos de simulación de condiciones para procesos industriales.


INTRODUCCIÓN

DISEÑO DE PROCESOS

El objetivo fundamental del diseño de procesos, es encontrar la mejor configuración y las condiciones de operación óptimas, es decir que a demás de alcanzar la producción requerida se logren ahorrar materias primas o energía que se ve reflejado en la disminución de costos y el aumento de las ganancias.


Para la resolución de problemas, existen distintos tipos de modelos y diferentes herramientas informáticas que han permitido optimizar el diseño de equipos específicos o bien han ayudado a la resolucion de balances de materia y energía. Cuando los problemas necesitan de la creación de un diagrama de flujo para obtener ciertos productos a partir de determinadas materias primas (diseño del proceso), el conocimiento y el tipo de modelos a utilizar, son sustancialmente distintos y es cuando se vuelve indispensable simular el proceso.


La simulación de los procesos químicos, procesos industriales, procesos biotecnológicos, tanto en fases estacionarias como dinámicas y, eventualmente, la optimización del sistema conforman el tema central de esta página.


SIMULACIÓN CON HYSYS

  • DEFINICIÓN


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.

El ambiente de HYSYS esta compuesto por cuatro interfaces. El primero de estos se denomina PFD (Process Flor Diagram), cuya función es permitir al usuario construir la topología del proceso que desea simular. Asimismo existe el libro de trabajo el cual es una colección de hojas de cálculo de las cuales se despliegan la información del proceso de forma tabular. La vista propiedades que consiste en una colección de páginas que contienen información acerca de los objetos que constituye el proceso. Por último existe la vista de resúmenes, la cual despliega la lista de corrientes y los módulos considerados.


TERMODINÁMICA DEL HYSYS


Para comprender porque HYSYS es una herramienta de simulación tan poderosa, no se necesita más que mirar dentro de sus cimientos termodinámicos. La flexibilidad inherente que contribuye en el diseño combinada con la fuerza y precisión incomparable provista en los cálculos efectuados a través de sus paquetes de propiedades, conducen auna representación de modelos de una forma mucho más realista.

No solo se puede utilizar una amplia variedad de paquetes termodinámicos internos sinoque se puede usar tablas capaces de sobreponer cálculos de propiedades específicas para obtener mayor precisión sobre un rango limitado, o se puede utilizar la funcionalidad que presenta el ActiveX para interactuar con paquetes termodinámicos construidos externamente. El simulador HYSYS es capaz de extenderse a través del uso de sucaracterística llamada extensibilidad., con el objeto de utilizar paquetes de propiedades creados fuera del entorno del mismo. Los paquetes termodinámicos internos, sinembargo, proveen predicciones muy precisas de propiedades termodinámicas, detransporte y físicas para fluidos de hidrocarburos, no hidrocarburos y de otros químicos.


HYSYS también cuenta con un paquete de regresiones poderoso que se puede utilizar en forma conjunta con las tablas. Los datos experimentales de los componentes individuales sirven de base de datos para ingresarlos como data al paquete de regresiones. Alternativamente, se puede suministrar data existente o un juego de datos propios. El paquete de regresión ajusta la data ingresada a una de las tantas expresiones matemáticas disponibles en el HYSYS. Esto nos permite obtener resultados de propiedades termodinámicas y físicas que se ajusten de forma aproximada a la data experimental provista por uno mismo.


VENTAJAS DE LA SIMULACIÓN


La arquitectura de multi diagrama de Hysys presenta numerosas ventajas técnicas y funcionales tales como:


  • 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.


Un articulo sobre como ayuda el programa en la realizacion de los proyectos



SIMULACIÓN EN PRÁCTICA
INSTALACIÓN DEL PROGRAMA

El siguiente vídeo muestra la manera de instalar el programa para su posterior uso y la optimización de los diversos procesos.


































  • TUTORIAL PARA INSTALAR LA VERSIÓN REFINERY EN WINDOWS 7 DE 32 BITS











































ADMINISTRADOR DE LA BASE DE SIMULACIÓN (SIMULATION BASISMANAGER)




Uno de los conceptos más importantes sobre el cual HYSYS ha sido construido es aquel de los entornos. El Administrador de la Base de Simulación (Simulation Basis Manager), nos permite ingresar información dentro del entorno de la base de la simulación, mientras que otras áreas se dejan en espera.

