DiseñoProcesos - Noemi Rizo

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INTRODUCCIÓN A LAS 
PRACTICAS DE 
DISEÑO DE PROCESOS
ADRIANA ARISTIZÁBAL
UNIVERSIDAD PONTIFICIA 
BOLIVARIANA
• Profesora: Adriana Aristizábal 
Castrillón
• Horario de atención:
 Viernes 5 – 5:30 pm ó 
 Miércoles 5 – 5:30 pm. 
 Grupo de Investigaciones 
Ambientales. Bloque 11B Segundo 
piso. 
• E-mail: 
aristizabaladriana@yahoo.com 
mailto:aristizabaladriana@yahoo.com
Objetivo General:
 Suministrar las herramientas 
necesarias para realizar simulaciones 
de procesos químicos, y proveer una 
experiencia de entrenamiento en el 
uso del software HYSYS.
Metodología del curso:
Clase magistral en la sala de 
computadores 
Desarrollo de las prácticas de 
Diseño de Procesos I
1. Introducción al entorno a HYSYS
2. Equipos de transferencia de calor, 
momentum y masa
3. Reactores
4. Equipos de separación
5. Unidades lógicas
6. Casos de estudio
Evaluación 
• 20% Seguimiento: se debe hacer entrega de los 
ejercicios de clases, de los cuales se calificaran 
cinco de las prácticas al azar excepto que se 
califican las prácticas en las que no se haga 
entrega del ejercicio (cero). Estos ejercicios se 
deben entregar al finalizar la clase y no se 
reciben en fechas posteriores. 
• 80% Entrega de trabajos de práctica y tareas. No 
se aplazan las fechas de las prácticas y por cada 
día de retraso en la entrega se rebaja una unidad 
de la nota. 
• Parte de algunas clases se destina a asesorías en 
los trabajos
DISEÑO DE PROCESOS 
QUÍMICOS
Los ingenieros debe producir 
documentos que definan y describan el 
sistema a diseñar. 
 El diseño de plantas químicas se lleva 
a cabo en varias etapas:
5.Ingeniería BÁSICA
6.Ingeniería DETALLADA
1. INGENIERÍA BÁSICA
• Realizada principalmente por ingenieros 
químicos. 
• Define los aspectos centrales de la planta.
• Genera los siguientes documentos: 
– descripción del proceso
– diagrama entrada salida
– Diagrama de bloques genéricos
– BFD
– PFD
– Hojas de datos.
 
• Descripción del proceso: documentos 
que describen la secuencia de 
operaciones que conforman el 
proceso.
• Diagrama entrada salida: incluye 
estequiometria de la reacción, 
materia primas y productos 
principales.
• Diagrama de bloques genéricos: 
basado en el anterior incluye nuevos 
bloques que representan que 
representan las áreas de la planta 
(reacción, separación…). 
• Diagrama de bloques (BFD): Incluye 
condiciones principales de operación, 
información importante 
(rendimientos, conversiones…), 
balances de materia y energía 
preliminares.
• Diagrama de flujo de proceso (PFD): 
incluye los lazos de control 
principales, balances de materia y 
energía definitivos y especificación 
de equipos.
Este tipo de diseño se lleva a cabo en 
HYSYS
• Hoja de datos (data sheet): 
especifica los equipos durante la 
ingeniería básica
2. INGENIERÍA 
DETALLADA
CARACTERÍSTICAS:
• Se lleva a cabo por un grupo 
interdisciplinario de ingenieros.
• Se genera toda la documentación para la 
construcción física de la planta:
Diagrama de Tuberías e Instrumentación (PID O P&ID): 
se basa en el PFD y especifica además diámetro y 
longitud de tuberías, servicios industriales, drenajes, 
espesores, materiales, instrumentos de control, 
Hojas de datos: especificaciones técnicas de los 
equipos.
MODELACIÓN Y 
SIMULACIÓN
• Modelación: representación matemática 
de fenómenos físicos. Un modelo es un 
conjunto de ecuaciones que relacionan 
variables del proceso. Evalúa un 
proceso sin tenerlo fisicamente.
• Simulación: consiste en evaluar 
numéricamente el modelo para 
condiciones especificas. El simulador de 
procesos resuelve las variables 
desconocidas a partir de las conocidas o 
parámetros de diseños deseados. 
SIMULACIÓN DE PROCESOS 
Usa las relaciones físicas fundamentales:
• Balances de masa y energía
• Relaciones de equilibrio
• Correlaciones de velocidad (Reacción y transferencia 
de masa y calor)
Predice
• Flujos, composiciones y propiedades de las corrientes
• Condiciones de operación 
• tamaño de equipo
 
