Curso_de_Hysys

Vista previa del material en texto

Aspen HYSYS 
Tutorials and Applications
CURSO BÁSICO DE SIMULACIÓN DE 
PROCESOS CON ASPEN HYSYS 2006 
 
CONTENIDO: 
Modelos Termodinámicos, Componentes y Propiedades 
Paquete Fluido 
Corrientes y Mezclas 
Propiedades de Mezclas 
 
Simulación de Unidades de Proceso 
Corrientes: División, Mezcla y Fraccionamiento 
Ciclo de Refrigeración 
Separación de Fases 
Separador de Tres Fases 
 
Simulación de Procesos con Corrientes de Recirculación 
Procesos con Reciclo 
Compresión en tres etapas 
Ajuste de Variables 
 
Simulación de Reactores 
Reactor de Conversión 
Relación no lineal entre variables 
Reactor de Mezcla Completa 
Reactor Flujo Pistón 
Reactor Catalítico Heterogéneo 
 
Balances de Materia y Calor 
Balance de Materia 
Balances de Calor 
Balances de Materia y Energía 
Balance General 
Planta de Producción de Gas de Síntesis 
Planta de Enfriamiento de un Gas 
 
Simulación de Columnas de Destilación y Absorción 
Columna de Destilación Simplificada 
Columna Despojadora de Agua Acida 
Columna de Destilación Desbutanizadora 
Separación de una Mezcla Propileno-Propano 
Planta de Gas Natural Licuado 
Planta de Producción de Etanol 
1. ADMINISTRADOR BÁSICO DE LA SIMULACIÓN 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Seleccionar los elementos básicos requeridos para desarrollar la simulación de un 
proceso químico en HYSYS 
1.2. Manejar algunas herramientas incluidas en el simulador que posibilitan la 
determinación de propiedades de componentes 
 
2. BASES PARA UNA SIMULACION 
 
Paquete Fluido 
 
HYSYS utiliza el concepto de paquete fluido o “Fluid Package” como el contenido de 
toda la información necesaria para desarrollar cálculos de propiedades físicas y 
evaporaciones espontáneas de corrientes. El paquete fluido permite definir toda la 
información (propiedades, componentes, componentes hipotéticos, parámetros de 
interacción, reacciones, datos tabulados, etc) dentro de un archivo muy sencillo. Son 
tres las ventajas de esto, a saber: 
 
1. Toda la información asociada se define en una sola localidad, lo que permite la fácil 
creación y modificación de la información 
2. Los paquetes fluidos pueden almacenarse como un archivo completo para usarlos en 
cualquier simulación 
3. Pueden usarse varios paquetes fluidos en una misma simulación. Sin embargo, 
todos los paquetes definidos se encuentran dentro del administrador básico de la 
simulación 
 
Administrador del Paquete Básico de la Simulación 
 
El “Administrador Básico de la Simulación” o “Simulation Basis Manager” es una 
ventana que permite crear y manipular cada paquete fluido en la simulación. Para 
desplegar esta ventana, abra un nuevo caso, haciendo clic en el botón “New Case” de la 
barra estándar de HYSYS. Observe en la Figura 1 que, por defecto, el “Administrador 
Básico de la Simulación” se despliega con la pestaña “Components” activa. 
 
En el “Administrador Básico de la Simulación”, el grupo “Component Lists” contiene 
los botones “View”, “Add”, “Delete”, “Copy”, “Import”, “Export” y “Refresh” con los 
cuales se observan, añaden, borran, copian, importan, exportan y refrescan los 
componentes incluidos en el paquete fluido. Acerque el puntero del Mouse a cada uno 
de estos botones y observe la anotación que aparece en la barra de estado. 
 
Debajo se observan las pestañas “Components”, “Fluid Pkgs”, “Hypotheticals”, “Oil 
Manager”, “Reactions”, “Component Maps” y “UserProperty”. En cada una de las 
ventanas correspondientes a las anteriores pestañas se agregan los componentes, las 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
ecuaciones y las reacciones químicas que intervienen en el proceso químico a simular 
con el paquete fluido construido. 
 
Definición del Paquete Básico de la Simulación 
 
1. Abra un nuevo caso seleccionando el botón “New Case” localizado en el extremo 
izquierdo de la barra estándar. Se desplegará la ventana “Simulation Basis 
Manager” como se observa en la Figura 1 
 
 
 
 
Figura 1. Administrador del Paquete Básico de la Simulación 
 
2. Haga clic sobre la pestaña “Fluid Pkgs” para desplegar la ventana que permite la 
creación o instalación del paquete fluido a utilizar en la simulación y que se observa 
en la Figura 2. 
 
 
 
 
 
 Figura 2. Ventana para la creación o instalación del paquete fluido 
 
 2
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Esta ventana contiene los grupos “Current Fluid Packages” y “Flowsheet-Fluid Pkg 
Associations”. Se pueden usar varios paquetes fluidos dentro de una simulación, 
asignándolos a diferentes diagramas de flujo y enlazándolos. El botón “Import” 
permite la importación de un paquete fluido predefinido y que haya sido 
almacenado en el disco duro del computador. Los paquetes fluidos tienen la 
extensión .fpk 
 
3. Haga clic sobre el botón “Add” para crear un nuevo paquete fluido en la ventana 
desplegada con el nombre de “Fluid Package: Basis-1” y que se observa en la 
Figura 3. Por defecto, se despliega activa la pestaña “Set Up” 
 
 
 
 
Figura 3. Ventana para la definición del paquete fluido 
 
 
4. Seleccione la ecuación de Peng-Robinson ya sea buscándola directamente en el 
grupo “Property Package Selection” o haciendo previamente un clic sobre el radio 
botón que permite la selección de solo ecuaciones de estado o “EOSs” que se 
encuentra en el grupo filtro o “Property Package Filter” 
 
5. En el cuadro localizado en la parte inferior con el título “Name” Cambie el nombre 
por defecto “Basis-1” e introduzca “Planta de Gas”. Observe la Figura 4. 
 
6. Haga clic sobre el botón “View” para añadir los componentes incluidos en el paque 
fluido 
 
7. Seleccione los componentes de la librería N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, 
n-C5, C6 y H2O. La selección se puede hacer ya sea digitando los nombres sobre el 
cuadro “Match”, resaltando el compuesto de la lista o haciendo uso del filtro y a 
continuación la adición al grupo “Selected Components” se hace ya sea 
presionando la tecla “Enter” o el botón “Add Pure” o haciendo doble clic sobre el 
componente a seleccionar. Observe la selección de los componentes en la ventana 
“Component List View” de la Figura 5. 
 
 
 3
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 4. Ecuación y nombre del paquete fluido 
 
 
 
 
Figura 5. Selección de los componentes que aparecen en la librería de HYSYS 
 
 
8. En el árbol que aparece con el título de “Add Component” seleccione la opción 
“Hypothetical” para añadir un componente hipotético al paquete fluido en la 
ventana desplegada como se observa en la Figura 6. Un componente hipotético 
puede usarse para modelar componentes que no se encuentran en la librería, 
mezclas definidas, mezclas indefinidas o sólidos. Utilizaremos un componente 
hipotético para modelar los componentes mas pesados que el hexano en la mezcla 
gaseosa. Para crear este componente hipotético, seleccione el botón “Quick Create 
A Hypo Component” y se desplegará una ventana de título Hypo2000* donde se 
introducirán las especificaciones del componente hipotético 
 
 4
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 6. Ventana para la creación de un componente hipotético 
 
 
9. Sobre la pestaña ID de la ventana de propiedades del componente hipotético 
introduzca C7+ como nombre de este en el cuadro “Component Name”. Observe 
Figura 7. En este caso, no se conoce la estructura del componente hipotético y se 
modela una mezcla de tal manera que no se usará la opción “Structure Builder” 
 
 
 
 
Figura 7. Nombre de un compuesto hipotético 
 
 
10. Haga clic en la pestaña“Critical” de la ventana de propiedades del compuesto 
hipotético. Solo se conoce el punto de ebullición normal del C7+, es decir, “Normal 
 5
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Boiling Pt”. Introduzca un valor de 110°C (230°F). Presione el botón “Estimate 
Unknown Props” para estimar todas las propiedades del componente hipotético y 
definirlo completamente, como se observan en la Figura 8. 
 