La otra gran ventaja del entorno de la base de simulación es la garantía de que toda la base termodinámica requerida esta provista antes de que se construya un caso de simulación. La información mínima requerida antes de abandonar el ambiente de la base de simulación es la siguiente:
  • Se tiene por lo menos un paquete de fluidos con un paquete de propiedades asociado instalado.
  • Se tiene por lo menos un componente dentro del Paquete de Fluidos
  • Se cuenta con un paquete de fluidos especificado por defecto. Esto lo hace HYSYS automáticamente después de haber instalado el primer paquete de fluidos.
  • Se puede acceder al SBM (Simulation Basis Manager) desde cualquier etapa de construcción del caso. Cuando se construye un nuevo caso, la primera ventana que aparece es la del SBM. Se puede retornar al SBM desde los entornos del diagrama principal o subdiagrama en cualquier momento para hacer cualquier cambio.
  • Se puede hacer esto simplemente haciendo clic en el icono del SBM en la barra de menú.Se puede crear cuantos paquetes de fluidos se requieran, así cada subdiagrama puede estar asociado con un paquete en específico, permitiendo que tenga su propio juego de propiedades y de componentes. Para poder utilizar un paquete diferente al asignado por defecto en cada subdiagrama, se debe retornar al SBM para efectuar dicho cambio. Cada vez que se requiera hacer este cambio, el HYSYS nos mostrara un mensaje para volver a ingresar al entorno principal de diseño (Build Environment).

La tabla siguiente describe las páginas disponibles en la pantalla del SBM:


Página
Descripción
Components
Permite acceso a un Listado de Componentes que este asociado a un Paquete de Fluidos. Cuando se ingresa un nuevo listado de componentes o se edita el listado actual, se abre la pantalla de Listado de Componentes. Esta pantalla está diseñada para simplificar el ingreso de nuevos componentes al caso en simulación
Fluid Pkgs
Permite crear y manipular todos los paquetes de fluidos para el caso de simulación. Asimismo, uno puede asignar un paquete de fluidos a cada uno de los diagramas y subdiagramas que correspondan a un mismo caso de simulación y seleccionar el paquete de fluidos por d efecto que se instala automáticamente para todos los diagramas nuevos
Hypothétical
Permite definir los componentes hipotéticos individuales o grupos de componentes hipotéticos para instalarlos en cualquiera de los paquetes de fluidos
Oil Manager
Permite acceso al entorno del Administrador de Crudo (Oil Manager), en el cual se puede ingresar data de ensayos, cortes y mezclas de aceites crudos, y definir pseudocomponentes para su instalación en un Paquete de Fluidos
Reactions
Permite instalar componentes de una o más reacciones, crear la reacción o reacciones, y asociarlas a un Paquete de Fluidos
Component Maps
Permite especificar la composición a través de las fronteras de un Paquete de Fluidos.
User Property
Crear y hacer uso de propiedades definidas por el usuario y dejarlas a disposición de un Paquete de Fluidos


ENTORNO DE SIMULACIÓN (BUILD ENVIRONMENT)


Para iniciar una simulación nueva el primer paso es la selección del método de propiedades y la definición de la base de cálculo. Para esto se emplea el administrador de Base del sistema, en el cual, el usuario define el paquete de predicción de propiedades que desea utilizar como base de cálculo para la simulación (Paquete fluido: lista de ecuaciones termodinámicas con las que el software simula el proceso).


CONFIGURANDO LAS PREFERENCIAS DE LA SESIÓN
Previo a comenzar a trabajar, es conveniente fijar nuestras preferencias de trabajo. La interfaz de trabajo de HYSYS es muy personalizable respecto a la simulación, las variables, los reportes de resultados, etc. Nosotros nos centraremos aquí en la configuración del sistema de unidades.

Para ello:

1. Hacer click en Tools, que se encuentra en la barra de menús, y luego en Preferences.Aparecerá una pantalla (ver figura) donde existen varias pestañas de configuración (Simulation, Variables, Results, etc.)

2. Hacer click sobre la pestaña Variables. Allí puede observarse que el programa tiene 3 sistemas de unidades cargados: EuroSI, Field y SI (Predeterminado).Haciendo click en cada uno de ellos se puede ver una lista de magnitudes con sus respectivas unidades en cada sistema. (Observar que las unidades están en rojo, lo que quiere decir que no pueden editarse)

3. En caso que se desee cambiar alguna de esas unidades, debe utilizarse la herramienta Clone. Seleccionamos el sistema de unidades a clonar y cliqueamos en Clone. Aparecerá un nuevo sistema con el nombre NewUser y tanto el nombre como sus respectivas unidades aparecen en color azul. Esto indica que pueden ser editadas a gusto del usuario.

4. Una vez realizados los cambios deseados puede guardarse el sistema de unidades cliqueando Save Preferences Set.., que posteriormente podrá ser cargado desde esta misma ubicación.

5. Luego de seleccionar sistema de unidades a utilizar, cerrar la ventana.

Variables.png


CREANDO UNA NUEVA SIMULACIÓN

Para comenzar observamos la pantalla de la plataforma como se muestra a continuación:
pantalla inicial.png

Barra de menú

Esta barra contiene órdenes, opciones y preferencias principales para HYSYS.Refinery, y éstas son:

Opciones
Descripción
File
Este comando es usado para definir formatos de salida, abrir trabajos, imprimir y obtener información general sobre HYSYS
Tools
Esta orden sirva para iniciar un trabajo de simulación (Preferences)
Help
Esta función da al usuario permiso de llamar las facilidades de ayuda en línea.

