Tutorial SPD

7/22/2019 Tutorial SPD

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1-33DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERA

ACADEMIA DE DISEO DE PLANTASBOLABORATORIO DE SIMULACIN Y ESCALAMIENTO DE PROCESOS

Tutorial de Super Pro Designer

1 Introduccin

En este tutorial lo guiaremos a travs de los pasos necesarios para disear un caso en elsimulador Super Pro Designer. Para ejemplificar este proceso, empezaremos por describir comocrear un proceso simple. En este ejemplo se ilustrar cules son las etapas claves involucradasen el diseo de cualquier tipo de Diagrama de Flujo de Proceso.

Ejemplo:

Se va a simular el siguiente proceso: la primera etapa consiste en una reaccin que se llevar a cabo en un reactor agitado donde

A + B C

La reaccin se efecta a presin atmosfrica y una T= 50oC en heptano, en el cualAyBson completamente solubles; por otrolado se asume que Ces prcticamente insoluble. En estas condiciones la conversion de la reaccin es del 95% despus de 6 hrs.

La segunda etapa comprende una filtracin en la que el 95% de Cse queda retenido en el medio filtrante (placas), paraposteriormente secarse hasta quedar libre de heptano.

Componentes Cantidades por LoteHeptano 800 kg

A (MW=150, $10/kg) 50 kgB (MW=25, $15/kg) 40 kgC (MW=175, $200/kg)

Independientemente de la industria en la cual est interesado, deber reproducir este ejemplopara familiarizarse con las etapas bsicas de modelacin de procesos utilizando el Super Pro.

Adicionales a este ejemplo, en el directorio de Examplesdel software encontrar la descripcin deotros tres ejemplos ms complejos y que son una mejor representacin de cmo lucira unproceso real modelado con el Super Pro.

Sntesis de Farmacuticos:Este ejemplo se recomienda para usuarios con intereses en laindustria qumica farmacutica.

Bioprocesamiento de -galactosidasa: Recomendado para usuarios en la industria

biotecnolgica. Tratamiento de Aguas Residuales: Este tercer ejemplo involucra una planta de

tratamiento de aguas residuales y se recomienda para usuarios interesados en lapurificacin del agua y el tratamiento de aguas residuales para otras aplicaciones.


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2-332 Inicio

Este primer ejemplo demuestra los pasos clave de inicializacin y anlisis para modelar unproceso con el Super Pro. Los pasos fundamentales que sern utilizados en este ejemplo son losmismos que se utilizarn durante la creacin de otro tipo de Diagrama de Flujo. Por lo tanto,independientemente del tipo de proceso que se intente modelar, leer a travs de este ejemplo le

proporcionar el conocimiento requerido para modelar procesos por s mismo.

Adicionalmente, como este ejemplo involucra un proceso por lote, sirve como medio para discutirotros aspectos de la programacin de operaciones.

Nota:En los procesos continuos los pasos de inicializacin relacionados con la programacin deoperaciones no son necesarios.

Los pasos listados a continuacin resumen el proceso para desarrollar el diseo de un caso.Cada uno de estos pasos se detallar ms adelante:

1. Inicializacin del Diagrama de Flujo usando los siguientes tres comandos del men deTareas Tasks : Set Mode of Operation, Register Components and Mixtures , y si elmodo de operacin es por lotes, Recipe Scheduling Information.

2. Construir el Diagrama de Flujo seleccionando los procedimientos deseados del men deProcedimientos Unitarios (Unit Procedures). Cambiar al Modo de Conexin (ConnectMode) para dibujar las corrientes y conectar las etapas del proceso.

3. Aadir operaciones como Carga, Agitacin, Calor, Reaccin, etc. A cada procedimiento(esto aplica a procesos por lotes nicamente). Los diferentes Procedimientos unitariostienen diferentes operaciones disponibles. Despus que la operacin deseada se haaadido, inicializar las operaciones y corrientes.

4. Completar el anlisis del Diagrama de Flujo usando los comandos restantes de Tasks:Solve M&E Balances (Resolver los Balances de Materia y Energa, Generate StreamReport (Generar el Reporte de Corrientes, suministrar los datos de Revenue (Ingresos),Raw Material (Materias primas) y Waste Stream (Residuos) , Perform EconomicCalculation (Ejecutar los Clculos Econmicos), Generate Economic Evaluation Report(Gnerar el Reporte Econmico), etc. Otro tipo de anlisis se pueden ejecutar. Utilice elMen Ver (View) para ver los resultados de los anlisis.

Para comenzar con un nuevo Diagrama de Flujo, simplemente abra el Simulador ya sea

seleccionndolo del Men de Inicio o dando doble-click en el archivo ejecutable (.exe) que seencuentra en la carpeta de Super Pro del disco duro. Despus que el programa ha arrancado, elsiguiente cuadro de dilogo aparecer.


