Este documento presenta un curso sobre simulación de procesos en Aspen Plus. El curso cubre temas como análisis de grados de libertad, simulación de columnas de destilación, extracción y absorción, reactores químicos y equipo auxiliar. También incluye secciones sobre análisis de sensibilidad, casos de estudio y contactos para comprar licencias de Aspen Plus.

1. Curso de simulación de
Procesos en Aspen Plus
Por: Dr. Edgar Omar Castrejón González

2. Objetivo: Proporcionar los conocimientos
básicos empleados en simulación de procesos
utilizando Aspen Plus.
Análisis de grados de libertad.
Descripción general del simulador.
Simulación de Procesos de Separación.
Introducción a los modelos de Columnas en Aspen
Simulación de Columnas de Destilación
Simulación de Columnas de Extracción
Simulación de Columnas de Absorción
Simulación de reactores químicos
Introducción
Modelado
Efecto de P y T.

3. …Contenido
Simulación de equipo auxiliar
Simulación de bombas y compresores.
Simulación de intercambiadores de calor.
Simulación de válvulas, mezcladores y divisores.
Análisis de sensibilidad.
Análisis de casos de estudio mediante
simulación (Planta completa).

4. Duración
Miércoles.
Horario: 17:00 – 21:00 hrs.
Contacto para comprar licencia:
AspenTech de Mexico S. de R.L. de C.V.
Av. Paseo de la Reforma 350, Col. Juarez
10th floor, Office 10027
Mexico City, 06600
Phone: 5255 91711368
Fax: 5255 91711499

5. Análisis de grados de libertad
En un sistema multifásico y multicomponente, se requieren
resolver cientos de ecuaciones simultáneas o de manera
iterativa
Se necesita especificar un número suficiente de variables
de diseño de manera que el número de incógnitas sea
igual al número de ecuaciones independientes
La elección de las variables de diseño es primordial para
facilitar el proceso numérico de resolución.

6. Análisis de grados de libertad
N D = NV − N E
donde:
ND: Número de grados de libertad
NV: Número de variables
NE: Número de ecuaciones
Ejemplo:
x 3 − ln y + sen ( 3 z ) = 2.55
x 3 − ln y + sen ( 3z ) = 2.55
e x + cos( y ) − z 2 = 5.355
e x + cos( y ) − z 2 = 5.355
tan ( 2 x ) − e y + ln( z ) = 7.455
ND= 1 ND= 0

7. Análisis de grados de libertad
En un separador tipo Flash
Variables
Nv: 3C + 10
Ecuaciones
M: C TV = TL : 1
E: C PV = PL: 1
S: 2
H: 1
Ne: 2C + 5
Especificaciones
Alimentación: C+3
T,P,y1,Q,
ND: 2
x1,V,L

8. Análisis de grados de libertad
En una columna multietapa:

9. Análisis de grados de libertad
Analizando por etapa:
Vj Variables por etapa:
yij
TVj NV: 3C + 12
PVj
Wj
Ecuaciones
Fj
Zij M: C T = T : 1
TFj V L
PFj
E: C P = P : 1
Etapa j Qj V L
S: 2
H: 1 NE: 2C + 5
Uj
Lj
xij
Variables por columna:
TLj
PLj NV: 3NC+12N+2
Ecuaciones por columna: ND: NC+7N+2
NE: 2NC+5N

10. Análisis de grados de libertad
ND: NC+7N+2
Variable Número
Todas las alimentaciones conocidas NC+3N
Presión en toda la columna N
Número de Etapas 1
Calor en todas las etapas excepto
N-2
condensador y rehervidor
Relación de reflujo 1
Flujo de Destilado o fondos 1
Todas las salidas laterales 2N
Tipo de condensador 1
Total NC+7N+2

11. Generalidades
Significado: Sistema Avanzado para Ingeniería de Procesos -
Advanced System for Process Engineering (ASPEN).
Software sofisticado que puede ser usado en casi todos los
aspectos de ingeniería de proceso desde la etapa del
diseño hasta el análisis de costos y rentabilidad.
Tiene una biblioteca modelo incorporada para columnas de
destilación, separadores, intercambiadores de calor,
reactores, etc.