La tercera línea (o barra) es llamada la Barra de herramientas.

Para crear un nuevo caso selecciona la opción del menú "File"-->"New"--> "Case" o en el menú de teclas rápidas presiona "CRTL+ N" como se muestra a continuación:

nwcase.png


  1. Componentes

El administrador de Componentes (Components Manager) se accede al seleccionar la página Components del SBM. Este Administrador de Componentes ofrece una ubicación para recuperar y manipular el juego de componentes químicos que se está simulando. El juego de componentes se guarda bajo la forma de un Listado de Componentes, el cual puede ser la colección de componentes puros extraídos de la biblioteca, o de componentes hipotéticos.
El administrador de componentes siempre contiene un Listado Maestro de Componentes (Master Component List) que no puede ser alterado ni eliminado. Este Listado Maestro de Componentes contiene cada uno de los componentes disponibles de cada uno de los Listados de Componentes. Cuando se ingresa a la página de componentes desde el SBM, el primer listado que aparece dentro del recuadro de Listados de Componentes, es el del Listado Maestro. Si se incluye un componente cualquiera en un Listado de Componentes, este se almacena automáticamente en el Listado Maestro. Asimismo, si se elimina un componente del listado maestro, este se ocurrirá en cualquiera de los listados de componentes que se esté usando
Para la elección de un paquete fluido adecuado depende de las características físico químicas de los componentes que forman la reacción, es también importante recalcar que se pueden filtrar los componentes dependiendo del paquete termodinámico que se vaya a utilizar, también para realizar la filtración depende de la familia de componentes a la cual pertenezcan.

Una vez que seleccionemos "Nuevo caso" se desplazara una ventana como la que veremos a continuación:

nwcase2.png

Viñeta Components:



Botón
Descripción
View
Abre la ventana de Listado de Componentes para el Listado de Componentes seleccionado. Desde esta página se puede ingresar, modificar o remover componentes individuales del listado de componentes actual
Add
Permite incluir un nuevo Listado de Componentes al caso en simulación. Cuando se hace clic en Add, aparece la página del Listado de Componentes con el nombre List- 1 y se pueden ingresar componentes asociados al caso. Para ingresar nuevos componentes al Listado seleccionado, se debe remarcar el nombre del Listado de Componentes y hacer click en el botón view.Una vez en la ventana del Listado de Componentes seleccionado, se efectúa el ingreso de componentes puros de acuerdo a procedimiento posteriormente descrito
Delete
Permite eliminar un Listado de Componentes del caso en simulación. HYSYS no despliega ninguna advertencia y el listado no puede ser recuperado posteriormente
Copy
Efectúa una copia del Listado de Componentes seleccionado (remarcado), idéntica al original excepto por el nombre. Esta es una buena costumbre en la actividad de editar los listados de componentes disponibles
Import
Permite importar un Listado de Componentes predefinido desde algún disco o archivo. Cuando se hace click en import, se abreel dialogo de ubicación del archivo donde se encuentra el listado de componentes a importar. Estos archivos tienen una extensión *.cml
Export
Permite exportar un Listado de Componentes hacia un disco o archivo
Refresh
Permite recargar data de componentes desde la base de datos. Por ejemplo si se tiene un caso de una versión previa, se recarga la data de la versión antigua a la versión actual

Pantalla del Listado de (Component ListWiew)

figura hyses 3.jpg


Cuando se esté efectuando el pareo de componentes, se puede hacer uso de cualquiera de las tres opciones de botones de radio presentados a continuación:

Botones de radio
Descripción
Sim Name
Este botón parea el texto ingresado en la celda match con el nombre del componente de la simulación.
Full Name/Synonym
Esta opción de botón es para encontrar el nombre par utilizando un sinónimo completo o nombre largo de los componentes de la simulación.
Formula
Cuando no se esté seguro del nombre en la biblioteca de componentes usar la opción de formula

El recuadro de componentes seleccionados (Selected Components) muestra el listado de componentes que han sido ingresados en un listado en específico de la simulación. A continuación se describen las varias funciones que se pueden aplicar para manipular los componentes seleccionados en la siguiente tabla:

Objeto
Descripción
Selected Components
Este recuadro contiene todos los componentes actualmente instalados en un listado en particular.
Add Pure
Botón que ingresa el componente que esta remarcado en el listado de componentes disponibles en el recuadro de Componentes Disponibles (Available Components) al listado de componentes seleccionado.
Substitute
Botón que cambia el componente remarcado del recuadro decomponentes seleccionados por el remarcado en el recuadro de disponibles.
Remove Component
Borra el componente remarcado en el recuadro de componentes seleccionados.
Sort list
Accede a la pantalla de movimiento de componentes, de donde se puede cambiar el orden del listado seleccionado.
View Component
Accede a la pantalla de identificación de propiedades del componente remarcado en el recuadro de componentes seleccionados.