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Seleccione la opcin titulada Start a New Flowsheet (Comenzar un Nuevo Diagrama)


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2.1 Especificar el Modo de operacin de la Planta

Despus de haber seleccionado comenzar un nuevo Diagrama, un nuevo Cuadro de Dilogoaparecer. Este cuadro te permitir fijar el modo primario de operacin y el tiempo anual deoperacin para el nuevo Diagrama. Super Pro puede modelar plantas de proceso que operan en

modo continuo, por lotes o mixto. Tambin se puede utilizar el comando Set Mode of Operationque se encuentra en el Men de Tasks para cambiar el modo de operacin en cualquiermomento. Es importante mencionar que el Super Pro permite tener operaciones continuas en unproceso por lotes, as como operaciones por lotes en un proceso continuo. Adems, cuando elmodo de operacin de la planta entera se fija por lotes, todas las corrientes se desplegarn enbases por lote y no por hora como sera el caso en un proceso continuo. Para plantasoperando continuamente no es necesario suministrar informacin de programacin.

En este punto seleccione Batch como modo de operacin de la planta para el ejemplo delproceso que estamos creando.

2.2 Establecer o modificar las Unidades

Super Pro provee una variedad de opciones para las unidades de medicin tanto para laintroduccin como para el despliegue de datos. Se puede usar el comando Edit: Flowsheet


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5-33Options: Preferences: Physical Units Options para ver o modificar las unidades asignadaspor default en cualquier momento durante el diseo del caso.

2.3 Registro de Componentes y Mezclas

Bases de Datos:Super Pro permite el uso de mltiples bases de datos. La base de datos que

viene por default con el simulador se titula Designer y suministra informacin para un buennmero de compuestos comnmente utilizados. Tambin se puede utilizar la base de datosDIPPR. Adicionalmente encontrar una base de datos vaca titulada User que puede ser usadapara almacenar datos de componentes suministrados por el usuario. Utilice Databanks: EditDatabank Locationpara cambiar o aadir componentes a la base de datos.

Registro de Componentes:Todos los componentes que sern utilizados en un caso debern serespecificados. Muchos de estos componentes pueden seleccionarse de la librera decomponentes. Para registrar los componentes, en otras palabras para aadirlos a nuestro caso,escoja el comando Tasks: Register Components & Mixtures: Pure Components.ste activarel cuadro de dilogo que se muestra a continuacin:

Por default, nitrgeno, oxgeno y agua estn siempre registrados como componentes puros en un

nuevo proceso. Para este ejemplo, se necesita aadir heptano a la lista de componentesregistrados. Para aadir heptano, se puede recorrer la lista hacia abajo en la base de datos quese encuentra a la izquierda, o bien se puede empezar a escribir heptane en el campo arriba dela lista y la base de datos automticamente lo localizar. Despus utilice el botn para aadir heptano a la lista de componentes registrados para este caso. Alternativamente, sepuede dar doble-click en heptano del listado de la base de datos y ste ser aadidoautomticamente a la lista de componentes registrados.


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6-33Si un componente no aparece en la librera, se debe utilizar el botn > para aadirlo. Paraeste ejemplo, se necesita crear tres nuevos componentes:A, B y C.

Estos componentes representan los reactivos y productos de una reaccin simple. Para aadir el

componenteAa la base de datos, haga clic en el botn > y aparecer el siguiente cuadro

de dilogo, llene con la letra A los campos Name, CAS Number, etc.

Nota: Por lo que respecta al simulador, no es necesario tener los nmeros de identificacin,frmulas, etc. correctos. Slo se necesita tener llenos esos campos. El Nombre Local es el queaparecer en los reportes y en todos los cuadros de dilogo para entrada/salida de informacin.

En la parte inferior de este cuadro de dilogo se puede escoger entre inicializar las propiedadesfsicas en cero o copiarlas de algn otro componente.

Para este ejemplo, simplemente presione OK para copiar los valores de las propiedades delAgua para el componente A.

Despus de aadir el componenteAa nuestra lista de componentes registrados, sigua el mismoprocedimiento para aadir los componentes By C. Cuando haya completado esto, podr editaralgunas de las propiedades de estos componentes.


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7-33Para acceder a las propiedades bsicas del componente A, seleccinelo presionando el nmerorespectivo que se encuentra en la columna a la izquierda de la tabla (p.ej. nmero 1 para elcomponente A en la siguiente figura) y despus presione el botn Properties. Este botnabrir otro cuadro de dilogo que le permitir ver y editar las propiedades fsicas y ambientales delcomponenteAas como informacin de costo y regulatoria.


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Para el propsito de nuestro ejemplo, el nico parmetro fsico que nos concierne es su peso

molecular (MW). Para el componenteA, cambie el MW a 150; adicionalmente, vaya al apartado deEconomics , y especifique un precio de compra de $10/kg, cuando haya concluido presione OK.

Ahora, visite el cuadro de dilogo de propiedades para el componente B(presionando el nmero 2

y despus presionando el botn >) e introduzca un peso molecular de 25 y un precio decompra de $15/kg. Finalmente introduzca un peso molecular de 175 y un precio de venta de$200/kg para el componente C. Esto completa la inicializacin de componentes para nuestroejemplo.