 
 
 
Figura 8. Estimación de Propiedades desconocidas del componente hipotético 
 
 
11. Cuando haya sido definido el componente hipotético, cierre la ventana y regrese a la 
ventana “Component List View”. Seleccione el componente hipotético C7+ que 
aparece en el grupo “Available Hypo Components” y haga clic sobre el botón “Add 
Hypo” para añadirlo a la lista de componentes agrupados en “Selected 
Components”, como se observa en la Figura 9. 
 
 
 
 
Figura 9. Inclusión del componente hipotético dentro de la lista de componentes 
 
 6
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Cada hipocomponente que se cree es parte de un “Hypo Group”. Por defecto, este 
hipocomponente es colocado en el “HypoGroup1”. Se pueden añadir grupos 
adicionales y mover hipocomponentes entre grupos. Ya se ha completado la 
instalación de un paquete fluido. Se pueden ver los coeficientes binarios de Peng-
Robinson para los componentes, haciendo clic en la pestaña “Binary Coeffs” de la 
ventana titulada “Fluid Package: Planta de Gas”, como se observan en la Figura 10. 
 
 
 
 
 Figura 10. Coeficientes binarios entre los componentes del paquete fluido 
 
 
Selección de un sistema de unidades 
 
En HYSYS, es posible cambiar el sistema de unidades utilizado para desplegar en 
las diferentes variables. 
 
1. Despliegue el menú “Tools” y seleccione la opción “Preferences” 
2. Haga clic sobre la pestaña “Variables”, haga clic en “Units” que aparece 
en el grupo “Variables” y seleccione el sistema SI. Observe la Figura 11 
 
 
 
 
Figura 11. Selección del sistema de unidades 
 7
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
3. Cierre esta ventana para regresar a la simulación 
 
 
Exportación de paquetes fluidos 
 
HYSYS permite exportar paquetes fluidos para usarlos en otras simulaciones. Esta 
funcionalidad permite crear un paquete fluido sencillo y común que puede utilizarse 
en múltiples casos. 
 
1. Sobre la pestaña “Fluid Pkgs” de la ventana “Simulation Basis Manager” 
resalte el paquete fluido “Planta de Gas” que aparece en el grupo 
“Current Fluid Packages”. Observe Figura 12 
 
2. Presione el botón “Export” y se desplegará una ventana que le permitirá 
guardar el paquete fluido 
 
3. Introduzca el nombre “Planta de Gas” para el paquete fluido y presione 
el botón “Guardar”. Observe la extensión .fpk al nombre del paquete 
 
 
 
 
Figura 12. Exportación de un paquete fluido 
 
 
Al definir completamente el paquete fluido, se tiene todo listo para comenzar la 
simulación. Para ingresar a la ventana donde construir el diagrama de flujo de 
proceso o PFD a simular, presione el botón “Enter Simulation Environment” que se 
encuentra en la parte inferior derecha del Administrador Básico de la Simulación o 
haga clic sobre el icono que se encuentra dentro de la barra estándar con el mismo 
nombre. 
 
3. PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES 
 
Algunas propiedades de los componentes seleccionados que han sido calculadas por 
HYSYS de acuerdo a la ecuación seleccionada se pueden visualizar en la ventana 
correspondiente a cada uno de ellos. Para ello: 
 8
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
1. Haga clic en la pestaña “Set Up” de la ventana “Fluid Package: Planta de 
Gas” y haga clic en el botón “View” que permite desplegar la lista de 
componentes seleccionados en el cuadro “Component List Selection” con el 
nombre de “Component List-1”. Observe que la ventana desplegada se titula 
“Component List View” y que, además, se encuentran activos los botones 
“Add Group”, “Add Hypo”, “Remove”, “Sort List” y “View Component”. 
Mediante la opción “Sort List” se ordenan los componentes según lo desee 
el usuario. 
2. Seleccione el componente C7+ y haga clic sobre el botón “View 
Component” para que se despliegue la ventana de propiedades. 
3. Haga clic en la pestaña “Critical” y se observará nuevamente la Figura 7, 
que muestra algunas propiedades básicas en el grupo “Base Propierties” y 
algunas propiedades críticas en el grupo “Critical Properties”. 
4. Haga clic en la pestaña “Point” y observe las propiedades físicas, 
termodinámicas y moleculares del componente seleccionado 
5. Haga clic en la pestaña “TDep” y observe las tres ecuaciones propuestas por 
HYSYS para el cálculo, respectivo, de la entalpía del vapor, la presión de 
vapor y la energía libre de Gibbs del componente seleccionado. 
 
Tabulación de propiedades físicas y termodinámicas de los componentes 
 
HYSYS facilita en la pestaña “Tabular” de la ventana “Fluid Package: Planta de 
Gas”, correlaciones matemáticas para calcular algunas propiedades físicas y 
termodinámicas como densidad, viscosidad, conductividad térmica, entalpía, 
entropía y otras 
 
1. Haga clic en la pestaña “Tabular” Se desplegará una ventana que contiene 
un grupo con el título de “Tabular Package” y que muestra un árbol de 
opciones. 
2. Haga clic sobre el cuadro con un signo más a la izquierda de “Options”. Se 
desplegarán todas las propiedades físicas y termodinámicas disponibles en 
HYSYS para correlacionarlas con otras variables físicas. 
3. Haga clic en el botón “Edit Properties” que se encuentra en la esquina 
inferior derecho y detalle las propiedades físicas y termodinámicas para cada 
uno de los componentes del sistema 
4. Cierre la ventana anterior, seleccione la propiedad “Latent Heat” que 
aparece en el cuadro derecho de la ventana “Tabular Package” 
5. Haga clic sobre el cuadro con un signo más a la izquierda de “Information” y 
seleccione la opción “Latent Heat”. 
6. Seleccione en el cuadro “Equation Shape” la opción polimérica o “Poly1”. 
Observe su escritura en el cuadro de abajo. 
7. Haga clic en el botón “Cmp Plots”. Se desplegará una ventana con el título 
“LatentHeat” que muestra las curvas de calor latente en función de la 
temperatura para cada uno de los componentes de la lista. 
8. Cierre la ventana anterior y haga clic sobre el botón “Cmp. Prop. Detail” 
para conocer mas detales sobre la propiedad. Se desplegará una ventana con 
 9
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
el título “PropCurve: LatentHeat_Nitrogen” y con las pestañas “Variables”, 
“Coeff”, “Table”, “Plots” y “Notes”. Haga clic sobre cada una de ellas y 
detalle la información suministrada en cada una de ellas 
 
3. CASO DE ESTUDIO 
 
A continuación, despliegue la ventana “Component List View”, haga clic en la 
opción “Components” del grupo “Add Component”, seleccione los componentes n-
heptano y n-octano y agréguelos a la lista de componentes seleccionados. Compare 
las propiedades del componente hipotético C7+ con las del n-C7 y n-C8 llenando 
la Tabla 1. 
 
Tabla 1. Propiedades del n-Heptano, n-Octano y el compuesto hipotético C7+ 
 
 
 
PROPIEDAD 
 
 
C7+ 
 
C7 
 
C8 
 
Normal Boiling Point 
 
 
Ideal Liquid Density 
 
 
Molecular Weight 
 
 
 10
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
2. CORRIENTES Y MEZCLAS 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Especificar corrientes de materia y energía paradesarrollar 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) 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 12
Por lo tanto, el número de variables de diseño, eiN , 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 ei (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. 
 
 
 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 13
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 
 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 14
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” 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 15
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 
temperaturade 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 una 
temperatura 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 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 16
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 
 
 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
3. PROPIEDADES DE CORRIENTES DE MATERIA 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Construir diagramas de propiedades de estado de una mezcla 
1.2. Determinar las propiedades críticas de una mezcla 
1.3. Estimar propiedades físicas, termodinámicas y de transporte de una mezcla 
 
2. INTRODUCCION 
 
HYSYS dispone de la opción “Utilities”, que es un conjunto de herramientas que 
interactúan con una corriente de materia suministrando información adicional para su 
análisis, como los diagramas presión-volumen-temperatura y otros. Después de 
instalada, la información anexada se convierte en parte del diagrama de flujo de tal 
manera que cuando cambian las condiciones de la corriente, automáticamente calcula 
los otros cambios en las condiciones afectadas. 
 
Los diagramas líquido-vapor disponibles para una corriente de composición 
desconocida son: Presión-Temperatura, Presión-Volumen, Presión-Entalpía, Presión-
Entropía, Temperatura-Volumen, Temperatura-Entalpía y Temperatura-Entropía. 
Algunas otras facilidades incluidas dentro de la opción “Utilities” son las propiedades 
críticas, el diámetro o caída de presión en tuberías, tablas de propiedades, etc. 
 