2. Selección de un Paquete Fluido
El paquete de fluidos se utiliza para calcular las propiedades termodinámicas y de transporte de los componentes y mezclas de la simulación (como entalpía, entropía, densidad, calor específico, equilibrio L-V, etc.) Por lo tanto, es muy importante la correcta selección del paquete de fluidos.

-Los Paquetes de Fluidos pueden ser importados o exportados como paquetes completamente definidos para su uso en cualquier simulación

-Los Paquetes de Fluidos pueden ser clonados, lo que simplifica la tarea de efectuar pequeños cambios en Paquetes de Fluidos Complejos.

-Se puede hacer uso de Fluidos Múltiples en un mismo caso de simulación. Sin embargo, estos deben ser definidos desde el SBM.

Este paso es muy importante y no se debe tomar ala ligera, ya que definirá la base de la simulación. Si tenemos una buena base, tendremos una buena simulación,pero si introducimos un error desde el principio, este se agravará con el desarrollo de la simulación.
En el Simulation Basis Manager seleccione la etiqueta Fluid Pkgs sombrear la lista de componentes para lacual deseamos colocar la opción termodinámica ( Lista de Componentes -1 ) y luego hacer clic en el botón Add


figura hyses 4.jpg



Ingreso de un Paquete de Fluidos:
Para iniciar un nuevo paquete de fluidos escogemos la opción Add (mostrado en la ventana anterior), y aparecerá la siguiente ventana:



figura hyses 5.jpg




El recuadro de Filtros de Paquetes de Propiedades permite efectuar un filtrado del listado de métodos disponibles, basándose en el siguiente criterio:

Filtro
Descripción
All Types
Todos los Métodos de Paquetes de Propiedades aparecen en el listado.
EOSs
Solo las Ecuaciones de Estado aparecen en el listado, entre ellas PRSV (Peng Robinson y colaboradores) utilizado cuando el proceso tienen reacciones químicas, PRV (Peng Robinson) utilizado cuando el proceso no tiene reacciones químicas.
Activity Models
Solo Modelos de Coeficientes de Actividad en Líquidos aparece en el listado
Chao Saeder Models
Solo el método semi empírico de Chao Saeder aparece en el listado
Vapor PressureModels
Los modelos de Presión de Vapor de valores de K aparecen en el listado
Miscellaneous
Los modelos que no se ajustan a las 4 categorías de arriba
Opciones
Descripción
File
Este comando es usado para definir formatos de salida, abrir trabajos, imprimir y obtener información general sobre HYSYS
Tools
Esta orden sirva para iniciar un trabajo de simulación (Preferences)
Help
Esta función da al usuario permiso de llamar las facilidades de ayuda en línea.

Al finalizar la elección del paquete fluido, cerramos la ventana actual y vamos a Enter Simulation Environment.


En caso de que el proceso sea con reacción, antes de elegir la opción Enter Simulation Environment, escogemos la opción Reactions --> Add Reaction y elegimos el tipo de reacción que se produce en el proceso (Ej. Conversión) --> Add Reaction, como se muestra en la siguiente figura:


image 1.jpg
Se debe considerar los siguientes parámetros al momento de elegir una tipo de reacción:
  • Reacción de conversión: Requiere la estequiometría de la reacción y el porcentaje de conversión, el cual puede ser especificado o puede ser función de la temperatura.
  • Reacción de equilibrio: Requiere la estequiometría de la reacción y la relación entre la temperatura (especificada en grados kelvin) y la constante de equilibrio(Keq)
  • Reacciones catalíticas heterogéneas: Requiere especificar todas las variables necesarias para que HYSYS calcule la velocidad de la reacción. HYSYS utiliza la siguiente ecuación para realizar los cálculos:
hysys 1.1.1.jpg
Fig: Fórmula de Hysys para este tipo de reacción


  • Donde K es la constante de la reacción; A, E y β son los parámetros de la ecuación de arrhenius; R la constante de gas ideal y T es la temperatura (especificada en grados Kelvin)
  • Reacciones cinéticas: Requiere la estequiometria de la reacción al igual que los parámetros de la ecuación de arrhenius.
  • Reacción de tasa simple: Requiere la estequiometria de la reacción así como también los parámetros de la ecuación de arrhenius. Para la reacción inversa, se necesita los valores de la constante de equilibrio en función de la temperatura
Dar click en Add Reaction, adicionar los componentes de reacción, como se muestra en la figura siguiente, y colocar los coeficientes de reacción (Stoich Coef) (+1) para los productos y (-1) para los reactivos, de manera que el Balance error, sea igual a cero.