Notas:

1) Para borrar un componente de la lista de componentes registrados, presione el nmero

respectivo en la columna de la izquierda y despus presione el botn Delete > .

2) Si desea aadir componentes que haya editado o creado a la base de datos del usuario (detal manera que se puedan utilizar en prximos casos) seleccione la base de datos User(delmen desplegable Source DB), marque el componente presionando el nmero respectivo dela tabla (p.ej. 1paraA) y despus presione el botn .


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9-333) Esta versin del Super Pro no hace uso del Punto Normal de congelamiento para los

componentes qumicos. Por lo tanto, el valor de este campo se puede ignorar.

4) Las mezclas son utilizadas para facilitar la inicializacin de corrientes de entrada en casos enlos que ciertas materias primas son consumidas como mezclas (p. ej. soluciones buffer). Lasmezclas se registran siguiendo el mismo procedimiento que para los componente puros, peroseleccionando el comando Tasks: Register Components and Mixtures: Stock Mixtures

del men principal.

A estas alturas es conveniente guardar nuestro trabajo escogiendoFile:Save as...del men principal y dando a nuestro Diagrama un nombre descriptivo. En general, es una buenaidea guardar nuestro trabajo frecuentemente para evitar rehacer trabajo perdido en el evento queel programa se bloquee. Si el programa colapsa, existir la posibilidad de que no se pueda reabrirel archivo en el que se estaba trabajando. En este caso, se deber tratar de reabrir las versionesde respaldo del archivo. Cada vez que se guarda una nueva versin del archivo, Super Procambia la versin previa a un archivo .sp (la versin nueva sera .spf ). Si ya existe un archivo.sp se cambia el archivo ms antiguo a .s como segundo respaldo. Para abrir un archivode respaldo, simplemente hay que ir al directorio donde se guard el archivo original y buscar el

archivo .sp y dar doble-click para abrirlo.

2.4 Construyendo el Diagrama de Flujo de Proceso

El primer paso al construir un Diagrama consiste en aadir las etapas de proceso (procedimientosunitarios).Por lo que respecta al simulador, un procedimiento unitario se define como una serie deoperaciones que tienen lugar dentro de una pieza de equipo. Los tipos de operacionesdisponibles dependern del tipo de procedimiento unitario que se use. Es conveniente aclarar que

en un proceso continuo, los procedimientos unitarios equivalen a operaciones unitarias.

Para Aadir un Procedimiento Unitario

Primero seleccione el procedimiento deseado del men Unit Procedures. Para nuestro ejemploseleccione Unit Procedures/Vessel Procedure/in a Reactor. Note que despus de seleccionarun procedimiento unitario, el cursor del ratn cambia a:

Indicando que en el siguiente click del ratn aparecer un reactor en esa posicin del rea dedibujo. Haga click en la parte izquierda del rea de dibujo para agregar el icono de un recipiente

de proceso.

Despus de haber aadido el procedimiento en un recipiente, aada el procedimiento de Filtro dePlacas seleccionando Unit Procedures/Filtration/ Plate and Framey despus haga click en unlugar a la derecha del icono del recipiente. Su Diagrama de Flujo deber lucir semejante a ste:


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Notas:1. Si decide abortar la edicin del nuevo procedimiento, simplemente presione la tecla ESC. Si

intenta introducir la misma unidad varias veces, se puede hacer lo siguiente: despus deagregar la primera unidad, mantenga presionadas las teclas Ctrl.Shift, posicione el cursordonde quiere una copia del procedimiento y haga clic en el ratn.

2. Si desea modificar los prefijos automticamente asignados por el programa para laidentificacin de los equipos, p.ej. V para recipiente y PFF para filtro de placas, utilice elcomando File: Application Settings del men principal y seleccione el tabulador dePrefijos.

Para mover un Procedimiento Unitario

1. Seleccione el icono del procedimiento deseado haciendo click sobre l. Si se desea moverms de un icono al mismo tiempo, se puede seleccionar un grupo, arrastrando el ratn paraencerrarlos en un rectngulo, o bien se puede aadir uno por uno dando click sobre lpresionando al mismo tiempo la tecla Ctrl.Note que si el icono ya estaba seleccionado, sedeseleccionar.

2. Arraste el icono o grupo de conos al lugar deseado. Si quiere moverse por pixeles, utilice las

teclas de flecha.3. Si se mueve un procedimiento unitario que tiene corrientes asociadas, todas las corrientes semovern con l. Si los conos de procedencia y destino se mueven a la vez, entonces lascorrientes mantendrn su forma intacta. Si un extremo de la corriente permanece ancladamientras la otra se mueve, la corriente ajustar su forma para adaptarse al cambio de lugar.Tambin se puede editar manualmente la localizacin de codos en una corriente. Como sever ms adelante.


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Para borrar un Procedimiento Unitario

1. Seleccione el icono deseado haciendo click sobre l. Si lo desea tambin se pueden borrarmltiples conos de una vez siguiendo el mismo procedimiento mencionado en el apartadoanterior para mover un grupo de conos.