3. DIAGRAMAS DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE 
 
Para anexar un diagrama de propiedades a una corriente: 
 
1. Instale un nuevo caso importando el paquete fluido “Planta de Gas” definido en la 
Práctica 1 
2. Instale una corriente de materia con el nombre de “Gas”, 10 °C, 7500 kPa, 100 
kgmol/h y composición especificada como lo muestra la Figura 1. 
3. Haga clic sobre la pestaña “Attachments” y luego haga clic sobre la página 
“Utilities” 
4. Dentro de la ventana desplegada, presione el botón “Create” para acceder a la 
ventana “Available Utilities” que se observa en la Figura 2 
5. Seleccione la opción “Envelope” y entonces presione el botón “Add Utility”. Se 
desplegarará la ventana de título “Envelope: Envelope Utility-1” que se observa en 
la Figura 3. La página “Connections” de la pestaña del mismo nombre, muestra los 
valores máximos (Cricondenbárico y Cricondentérmico) y críticos de presión y 
temperatura para la envolvente de la corriente “Gas” 
6. Haga clic en la pestaña “Performance” y luego clic en la página “Plots” para 
observar el diagrama presión-temperatura que aparece por defecto, como se observa 
en la Figura 4. Compare los valores máximos y críticos de temperatura y presión de 
la Figura 3 con los determinados en el gráfico PT 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 1. Composición de la corriente de materia “Gas” 
 
 
 
 
Figura 2. Facilidades disponibles para la corriente “Gas” 
 
 
7. Para incluir la curva de calidad 0.4, digite este valor en el cuadro “Quality 1” del 
grupo “Curves” que se encuentra en la parte superior derecha 
8. Para observar los datos numéricos de presión-temperatura, haga clic sobre la página 
“Table”. Observe en la Figura 5, en el cuadro “Table Type” que los datos que 
aparecen tabulados corresponden a la sección del punto de burbuja de la corriente 
“Gas. 
9. Despliegue el cuadro “Table Type” y seleccione las opciones que le permitan 
observar los datos numéricos de presión y temperatura para el punto de burbuja y la 
gráfica de calidad constante de la corriente “Gas” 
 
 18
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 3. Valores Máximos y Críticos de temperatura y presión de la corriente “Gas” 
 
 
 
 
Figura 4. Diagrama Presión-Temperatura de la corriente “Gas” 
 
 
10. Seleccione nuevamente la opción “Plots” y en el grupo “Envelope Type” seleccione 
el radio botón P-H para desplegar el diagrama presión-entalpía de la corriente. 
11. En el cuadro “Isotherm 1” del grupo “Curves” digite el valor -14 °C para incluir 
una línea isoterma de dicha temperatura, como se observa en la Figura 6 
12. Para editar el gráfico, presione el botón derecho del Mouse y seleccione la opción 
“Graph Control” del menú contextual desplegado. Se desplegará la ventana que le 
permite hacer cambios que modifiquen la presentación del gráfico como los 
observados en la Figura 6. 
 19
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
13. Observe los gráficos presión – volumen, presión – entropía, temperatura – 
volumen, temperatura – entalpía y temperatura – entropía disponibles en el grupo 
“Envelope Type” 
 
 
 
 
Figura 5. Datos numéricos de Punto de burbuja de la corriente “Gas” 
 
 
 
 
Figura 6. Diagrama Presión – Entalpía de la corriente “Gas” 
 
 
4. PROPIEDADES CRITICAS DE UNA CORRIENTE 
 
Las propiedades críticas y seudocríticas de una mezcla son estimadas por HYSYS de 
acuerdo a la ecuación elegida en el paquete fluido. La opción “Critical Property” de la 
herramienta “Utilities” facilita dicha información para la corriente seleccionada 
 
1. Haga doble clic sobre la corriente “Gas” que aparece en el PFD para 
desplegar su ventana de propiedades 
 20
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
2. Repita los pasos 3 y 4 del inciso anterior (3) 
3. En la ventana “Available Utilities”, seleccione la opción “Critical Property” 
y presione el botón “Add Utility”. Se desplegará la ventana que aparece en 
la Figura 7 y que despliega las propiedades críticas y seudocríticas de la 
corriente “Gas” 
 
 
 
 
Figura 7. Propiedades críticas de la corriente “Gas” 
 
 
5. TABLADE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE 
 
La herramienta “Property Table” permite examinar las tendencias de una propiedad, 
dentro de un intervalo de condiciones, tanto en forma tabular como gráfica. Esta 
facilidad calcula variables dependientes para un intervalo o conjunto de valores de 
variable independiente especificada 
 
Una Tabla de Propiedades se añadirá a la corriente “Gas” desde el menú “Tools” con el 
siguiente procedimiento: 
 
1. Utilice la tecla clave <Ctrl><U> para abrir la ventana Available Utilities 
2. Seleccione la opción “Property Table” y presione el botón “Add Utility”. Se 
desplegará una ventana como la que muestra la Figura 8. El botón “Select Stream” 
permite seleccionar la corriente a la que se le va a anexar la tabla de propiedades. 
En nuestro caso se omite, porque solo se tiene una corriente que aparece 
seleccionada 
3. Seleccione la Temperatura como la primera Variable independiente 
4. Cambie el límite inferior y superior a 0 y 100 ° C respectivamente. En el cuadro “# 
of increments” digite el numero 4 
5. Seleccione la Presión como la segunda Variable independiente 
6. Cambie al modo “State” 
7. En la matriz “State Values” introduzca los valores 2500, 5000, 7500 y 9000 kPa 
 21
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
8. Haga clic en la página “Dep. Prop” de la pestaña “Design”. Es posible escoger 
varias propiedades dependientes. Además, pueden ser propiedades globales o 
propiedades de fases diferentes 
9. Presione el botón “Add” para desplegar la ventana “Variable Navigator”. Observe 
Figura 9 
 
 
 
 
Figura 8. Ventana para la construcción de una Tabla de Propiedades 
 
 
 
 
Figura 9. Navegador de variables 
 
 
10. Seleccione la opción “Mass Density” a partir de la lista del grupo “Variable” y 
presione el botón “OK” 
11. Seleccione la opción “Thermal Conductivity” y presione el botón “OK” 
12. Presione el botón “Calculate” para calcular las propiedades densidad másica y 
conductividad térmica a presiones de 2500, 5000, 7500 y 9000 kPa manateniendo 
temperaturas constantes de 0, 25, 50, 75 y 100 °C 
 22
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
13. Haga clic en la pestaña “Performance” para desplegar la ventana, Figura 10, donde 
se pueden seleccionar los datos calculados para visualizarlos tabulados 
numéricamente o gráficamente. 
 
 
 
 
Figura 10. Tabla de propiedades 
 
 
14. Haga clic sobre la página “Table” para desplegar los datos calculados en forma 
numérica y tabular. Observe Figura 11 
 
 
 
 
Figura 11. Densidad y Conductividad térmica de la corriente “Gas” 
 23
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
15. Haga clic en la página “Plots”, seleccione la propiedad “Mass Density” y presione 
el botón “View Plot” que se encuentra a la derecha. Las gráficas de los cálculos 
realizados se observan en la Figura 12. 
 
 
 
 
Figura 12. Gráficas de densidad versus Presión para la corriente “Gas” 
 
 
16. Cierre la gráfica anterior, seleccione la propiedad “Thermal Conductivity” y 
presione el botón “View Plot”. Las gráficas de los cálculos realizados se observan 
en la Figura 13. 
 
6. DIMENSIONAMIENTO DE TUBERIA DE CORRIENTE 
 
Dentro de la herramienta “Utilities” se encuentra una opción denominada “Pipe Sizing” 
que estima el Régimen de Flujo de una corriente a las condiciones especificadas. Se 
calcula el diámetro máximo conociendo la caída de presión por unidad de longitud y 
viceversa y, adicionalmente, propiedades de flujo como velocidad, factor de fricción, 
viscosidad, etc. 
 