image 2.png
Posteriormente elegir la opción Basis y añadir los datos de Base Component, Rxn Phase, opción que permite elegir si el componenet esta en fase de vapor, o otra fase, entre llas tenemos Overall, que indica que se puede tener cualquier cambio de fase y finalmente, Co que es el porcentaje de conversión que se va a dar en la reacción, podemos observar en la figura:

image 3.png

Finalmente, cerramos la ventana mostrada anteriormente y elegimos la opción View Set, en donde añadimos el nombre donde se va a realizar la reacción y se seleccionan las reacciones activas e inactivas, como se ve en la siguiente figura:

image 4.png

Cerramos la ventana actual y vamos a la opción Assoc. Fluids Pkgs, como se ve en la figura:


image 5.png
Elegimos la opción Add to FP --> Add Set to Fluid Package, como se ve a continuación:

image 6.png
En esta ventana encontramos cinco opciones de reacción para las cuales se debe considerar lo siguiente:


Finalmente, elegimos la opción Enter Simulation Enviroment, y grabamos el archivo, y sale la siguiente pantalla:

image 7.png
En la cual ya podemos empezar a diseñar el modelo del proceso, con las respectivas corrientes de alimentación. Esta es la pantalla principal de HYSYS donde realizaremos las simulaciones. En este medio la simulación se hace muy visual y fácil de llevar.
Para seguir con el procedimiento es necesario conocer que comandos o herramientas tiene el programa para el diseño del proceso.

Cambio de unidades para trabajar en HYSYS

Para cambiar las unidades debemos seleccionar Tools del menú principal; posicionar el cursor sobre Preferences

hysys 1.PNG







aparecerá una pantalla titulada “Session Preferences (HYSYS.PRF) ”


hysys 2.PNG


Presionar Tool Tips

hysys 3.PNG


3. En esta caja seleccionar la pestaña Variables, y seleccionando Units, aparecen los sistemas de unidadesEl Set de Unidades por defecto es el conjunto SI, pero se puede modificar desde esta pantalla.


hysys 4.PNG


4.- Para cambiar las unidades utilizadas se procede de la siguiente manera: En Session Preferences, regresara la pestaña Simulation y seleccionar User Defined Unit Set


hysys 5.PNG


Seleccionando nuevamente la pestaña Variables, Click en SI en la lista Available Unit Set para asegurarnos que éste sea el set activo. Notar que la unidad por defecto para la presión es kPa. Deseamos cambiarla a atm

hysys 6.PNG


Paleta de Objetos

En ella se hallan corrientes de materia y energía y muchas de las operaciones unitarias que iremos utilizando a lo largo del curso. Se recomienda explorarla un poco para ir familiarizándose con ella. En caso de no estar visible, presionar F4 o bien ir a Flowsheet y seleccionar Palette.

La paleta se puede dividir en cuatro secciones, la primera es la dedicada a las corrientes de materia (flecha azul) y energía (flecha roja). En la segunda se muestran los equipos de separación de fases, presión, transferencia de calor y reactores, la tercera muestra equipos de transferencia de masa (destilación…) y la cuarta es la dedicada a la lógica

image 8.png
Flechas azul y roja: que simulan las corrientes de alimentación de materiales (Material Stream) y energía (Energy Stream), respectivamente.
Tank o tanque: que permite la separación del venteo y el compuesto en forma de solución.
Cooler, Heater y LNG Exchanger: utilizados para enfriamiento, calentamiento con energía; e intercambio de calor entre fluidos, respectivamente.
Expander y Compressor: utilizados para expandir y comprimir aire (p. ej.) según el método de Linde Hampson.
Mixer y Tee: el primero permite la entrada de varias corrientes para su mezcla dentro del equipo, mientras que el Tee sirve para que de una corriente se pueda repartir para varias alimentaciones.
CSTR: Reactor de mezcla continua.
Plug Flow Reactor: Reactor Flujo-Pistón.
General Reactors: dentro de los cuales están --> el reactor de conversión, de equilibrio y Gibbs.
Distillation Column: Columna de destilación, la cual permite la elección del tipo de columna (p. ej. condensación), con un tipo de destilación total, parcial y fulll reflujo; además permite elegir el número de etapas de simulación, existencia de corrientes laterales opcionales (multicomponenetes), etc.
Adjust: permite el autoajuste de la entrada de dos corrientes.
Recycle: permite la simulación de la recirculación de una corriente en el proceso.


Corrientes de Alimentación


En general, la primera acción que se realiza cuando se ingresa en el Entorno de simulación es la instalación de una o más corrientes de alimentación.
El siguiente procedimiento explica cómo crear una nueva corriente:
1. En la ficha de corrientes de materiales, escribir el nombre de la corriente de alimentacion 1 en la celda marcada New y presione ENTRAR.

Hysis automáticamente crea una nueva corriente con el nombre establecido para la misma. Su workbook debería aparcer como se muestra en la siguiente figura:
figura 1.png

Una vez que usted haya presionado la tecla ENTER, el programa pasa automáticamente a la celda de Fracción de Vapor.