2. Presione la tecla Deleteo seleccione la opcin Edit:Cleardel men principal.

3. Cuando borre un procedimiento unitario, todas las corrientes asociadas a ste tambin seborrarn.

Para Cortar/Copiar o Pegar un Procedimiento Unitario

Super Pro permite colocar una seleccin de procedimientos unitarios en el clipboard para cortarloso bien copiarlos y despus pegarlos en otra rea del mismo dibujo. Adicionalmente, se puedenutilizar los comandos Cut/Copyy Pastedel men Edit del programa para copiar secciones de unDiagrama de Flujo a otro.

Nota:a) No se pueden copiar y pegar corrientes solas. Las corrientes se pueden colocar en el

clipboard nicamente si sus procedimientos de origen y destino tambin son colocados en elclipboard.

b) Cuando se pegan procedimientos unitarios provenientes del clipboard en otro Diagrama deFlujo, se debe considerar que algunas propiedades del proce-dimiento original no serntransferidas a la copia transferida, entre otras:

i. Corrientes de conexin hacia procedimientos unitarios no incluidos en el grupopegado.

ii. Cuando el inicio de la primera operacin del procedimiento pegado est definido demanera relativa al inicio o trmino de otra operacin en algn otro procedimiento sereinicia para remover el acoplamiento.

iii. Si el procedimiento original comparta equipo con otro procedimiento, elprocedimiento pegado es reestablecido para ejecutarse en su propio equipo.c) Pegar corrientes y ciertas etapas de proceso con especificaciones relativas a otro

componente del diagrama original no ser posible a menos que todos los componentes deldiagrama de origen existan en el nuevo diagrama. Por lo tanto, el programaautomticamente expandir la lista de componentes registrados en el Diagrama de destinoincluyendo los faltantes.

Para aadir corrientes al Diagrama de Flujo:Despus que se han colocado los procedimientos unitarios en el Diagrama, se procede a aadirlas corrientes que conectan los conos. Hay tres tipos de corrientes: de alimentacin, intermediasy de salida. Las corrientes de alimentacin no tienen un procedimiento de origen y en un procesopor lotes son utilizadas principalmente para las operaciones de carga o adicin de componentes.Las corrientes intermedias conectan dos procedimientos unitarios y son usadas para transferirmaterial de un procedimiento de origen al uno de destino. Las corrientes de producto no tienen unprocedimiento de destino. Todas las corrientes son automticamente identificadas con un nombreo etiqueta.


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12-33Para aadir las corrientes a un Diagrama, primeramente se debe cambiar al Modo de Conexin

dando clic en el botn Connect Mode de la barra principal de herramientas. Cuando se

hace esto el cursor cambia a para indicar que estamos en el modo de conexin. Entoncesse procede a aadir las corrientes de alimentacin, intermedias y de salida como se indica acontinuacin:

1. Aadiendo una Corriente de Alimentacin: Haga click en un rea desocupada del dibujo einicie el dibujo de la corriente, despus haga click en el puerto de entrada apropiado delprocedimiento de destino y concluya el dibujo de la corriente. Note que conforme el cursorse mueve hacia los puertos de entrada y salida, cambia su forma a un cursor de

puerto:

Debe estar seguro que el cursor luce de esta manera antes de hacer click para asociarla corriente al puerto. De otra manera la computadora simplemente aadir un codo a la

corriente y no terminar realmente el dibujo de la corriente. Si accidentalmente pierde elpuerto, simplemente use la tecla ESC para cancelar el proceso de dibujo de la corriente.Entonces se podr reiniciar el dibujado haciendo click nuevamente en el botn de Modo deConexin.

Entre las etapas de inicio y trmino de una corriente, puede hacer click en el ratn en puntosintermedios para crear codos de 90; esto permite la personalizacin de las rutas de lascorrientes y la flexibilidad en el diseo del Diagrama de Flujo. Super Pro automticamentedibujar el smbolo de inicio de las corrientes de alimentacin y etiquetar las corrientes.

2. Aadiendo una Corriente Intermedia: Haga click sobre el puerto de salida apropiado delprocedimiento de origen y despus en el correspondiente puerto de entrada de la unidaddestino para terminar la corriente. Asegrese de esperar hasta que aparezca el icono del

cursor de puerto (como se explic en el punto anterior) antes de hacer click. Como semencion anteriormente, se puede crear una ruta especfica haciendo click con el ratn enpuntos intermedios siempre que se desee aadir un codo.

3. Aadiendo una Corriente de Salida: Haga click sobre el puerto de salida apropiado delprocedimiento de origen y despus doble-click en un rea desocupada para terminar eldibujo de la corriente. Super Pro automticamente dibujar el smbolo de fin de la corriente.

En este punto, aada las corrientes de entrada, intermedias y de salida de su ejemplo. SuDiagrama de Flujo deber lucir como la siguiente figura:


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Notas:1. Presionando ESCmientras se dibuja una corriente terminar el proceso de dibujo. Para

reiniciar el dibujo de las corrientes simplemente presione nuevamente la tecla ConnectMode.