12. Generalidades
Los modelos de comportamiento o propiedades pueden
extenderse dentro de su biblioteca mediante subrutinas
Fortran u hojas de trabajo Excel.
Tiene un banco de datos de propiedades incorporado para
los parámetros termodinámicos y físicos.

13. Generalidades: Ventajas
Reduce el tiempo de diseño de una planta.
Permite al diseñador examinar rápidamente varias
configuraciones de planta.
Ayuda a mejorar procesos actuales.
Responde a las interrogantes en el proceso.
Determina condiciones óptimas del proceso dentro de las
restricciones dadas.
Asiste en localizar las partes que restringen un proceso.

14. ASPEN: Introducción
La ventana principal de ASPEN Plus

15. Ejemplo 1: Mezclado
De acuerdo al siguiente esquema, determine:
a) flujo, composición y temperatura en 3
b) Efectuar un diagrama T-x-y considerando T = 30 °C
solución ideal y gas ideal. P =1 atm
c) Efectuar un diagrama T-x-y con los F1 = 50 kmol/hr agua
modelos NRTL para la fase líquida y
Redlich-Kwong para la fase vapor. 1
MIXER
3
2
T = 60 °C
P =1 atm
F2 = 70 kmol/hr etanol

16. Ejemplo 2: Separador Flash
La mezcla obtenida en el ejemplo 1, se introduce como líq.
Saturado (en su T de burbuja) a un separador Flash donde se
requiere vaporizar el 30% de la mezcla y P=1atm. Determine:
a) Flujos, composiciones, temperaturas de V y L (ideal y NTRL-RK).
b) La cantidad de calor agregado.
c) La T de rocío de la alimentación.

17. Redlich – Kwong:
R 2Tc2.5
RT a a = 0.4278
P= − 0.5 Pc
V −b T V V +b
ˆ ˆ ˆ ( ) b = 0.0867
RTc
Pc
NRTL(Non-Random Two Liquid):
⎧ −2α12τ 21 −α12τ12 ⎫
2 ⎪ e e ⎪
ln γ 1 = x2 ⎨τ 21 + τ 12 2⎬
⎪ ( x1 + x2 e 12 21 ) ( x2 + x1e −α12τ12 ) ⎪
−α τ 2
⎩ ⎭
⎧ −2α12τ12 −α12τ 21 ⎫
2 ⎪ e e ⎪
ln γ 2 = x1 ⎨τ 12 + τ 21 ⎬
⎪ ( x2 + x1e ) ( x1 + x2e ) ⎪
−α12τ12 2 −α12τ 21 2
⎩ ⎭

18. Comportamiento termodinámico
375
T-xy for AGUA/ETANOL
370
Liquido
Vapor
365
Temperature K
360 355
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1
Liquid/Vapor Molefrac ETANOL

19. Ejemplo 3: Separadores Flash
Se tienen disponibles cuatro separadores Flash con la finalidad
de obtener la mayor pureza de etanol en una mezcla equimolar
de etanol – agua a T = Tburb y P = 1atm; Investigue dos
configuraciones con la finalidad de obtener la mayor pureza.
Use NTRL-RK.

20. Ejemplo clásico de simulación
El sistema que se representa seguidamente se utiliza para enfriar el
efluente de una reactor y separar los gases ligeros de los hidrocarburos
más pesados. Calcule la composición y la velocidad de flujo del vapor
que sale de la cámara de flash. ¿Influye sobre el resultado la velocidad
de flujo de líquido agotado?

21. Ejemplo 4: Diseño de una columna de
Destilación
La siguiente mezcla se separa por destilación ordinaria a 120 psi para
recuperar 92.5% del butano alimentado en el líquido del destilado y
recuperar el 82% del Isopentano en el fondo. Use: Peng-Robinson
Componente Flujo Kmol/hr
Propano 2.27
Isobutano 6.8
Butano 11.34
Isopentano 9.07
Pentano 15.88
a) Estimar el número mínimo de etapas de equilibrio requeridas aplicando la
ecuación de Fenske. 6.37911305
b) Asumiendo que la alimentación se encuentra en el punto de burbuja, utilizar el
método de Underwood para estimar la relación mínima de reflujo. 1.09371566
c) Determinar el número de etapas teóricas requeridas por la correlación de
Guilliland asumiendo una relación de reflujo 20% superior a la mínima. 14.0239204
d) Encontrar la localización de la etapa de alimentación usando la correlación de
Kirkbride 6.57944101

22. Ejercicio 5: Diseño de una columna
¿Cuántas etapas se requieren para separar 100 Kmol/s de una mezcla
equimolar de alcohol etílico en agua? Suponga alimentación como
líquido saturado a presión atmosférica. La relación de reflujo es 1.3 Rmin.
a) Para una pureza de 0.85 de alcohol en el destilado.
b) Para una pureza de 0.89 de alcohol en el destilado.
c) Para una pureza de 0.9 de alcohol en el destilado.