Algunas aplicaciones
• Diseño y optimización de procesos 
• Entrenamiento operativo de operarios
• Para llevar a cabo control de procesos (estrategias de 
control predictivo FF)
Ventajas de la 
Simulación
• 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
• Determina condiciones óptimas del 
proceso dentro de las restricciones 
dadas
Se debe tener en cuenta que los 
resultados de una simulación no son 
siempre fiables y estos se deben 
analizar críticamente.
Hay que tener en cuenta que los 
resultados dependen de:
- La calidad de los datos de entrada
- De que las correlaciones empleadas 
sean las apropiadas (escoger bien el 
paquete termodinámico)
- Elección adecuada el proceso.
SIMULADORES DE 
PROCESOS QUÍMICOS
• Entre 1970 y 1990 comenzaron a surgir 
simuladores de procesos comerciales.
• Son herramientas básicas en los 
programas universitarios de ingeniería 
química
• Las tres empresas que se reparten casi 
la totalidad del mercado de la simulación 
de procesos son AspenTech, Honeywell y 
Simulation Sciences. 
• El sector del petróleo y gas ha sido 
uno de los preferidos por las 
empresas de simulación de procesos.
• Modelos forman parte del Know-how 
privado de la compañía. 
• Existen software de simulación 
privados (desarrollados por 
empresas) y académicos que poseen 
características de simulación 
especificas que pueden superar 
muchas veces a los paquetes 
comerciales.
Algunos de los paquetes actuales de 
software para se muestran a 
continuación:
CHEMCAD creado en 1984
Paquete de módulos que abarca:
–Cálculo y diseño de intercambiadores de calor 
–Simulación de destilaciones dinámicas 
–Simulación de reactores por lotes 
–Simulación de destilaciones por lotes
–Simulación de redes de tuberías 
SuperPro-Designer, provee:
• Simulación del proceso
• Evaluación económica
• Análisis avanzado del rendimiento 
específico
• Programación del proceso
• Valoración del impacto ambiental  
(incluyendo cálculos rigurosos de la 
emisión de VOC). 
• Sistema Avanzado para Ingeniería de 
Procesos - Advanced System for Process 
Engineering (ASPEN).
• Desarrollado en los años 1970s por 
investigadores del MIT
• Comercializado desde 1980 por una 
compañía denominada AspenTech. 
• AspenPlus tiene la base de datos más amplia 
entre los simuladores de procesos 
comerciales, e incluye comportamiento de 
iones y de electrolitos.
• Tiene muchos datos de propiedades a varias 
temperaturas y presiones
- Adquirido por Aspentech en 2004.
- Software especializado para la industria petroquímica.
- Las principales ventajas de HYSYS son:
- Su facilidad de uso (interfaz amigable)
- Base de datos extensa (superada solo por la de AspenPlus)
-Utiliza datos experimentales para sus correlaciones. La mayoría 
de los datos son experimentales, aunque algunos son estimados 
(la mayoría de simuladores usa modelos predictivos como 
UNIFAC)
– Las principales desventajas de HYSYS son:
– Pocas o nulas aplicaciones de sólidos
– Software de optimización limitado (el optimizer no es muy 
potente)
HYSYS es un software para la simulación de 
plantas petroquímicas y afines. 
Incluye herramientas para estimar:
- Propiedades físicas 
- Equilibrios líquido vapor, 
- Balances de materias y energía 
- Simulación de muchos equipos de ingeniería 
química.
- Simula procesos en estado estacionario y 
dinámico. 
OTROS SIMULADORES DE 
PROCESOS COMERCIALES
INDUSTRIA PETROQUÍMICA
Extracción de cualquier sustancia química a partir 
de combustibles fósiles. 
-Combustibles fósiles purificados: metano, propano, 
butano, gasolina, queroseno, gasoil, combustible de 
aviación. 
- Pesticidas
- Herbicidas
- Fertilizantes 
-Plásticos
- Asfalto 
- Fibras sintéticas.
Bibliografía:
• Hyprotech. HYSYS.Process 
Documentación Suite (1998). 
Calgary: Hyprotech.
• Henao, C., Vélez, J. Manualdel 
laboratorio diseño de procesos 
químicos - Uso del paquete de 
simulación HYSYS.Process. UPB. 
Medellín. 2002