2. En muchos procesos unitarios, estn definidos puertos dedicados para la alimentacin,venteo, remocin de la torta o del filtrado. Para ver esos puertos dedicados para cadaoperacin se deber acceder al men de ayuda (Help) del men principal. Tambin serpuede acceder a esta ayuda haciendo click en el icono que tiene una flecha con unsigno de interrogacin en la barra principal de herramientas y despus haciendo click enel icono del procedimiento unitario en el que est interesado. Finalmente, se puede

marcar el icono del procedimiento y despus presionar la tecla F1. Una porcin de laayuda disponible para el Filtro de Placas aparece enseguida. Note que los puertosdedicados estn etiquetados. Este servicio de ayuda contiene una descripcin de cadaprocedimiento y vnculos con sus modelos de operacin y mucho ms.


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Cuando se ha terminado el dibujo de las corrientes se debe salir del Modo de Conexin y regresar

al Modo de Seleccin. Esto se hace tecleando ESC o bien haciendo click en el botn de labarra de herramientas.

Cuando el Super Pro es en el Modo de Seleccin y el ratn est sobre una lnea de corriente, laflecha cambiar para indicar la disponibilidad de un men de contexto, que se puede activarhaciendo click en el botn derecho. A travs de este men se pueden ver y editar la composicin,el caudal o flujo y otras propiedades de las corrientes siempre y cuando sean de entrada.

Tambin se puede modificar el nombre de la etiqueta ( label), ajustar los codos, editar el estilo(style) (p.ej. tipo de lnea, color, grueso, etc.) para cualquier corriente. Note que dar doble-click enuna corriente con el botn izquierdo del Mouse es equivalente a seleccionar el comandoSimulation Datadel men de tareas.


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15-33En este punto por favor, colquese sobre la corriente de entrada S-101 del reactor y elija EditTag Name. Cambie el nombre de esta corriente por el de Heptane y despus presione la teclaOK. Ahora haga click en el botn derecho del ratn, seleccione Style: Edit Styley haga clicken el separador que dice Name Tag (Nombre de la Etiqueta) como se muestra abajo.

Ahora haga click en el botn Fonts para cambiar el estilo, tamao y color de la etiqueta.Despus presione OK, ahora su Diagrama de Flujo deber lucir semejante al que se muestraenseguida.


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16-332.5 Inicializacin de los Procedimientos Unitarios

Aadi r Operaciones a los Procedimientos Uni tar ios:

El primer paso hacia la inicializacin de los procedimientos unitarios consiste en aadir lasoperaciones relevantes a cada procedimiento. Esto se hace

1) Haciendo doble-click sobre el icono del procedimiento unitario, o bien2) Haciendo click en el botn derecho del ratn y seleccionando Add: Remove Operations.

Cualquiera de estas acciones abrir un cuadro de dilogo como el que se muestra en lasiguiente pgina:

En este punto aada la operacin de carga en la secuencia de operaciones de su procedimientoen el recipiente. Para hacerlo, d doble-click en la palabra Charge que se encuentra en la listade la izquierda. Alternativamente, podr aadir una operacin marcndola en la lista y despuspresionando los botonesAddo Insert. El primer botn aadir una nueva operacin al final de lalista, mientras que el segundo botn aadir una nueva operacin antes de la operacinseleccionada en ese momento.

Ahora, aada dos operaciones ms de Carga, una operacin de Reaccin (Estequiomtrica) y unade Transferencia hacia fuera del recipiente. Despus presione OKpara regresar al Diagrama de

Flujo.

Nota:Si comete algn error al aadir las operaciones, puede borrar la operacin seleccionndolade la lista de la derecha llamada secuencia de operaciones (Operation Sequence) y despus

presionando el botn Delete >. Si aade una operacin en un orden incorrecto, puedehacer click y arrastrarla hacia una posicin diferente en la lista de la secuencia de operaciones o


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17-33bien utilizar los botones para mover hacia arriba o hacia abajo >. Para

cambiar el nombre de una operacin, seleccinela y presione el botn Rename >.

Inicializacin de Operaciones:

ReactorEl siguiente paso consiste en inicializar cada una de las operaciones aadidas a losprocedimientos unitarios. Para hacer esto posicinese sobre el icono del reactor y haga click en elbotn derecho del ratn para abrir el siguiente men de texto.

El significado de cada opcin del men de texto se explica a continuacin:

Operation Data permite al usuario acceder y modificar los parmetros de simulacin paracada operacin de este procedimiento. (Es conveniente aclarar que esta opcin noaparecer hasta que al menos una operacin se haya aadido).

Add/Remove Operations... permite al usuario aadir nuevas operaciones alprocedimiento o borrar las existentes, renombrarlas y reordenarlas. Este es el mismocuadro de dilogo que aparecer cuando se da doble-clic en un procedimiento unitario porlotes.

Procedure Data permite al usuario ver y definir algunos datos de programacin ycapacidad de produccin. Tambin se puede especificar piezas de equipo en stand-by ycambiar el modo de operacin para el procedimiento entero de lotes a continuo y viceversa,siempre y cuando el procedimiento permita trabajar en ambos modos.