23. Ejemplo 6: Simulación de una columna
Utilizando los datos obtenidos en el diseño preliminar del ejemplo 4,
determine los perfiles de Flujos, Composiciones y Temperaturas inter-
etapas.

24. Ejercicio 7: Simulación de una columna
Utilizando los datos correspondientes al inciso a) obtenidos en el diseño
preliminar del ejemplo 5, determine los perfiles de Flujos, Composiciones
y Temperaturas inter-etapas.

25. Ejercicio 8: Extracción liquido liquido

26. Ejercicio 8: Extracción liquido liquido
Pag. 347

27. Ejercicio 8: Extracción liquido liquido
Corrientes implicadas:
Alimentación (F): Disolución cuyos componentes se desean
separar.
Disolvente (S): Líquido utilizado para separar el componente
deseado
Refinado (R): Corriente de alimentación ya tratada
Extracto (E): Disolución con el soluto recuperado.

28. Ejercicio 8: Ejemplo
300 kg/h de una solución acuosa de ácido acético de composición 40% en
peso de ácido se extraen en contracorriente con éter isopropílico para reducir
la concentración del ácido en el producto refinado al 6% en peso Calcular:
a) El número de etapas y la cantidad de solvente necesaria
b) Flujos y composiciones de E y R

29. Ejercicio 9: Destilación Extractiva
El MCH y tolueno forman un sistema de punto de ebullición cercano que es
difícil de separar por destilación binaria simple. En la columna de
recuperación de la figura, el Fenol es usado para extraer el Tolueno,
permitiendo recuperar methylcyclohexane relativamente puro en el
producto del tope. La pureza del methylcylohexane recuperado depende
del flujo de entrada de fenol. En esta sección, crear una simulación en
Aspen Plus que permita investigar el funcionamiento de la columna.
a) Efectúe la separación por destilación ordinaria
b) Utilice destilación extractiva y compare los resultados

30. Ejercicio 10: Mezcla Etanol Agua
De la mezcla equimolar correspondiente a 100 Kmol/s de alcohol etílico en
agua, utilice la información proporcionada para mejorar la pureza de etanol.
Suponga alimentación como líquido saturado a presión atmosférica. La
relación de reflujo es 1.3 Rmin.

31. Absorción
Es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más
componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido
con el cual forma solución (un soluto A, o varios solutos, se absorben de la
fase gaseosa y pasan a la líquida).
Este proceso implica una
difusión molecular turbulenta o
una transferencia de masa del
soluto A a través del gas B, que
no se difunde y está en reposo,
hacia un líquido C, también en
reposo.
Pag. 351
Un ejemplo es la absorción de amoníaco A del aire B por medio de agua líquida C.

32. Ejercicio 11
Se disponen de 100 kmol/h de una mezcla gaseosa amoniaco – aire de
composición 15% en mol de amoniaco, la cual se introduce a una
columna de absorción de 15 etapas teóricas en contracorriente con 150
kmol/h de agua. Las corrientes se introducen a una presión de 5 atm y
temperatura de 20 °C. Reporte el perfil de composiciones y flujos.
¿Cuánto amoniaco fue absorbido?
La presión en la columna varía linealmente de 5 atm en el domo hasta 1
atm en el fondo.