Después se deben definir las condiciones de la alimentación, generalmente con cuatro grados de libertad, es decir, se ingresan cuatro variables como temperatura, presión, flujo y composición, y el programa se encarga de calcular el resto de variables, como se explica a continuación:
2. Avance hasta la celda de Temperatura.

3. Ingrese la Temperatura requerida. Esta va a depender del ejercicio que se este realizando, y se deben definir las unidades, que pueden ser C, K o F.
4. Al presionar ENTER, el programa avanza a la siguiente celda que corresponde a la Presión.

5. De igual manera que con la Temperatura, se deben definir las unidades y el valor con los que se va a trabajar.

6. Dentro de la celda de presión o temperatura, para cambiar las unidades, se debe dar un desplazamiento a través de la lista o en su defecto, escribirlo. Hysys marcará su entrada para localizar con las unidades requeridas. Lo mencionado previamente se puede apreciar en la siguiente figura:
figura 2.png

7. Una vez seleccionada la medida de presión necesaria, presionar ENTER. Hysys automáticamente convertirá la presión a las unidades elegidas. y esta activación pasará automáticamente a la siguiente celda que corresponde al Molar Flow.
8. En la celda de Molar Flow o Mass Flow se debe ingresar la cantidad necesaria para el caso de estudio, no es necesario cambiar las unidades.

Composición


En la sección anterior ya se han especificado las condiciones de las corrientes en la ventana propiedades dentreo del workbook, A continuacion se debe introducir la composicion en la ventana de PROPIEDADES.
Se deben seguir los siguientes pasos:

1. Cerrar la ventana correspondiente al workbook. Se puede ver la flecha en color azul que corresponde a la corriente de alimentación de materiales creada en la sección anterior. Esto debe aparecer de la siguiente manera:

figura 3.png
2. Al hacer doble click en la flecha azul correspondiente a la corriente de alimentación, debe desplegarse una nueva ventana que indica dicha corriente de alimentación, como se muestra en la siguiente figura:

figura 4.png

3. Al entrar a la página de COMPOSICIÓN automáticamente las Fracciones Molares de los componentes se enlistan, como se puede ver a continuación:

figura 5.png

4. Colocarse sobre la celda correspondiente a la fraccion molar del primer componente y colocar el valor necesario para el caso y el valor para el componente aparecera al instante, así:

figura 6.png

5. Ingresar las fracciones molares de los demás componentes. Una vez realizado lo anterior, la suma mostrada en el TOTAL, debe tener el valor de 1, como se muestra en la figura:

figura 7.png


6. Cuando se hace click en el boton OK, Hysys aceptará la composición y la corriente ya esta completamente definida.

7. Cerrar la ventana de la corriente y acceder al workbook. Las propiedades de la corriente de alimentacion apareceran. Los valores en azul son aquellos que usted ingreso y los valores en negro los calculados por Hysys. Lo que se muestra en la siguiente figura:

figura 8.png

Si usted desea borrar una corriente de alimentación, únicamente debe situarse con el cursor sobre la flecha que representa dicha corriente, y presionar el boton DELETE.

INSTALACIÓN DE OPERACIONES UNITARIAS

Mezclador (Mixer)

La primera operación unitaria es un Mezclador, utilizado para combinar las dos o más Corrientes de alimentación. La instalación de un Mezclador puede ser llevada a cabo por un sinnúmero de maneras, siendo una de ellas a través del workbook en operaciones unitarias.

Los pasos a seguir se detallan a continuación:

1. Acceder al icono workbook para asegurarse que este este activo
2. Ingresar en la pestaña de unitarias
3. Hacer clic en el botón: Añadir operación unitaria. Se abrirá una lista de operaciones unitarias
4. Seleccionar como operación unitaria al mezclador de una de las siguientes maneras:

a. Tipiar Mixer
b. Desplegar la lista de operaciones unitarias y elegir mezclador.

edicion 1.png
6. Con el Mezclador seleccionado, presionar el botón Añadir o ENTER.


La tabla de propiedades del Mezclador aparecerá a continuación de la siguiente manera:

edicion 2.png
La tabla de propiedades contiene toda la información requerida para definir la operación organizada en celdas y paginas. El diseño, worksheet, rating y dinámica aparecen en la tabla de propiedades de la mayoría de operaciones unitarias.

6. En la tabla de Entrada, hacer clic en la celda “Stream”. El estado del indicador al final de la tabla de propiedades indica que la operación necesita un vapor de alimentación

7. Abrir la lista de Entradas presionando el icono para desplegar los componentes o simplemente presionando F2 y la tecla de la Flecha “Abajo”.

edicion 3.png
8. Seleccionar las corrientes de entrada que se necesiten según sea el caso, incluyendo la entrada de vapor.