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18-33 A travs de Equipment Data el usuario puede seleccionar el modo de dimensionamiento

del equipo (Diseo Design o Evaluacin Rating ) y especificar los parmetros detamao y costo de compra.

Set Break Points permite al usuario colocar un alto en la secuencia de solucin de losbalances de materia y energa. Esta accin es normalmente utilizada para depurardiagramas de flujo grandes y complicados.

En Edit Labels el usuario puede cambiar el nombre del procedimiento (p.ej. P-1), elnombre del equipo (p.ej. V-101) y la descripcin del procedimiento (p.ej. VesselProcedure).

Disconnect borra todas las corrientes conectadas a un procedimiento.

Flip cambia la direccin del flujo, que por default es de izquierda a derecha. Esta opcinest disponible solamente cuando el procedimiento unitario no est conectado con otros atravs de corrientes.

Order permite forzar el icono del procedimiento unitario para que aparezca atrs odelante de otros iconos, texto, etc.

La opcin Style permite editar ciertas caractersticas del icono como color, nombre de laetiqueta, tamao y color del texto, etc.

En este punto seleccione Operation Data: Charge 1... del men de contexto del reactor. Estoabrir el siguiente cuadro de dilogo:


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19-33El cuadro de dilogo (Operating Data) permite especificar las condiciones de operacin,emisiones, mano de obra, programacin de operaciones, etc.

Para inicializar las condiciones de esta primera operacin de Carga se necesita especificar pordnde viene el material que ser cargado. Para hacer esto utilice el men desplegable que seencuentra en la parte superior del cuadro y seleccione la corriente que anteriormenterenombramos como Heptane.

Despus haga click en el botn Edit Amount para acceder a los datos de esta corriente.Para aadir heptano a la corriente haga doble-click en la lista de componentes registrados en sunombre. Despus especifique la cantidad que ser de 800 kg/lote haciendo click en el espacioFlowrate kg/batch y escribiendo directamente 800 sobre el campo. Si se desea especificar el

volumen aadido de heptano, seleccione Mass Composition (en lugar de Ingredient Flowsque est seleccionado por default) y despus seleccione Set Vol. Flow en Total Flowratesyespecifique el volumen de solvente aadido.


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20-33Notas:

1. Se pueden aadir mltiples componentes en una misma corriente si se desea. Para haceresto, simplemente adicione los nombres de los componentes que se debern encontrar en lalista de ingredientes registrados (puros o mezclas) y especifique sus cantidades. Elprograma automticamente calcular el % en masa y concentracin (g/L o mole/L) para cadaingrediente, la densidad de la corriente (si no ha sido especificada por el usuario), el flujo

volumtrico y la actividad de la corriente. Alternativamente, se puede hacer clic en MassComposition y especificar la masa o volumen totales y el % en masa de cada componente.Tambin se pueden seleccionar las unidades de entrada y despliegue de informacin.

2. Como una alternativa para editar las propiedades de las corrientes de entrada, stas sepueden inicializar y editar directamente del Diagrama. Para hacerlo, abra el men decontexto posicionndose sobre la corriente y haciendo doble-click en el botn de la izquierdadel ratn. Note que slo las corrientes de alimentacin o entrada necesitan serespecificadas. Los flujos y composiciones de las corrientes intermedias y de salida soncalculados por el programa. De cualquier manera, el usuario puede especificar la densidad ylos coeficientes de contribucin volumtrica para dichas corrientes.

3. Algunas operaciones (p.ej. lavado de torta, elucin de columna, etc.) que utilizan corrientesde entrada para consumibles automticamente calcularn la cantidad de material querequieren. En estos casos el usuario nicamente necesita especificar la composicin dedichas corrientes.

4. En adicin a los componentes puros, las mezclas tambin pueden ser cargadas en unproceso utilizando las corrientes de entrada.

5. Para procesos biotecnolgicos, es posible especificar el porcentaje extracelular (Extra-Cell%)de un ingrediente que represente su fraccin en la corriente.

6. Si el modo de operacin es Por Lote, todos los flujos son reportados en base por lote. Si laplanta trabaja en forma continua, los flujos son reportados en base por hora. La eleccin

sobrescribe la eleccin por default y se puede especificar en cualquier momento a travs deTasks:Register Components & Mixtures:Pure Components.

7. Las propiedades ambientales de la corriente tales como (TOC, CaCO3, TP, TKN, COD,BOD5, etc.) no pueden ser editados por el usuario a travs de este cuadro de dilogo. Sinembargo, las propiedades ambientales de los componentes puros (que contribuyen a laspropiedades de la corriente) podrn ser editados a travs de Tasks:Register Components &Mixtures: Pure Components.