1. Utilice la tecla clave <Ctrl><U> para abrir la ventana Available Utilities 
2. Seleccione la opción “Pipe Sizing” y presione el botón “Add Utility”. Se desplegará 
una ventana como la que muestra la Figura 14. El botón “Select Stream” permite 
seleccionar la corriente a la que se le va a anexar la tabla de propiedades. En nuestro 
caso se omite, porque solo se tiene una corriente que aparece seleccionada 
 24
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
3. En el cuadro “Pressure Drop (kPa/m)” digite el valor 10. Observe que HYSYS ha 
calculado el diámetro máximo catálogo 40, seleccionados en los cuadros 
“Calculation Type” y “Schedule” 
 
 
 
 
Figura 13. Conductividad Térmica versus Presión para la corriente “Gas” 
 
 
 
 
Figura 14. Dimensionamiento de una tubería 
 
 25
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
4. Haga clic en la pestaña “Performance” y observe el cálculo del Régimen de Flujo 
(Estratificado) de la corriente “Gas” a las condiciones especificadas que incluye 
propiedades de transporte (fases, viscosidad, densidad, flujo y densidad) y 
parámetros adicionales del régimen de flujo (Número de Reynolds y factor de 
fricción). Observe la Figura 15 
 
 
 
 
Figura 15. Régimen de Flujo de la corriente “Gas” 
 
 
7. CASOS DE ESTUDIO 
 
Utilizando el simulador HYSYS 
 
1. Determine las propiedades críticas del benceno 
2. Construya el diagrama P-T y P-H del amoníaco 
3. Construya gráficos de densidad de una mezcla equimolar de metano y etano a 
presiones entre 2000 kPa y 9000 kPa a temperaturas de 30, 50 y 100 °C 
4. Determine el régimen de flujo de una mezcla equimolar de acetona y agua a 40 
°C, 110 kPa y un flujo de 100 kmol/h 
 
 
 
 
 
 
 
 26
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
4. DIVISORES, MEZCLADORES Y FRACCIONADORES 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Determinar las variables de diseño de un divisor, un mezclador y un fraccionador 
de corrientes 
1.2. Simular el desempeño de un mezclador, un fraccionador y un divisor de corrientes 
1.3. Comparar las especificaciones requeridas en la simulaciones de divisores, 
mezcladores y fraccionadores con las variables de diseño estimadas en 1.1 
 
2. INTRODUCCION 
 
Divisor de corrientes 
 
Un divisor de corrientes simula el fraccionamiento del flujo de una corriente que fluye a 
través de una tubería en varias corrientes. Un diagrama para un divisor de corrientes en 
dos corrientes se muestra en la Figura 1. 
 
 
 
 
Figura 1. Divisor de Corrientes 
 
 
Siendo z, las composiciones en la corriente de alimento, y X’s las composiciones en las 
corrientes de salida, el balance de materia para cada uno de los C componentes es 
 
 
 (4.1) 
ii
i XFXFFz 2211 +=
 
 
F, es el flujo de la corriente de entrada y F1 y F2, son los flujos de las corrientes de 
salida, i, es el número relativo a cada uno de los C componentes. 
 
El balance de energía es dado por 
 
 
 2211 hFhFQFh +=+ (4.2) 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Para una corriente de entrada y dos corrientes de salida, el sistema consta de las 
siguientes variables y ecuaciones 
 
 Variables Cantidad 
 
Corrientes de entrada y salida 3(C + 2) 
Corriente de energía 1 
Total Variables 3(C + 2) + 1 = 3C + 7 
 
 Ecuaciones o Restricciones Cantidad 
 
Balances de materia C 
Balance de energía 1 
Igualdades entre las concentraciones de F y F1 C – 1 
Igualdad de temperaturas 1 
Igualdad de presiones 1 
Total Ecuaciones 2C + 2 
 
Total de variables de diseño C + 5 
 
Al disminuir las C + 2 especificaciones de la corriente de entrada, resulta un faltante de 
tres especificaciones. El divisor de HYSYS es considerado adiabático, es decir, Q = 0 y, 
además, le asigna la presión de lacorriente de entrada. Por lo tanto, requiere de la 
especificación de la relación entre los flujos de una corriente de salida con respecto al 
flujo de la corriente de entrada. Para “n” corrientes de salida, se requieren “n – 1” 
relaciones de flujo 
 
Mezclador de corrientes 
 
Los mezcladores de corrientes representan la operación de suma de corrientes cuyos 
fluidos pueden tener distintas composiciones, temperaturas y estados de agregación. Un 
diagrama de un mezclador de corriente se muestra en la Figura 2. 
 
 
 
 
 
Figura 2. Mezclador de corrientes 
 
 
 28
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Siendo X, fracción molar, i, el primer número del subíndice relativo al componente y el 
segundo número relativo a la corriente, el balance de materia para cada uno de los C 
componentes es 
 
 
 (4.3) i
ii FXXFXF =+ 2211
 
 
El balance de energía en el proceso de mezclado simplificado es 
 
 
 FhQhFhF =++ 2211 (4.4) 
 
 
Siendo h, las entalpías específicas correspondientes a cada una de las corrientes. 
 
 
El análisis para los grados de libertad es el siguiente: 
 
 Variables Cantidad 
 
Corrientes de entrada y salida 3(C + 2) 
Corriente de energía 1 
Total Variables 3(C + 2) + 1 = 3C + 7 
 
 Ecuaciones o Restricciónes Cantidad 
 
Balances de materia C 
Balance de energia 1 
Total Ecuaciones C + 1 
 
Total de variables de diseño 2C + 6 
 
Al disminuir las 2C + 4 especificaciones de las dos corrientes de entrada, resulta un 
faltante de dos especificaciones. El mezclador de HYSYS es considerado adiabático, es 
decir, Q = 0 y, por lo tanto, requiere de una especificación adicional para completar los 
grados de libertad. 
 
La variable que usualmente se fija en el diseño de un mezclador es la presión de la 
corriente de salida. Se sugiere asignar, a la corriente de salida, la menor presión entre 
las de las corrientes de entrada 
 
 
 
 
 29
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Fraccionador de corrientes 
 
HYSYS dispone de un fraccionador de corrientes o “Splitter” cuya simulación 
representa la separación de una corriente en dos corrientes que requieren de la 
especificación de las fracciones de recuperación de cada componente en una de ellas, 
ademas de otros cuatro parámetros. Un esquema de este fraccionador se muestra en la 
Figura 3. 
 
 
 
 
Figura 3. Fraccionador de corrientes o “Splitter” 
 
 
Siendo F’s los flujos de las corrientes, “z”, “y” e “x” las fracciones molares de los 
componentes en cada una de las corrientes y “Q” el calor requerido 
 
Un balance de materia de componente “i” se expresa mediante la ecuación 
 
 
 iii xFyFFz 21 += (4.5) 
 
 
Para C componentes, i = 1,…,C y, por lo tanto, se plantean C ecuaciones de balance de 
materia de componentes 
 
Un balance de energía se expresa mediante la ecuación 
 
 
 2211 hFhFQFhF +=+ (4.6) 
 
 
El análisis de variables de diseño en un fraccionador de corrientes es el siguiente: 
 
 30
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 Variables Cantidad 
 
Corrientes de salida 3(C +2) 
Flujo calórico 1 
Total Variables 3C + 7 
 
 Ecuaciones Cantidad 
 
Balances de materia C 
Balances de energía 1 
Total Ecuaciones C + 1 
 
Total de variables de diseño 2C + 6 
 
Al disminuir las C + 2 variables de la corriente de entrada, las variables que usualmente 
se fijan son “C” fracciones de recuperación de componentes en una corriente (por 
ejemplo, F1) y cuatro parámetros adicionales como las presiones o las temperaturas o 
las fracciones de vapor, Vf, de las corrientes de salida. 
 
3. SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES 
 
1. Abra un nuevo caso, y defina el siguiente paquete fluido 
 
a. Ecuación: Peng Robinson 
b. Componentes: Etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano, 
n-pentano y n-hexano 
c. Sistema de unidades: Field 
 
2. Instale una corriente con las siguientes especificaciones: 
 
a. Nombre: Uno 
b. Temperatura: 200 °F 
c. Presión: 500 psia 
d. Flujo molar: 1000 lbmol/h 
e. Composición (Fracción Molar) 
i. Etano 0.2 
ii. Propano 0.6 
iii. i-Butano 0.1 
iv. n-Butano 0.1 
v. 
3. Instale otra corriente con las siguientes especificaciones: 
 
a. Nombre: Dos 
b. Temperatura: 200 °F 
c. Presión: 500 psia 
d. Flujo molar: 800 lbmol/h 
e. Composición (Fracción Molar) 
 31
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
i. n-Butano 0.8 
ii. i-Pentano 0.1 
iii. n-Pentano 0.05 
iv. n-Hexano 0.05 
 
4. Instale un mezclador de corrientes (Mixer) y en la página “Connections” de la 
pestaña “Design” de su ventana de propiedades introduzca los siguiente: 
 
a. Nombre: M-100 
b. Entradas: Uno, Dos 
c. Salida: Alimento 
 
5. Haga clic en la página “Parameters” y observe que HYSYS, por defecto, sugiere 
que asigne a la corriente de salida la menor presión entre las de las corrientes de 
entrada 
 
6. Instale un “Splitter” con el nombre de “X-100” y conéctelo como muestra la 
Figura 4 
 
 
 
 
Figura 4. Conexiones de un “Splitter” 
 
 
7. Haga clic en la página “Parameters” y especifique las fracciones de vapor y las 
presiones en las corrientes de producto como se observan en la Figura 5. 
 