9. Una vez realizado lo anterior, el indicador desplegara indicando lo siguiente: “Se requiere un vapor de producto

10. Moverse al campo de Salida presionando TAB o haciendo clic en la celda correspondiente.

11. Tipiar el nombre de la corriente de salida, una vez tipiado el nombre, el programa reconoce que no existe dicha corriente de salida y automáticamente crea una.

edicion 4.png

12. Abrir la pagina de parámetros
13. En la asignación de la Presion, mantener el set de rangos de presión de entrada.

edicion 5.png

14. Ingresar a Worksheet para observar el vapor de salida calculado.

edicion 6.jpg
16. Cerrar la tabla de propiedades
17. La nueva Operación Unitaria aparece en la tabla de operaciones unitarias del Workbook.

edicion 7.png
La tabla muestra el nombre de la operación unitaria, tipo, las corrientes de entrada y de salida. Para ver los datos de la presente operación unitaria es conveniente ingresar a Ver Operación Unitaria.

Intercambiador de Calor (Heat Exchanger)

Para instalar un intercambiador de calor se deben seguir los siguientes pasos:


  1. Acceder al icono de intercambiador de calor presionando F4 para que aparezca la tabla con las operaciones unitarias.
  2. En la tabla de operaciones unitarias escoger el icono de Intercambiador de Calor.

Las propiedades del intercambiador de calor aparecerán a continuación

2.2.JPG

Lo siguiente que se hará es definir las conexiones en la pestaña de diseño.

3. En el campo de NOMBRE, se debe cambiar el nombre de la operación unitaria adaptándola al problema que se desee resolver.
4. Ingresar las corrientes de entrada y de salida, como se muestra a continuación.

3.png

Se deberán crear las corrientes de alimentación necesarias antes de ingresar a las propiedades del Intercambiador, o en el momento en el que se defina el diseño del mismo.

5. Ingresar a la pestaña parámetros
6. Ingresar un valor para la presión para TUBE SIDE y SHELL SIDE.

4.png
7. Ingresar a RATING y seleccionar la página SIZING
8. En el grupo de Configuración, hacer clic en la opción Tube Passes per a Shell y seleccionar un valor para dicha celda, según los requerimientos del problema a solucionar.
5.png

9. Cerrar la tabla correspondiente a intercambiador de calor y regresar al Workbook.
10. Ingresar a Material Streams

6.png
En la celda correspondiente a Stream CoolGas no se tiene una temperatura conocida, esta celda se definirá después cuando un gradiente de temperatura se especifique para un intercambiador de calor Gas-Gas.

Balances de Materia y Energía
HYSYS permitte la resolución de balances de materia y energía de dos formas distintas:
  • La forma clásica, es decir, resolviendo el diagrama de procesos.
  • O bien, empleando una herramienta lógica llamada Balance.

Si bien ambas son similares, muchas veces, la primera no permite una resolución rápida de los balances de materia y energía porque se debe especificar todos los parámetros del proceso. Por ejemplo, si se está modelando una torre de destilación, el balance de masa y energía no se resuelve hasta que se hayan especificado el número de platos, la realción de reflujo, etc. Esto último no es muy práctico si lo que uno desea es un balance rápido.

Equipos de Transferencia de calor:

Los equipos de transferencia de calor en Hysys son:
external image 2-a7f5b43b40.jpg


En la paleta de objetos los iconos son:



external image 3-293e17678e.jpg


  • Intercambio de coraza y tubos



  • Enfriadores
Los enfriadores son un intercambiador de calor en los cuales la corriente de entrada es enfriada a las condiciones de salida requeridas. La corriente de energía absorbe en este caso la diferencia de entalpía entre las dos corrientes.
Esta operación es útil cuando solo está interesada en saber cuánta energía es requerida para enfriar una corriente de proceso pero no en las condiciones de la corriente de enfriamiento.
external image 24-e859309ddc.jpg

  • Calentadores

Los calentadores son un intercambiador de calor en los cuales la corriente de entrada es calentada a las condiciones de salida requeridas. La corriente de energía provee en este caso la diferencia de entalpía entre las dos corrientes.

Esta operación es útil cuando solo se está interesado en saber cuanta energía es requerida para calentar una corriente de proceso pero no en las condiciones del fluido de calentamiento.