Una vez que se ha especificado la cantidad de heptano de la operacin de carga haga clic en OKpara regresar al Cuadro de Dilogo de los datos de operacin. Note que hay varias formas deespecificar la duracin de esta operacin. Por ejemplo cambiando el tiempo de setup de la

operacin de Carga a 5 minutos y despus el Flujo Volumtrico a 100L/min. Se recomienda quevisite las otras secciones de este cuadro (Emisisons, Labor, Scheduling, etc.) para familiarizarsecon sus contenidos. A continuacin encontrar una breve descripcin de los mismos:

Emissions : Aqu el usuario puede especificar los compuestos orgnicos voltiles (VOC) quesern emitidos, si se usar un absorbedor de gases, y la temperatura a la cual deber deespecificarse el condensador del venteo. Super Pro est equipado con un modelo de emisin de


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21-33VOC aceptados por la EPA. Se puede consultar la ayuda en lnea para mayor informacin sobreestos modelos.

Para la carga de heptano de nuestro ejemplo marque el recuadro Perform EmissionCalculations, posteriormente haga clic en el recuadro de emisiones que se encuentra junto alcomponente Heptane . Una vez ejecutada la simulacin, recuerde ver el cuadro de dilogo de lacorriente S-104y verificar la cantidad emitida de heptano.

En el caso de que se utilicen algunos componentes para los cuales no hay modelos disponibles elusuario puede especificar un % de emisin (Emisin %).

Labor : Aqu el usuario puede especificar los requerimientos de mano de obra y los serviciosauxiliares.

Scheduling : La ltima seccin a la derecha es siempre el de Programacin de Operaciones. Atravs de esta seccin el usuario especifica el tiempo de inicio de cada operacin relativa al inicioo final de otras operaciones en el mismo o en diferentes procedimientos. Para los procedimientosunitarios en el modo continuo no se requiere informacin sobre programacin.


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Nota:Dependiendo de la complejidad de una operacin, pueden existir secciones adicionales quecontengan variables pertinentes.

Para este ejemplo, deje los valores asignados por default que aparecen en las secciones deLabor, Scheduling, etc.

Ahora, haga clic en el botn >de este cuadro de dilogo para moverse a la segundaoperacin de este procedimiento. Para esta operacin, use la corriente S-102para aadir 50 kgde A al reactor. Tambin especifique un tiempo de setup de 5 min y un flujo msico de 20kg/min. Deje los valores asignados por default para las otras secciones.

Muvase hacia la ltima operacin de Carga con el botn e inicialice de la misma maneraque antes, pero ahora usando la corriente S-103 para aadir 40 kg del material B. Ademscambie el tiempo de setup a 5 miny el flujo de carga a 20 kg/min.

Una vez ms, muvase hacia la siguiente operacin utilizando el botn (ReaccinEstequiomtrica por Lote). Note que la seccin de Condiciones de Operacin es diferente a laoperacin de Carga y que adems existen otras secciones (Volumes y Reactions) en el cuadrode dilogo Operation Data .

Comenzando por la seccin de Operating Conditions cambie la Temperatura Final a 50 C, elAgente de Transferencia de Calor (Heat Transfer Agent) a Vapor (Steam) y el Tiempo deProceso a 6 horas. Deje los otros valores como estn asignados por default.

Por lo que respecta a la seccin de Volumes, note que se puede especificar un volumen deoperacin mnimo y mximo. Cambie el Volumen de Operacin a 80%del volumen del recipiente.

Ahora vaya a la seccin de Reactions.


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En esta seccin Ud. Necesitar especificar los parmetros que describen la reaccin en la que 1moldel reactivoAse combina con 1 moldel reactivo Bpara formar 1 molde producto C.


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Ahora explicaremos el procedimiento para introducir una reaccin en el simulador. Primeramente

abra el cuadro de dilogo Edit Stoichiometry, mostrado abajo, haciendo clic en el botnque se encuentra en la parte superior del recuadro Reaction Squence. Introduzca los reactivos(A y B) y el producto (C) usando los botones Add Reactant y Add Product . Seleccione

Molar en la opcin de coeficientes estequiomtricos e introduzca 1para todo.

Para mayor informacin en la especificacin de coeficientes de reaccin vea el Captulo 2.2 delmanual del Simulador. Ahora cierre el cuadro Edit Stoichiometry. En adicin a laespecificacin de los coeficientes estequiomtricos necesita indicar el alcance o conversin de lareaccin. Para nuestro ejemplo, escriba 95 en el campo respectivo de la seccin Extent como se

muestra en la figura anterior. A continuacin haga clic en el botn para moverse a laoperacin de Transferencia fuera del Reactor (deje los otros campos, Emissions, Labor, etc. con

los valores que tienen por default.)

En el cuadro de dilogo de la operacin de Transferencia use el men desplegable que seencuentran en la parte superior para especificar cul corriente ser usada en la operacin deTransferencia y cul ser el procedimiento unitario de destino (vea la figura siguiente). Adems,con el propsito de introducir correctamente la duracin de esta operacin, es necesario que stasea igual a la duracin de la operacin de filtrado en P-2. Esto asegurar que el Reactor seautilizado durante la filtracin, y que no exista el riesgo de que se vace por completo sin que lafiltracin haya concluido. El resto de los campos se dejarn con los valores que tiene por default.