8. Haga clic en la página “Splits” para especificar las fracciones de recuperación 
cada uno de los componentes en la corriente “Pro 1”. Observe en la Figura 6 que 
HYSYS calcula las fracciones correspondientes a la corriente “Pro 2” 
 
 32
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 5. Especificaciones de presiones y fracciones de vapor en el “Splitter” 
 
 
 
 
Figura 6. Fracciones de recuperación de cada uno de los componentes 
 
 
9. Haga clic en la pestaña “Worksheet” y observe las condiciones y las 
composiciones de las corrientes productos del fraccionador. Observe las Figuras 
7 y 8 
 
10. Instale un divisor de corrientes (Tee) y en la página “Connections” de la pestaña 
“Design” de su ventana de propiedades introduzca los siguiente: 
 
a. Nombre: D-100 
b. Entrada: Pro 2 
c. Salida: Tres, Cuatro 
 
 
 33
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 7. Condiciones de las corrientes del “Splitter” 
 
 
 
 
Figura 8. Concentraciones de las corrientes del “Splitter” 
 
 
11. Haga clic en la página “Parameters” y especifique con un valor de 0.5, la 
fracción de la corriente de entrada que saldrá como la corriente “Tres”. 
12. Observe las especificaciones de las corrientes en el divisor 
 34
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
5. CICLO DE REFRIGERACIÓN 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Determinar los grados de libertad en los elementos de un ciclo de refrigeración 
1.2. Simular un ciclo de refrigeración 
1.3. Determinar los requerimientos energéticos en un ciclo de refrigeración 
 
2. INTRODUCCION 
 
Los elementos de un ciclo de refrigeración simple son un condensador, una válvula de 
Joule-Thompson, un evaporador y un compresor, además del medio refrigerante. En el 
ciclo de refrigeración mostrado en la Figura 1, la corriente “1” contiene propano líquido 
saturado a una temperatura de 122 °F y se expande isoentalpicamente en la válvula. La 
mezcla líquido-vapor en la corriente “2” es vaporizada completamente a una temperatura de 
0 °F y, a su vez, dichovapor es comprimido y condensado para regenerar la corriente “1” 
en estado de líquido saturado 
 
 
 
Figura 1. Ciclo de refrigeración 
 
 
Válvula de Joule-Thompson 
 
En este tipo de válvula, los grados de libertad son de un total de C + 4. Si se fija la 
temperatura, la fracción de vapor y la composición de la corriente “1” HYSYS hace un 
cálculo de evaporación espontánea T-Vf y especifica completamente dicha corriente. En 
una válvula de Joule-Thompson como la que muestra la Figura 1 la expansión es 
isoentálpica, los flujos y las composiciones de las corrientes “1” y “2” también son iguales 
y, por lo tanto, hay un grado de libertad. Si se fija la caída de presión permisible en la 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
válvula, HYSYS calcula la presión de la corriente “2” y completa su especificación 
mediante un cálculo de evaporación espontánea P-H 
 
Evaporador 
 
En el calentador que muestra la Figura 1, el propósito es vaporizar completamente la 
corriente “2”. Las corrientes “2” y “3” son de flujos y composiciones iguales, pero el calor 
suministrado a través del intercambiador de calor hace que sus temperaturas y presiones 
sean diferentes. Un balance de energía en el evaporador es el siguiente. 
 
 
 3322 hFQhF =+ (5.1) 
 
 
Siendo F’s y h’s , los flujos de las corrientes y las entalpías de las corrientes y Q el flujo 
calórico cedido a la corriente “2” 
 
El análisis entre variables, ecuaciones y especificaciones nos muestra que en un 
vaporizador hay C + 4 grados de libertad. Especificada la corriente de entrada, si se fija la 
caída de presión en el intercambiador, su especificación completa es posible alcanzarla de 
dos maneras a saber: 
 
1. Fijando el valor de “Q”, la ecuación (1) permite el cálculo de la entalpía de la 
corriente “3” y HYSYS realiza un cálculo de evaporación espontánea P-H para 
su especificación completa 
2. Fijando el valor de la temperatura de la corriente “3”, HYSYS realiza un cálculo 
de evaporación espontánea T-P y, por lo tanto, de su entalpía. Con la ecuación 
(1) se calcula, entonces, el flujo calórico requerido en el evaporador 
 
Compresor 
 
El compresor que muestra la Figura 1 opera isoentrópicamente. Las corrientes “3” y “4” 
son de flujos y composiciones iguales pero se requiere un trabajo de compresión que se 
calcula con la siguiente ecuación 
 
 
 
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
=−
−
1
1
1
3
4
33
k
k
s P
PVP
k
kW (5.2) 
 
 
Siendo k = Cp/Cv,, P’s las presiones de las corrientes de entrada y salida y V3, el volumen 
específico de la corriente de entrada 
 
 36
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Pero el trabajo real se calcula fijando una eficiencia isoentrópica para el compresor o 
mediante el cambio de entalpía entre las corrientes de salida y entrada en el compresor, es 
decir 
 
 
 3,4, HH
W
W real
caisoentrópi
s
reals −=
−
=−
η (5.3) 
 
 
En este tipo de compresor el número de grados de libertad es C + 4. Si se especifica 
completamente la corriente de entrada, el número de variables de diseño requeridas es dos 
 
Si se fija la presión de la corriente de salida (o el ∆P en el compresor) y la eficiencia del 
compresor, se calcula su trabajo isoentrópico con la ecuación (5.2) y su trabajo real con la 
primera igualdad de la ecuación. La entalpía de la corriente “4” se calcula con la segunda 
igualdad de la ecuación (5.3). HYSYS realiza un cálculo de evaporación espontánea P-H 
para la especificación completa de la corriente “4”. 
 
Condensador 
 
El análisis de los grados de libertad el condensador del ciclo de refrigeración de la Figura 1 
es el mismo del evaporador, es decir, C + 4. En este caso, se especifica la caída de presión y 
el ciclo converge satisfactoriamente. ¿Por qué converge con solo una especificación si se 
requieren dos adicionales a las C + 2 de la corriente de entrada? 
 
3. SIMULACION DEL CICLO DE REFRIGERACION 
 
1. Abra un nuevo caso y añada el siguiente paquete fluido 
a. Ecuación: Peng Robinson 
b. Componente: Propano 
c. Unidades Field 
 
2. Haga clic sobre el botón “Enter Simulation Environment” cuando esté listo para 
empezar a construir la simulación 
 
3. Presione la tecla clave F11 instalar una corriente y desplegar su vista de propiedades 
 
4. Introduzca las siguientes especificaciones 
a. Nombre 1 
b. Fracción de vapor 0.0 
c. Temperatura 120 °F 
d. Flujo molar 100 lbmol/h 
e. Composición (Fracción molar) 1.0 
 
 37
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
5. Instale una válvula de Joule-Thompson seleccionando de la paleta de objetos el 
icono de nombre “Valve” y conéctela como se observa en la Figura 2. 
 
 
 
 
Figura 2. Conexiones de la válvula en el ciclo de refrigeración 
 
 
6. Instale un evaporador seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre 
“Heater” y conéctelo como se observa en la Figura 3. ¿Cuántas variables se 
necesitan introducir para que el conjunto Válvula-Evaporador quede completamente 
especificado? 
 
 
 
 
Figura 3. Conexiones del evaporador en el ciclo de refrigeración 
 
 
7. Haga clic sobre la página “Parameters” e introduzca una caída de presión de 1 psi 
en el cuadro “Delta P”. 
 38
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
8. Haga clic en la pestaña “Worksheet” y en la columna de la corriente “3” introduzca 
una fracción de vapor de 1.0 y una temperatura de 0 °F ¿Cuánto es el calor 
requerido en el evaporador? 
 
