Simuladores de Procesos Químicos

     Un simulador de procesos es un programa de computadora utilizado para modelar el comportamiento en estado estacionario de un proceso químico, mediante la determinación de las presiones temperaturas y velocidades de flujo. 

     Es una parte esencial de estudios de operatividad o riesgos, que asesora sobre las consecuencias del fracaso de la planta y en la mitigación de los posibles efectos. Mejora la comprensión en las mejoras del proceso y es una herramienta poderosa para la optimización de plantas, tanto en el campo operativo como en el de diseño. Este tipo de simulación tiene igual importancia en procesos continuos, Batch, semibatch y procesos cíclicos de manufactura.

Los simuladores de procesos químicos mas usados hoy en dia son:

• HYSYS es un programa interactivo enfocado a la ingeniería de procesos y la simulación, que se puede utilizar para solucionar toda clase de problemas relacionados con procesos químicos. Este simulador cuenta con una interfaz muy amigable para el usuario, además de permitir el empleo de operadores lógicos y herramientas que facilitan la simulación de diversos procesos. 

• AspenPlus: es un mercado líder en herramientas de modelado de proceso de diseño conceptual, optimización y monitoreo de desempeño para la industria química, polímeros, especialidades químicas, metales y minerales. Desarrollado en la década de 1970 por investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) y comercializado desde 1980 por una compañía denominada AspenTech. Aspen Plus es un simulador estacionario, secuencial modular (en las últimas versiones permite la estrategia orientada a ecuaciones). Actualmente es posible que sea el más extendido en la industria. Se ha utilizado para modelar procesos en industrias: química y petroquímica, refino de petróleo, procesamientos de gas y aceites, generación de energía, metales y minerales, industrias del papel y la pulpa y otros.

• CHEMCAD nace en 1984 cuando un profesor universitario formó un equipo para desarrollar un simulador de procesos para computadoras personales PC. El simulador fue vendido a la sección de software de McGraw Hill (COADE) y luego siguió siendo desarrollado y distribuido por Chemstations Inc. Recientemente ha sido puesta a la venta la versión 6 de CHEMCAD con una nueva interface de usuario y otras propiedades adicionales. Este sistema es muy usado en todo el mundo, para el diseño, operación y mantenimiento de procesos químicos en una gran variedad de industrias incluyendo la exploración de petróleo y gas; y naturalmente en procesos químicos, farmacéuticos, biocombustibles y procesos de fábricas industriales

• “ProModel” es un programa de simulación de procesos industriales, permite simular cualquier tipo de proceso de manufactura, además de procesos logísticos, procesos de manejos de materiales y contiene excelentes simulaciones de talleres, grúas viajeras, bandas de transporte y mucho más.

Simuladores

     Un simulador es un aparato, por lo general informático, que permite la reproducción de un sistema. Los simuladores reproducen sensaciones y experiencias que en la realidad pueden llegar a suceder.

     Un simulador pretende reproducir tanto las sensaciones físicas (velocidad, aceleración, percepción del entorno) como el comportamiento de los equipos de la máquina que se pretende simular. Para simular las sensaciones físicas se puede recurrir a complejos mecanismos hidráulicos comandados por potentes ordenadores que mediante modelos matemáticos consiguen reproducir sensaciones de velocidad y aceleración. Para reproducir el entorno exterior se emplean proyecciones de bases de datos de terreno. A este entorno se le conoce como "Entorno Sintético".

Ventajas

• Son una solución económica ya que suplen a un sistema físico costoso.
• Proveen de cierta interactividad en el tiempo de simulación, es decir, permiten manipular un número reducido de variables.
• Permite realizar rápidamente y sin costo, correcciones en el sistema.
• Se logra cumplir con los requerimientos del laboratorio en cuanto a practicar y afinar lo aprendido, por medio de vivencias.
• Proporciona una ilustración sobre los principios involucrados y cómo son afectadas las variables, cuando se manipula cada una de ellas.
• Al tratarse de un modelo matemático, se tiene un aislamiento total efectos externos.
• Permite el ensayo de soluciones antes de la implementación física de un prototipo.

Desventajas

• Falta de precisión en el comportamiento del circuito. Por ejemplo, las resistencias de carbón: Las resistencias reales tienen tolerancia. Las resistencias virtuales son exactas
• Comportamiento erróneo de los modelos. Por ejemplo: En circuitos digitales, las entradas TTL al aire son "unos" lógicos, en el simulador, son "ceros" lógicos.
• Educativamente hablando, no se logra la misma experiencia que en un sistema real. Por ejemplo: Si el profesor no está de acuerdo con la filosofía de este tipo de material, y cree que sus estudiantes no serán capaces de lograr lo compuesto, no se sacará provecho de este tipo de material.

Diseño de Reactores no Isotermicos

Para el diseño de reactores no isotérmicos necesitamos, además de la ecuación de balance de masa, la ecuación de balance de energía, en general, esta dependerá de si el sistema es cerrado o abierto. 

Casi siempre, los reactores reales operan en condiciones no isotérmicas, principalmente porque las reacciones generan o absorben grandes cantidades de calor y las velocidades de reacción dependen fuertemente de la temperatura.

Es normal que deseemos operar las reacciones exotérmicas en condiciones no isotérmicas para tomar ventaja del calor desprendido por la reacción y calentar el reactor hasta una temperatura donde las velocidades sean mayores y por lo tanto los volúmenes sean menores. Sin embargo, si la temperatura es demasiado alta las limitaciones del equilibrio pueden limitar la conversión.

Los reactores pequeños de laboratorio, casi siempre, operan a temperatura constante, esto se debe a que el área de sus paredes por donde se presenta la transferencia de calor es pequeña comparada con el volumen del reactor en el cual se desarrolla la reacción.

Los reactores industriales son tan grandes que es prácticamente imposible mantenerlos operando a una temperatura determinada.

De otra parte, uno de los problemas más grandes en el manejo de reacciones exotérmicas es el sobrecalentamiento, especialmente si el calor de reacción es muy alto.

Otra razón importante para considerar los reactores no isotérmicos es que son la causa principal de accidentes en plantas de procesos.

para conocer mas sobre el diseño de reactores no isotermicos y sus ecuaciones