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27-33Filtro de Placas

Ahora inicializaremos las operaciones en el Filtro de Placas. Para hacer esto, posicinese sobreel icono del procedimiento de Filtrado y haga clic en el botn derecho y agregue las operaciones.

Seleccione Operation Data:Filter-1. Para este ejemplo asumimos que los componentes A y Bson completamente solubles en Heptano y que el componente Ces prcticamente insoluble. Porlo tanto, en la seccin de Particulate Component Removal de este cuadro de dilogo,especifique que el 95% del producto C permanecer en el filtro, pero los otros componentes nosern retenidos (0 en % Removed). Asimismo, note que se puede especificar la humedad de latorta basado en el porcentaje de prdidas por secado (LOD Loss on drying ) o bien indicando laporosidad de la misma. Para este ejemplo utilice un valor LODde 35%. Este valor significa queuna porcin del heptano y otros componentes solubles) sern retenidos en la torta. Al especificarun valor LOD de 35% est dicindole al programa que nicamente 65% de la torta hmedacorresponde al producto insoluble C.


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Vea ahora la seccin de Programacin (Scheduling) para el proceso de filtrado. Por default, estaprimera operacin en cualquier procedimiento unitario est programada para comenzar conrespecto al inicio del Lote. Para programar correctamente esta operacin, es necesario cambiar eltiempo de inicio (Start Time) con respecto al inicio de la operacin de Transferencia del reactor;es decir P-1 (Ver la siguiente figura).


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29-33Ahora haga clic en para moverse a la operacin de Lavado de la torta (Cake Wash). Aquse necesita especificar la corriente por la que se suministrar la solucin de lavado y por la que seremover el residuo (S-109 y S-108) para este caso. Adicionalmente, se debe especificar qusolucin se utilizar para el lavado. Para hacer esto, presione el botn Edit Composition yseleccione nuevamente al Heptano. Tambin se necesitar introducir un valor para la cantidad deHeptano utilizado (durante la simulacin el programa calcular un nuevo valor). Haga clic en OK

para regresar al cuadro de dilogo de lavado de la torta y note que en este cuadro Ud. debeespecificar la relacin del volumen de solvente de lavado con respecto al volumen de la torta oespecificar un valor absoluto. Para nuestro caso mantenga la relacin como 1 L/L of Cake yutilice un tiempo de lavado de 30 min. Tambin cambie el tipo de lavado de Slurry aDisplacement . En el lavado tipo Slurry los componentes solubles atrapados en la torta seremovern en su mayora en la corriente de residuo. Por otro lado, el lavado tipo Displacementconsidera la remocin de los componentes solubles siguiendo el modelo de flujo tapn.

Y programar scheduling para que haya congruencia en las operaciones, es decir, se refiere al finalde la operacin anterior del procedimiento (FILTER-1) con un tiempo de proceso de 30 min. Losdems valores son los que da el simulador por default.


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Finalmente, haga clic en el botn para inicializar la operacin de Transferencia de estaunidad (ver Figura) En esta operacin Ud. necesita especificar la corriente por la que sacar latorta (S-107) que deber ser la nica disponible a estas alturas. La transferencia se realizar auna razn de 10 kg/minpara nuestro caso. Posteriormente presione el botn OK.


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Hasta este punto hemos terminado de inicializar las operaciones y corrientes para nuestroejemplo. Utilice el comando File:Save Al lpara guardar su trabajo.

2.6 Simulacin del Proceso y Visualizacin de los Resultados

Para ejecutar la simulacin utilice la opcin Tasks:Solve M&E Balances del men principal. Elprograma que ejecutar los balances de materia y energa para todo el Diagrama de Flujo,estimar la dimensin de todos los equipos en el Modo de Diseo y modelar la programacinpara cada pieza de equipo.

Como comando rpido se pueden utilizar las teclas Ctrl.+3o simplemente hacer clic en el botn

.

Si la simulacin no tiene errores aparecer en la barra de estado el mensaje Perform M&Ebalances ended successfully!De lo contrario, aparecer un mensaje de error y la descripcin del mismo

Los resultados de la simulacin pueden ser vistos de la siguiente manera:


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32-331. Las variables calculadas para cada operacin se pueden ver directamente en la pantalla a

travs del cuadro de dilogo Operation Data correspondiente (Haga clic con el botnderecho del ratn una vez que posicion el cursor en el icono del procedimiento unitariodeseado, despus seleccione la operacin en la que est interesado). Por ejemplo, se puedever que tanto tiempo tomar cada operacin de Carga del primer procedimiento (recuerdeque su duracin se calcula basada en la cantidad a ser cargada y el flujo msico o

volumtrico).2. Los flujos y composiciones de las corrientes intermedias y de salida se pueden ver a travsdel cuadro de dilogo Simulation Data de cada corriente (haga doble-clic sobre cualquiercorriente para que aparezca este cuadro).

3. La forma ms simple es hacer click en el menu Reports y se desplegar la siguiente ventanaen donde podr visualizar diferentes tipos de reportes. Por ejemplo Materials & Setreams (SR):


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Documents

Tutorial SPD