9. Instale un compresor seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre 
“Compressor” y conéctelo como se observa en la Figura 4. ¿Cuántas variables se 
requieren para especificar completamente el compresor?. Si usted introduce una 
presión de 200 psia a la corriente “4” ¿Por qué converge la simulación del 
compresor? 
 
 
 
 
Figura 4. Conexiones del compresor en el ciclo de refrigeración 
 
 
10. Borre la presión de 200 psia introducida en la corriente “4” e instale un condensador 
seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Cooler” y conéctelo 
como se observa en la Figura 5. ¿Cuántas variables se requieren especificar para que 
converja el conjunto Compresor-Condensador? 
 
11. Haga clic sobre la página “Parameters” e introduzca una caída de presión de 6.5 psi 
en el cuadro “Delta P” ¿Por qué converge el conjunto Compresor-Condensador con 
solo especificar la caída de presión en el condensador? 
 
12. Haga clic en la pestaña “Performance” para que observe el comportamiento entre 
algunas variables a través del intercambiador. En la página perfiles o “Profiles” se 
observan los estados de temperatura, presión, fracción de vapor y entalpía molar de 
la corriente enfriada. En la página Gráficos o “Plots” se observa, por defecto, la 
variación de la entalpía con la temperatura y se dispone de otras opciones de análisis 
entre variables. En la página Tablas o “Tables” se observa información similar 
 
13. Despliegue la ventana de propiedades de la Válvula y verifique si su operación es 
isoentálpica 
 
 39
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
14. Despliegue la ventana de propiedades del Compresor y verifique si su operación es 
isoentrópica. Si no es isoentrópica, entonces, ¿Qué tipo de operación se realizó en el 
compresor? 
 
 
 
 
Figura 5. Conexiones del condensador en el ciclo de refrigeración 
 
 
4. CASO DE ESTUDIO 
 
El distribuidor local propone a su planta la venta de una mezcla propano/etano de 95/5 (% 
molar). ¿Qué efecto, si lo hay, provoca esta nuevacomposición en el ciclo de refrigeración? 
 
Utilice el caso base para comparación y llene la siguiente tabla: 
 
Propiedad Caso Base: 100 % C3 Caso Nuevo: 5% C2, 95% C3 
 
Flujo, kgmol/h _________________ ________________________ 
 
Condensador, kJ/h _________________ ________________________ 
 
Evaporador, kJ/h _________________ ________________________ 
 
Compresor, hp _________________ ________________________ 
 
 40
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
6. SEPARACION DE FASES INSTANTANEO 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Determinar el número de grados de libertad en un separador de fases instantáneo 
1.2. Simular un separador de fases isotérmico adiabático y no adiabático 
1.3. Verificar las ecuaciones del modelo matemático estacionario de un separador de 
fases isotérmico 
 
2. INTRODUCCION 
 
Un separador de fases instantáneo simula la evaporación súbita de una (o varias corrientes). 
El caso típico es el flujo a través de una restricción cuya caída de presión en forma 
adiabática provoca una vaporización parcial, debido a lo cual en un tanque posterior puede 
lograrse la separación en las fases líquido y vapor, respectivamente. Observe la Figura 1 
con la válvula como restricción y el tanque V-100. 
 
 En el modelamiento de un separador de fases se asume que: 
 
1. El líquido y el vapor tienen el tiempo de contacto suficiente para lograr el 
equilibrio 
2. La presión de líquido y vapor son las del tanque separador, es decir, que no hay 
caída de presión 
3. Existe solo una fase líquida y vapor y 
4. No existen reacciones químicas 
 
 
 
 
Figura 1. Separador de fases instantáneo 
 
 
Las ecuaciones de un modelo, en estado estacionario, para un separador instantáneo son 
 
Balances de materia para cada uno de los C componentes (C ecuaciones) 
 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 iii LxVyFz += (6.1) 
Balance de energía 
 
 LVF LhVhQFh +=+ (6.2) 
 
Relaciones de equilibrio (N ecuaciones) 
 
 iii xKy = (6.3) 
 
Restricciones 
 
 PPP LV == (6.4) 
 
 TTT LV == (6.5) 
 
El análisis de grados de libertad es el siguiente: 
 
 Variables Cantidad 
 
Corriente Vapor C + 2 
Corriente Líquido C + 2 
Corriente Calor 1 
Total Variables 2C + 5 
 
Ecuaciones y Restricciones Cantidad 
 
Balances de materia C 
Relaciones de equilibrio C 
Balance de energía 1 
Restricciones 2 
Total Ecuaciones y Restricciones 2C + 3 
 
Total grados de libertad 2 
 
Una especificación común es la que corresponde a una separación isotérmica. En este caso, 
se especifican la presión y la temperatura del separador. 
 
Separación instantánea isotérmica 
 
El cálculo de las corrientes de vapor y líquido para este tipo de separación suelen realizarse 
utilizando la ecuación (6) propuesta por Rachford y Rice (1952) que permite calcular la 
fracción de alimento vaporizado, V/F, suponiendo que las constantes de equilibrio son 
independientes de las concentraciones y solo dependen de la temperatura y la presión. 
 42
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 0)1)(/(1
)1(
1
=
−+
−∑
=
N
i i
ii
KFV
zK
 (6.6) 
 
 
Separación instantánea adiabática 
 
Una especificación muy común es la que corresponde a una separación instantánea 
adiabática (Q = 0). En este caso, fijado Q, solo queda por asignar una variable, por ejemplo, 
la presión de operación del sistema. De esta manera, quedan por calcularse la temperatura y 
demás propiedades de las corrientes de salida. 
 
Dado que se desconoce la temperatura, el balance de energía queda acoplado y debe 
resolverse simultáneamente con la ecuación (6.6). Para ello, la ecuación (6.2) se expresa 
como una función de temperatura y fracción vaporizada de la siguiente manera: 
 
 
 
F
L
F
V
h
h
FV
h
h
FVFVTg ))/(1()/(1)/,( −−−= (6.7) 
 
 
Para la solución simultánea de las ecuaciones (6.6) y (6.7) se puede proceder de la siguiente 
manera 
 
1. Se supone una temperatura 
2. Se calcula la fracción de vaporización con la ecuación (6.6) y 
3. Se verifican dichos resultados con la ecuación (6.7) definiendo un error para la 
función g(T, V/F) 
 
 
3. SIMULACION DE UN SEPARADOR DE FASES INSTANTANEO 
 
1. Abra un nuevo caso y añada el siguiente paquete fluido 
a. Ecuación: Peng Robinson 
b. Componentes: Etano, Propano, n-Butano, n-Pentano, n-Hexano 
c. Unidades: Field 
 
2. Haga clic sobre el botón “Enter Simulation Environment” para desplegar la 
ventana PFD de HYSYS 
 
3. Presione con el botón derecho del Mouse el icono de la corriente de materia y en 
forma sostenida arrastre el Mouse hasta la ventana del PFD 
 
4. Introduzca las siguientes especificaciones 
 
 43
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
a. Nombre: F 
b. Temperatura: 150 °F 
c. Presión: 50 psia 
d. Composición (Fracción molar) 
i. Etano 0.05 
ii. Propano 0.15 
iii. n-Butano 0.25 
iv. n-Pentano 0.2 
v. n-Hexano 0.35 
 
5. Instale una válvula de Joule-Thompson, asígnele como nombre “VLV-100” y 
conéctela con corriente de entrada “F” y corriente de salida “F1” 
 
6. Haga clic en la página “Parameters” de su ventana de propiedades e introduzca 
una caída de presión de 1 psi en el cuadro “Delta P” 
 
7. Instale un separador de fases seleccionando de la paleta de objetos el icono de 
nombre “Separator”, asígnele como nombre “V-100” y conéctelo como indica la 
Figura 2. 
 