En el visor del calentador se observa que esta unidad se emplea de igual forma que el enfriador y tiene las mismas pestañas.


external image 32-3b990e3d4a.jpg


  • Air cooler

La unidad Air cooler emplea aire ideal como un medio de transferencia de calor para enfriar o calentar una corriente de proceso hasta unas condiciones de salida. Uno o más ventiladores son empleados para circular el aire a través de los tubos en el proceso de enfriamiento de fluidos. El flujo de aire puede ser especificado o calculado desde las especificaciones de ventilador. Esta unidad puede emplearse para calcular:

-El coeficiente global de transferencia de calor (UA)
-El flujo total de aire.
-La temperatura de la corriente de salida.

external image 37-c91bd1e90b.jpg

Sistemas de bombeo:

  • Bombas

La operación de bombeo es empleada para incrementar la presión de la corriente líquida de entrada. Dependiendo de la información suministrada la boma calcula la presión desconocida, temperatura o eficiencia de la bomba.

external image 38-9259d1f0f2.jpg



  • Compresores

Los compresores son equipos para aumentar la presión de una corriente gaseosa.

external image 60-c1732d3b9c.jpg


  • Expansores

La operación de expansión es empleada para disminuir la presión de una correinte gaseosa a alta presión para obtener una salida a baja presión y a alta velocidad. En un proceso de expansión la energía interna del gas se transforma en energía cinética y luego en trabajo. Esta operación en hysys calcula las propiedades de la corriente o eficiencia de expansión según las especificaciones.

external image 70-a4098fb503.jpg

  • Válvulas

Hysys desarolla balances de materia y energía en la corriente de entrada y salida de una válvula. Esta operación se emplea especialmente en simulación dinámica.

La caída total de una válcula es la caída de presión total entre la presión de corriente de entrada y la de salida.
external image 75-b03e2a739c.jpg

LA PUESTA EN PRÁCTICA



Para comprender de mejor manera el Funcionamiento del software, realizaremos un ejercicio de muestra.

EXPLICACIÓN PREVIA CON EJEMPLO






EJERCICIOS Y TUTORIAL

  • RECUPERACIÓN DE ACETONA (PASO A PASO)










  • FUNCIÓN LÓGICA RECICLAR O RECICLO. PARTE I










  • FUNCIÓN LÓGICA RECICLAR O RECICLO. PARTE II








APLICACIONES DE HYSYS EN LA INDUSTRIA

  • TORRE DE DESTILACIÓN PROPANO- PROPILENO








  • PARTICIÓN DE UNA TORRE DE DESTILACIÓN PROPANO-PROPILENO








  • CARACTERIZACIÓN DE ACEITE









  • DESTILACIÓN FRACCIONADA DE ACEITE (CRUDO)









  • PLANTA CRIOGÉNICA SIMULACIÓN








  • EJEMPLO PROPILENGLICO PARTE I







  • EJEMPLO PROPILENGLICOL PARTE II







  • PLANTA DE GAS NATURAL








  • DESTILACIÓN Y OPTIMIZACIÓN PARTE I






  • DESTILACIÓN Y OPTIMIZACIÓN PARTE II






  • CICLO DE REFRIGERACIÓN










  • SIMULACIÓN DE UNA TORRE DINAMICA (P1-ESTACIONARIO)







TUTORIAL HYSYS PRODUCCIÓN ETILENGLICOL











Hysys Integracion de Mezclador, bomba e intercambiador de calor.

Etanol-Acetona









un manual que puede servir de ayuda en la resolucion de problemas con Hysys
http://www.scribd.com/doc/64283929/Hysys-Manual-Peruano







En este docuemento pueden encontrar información para realizar un ejercitante y entender en base a que parámetros realizar
las modificaciones.




ALGUNOS TUTORIALES QUE PUEDEN SER DE AYUDA
  • http://www.departments.bucknell.edu/chem_eng/cheg200/HYSYS_Manual/a_BlueHYSYS.pdf
  • http://www.departments.bucknell.edu/chem_eng/cheg200/HYSYS_Manual/a_BlueHYSYS.pdf
  • https://wiki.umn.edu/pub/Nieber/IntroductionToEngineeringDesign/TutApps.pdf
  • Ejemplos de Simulador Hysys









REFERENCIAS:


os HYSYS on Scribd" href="http://www.scribd.com/doc/51173275/Simulacion-y-optimizacion-avanzadas-en-la-industria-quimica-y-de-procesos-HYSYS" style="margin: 12px auto 6px auto; font-family: Helvetica,Arial,Sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; font-size: 14px; line-height: normal; font-size-adjust: none; font-stretch: normal; -x-system-font: none; display: block; text-decoration: underline;">Simulación y optimización avanzadas en la industria química y de procesos HYSYS















































Referencias:
  1. Manual de HYSYS. http://es.scribd.com/doc/37381649/Manual-de-Hysys
  2. HYSYS. AS. http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/espinosa_s_ia/apendiceB.pdf
  3. INTRODUCCION AL SOFTWARE DE HYSYS. http://archivos.labcontrol.cl/HYSYS_DOCUS/Manual%20hysys.pdf
  4. INTRODUCCION AL DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS. http://www.modeladoeningenieria.edu.ar/mei/repositorio/descargas/modelado/cap02.pdf
  5. DISEÑO DE SISTEMAS DE PROCESOS. http://www.scielo.cl/pdf/infotec/v18n5/art03.pd
.