02Practica2

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2. CORRIENTES Y MEZCLAS 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Especificar corrientes de materia y energía para desarrollar una simulación de un 
proceso químico en HYSYS 
1.2. Manejar algunas herramientas incluidas en el simulador que posibilitan la 
determinación de propiedades de mezclas 
 
2. INTRODUCCION 
 
Clases de corrientes en HYSYS 
 
HYSYS utiliza el concepto de corrientes de materia y corrientes de energía. Las 
corrientes de materia requieren, para su completa definición, de la especificación del 
flujo y de aquellas variables que permitan la estimación de todas sus propiedades físicas 
y termodinámicas. Las corrientes de energía se utilizan para representar los 
requerimientos energéticos en unidades como intercambiadores de calor, bombas, etc. y 
se especifican, completamente, con solo la cantidad de energía intercambiada o 
transferida en dichas unidades. En HYSYS, la corriente de materia se observa, por 
defecto, de color azul, mientras que la corriente de energía es de color rojo. 
 
Corrientes de materia 
 
El elemento mas simple que un diseñador de proceso debe especificar es una simple 
corriente homogénea. Las variables que definen a una corriente que contiene C 
componentes son: 
 
 Variables Cantidad 
 
Concentraciones C 
Temperatura 1 
Presión 1 
Flujo 1 
 
Total de Variables C + 3 
 
Expresando las concentraciones en fracciones molares, Xi, se cumple una restricción de 
suma entre ellas, es decir que: 
 
 
 1
1
=∑
=
N
i
iX (2.1) 
 
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Por lo tanto, el número de variables de diseño, e
iN , que se requieren para especificar 
completamente una corriente de materia es la diferencia entre el número de variables y 
el número de restricciones, es decir: 
 
 
 2+= CN e
i (2.2) 
 
 
De acuerdo a la ecuación (2.2), se define el estado termodinámico de una corriente de 
materia al conocerse la composición de una corriente de materia y otras dos 
propiedades, (fracción de vapor, temperatura, presión, entalpía o entropía) una de las 
cuales debe ser o la temperatura o la presión. 
 
Evaporación espontánea de una corriente de materia 
 
Cuando se especifica una corriente de materia con la información suficiente, HYSYS 
hace los cálculos apropiados de la evaporación espontánea. Es decir, si se especifican, 
por ejemplo, temperatura y presión calcula si la corriente es de una fase (líquida o 
vapor) o de dos fases líquido y vapor, etc. Dependiendo de las dos propiedades 
conocidas de la corriente de materia, HYSYS desarrolla uno de los siguientes cálculos 
de evaporación espontánea: 
 
1. Isotérmica: T-P 
2. Isoentálpica: T-H o P-H 
3. Isoentrópica: T-S o P-S 
4. Fracción de vaporización conocida: T-VF o P-VF 
 
En la evaporación espontánea a una fracción de vaporización conocida entre 0.0 y 1.0, 
HYSYS calcula la presión o la temperatura dependiendo de la que sea especificada 
como variable independiente. Si se despliega un error, en este tipo de cálculo, significa 
que la fracción de vapor especificada no existe a las condiciones de presión o 
temperatura especificadas. Es decir, la presión especificada es mayor que la presión 
cricondenbárica o la temperatura especificada es de un valor a la derecha de la 
temperatura cricondentérmica sobre la envolvente estándar de presión – temperatura 
 
Punto de rocío de una corriente de materia 
 
Si, además de la composición de una corriente de materia, se especifica una fracción de 
vapor de 1.0 y su temperatura HYSYS calculará la presión del punto de rocío. En forma 
similar, si en vez de especificar la temperatura se especifica la presión HYSYS 
calculará la temperatura del punto de rocío de la mezcla. Los puntos de rocío 
retrógrados se pueden calcular especificando una fracción de vapor de -1.0. 
 
 
 
 
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Punto de burbuja de una corriente de materia / Presión de vapor 
 
Una especificación de una fracción de vapor de 0.0 para una corriente define un cálculo 
de punto de burbuja. Si además se especifica o la temperatura o la presión, HYSYS 
calculará la variable desconocida presión o temperatura. Al fijar una temperatura de 100 
°F la presión correspondiente al punto de burbuja es la presión de vapor a 100 °F 
 
2. INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA EN HYSYS 
 
Para la instalación de corrientes de materia en HYSYS realice las siguientes 
instrucciones: 
 
1. Abra un nuevo caso e importe el paquete fluido “Planta de Gas” construido 
y almacenado en la Práctica 1. 
2. Haga clic en el botón “Enter Simulation Environment”. HYSYS por defecto 
despliega la ventana titulada “PFD – Case (Main)” y la denominada “Paleta 
de objetos. En la primera se construye el diagrama de flujo del proceso a 
simular y en la segunda se incluyen las unidades u operaciones a seleccionar 
para instalarlas en el proceso a simular 
3. Haga doble clic sobre el icono de la corriente de materia (flecha de color 
azul). Se despliega, sobre el PFD, una flecha de color azul claro, numerada 
con “1” y, además, la ventana de especificación de propiedades de dicha 
corriente, con la pestaña “Worksheet” activa, por defecto, como lo muestra 
la Figura 1. La instalación de corrientes puede hacerse de varias formas 
como presionando la tecla clave <F11> o seleccionando la opción “Add 
Stream” del menú “Flowsheet” 
 
