El documento describe los diferentes tipos de simulación de procesos químicos, incluidas la simulación cualitativa y cuantitativa. También discute el programa de simulación PROII/PROVISION, incluidas sus características y la selección del método termodinámico apropiado según el sistema químico.

1. Resumen
Introducción
El procedimiento metodológico fundamental utilizado para resolver un problema consiste en
representarlo de una manera adecuada, por lo general, las herramientas lógico matemáticas nos
brindan un marco útil para representar mediante un sistema de símbolos y reglas, el comportamiento
de los sistemas reales. Si bien el sistema real a estudiar es único, puede existir un número muy grande
de modelos asociados al mismo. En la actualidad se implementan modelos computacionales para
resolver problemas comunes en el campo de la ingeniería química.
La simulación digital constituye una poderosa herramienta para la resolución de las ecuaciones
que describen a los sistemas en ingeniería química
Los métodos numéricos son una clase de algoritmos para resolver una amplia variedad de
problemas matemáticos. Únicamente se emplean operaciones lógicas y aritméticas; por consiguiente,
pueden implementarse fácilmente sobre computadoras digitales.
La simulación de procesos químicos es una herramienta de cálculo que nos permite representar
un proceso químico mediante métodos numéricos y está vinculada al cálculo de los balances de materia,
energía y cantidad de movimiento; de un proceso cuya estructura, y datos preliminares de los equipos
que lo componen, son conocidos. De forma general podemos decir que un programa de simulación de
procesos químicos está constituido por las siguientes partes: 1) un modelo, 2) un conjunto de
ecuaciones, 3) reglas lógicas o modelo estadístico.
Como todos sabemos un proceso químico está constituido por un conjunto de operaciones
unitarias, por lo que el diseño de dicho proceso es vital debido a que de él depende la obtención de
resultados con valores congruentes con los parámetros que controlan el sistema (temperatura, presión,
flujos y otros)
Las herramientas de simulación pueden clasificarse según diversos criterios, como el tipo de
procesos (batch o continuo), si involucra el tiempo (estacionario o dinámico ʹincluye a los equipos
batch-), si maneja variables estocásticas o deterministicas, variables cuantitativas o cualitativas, etc.

2. A continuación se expondrán brevemente las características de los distintos tipos de
herramientas de simulación utilizadas:
1. Simulación Cualitativa: Su objetivo principal es el estudio de las relaciones causales y las tendencias
temporales cualitativas de un sistema así como la propagación de perturbaciones a través de un proceso
dado. Son varios los campos de aplicación de la simulación cualitativa, como análisis de tendencias,
supervisión y diagnosis de fallas, control estadístico de procesos y otros.
2. Simulación Cuantitativa: Es aquella que describe numéricamente el comportamiento de un proceso,
a través de un modelo matemático del mismo. Para ello se procede a la resolución de los balances de
materia, energía y cantidad de movimiento, junto a las ecuaciones de restricción que imponen aspectos
funcionales y operacionales del sistema, es a esta variante a la cual nos abocamos en la práctica del
laboratorio. La simulación cuantitativa abarca principalmente la simulación en estado estacionario
(implica resolver los balances de un sistema no involucrando la variable tempora) y la simulación en
estado dinámico (Plantea los balances en su dependencia con el tiempo, ya sea para representar el
comportamiento de equipos batch, o bien para analizar la evolución que se manifiesta en el transiente
entre dos estados estacionarios para un equipo o una planta completa)
Actualmente los programas de simulación de procesos químicos son una herramienta muy
importante y ampliamente utilizada en la ingeniería química debido a que nos permite optimizar el
tiempo de trabajo en cálculo, realizar un análisis de costo y posee la capacidad de diseñar diferentes
modelos para un mismo proceso permitiendo al operador escoger el más factible a sus necesidades, es
debido a todo lo antes expuesto que el objetivo principal de la práctica fue instruir al estudiante en el
uso del programa de simulación de procesos químicos ͞PROII/ PROVISON͟, así como la realización de
simulaciones de problemas planteados en el laboratorio.
El PROII/PROVISION es un simulador comercial de procesos químicos, modular y secuencial en
estado estacionario. Sus facilidades y aplicaciones del método termodinámico para diferentes casos son
citadas a continuación:
1. Facilidades:

3. ͻ Interfaz gráfica
ͻ Base de datos de aproximadamente 1750 compuestos puros
ͻ Se pueden definir componentes de cortes de petróleo
ͻ Análisis de equilibrio y fluidodinámica
ͻ Diferentes métodos para el cálculo de propiedades físicas y termodinámicas que incluyen:
1. Correlaciones generalizadas
2. Ecuaciones de estado
3. Modelos de coeficientes de actividad de líquidos
4. Coeficientes de fugacidad del vapor
5. Métodos especiales para sistemas de: alcoholes, aminas, glicoles, aguas ácidas y electrolitos
2. Selección del Método Termodinámico: La selección del método termodinámico en el simulador
comercial de procesos químicos PROII/PROVISION son mostrados en las siguientes tablas, dependiendo
del sistema bajo estudio, es decir, del proceso químico y componentes que se estén estudiando
(condiciones de trabajo)
Tabla 1. Refinería y aplicaciones de procesamiento de gas en el simulador comercial PROII/PROVISION

4. |APLICACIONES |MÉTODOS |COMENTARIOS |
|Manejo de agua |SRK, PR, CS, GS, CSE, GSE, IGS, BK10, BWRS|
|
|Sistemas de Crudo a baja presión |BK10 |Más rápido y fácil de usar,
resultados |
| | |aceptables |
| | |Comparable a BK10 para sistemas de baja |
| |GS/IGS/IGSE |presión. Sustituir LK por CP en el cálculo de |
| | |entalpías mejora el resultado |
| | |Los resultados son mejores que con BK10 cerca |
| |SRK/PR |del tope de la columna donde predominan los
|
| | |ligeros. Es más lento |
| |GS/IGS/IGSE |Más rápido que SRK y PR, pero un poco
menos |
|Sistemas de crudo a alta presión | |preciso en la presencia de alta
concentración |
|(fraccionadoras de coque, FCCU) | |de livianos. Sustituyendo LK por CP
en el |
| | |cálculo de entalpías mejora el resultado |
| | |Recomendados si los crudos livianos predominan |
| |SRK/PR |en el tope de la columna |
|Hidrotratamiento y Reformadores | |Recomendados debido a la alta
concentración de |
| |SRKM/PRM |hidrógeno |
|Aceites lubricantes y unidades de | |Recomendados para componente no
ideales |
|desafaltación |SRKM/PRM |definidos por el usuario |
| | |Cuando los componentes no son definidos por el |

5. | |SRK/PR |usuario; son más rápidos |
Tabla 2. Sistemas de gas natural (aplicaciones y métodos) en el simulador comercial PROII/PROVISION
|APLICACIONES |MÉTODOS |COMENTARIOS |
|En general |SRK/PR/BWRS |Con buen resultado para la mayoría de los
|
| | |hidrocarburos incluso en presencia de agua |
| |SRKKD |Se utiliza con VLLE para sistemas de alta presión|
| | |de agua e hidrocarburos. Requiere más tiempo que |
| | |SRK y no es recomendado en presencia de otras |
| | |sustancias polares distintas al agua |
| |SRKM/PRM/SRKS |Recomendados para sistemas que contienen
agua y |
| | |otros componentes polares como metanol. Utilizar |
| | |siempre la opción VLLE |
| |SRKP/PRP |Son versiones simplificadas del SRKM y PRM. No |
| | |son tan buenos pero reducen ligeramente el tiempo|
| | |de cálculo |
| |GLYCOL | |
|Sistemas de deshidratación con | |Incluye coeficientes especiales de
interacción |
|glicol | |para TEG; también pueden ser usados para EG y DEG|
|Aguas ácidas |SOUR |Rango recomendado: |
| | |68