33. Reactores
Tipos de reactores en ASPEN:
MODELO DESCRIPCIÓN PROPÓSITO UTILIDAD
modela reactores Reactores donde la cinética es desconocida o poco
Reactor
RSTOIC estequiometricos con extensión o importante pero la estequiometria y extensión son
estequiométrico
conversión especificada conocidas
Reactores donde la estequiometría y la cinética son
modela reactor con una
RYIELD Reactor de producción desconocidas o poco importantes pero la distribución
producción específica
de rendimiento es conocida
realiza equilibrio químico y de
Reactores con simultáneos equilibrios químicos y de
REQUIL Reactor de equilibrio fases por cálculos
fases
estequiométricos
Reactores con simultáneos equilibrios químicos y de
Reactor de equilibrio realiza equilibrio químico y de fases.
RGIBBS fases por minimización de la
con minimización de energía de GIBBS Calculo de equilibrios de fase para soluciones con
energía de GIBBS sólidos y sistemas vapor-liquido-solido
Reactores de tanque agitados con una, dos, o tres
Reactor continuo de
RCSTR modela reactor de tanque agitado fases con reacciones de equilibrio o controladas en
tanque agitado
alguna fase basado en estequiometría o cinética
Reactores batch o semicontinuos con una, dos, o tres
modela reactores batch o
RBATCH Reactor Batch fases con reacciones de equilibrio o controladas en
semicontinuos
alguna fase basado en estequiometría o cinética

34. Reactores
Tipos de reactores en ASPEN:

35. Reactores
Modelado:

36. Ejercicio 12- RSTOIC
En un reactor estequiométrico adiabático se lleva a cabo la
producción de metanol, con una conversión del 100%. La mezcla
reactante consta de 1 lbmol/h de CO, 2 lbmol/h de H2 y 5 lbmol/h
de Dodecano. Las condiciones son P = 1 atm y Tentrada = 25°C
a) Calcule las composiciones en la corriente de salida, así como el
calor de la reacción. Use el modelo termodinámico Predictive
Redlich Kwong Soave (PSRK)
CO + 2 H 2 → CH 3OH
b) Si existen dos fases, conecte un Flash adiabático a P = 1 atm y
reporte las composiciones L y V.

37. Ejercicio 13- RSTOIC
Se produce cloro mediante la reacción:
4 HCl( g ) + O2 → 2 H 2O( g ) + 2Cl2
La composición del flujo de alimentación al reactor es de 60% mol de
HCl, 36% mol de O2 y 4% mol de N2, la cual entra al reactor a
550°C. Si la conversión a HCl es de 75% y si el proceso es
isotérmico, ¿cuánto calor debe transferirse del reactor por cada
mol de la mezcla gaseosa que entra en él?

38. Ejercicio 13
¿Cuál es la temperatura máxima que puede alcanzarse por la
combustión del metano con un exceso de 20% de aire? El metano
y el aire entran al quemador a una temperatura de 25C. La
reacción es:
CH 4 + 2O2 → CO2 + 2 H 2O( g )

39. Ejercicio 14
Pirolisis de Benceno
Se trata de una reacción de pirolisis de benceno en un reactor de flujo en tapón.
Dipfenil (C12H10) es un importante intermedio industrial. Un esquema de
producción implica la deshidrogenación pirolítica de benceno (C6H6). Durante el
proceso, también se forma el trifenilo (C18H14) por una reacción secundaria. Las
reacciones son las siguientes:
Temperatura Flujo
yA yB yC yD
(°F) (lbmol/hr)
1400 0.0682 0.8410 0.0695 0.00680 0.0830
1265 0.0210 0.8280 0.0737 0.00812 0.0900
1265 0.0105 0.7040 0.1130 0.02297 0.1590
1265 0.0070 0.6220 0.13222 0.03815 0.2085
1265 0.0053 0.5650 0.1400 0.05190 0.2440
1265 0.0035 0.4990 0.1458 0.06910 0.2847
1265 0.0030 0.4280 0.1477 0.07400 0.2960
1265 0.0026 0.4700 0.1477 0.07810 0.3040

40. Continuación Ejercicio 14
Dimensiones del Reactor Tubular:
L = 37.5 in, D = 0.5 in
Valores de los Parámetros:
E1 = 30190 cal/mol A1 = 7.4652E6
E2 = 30190 cal/mol A2 = 8.6630E6
K1 = 3.235E-6
A’ = -19.76 A’’ = -28.74 K1’ = 1.0205E-5
B’ = -1692 B’’ = 742
C’ = 3.13 C’’ = 4.32 K2 = 3.7545E-6
D’ = -1.63E-3 D’’ = -3.15E-3 K2’ = 7.954E-6
E’ = 1.96E-7 E’’ = 5.08E-7
P = 14.69595 psi R = 1.987
cal/mol/K