 
 
 
Figura 2. Corrientes de materia y energía conectadas al separador 
 
 
8. Haga clic en la página “Parameters” e introduzca una carga calórica de cero en 
el cuadro de nombre “Duty” y seleccione el radio botón “Heating”, como se 
observa en la Figura 3 
 
9. Haga clic en la pestaña “Rating” para observar la ventana que permite definir 
algunos aspectos geométricos corto del tanque separador. Observe que en el 
grupo “Geometry” se elige la forma del tanque (Cilíndrica o Esférica), la 
 44
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
orientación (Vertical u Horizontal) y un dimensionamiento de volumen, altura y 
diámetro 
 
10. Haga clic sobre el botón “Quick Size” y observará que HYSYS propone unas 
medidas para el diámetro y la altura y calcula el correspondiente volumen. El 
usuario puede modificar estas dimensiones especificando dos de ellas con las 
cuales HYSYS calcula la tercera. Observe la relación altura/ diámetro definida 
para el dimensionamiento en la Figura 4 
 
 
 
 
Figura 3. Carga calórica asignada al separador 
 
 
 
 
Figura 4. Dimensionamiento del tanque separador 
 45
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
11. Haga clic en la pestaña “Worksheet” y observe los flujos y las entalpías de las 
corrientes de producto del separador. Verifique el cumplimiento de la ecuación 
(6.7) 
 
12. Cambie la carga calórica al separador por un valor de 5e+5. ¿Qué cambios con 
respecto a la operación adiabática se observan en los resultados de la 
simulación?. Verifique dichos resultados con las ecuaciones 
 
4. CASOS DE ESTUDIO 
 
1. Borre la temperatura especificada para la corriente “F” e introduzca un valor de 
65000 Btu/lbmole en el cuadro “Molar Enthalpy”. ¿Explique lo realizado y los 
cambios observados en los resultados de la simulación? 
2. Borre la presión especificada para la corriente “F” e introduzca un valor de 150 °F 
para la temperatura manteniendo la entalpía molar introducidaanteriormente. 
¿Explique lo realizado y los cambios observados en la simulación? 
3. Simule la separación para una presión de 50 psia y una fracción de vaporización de 
0.4. Analice los resultados 
4. Simule la separación para una tempertura de 150 °F y una fracción de vaporización 
de 0.6. Analice los resultados 
 46
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
7. SEPARADOR DE TRES FASES 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Separar en forma instantánea una corriente con un contenido de hidrocarburos y 
agua 
1.2. Determinar los puntos de rocío y burbuja para una mezcla de hidrocarburos - agua 
 
2. INTRODUCCION 
 
Una corriente que contiene hidrocarburos y agua puede presentarse en varias fases, 
dependiendo de sus condiciones de estado. Los cálculos para determinar sus puntos de 
rocío y burbuja se describen en libros como “Design of Equilibrium Stage Processes” de 
Smith Buford D., McGraw-Hill (1963) y son de un relativo interés académico. HYSYS 
dispone de una unidad para separar, en forma instantánea, una carga que se alimente con 
tres fases, vapor, líquida y acuosa 
 
3. SEPARACION DE UNA MEZCLA DE HIDROCARBUROS - AGUA 
 
1. Abra un nuevo caso y defina el siguiente paquete fluido 
2. Ecuación: Peng Robinson 
3. Componentes: C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, H2O 
4. Unidades: SI 
5. Entre al ambiente de simulación e instale una corriente con el nombre de 
“Alimento” y las siguientes especificaciones 
a. Temperatura: 20 °C 
b. Presión: 200 kPa 
c. Flujo: 100 kgmol/h 
d. Composición (Fracción Molar) 
i. Metano 0.10 
ii. Etano 0.03 
iii. Propano 0.04 
iv. i-Butano 0.08 
v. n-Butano 0.10 
vi. i-Pentano 0.12 
vii. n-Pentano 0.13 
viii. Agua 0.40 
6. Maximice la ventana de propiedades de la corriente “Alimento” y observe las 
condiciones de las tres fases que la componen en la Figura 1 
7. Haga clic en la página “Composition” y observe las composiciones 
correspondientes a dicha corriente en la Figura 2. 
8. Presione el icono de nombre “3-Phase Separator” que se encuentra en la paleta de 
objetos y en forma sostenida desplace con el clic derecho del Mouse arrástrelo hasta 
la ventana del PFD de HYSYS. 
9. Seleccione el separador de 3 fases haciendo doble clic sobre el icono 
correspondiente en la paleta de objetos. 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 1. Especificaciones de la corriente “Alimento” 
 
 
 
 
Figura 2. Composición de las tres fases de la corriente “Alimento” 
 
 
10. En la página “Connections” de la pestaña “Design” introduzca los nombres de las 
corrientes de entrada y salida como se observan en la Figura 3. 
11. Haga clic en la página “Parameters” y observe que, por defecto, la caída de presión 
es cero. Introduzca una caída de presión de 10 kPa y observe la diferencia en los 
resultados. 
12. Haga clic en la pestaña “Rating” y presione el botón “Quick Size” para 
dimensionar, por defecto, el tanque cilíndrico horizontal correspondiente al 
separador de tres fases 
 48
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
13. Observe la verificación de la opción para seleccionar el anexo de una bota. Al 
presionar el botón “Quick Size”, inmediatamente HYSYS también sugiere unas 
dimensiones para la bota como se observan en la Figura 4. 
 
 
 
 
Figura 3. Corrientes de entrada y salida al Separador de tres fases 
 
 
 
 
Figura 4. Dimensionamiento del tanque Separador de Tres Fases 
 
 
14. Haga clic sobre la pestaña “Worksheet” y observe las condiciones de las corrientes 
de salida del Separador de Tres fases, Figura 5. Compárelas con las 
especificaciones de las tres fases de la corriente “Alimento”. 
 49
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
15. Haga clic sobre la página “Composition” y observe las concentraciones de las 
corrientes de salida del Separador de Tres Fases, Figura 6. Compárelas con las 
especificaciones de las tres fases de la corriente “Alimento” 
 
 
 
 
Figura 5. Condiciones de las corrientes de salida del Separador de Tres Fases 
 
 
 
 
Figura 6. Composición de las corrientes de salida del Separador de Tres Fases 
 
 
3. CASOS DE ESTUDIO 
 
3.1. Determine el punto de rocío de la corriente “Alimento” a 200 kPa? ¿Cuántas fases 
se observan? Explique por qué la fase vapor contiene agua 
3.2. Determine el punto de burbuja de la corriente “Alimento” a 200 kPa?. ¿Cuántas 
fases se observan?. Explique por qué la fase líquida no contiene agua 
 50
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
8. PROCESOS CON RECICLO 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Especificar una corriente a partir de las especificaciones de otra corriente 
1.2. Utilizar el botón Reciclo para estimar las propiedades de una corriente de 
recirculación dentro de un proceso químico 
 
2. INTRODUCCION 
 
Los simuladores de proceso pueden clasificarse en modulares y orientados a 
ecuaciones. En el segundo modo de simulación, las ecuaciones de las unidades, 
corrientes y modelos termodinámicos se ensamblan y se resuelven simultáneamente. En 
el modo modular, los modelos termodinámicos y las ecuaciones de las unidades se 
almacenan como subprogramas o procedimientos que son llamados o requeridos en el 
orden de la conectividad de las corrientes para converger secuencialmente de acuerdo a 
la topología del diagrama de flujo. Este cálculo secuencial requiere de un procedimiento 
iterativo cuando existe una corriente de reciclo, dentro del proceso, que se asume como 
una material corriente abajo que debe ser de las mismas especificaciones que un 
material corriente arriba, conformándose lo que se denomina un lazo de reciclo o de 
recirculación. 
 
En HYSYS, un simulador modular secuencial, este procedimiento iterativo se realiza 
mediante la introducción de un bloque lógico denominado “Reciclo”, que se alimenta 
de la corriente abajo o “Corriente de Recirculación Calculada” y descarga la corriente 
arriba o “Corriente de Recirculación Asumida”. 
 
Los siguientes pasos se llevan a cabo durante el proceso de convergencia de un lazo de 
recirculación: 
 
1. HYSYS utiliza las condiciones de la corriente asumida y resuelve el diagrama de 
flujo hacia delante hasta la corriente calculada 
2. HYSYS, entonces, compara los valores de la corriente calculada con los de la 
corriente asumida 
3. Basado en la diferencia entre los valores, HYSYS modifica los valores en la 
corriente calculada y traslada los valores modificados a la corriente asumida 
4. El proceso de cálculo se repite hasta que los valores en la corriente calculada se 
diferencien de los de la corriente asumida dentro de las tolerancias especificadas 
 
Para instalar la operación Reciclo en un proceso químico, seleccione el botón 
“Recycle” en la paleta de objetos, o haga clic sobre la opción Add Operation del menú 
Flowsheet y seleccione la opción Recycle 
 
 
 
 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
3. PROCESO ESTUDIADO 
 
En el siguiente ejemplo, una corriente bifásica, F1, es mezclada con una corriente de 
recirculación, RC, y alimentada al separador V-100. El vapor del V-100 es alimentado 
al expansor E-100 y vaporizado nuevamente en el separador V-101. La mitad del 
líquido que sale de este separador es alimentado a la bomba P-100 y recirculada y 
mezclada con el alimento fresco. 
 