 
 
 
Figura 1. Ventana de propiedades de una corriente de materia 
 
 
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4. En la celda “Stream Name” de la página “Conditions” asigne como nombre 
a la corriente la palabra “Gas” 
5. Para desplegar la ventana donde se introducen las composiciones, haga clic 
en “Composition” o doble clic en una de las celdas correspondientes a 
especificaciones de flujos de la corriente. En este caso, haga doble clic en la 
celda “Mass Flow” y se desplegará una ventana como la que muestra la 
Figura 2 
 
 
 
 
Figura 2. Ventana para especificar la composición de la corriente “Gas” 
 
 
6. Haga clic en el radio botón “Mole Fractions” en el grupo “Composition 
Basis” para cambiar la base de la fracción en masa a fracción en moles 
7. Introduzca las siguientes composiciones que aparecen en la Figura 3. 
 
 
 
 
Figura 3. Composición de la corriente “Gas” 
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8. Presione el botón OK cuando se hayan introducido todas las fracciones 
molares 
Evaporación espontánea isotérmica, T-P, de la corriente “Gas” 
 
9. Asigne una presión de 7500 kPa y una temperatura de 10 °C. ¿Cuánto es la 
fracción vaporizada? ¿Por qué la corriente “Gas” no está completamente 
especificada? 
10. Asigne un flujo molar de 100 kgmol/h y observe el “OK” que aparece en la 
banda verde que significa que la corriente “Gas” se encuentra 
completamente especificada” 
 
Evaporación isoentálpica, T-H o P-H, de la corriente “Gas” 
 
11. Borre la temperatura y mantenga la presión asignada en el punto 9. 
Especifique una entalpía molar de -15000 kJ/kgmole. ¿Cuánto es la 
temperatura, la fracción de vapor, y la entropía molar de la corriente? 
12. Borre la presión asignada en el punto 9 y mantenga la entalpía molar. 
Especifique una temperatura de de 980 °C. ¿Cuánto es la presión, la fración 
de vapor y la entropía molar de la corriente? 
13. Borre la temperatura anterior y asigne un valor de 2000 °C. ¿Cómo se 
explica el error que reporta HYSYS? 
 
Punto de rocío de la corriente “Gas” 
 
14. Asigne una fracción de vapor de 1.0 y una presión de 7500 kPa. ¿Cuánto es 
la temperatura de rocío de la corriente “Gas” a la presión de 7500 kPa? 
15. Borre la presión asignada y mantenga la fracción de vapor. Asigne una 
temperatura de 100 °C. ¿Cuánto es la presión de rocío a la temperatura de 
100 °C? 
16. Asigne una fracción de vapor de -1.0 y una presión de 5000 kPa. ¿Cuánto y 
qué significado tiene la temperatura calculada? 
 
Punto de burbuja de la corriente “Gas” 
 
17. Asigne una fracción de vapor de 0.0 y una presión de 7500 kPa. ¿Cuánto es 
la temperatura de burbuja de la corriente “Gas” a la presión de 7500 kPa? 
18. Borre la presión asignada y mantenga la fracción de vapor. Asigne unatemperatura de -30 °C. ¿Cuánto es la presión de vapor de la corriente “Gas” 
a una temperatura de -30 °C? 
19. Cambie la temperatura asignada en el punto 18 y asigne el valor de 100 °C. 
¿Cómo se explica el error reportado por el simulador? 
 
GUARDAR LA CORRIENTE “GAS” 
 
Se puede utilizar uno de varios métodos diferentes para guardar un caso en HYSYS 
 
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1. Despliegue el menú “File” y seleccione la opción “Save As” para guardar el 
caso en una cierta localización y con el nombre “Gas” 
2. Despliegue el menú “File” y seleccione la opción “Save” para guardar el caso 
con el mismo nombre y en la misma localización 
3. Presione el botón “Save” en la barra estándar para guardar el caso con el mismo 
nombre 
 
 
3. INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE ENERGIA EN HYSYS 
 
Una corriente de energía se instala mediante el mismo procedimiento que una corriente 
de materia y solo necesita de una especificación que es el flujo calórico correspondiente 
 
1. Si la paleta de objetos no está abierta sobre el escritorio, presione la tecla clave 
<F4> para abrirla 
2. Haga doble clic sobre el botón “Energy Stream” para desplegar la corriente de 
nombre “Q-100” y su ventana de propiedades, como se observa en la Figura 4. 
 
 
 
 
Figura 4. Ventana de propiedades de una corriente de energía 
 
 
3. En el cuadro “Stream Name” cambie el nombre de la corriente a “QHeat” e 
introduzca el valor de -10000 kJ/h en el cuadro “Heat Flow (kJ/h)” . Observe la 
banda verde que indica que la corriente está completamente especificada