41. Continuación Ejercicio 14
a) Usando la ley de la potencia (POWER–LAW) utilice ASPEN Plus para
duplicar los datos presentados en la Tabla, para T = 1400 °F y P = 1
atm ¿Cuál es la diferencia por ciento entre las fracciones molares
experimentales y simuladas?. Modelo termodinámico SYSOP0
b) Escoja otro conjunto de datos experimentales para ser
comparados por simulación.
K1 = 3.235E-6
K1’ = 1.0205E-5
K2 = 3.7545E-6
K2’ = 7.954E-6

42. Resultados
Perfil de composiciones
1
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
C6H6
C12H10
Fracción Molar
C18H14
H2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2
Longitud, ft

43. Resultados
RSTOIC RGIBBS PFR CSSRT
X Y X Y Y Y
Etanol 0.14261798 0.16850728 0.0955884 0.0316309 0.32431168 0.32562974
Acido 0.16868013 0.0228184 0.12165054 0.05769304 0.3397981 0.341116158
Acetato 0.33277529 0.529437 0.37980487 0.44376238 0.15648877 0.15517071
Agua 0.3559266 0.2792373 0.40295618 0.46691368 0.17940145 0.178083393

44. Selectividad
A+ B → D
A+ B →U
FD PDeseado
S DU = selectividad = =
FU PNoDeseado

45. Ejercicio 15: Producción de Cumeno
Reporte los productos obtenidos

46. Ejercicio 16: Destilación Reactiva
Condensador total
R = 2.2
D
Acido Acético 6
Platos
Metanol reactivos
21
27
B
Reporte los productos obtenidos.
Rehervidor
Cambie la alimentación de ácido a la etapa 3 y verifique los resultados
Efectúe un análisis de sensibilidad variando la relación de reflujo entre 2.0
- 4.0 y verifique como cambia la composición del Acetato en D

47. Intercambiadores de Calor
Tipo de intercambiador Descripción
Intercambiador de calor básico, este efectúa cálculos
Heater simples de balance de energía; requiere solamente
una corriente de proceso
Algoritmos fundamentales de transferencia de calor,
usados en diseños rigurosos, calcula balances de
energía, caídas de presión, área de transferencia,
HeatX velocidades, etc.; requiere dos corrientes de
proceso —una caliente y una fría. Este bloque será
usado para nuestros cálculos de diseño
Similar al bloque previo pero aceptará más corrientes de
MheatX proceso
Interfase al programa de transferencia de calor B-JAC
Hetran Hetran. No está disponible.
Interfase al programa de transferencia de calor B-JAC
Aerotran Hetran. No está disponible.
Modelo de cálculo de transferencia de calor. Modela
HXFlux transferencia de calor convectiva entre un receptor
de calor y una fuente de calor.
Interfase al programa Xist shell and tube heat
exchanger de Heat Transfer Research Institute
HTRI-Xist (HTRI). Modela intercambiadores de calor,
incluyendo hervidores tipo calderin.

48. Intercambiadores de Calor

49. Intercambiadores de Calor
Ecuación diferencial
Donde:
Ud0: Coeficiente global de transferencia de calor referido al diámetro exterior
(BTU/h °F ft2)
ATC0: Área de transferencia de calor referida al diámetro exterior (ft2)
Cp : Capacidad calorífica (BTU/lb °F)
tv : Temperatura del vapor (°F)
te : Temperatura del agua a la entrada (°F)
ts : Temperatura del agua a la salida (°F)
(te+ ts) / 2 :Temperatura del agua dentro de tubos (°F)
tref : Temperatura de referencia (°F)
w : Flujo de agua (lb/h)
m : Cantidad de agua dentro de tubos (lb)
tv, ts, tw : Valores en condiciones estables
Tv , Ts , W Variables de desviación

50. Ejercicio 17
Freon-12 (CCl2F2) desde 240 K hasta 300 K. Como medio de
calentamiento se dispone de Etilen glicol (Ethylene glycol) a 350 K.
Será usado un intercambiador típico de casco y tubo. El gerente de
fábrica recomienda que el acercamiento mínimo de temperatura
debería ser por lo menos 10 K. Él también recomienda usar tubos de
acero al carbono 20 BWG (Birmingham Wire Gauge) con una caída
de presión que no exceda 10 psig (0.67 atm) para cada uno de los
lados casco o tubos.
1. Usar Heater.
2. Usar HeatX y efectuar:
a) Diseño preliminar
b) Diseño riguroso