4. SIMULACION EN ESTADO ESTACIONARIO 
 
1. Abra un nuevo caso, seleccione el siguiente paquete fluido 
 
A. Ecuación: Peng Robinson 
B. Componentes: Nitrógeno, bióxidode carbono, metano, etano, 
propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano, n-heptano y n-
octano 
C. Unidades: Field 
 
2. Instale una corriente de materia con nombre “F” y las siguientes 
especificaciones 
 
Pestaña Worksheet Página Conditions 
 
Temperature 60°F 
Pressure 600 psi 
Molar Flow 1 MMSCFH 
 
Pestaña Worksheet Página Compositions 
 
Nitrogen Mole Frac 0.0069 n-Butane Mole Frac 0.0552 
CO2 Mole Frac 0.0138 i-Pentane Mole Frac 0.0483 
Methane Mole Frac 0.4827 n-Pentane Mole Frac 0.0414 
Ethane Mole Frac 0.1379 n-Hexane Mole Frac 0.0345 
Propane Mole Frac 0.0690 n-Heptane Mole Frac 0.0276 
i-Butane Mole Frac 0.0621 n-Octane Mole Frac 0.0206 
 
3. Instale un separador de fases con el nombre de “V-100” y las siguientes 
especificaciones 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlets F1 
Vapour Outlet V 
Liquid Outlet L 
 
 
 
 52
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Pestaña Design Página Parameters 
 
Pressure Drop 0 psi 
 
4. Instale un expansor con el nombre de “E-100” y las siguientes especificaciones 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlet V 
Outlet V1 
Energy Qe 
 
Pestaña Worksheet Página Conditions 
 
Corriente V1 300 psi 
 
 
5. Instale un separador con el nombre de “V-101” y las siguientes especificaciones 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlets V1 
Vapour Outlet V2 
Liquid Outlet L2 
 
Pestaña Design Página Parameters 
 
Pressure Drop 1.45 psi 
 
6. Instale una Tee con el nombre de “TE-100” y las siguientes especificaciones 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlet L2 
Outlets P, L3 
 
Pestaña Design Página Parameters 
 
Flow Ratio 0.5 
 
7. Instale una bomba con el nombre de “P-100” y las siguientes especificaciones 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlet P 
Outlet Rc 
Energy Qp 
 53
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Pestaña Design Página Parameters 
 
Efficiency 75% 
 
Pestaña Worksheet Páagina Conditions 
 
Corriente Rc 600 psi 
 
8. Instale una corriente de nombre “Ra” asumiendo las mismas especificaciones de 
la corriente calculada o “Rc”. Para ello despliegue la ventana de propiedades de 
la corriente “Ra” y presione el botón que se encuentra en la parte inferior con el 
título de “Define from other Stream” y seleccione la corriente “Rc” en el cuadro 
titulado “Available Streams” que se encuentra en la ventana titulada “Spec 
Stream As”. Presione el botón OK. Conecte la corriente como una entrada al 
separador V-100. En la Figura 1 se pueden ver las condiciones para la corriente 
calculada “Rc” y cuyos valores se toman para asumirlas como las 
especificaciones de la corriente “Ra”, antes de introducir el botón de Reciclo. 
 
 
 
 
Figura 1. Especificaciones asumidas para la corriente Ra 
 
 
9. Instale un botón de reciclo seleccionando el icono de nombre “Recycle” que se 
encuentra en la paleta de objetos 
 
10. Despliegue su ventana de propiedades y en la pestaña “Connections” introduzca 
en el cuadro “Inlet” la corriente calculada o “Rc” y en el cuadro “Outlet” la 
corriente asumida o “Ra”. El botón reciclo se encargará de hacer los cálculos 
iterativos hasta igualar las especificaciones entre las dos corrientes y alcanzar la 
 54
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
convergencia de todo el proceso. La Figura 2 muestra el diagrama de flujo final 
del proceso 
 
 
 
 
Figura 2. Diagrama de flujo final del proceso 
 
11. Despliegue la ventana de propiedades del botón de Reciclo y haga clic sobre la 
pestaña “Worksheet” y observe en la Figuras 2 y 3 que las condiciones y 
composiciones finales de la corriente calculada “Rc” y la corriente asumida 
“Ra” son iguales. Compare estos datos con los observados en la Figura 1 
 
 
 
 
Figura 2. Condiciones finales de las corrientes asumida y calculada 
 
 
 55
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
 
 
Figura 3. Composiciones finales de las corrientes asumida y calculada 
 
 
 
 
 56
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
9. COMPRESION DE UN GAS EN TRES ETAPAS 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Especificar una corriente a partir de las especificaciones de otra corriente 
1.2. Utilizar el botón Reciclo para calcular una corriente de recirculación dentro de un 
proceso químico 
1.3. Simular, en estado estacionario, un proceso de compresión de un gas en varias 
etapas 
 
2. PROCESO ESTUDIADO 
 
La corriente gaseosa de entrada y de nombre “Alimento” se encuentra a 50°F y 80 psia 
y se comprime hasta 1000 psia en tres etapas. En cada una de las etapas de compresión 
el líquido que resulta después de un enfriamiento y separación de fases es recirculado a 
la entrada de la etapa de compresión que le antecede. Las condiciones de temperatura y 
presión son 120°F y 200 psia después de la primera etapa de compresión, 120°F y 500 
psia después de la segunda etapa y 120°F y 1000 psia después de la tercera etapa. La 
Figura 1 muestra el diagrama de flujo del proceso de compresión multietapa 
 
3. PAQUETE FLUIDO 
 
COMPONENTES: Nitrógeno, Dióxido de carbono, Metano, Etano, Propano, i-
Butano, n-Butano, i-Pentano, n-Pentano, n-Hexano, n-Heptano y n-Octano. 
ECUACION: Peng-Robinson 
REACCIONES: No hay 
SISTEMA DE UNIDADES: Field 
 
4. SIMULACION EN ESTADO ESTACIONARIO 
 
Corriente de alimentación: Instale la corriente “Alimento” con las siguientes 
especificaciones en la página “Conditions” de la pestaña “Worksheet” 
 
Temperatura 50 °F 
Presión 80 psia 
Flujo molar 250 lbmole/h 
 
En la página “Composition” de la pestaña “Worksheet” especifique las siguientes 
concentraciones para el alimento en fracciones molares: 
 
Nitrogen Mole Frac 0.0069 n-Butane Mole Frac 0.0552 
CO2 Mole Frac 0.0138 i-Pentane Mole Frac 0.0483 
Methane Mole Frac 0.4827 n-Pentane Mole Frac 0.0414 
Ethane Mole Frac 0.1379 n-Hexane Mole Frac 0.0345 
Propane Mole Frac 0.0690 n-Heptane Mole Frac 0.0276 
i-Butane Mole Frac 0.0621 n-Octane Mole Frac 0.0206 
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Para construir este diagrama de flujo, un conjunto de separadores, compresores, 
enfriadores y mezcladores tienen que instalarse con las especificaciones que aparecen a 
continuación. Las corrientes de recirculación se añadirán después que las operaciones se 
hayan instalado. Instale las operaciones con las especificaciones descritas a 
continuación 
 
Mezclador MIX-100 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlet Alimento 
Outlet EntradaV-100 
 
Pestaña Design Página Parameters 
 
Automatic Pressure Assignment Set Outlet to Lowest Inlet 
 
La corriente de recirculación RC-100 se instalará a este mezclador después que hayan 
sido instaladas todas las operaciones 
 
Separador V-100 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlets EntradaV-100 
Vapour Outlet VaporV-100 
Liquid Outlet LiquidoV-100 
 
Compresor K-100 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Inlet VaporV-100 
Outlet EntradaE-100 
Energy QK-100 
 
Enfriador E-100 (Cooler) 
 
Pestaña Design Página Connections 
 
Feed Stream EntradaE-100 
Product Stream SalidaE-100 
Energy Stream QE-100 
 
Pestaña Design Página Parameters) 
 
Pressure Drop 5 psi 
 58
_____________________________________________________________________Simulación de Procesos con Aspen Hysys 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
Especifique la temperatura