51. Setup :(mostrado en la figura) esta página exterioriza el tipo de cálculo:
preliminar o detallado (shortcut o detailed), la especificación del
cambiador, ya sea que el cambiador este en contracorriente o corriente en
paralelo (countercurrent o cocurrent ), y define cómo calculará Aspen los
coeficientes de transferencia de calor.
Options : muestra las fases válidas para cada corriente (por ejemplo. líquido-
vapor), también define la convergencia para cálculos

52. Geometry: Muestra las páginas de entrada de entrada para la distribución:
tubos, diámetros, deflectores (baffles), etc. Usado solamente en cálculos
detallados.
User Subroutine: Provee una interfaz de tal manera que el usuario puede
crear un algoritmo para ejecutar cálculos para diseño (involucra
programación FORTRAN).
Hot H-curves: Muestra páginas de entrada a fin de que Aspen creará perfiles
de entalpía para la corriente caliente, muy útil para los procesos de
ebullición /condensación.
Cold H-curves: Tal como la Hot H-curves , pero crea perfiles para la corriente
fría.
Block Options: Páginas que muestran los métodos de propiedades, y las
opciones de simulación para el bloque.
Dynamic: Usado solamente para el modo dinámico, no al estado
estacionario.

53. Ecuaciones relevantes:
ΔT2 − ΔT1 Esta se aplica en una conformación 1-1: un
ΔTml =
ln ( ΔT1 )
paso por la coraza y un paso por los tubos,
ΔT2
con un flujo en paralelo o en contracorriente.
Cuando se trata de otra configuración, es necesario
deducir otra expresión que dependerá del número de
pasos en cada sección del intercambiador.
Donde:
Q = Calor transferido.
Q = U ⋅ A ⋅ ΔTml U = Coeficiente global de transferencia de
calor.
A = Area de transferencia de calor.
ΔTml = Dif. de temperatura media logaritmica

54. Ecuaciones relevantes:
1
⎛ Nt ⎞
n
D ( haz ) = Dext ⋅ ⎜ ⎟
⎝ k ⎠
k y n son constantes dependientes del número de pasos en los tubos.
Como este ejemplo usa dos pasos en el lado de los tubos : k = 0.249 y n =
2.207.
Estos cálculos solamente dan el tamaño del haz de tubos y no el diámetro
del casco. El diámetro del casco es encontrado adicionando al haz de
tubos la luz entre el haz de tubos y el casco. El espacio de luz depende
del tipo de intercambiador de calor, pero típicamente los rangos van de
10 mm a 90 mm.

55. Shell
TEMA shell type —selecciona el tipo de cascol, un-paso, dos-pasos, flujo-
dividido, etc.
Ejemplos de cada tipo de casco pueden verse en las páginas 11-34 de
Perry’s 7th edición.
# of tube passes—selecciona el número de pasos en los tubos,
generalmente son usasos dos pasos
Exchanger orientation—selecciona orientación vertical u horizontal de los
tubos. (Nota* si se elige orientación vertical, el usuario también debe
especificar la dirección de flujo del fluido)
# of sealing strip pairs —no necesario para cálculos
Inside shell diameter—ingresa el diámetro del casco con las unidades
adecuadas
Shell to bundle clearance—ingresa el espacio entre el interior del casco y el
haz de tubos, referirse a la literatura para el espaciado adecuado
The tube- muestra la pantalla de entrada. Los valores son ingresados en los
espacios dados como se muestra a continuación.

56. Tubes
Select tube type—ya sea bare (tubos lisos) o finned (tubos con superficie extendida);
generalmente, se usan tubos lisos (bare)
Total number—especifica el número total de tubos
Length—especifica la longitud total de los tubos, incluídos todos los pasos
Pattern—especifica el arreglo de los tubos, ya sea triangular o cuadrado,
generalmente se usa arreglo triangular
Pitch—ingresa la distancia entre centros de tubos; generalmente, el Pt es 1.25 veces el
diámetro exterior de un tubo
Material—selecciona el material de los tubos; Aspen tiene diferentes materiales para
seleccionar o puede ser dado por el usuario
Conductivity—ingresa la conductividad térmica del material seleccionado. Nota* si
este espacio no se cambia, Aspen usará por defecto una conductividad de su base
de datos
Tube size—especifica el diámetro exterior de un tubo. Notar que puede usarse el
diámetro nominal de tubería; el usuario solamente necesita suministrar el tamaño y
número de cédula. (Nota*: Aspen tiene un pequeño banco de datos de tamaños
nominales de tubería, para otros tamaños ver: Perry, P.H. and Green, D. Perry’s
Chemical Engineering Handbook. 7th ed., McGraw-Hill Co., 1987. pg. 10-72 hasta 10-
74)

57. Baffles
Baffle type —selecciona segmental baffle o rod baffle; segmental baffles son típicas
No. of baffles, all passes—número de pantallas en el intercambiador, si no se conoce
el número exacto de diseño, un buen valor de inicio es el doble de la longitud del
intercambiador en metros, por ejemplo si la longitud de los tubos es cinco metros
ingrese diez pantallas. Mas pantallas pueden adicionarse para incrementar los
coeficientes de transferencia de calor, pero causarán que aumente la caída de
presión, por lo que debe verificarse que esta caída esté dentro de los límites
aceptables.
Baffle cut—especifica la fracción de área de sección transversal del casco para el
flujo del fluido; por ejemplo, como se muestra anteriormente es un valor de 0.25 el cual
hace que una pantalla cubra el 75% del área de sección transversal del casco
mientras que el 25% se deja para el flujo del fluido. El baffle cut debe estar entre 0 y
0.5.
Tubesheet to 1st baffle spacing—ingresa la longitud entre la placa de tubos y la
primera pantalla
Baffle to Baffle spacing—especifica el espaciado entre pantallas

58. Baffles
Last Baffle to tubesheet spacing—ingresa la distancia entre la última pantalla y la
placa de tubos.
(De un lado– en general el espaciamiento de pantallas— en el esquema previo de
tres espacios de pantallas, dos de los tres espacios necesitan estar llenos para la
simulación. Si el espaciamiento del deflector no se conoce en el inicio de la
simulación, entonces la mejor forma es escoger espaciamiento entre la placa de
tubos y el primer / último deflector. Luego Aspen automáticamente calculará el
espaciando interior de las pantallas)
Shell-Baffle clearance—especifica la distancia entre el casco y el exterior de la
pantalla; esta información no es necesaria para la simulación y puede dejarse en
blanco
Tube-Baffle clearance—especifica la distancia entre el tubo y el hueco del tubo en la
pantalla; esta información no es necesaria para la simulación y puede dejarse en
blanco.
Cuando aparece un check mark azul cerca a la etiqueta “baffle”, la hoja de datos
de entrada está completa.

59. Nozzle
Shell inlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de entrada al casco. Si no se
tienen valores disponibles en la literatura, un buen valor de inicio es un cuarto el valor
del diámetro del casco para líquidos y un medio el diámetro del casco para vapores.
Shell outlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de salida del casco debe ser
igual a la conexión de entrada cuando no hay cambio de fase.
Tube inlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de entrada al tubo. Si no se
tienen valores disponibles en la literatura, un buen valor de inicio es un quinto el valor
del diámetro del casco para líquidos y un cuarto el diámetro del casco para vapores.
Tube outlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de salida del tubo debe ser
igual a la conexión de entrada cuando no hay cambio de fase

60. Ejercicio 18
Freon-12 (CCl2F2) desde 240 K hasta 300 K. Como medio de
calentamiento se dispone de Etilen glicol (Ethylene glycol) a 350 K.
Será usado un intercambiador típico de casco y tubo. El gerente de
fábrica recomienda que el acercamiento mínimo de temperatura
debería ser por lo menos 10 K. Él también recomienda usar tubos de
acero al carbono 20 BWG (Birmingham Wire Gauge) con una caída
de presión que no exceda 10 psig (0.67 atm) para cada uno de los
lados casco o tubos.
1. Usar Heater.
2. Usar HeatX y efectuar:
a) Diseño preliminar
b) Diseño riguroso