SIMULACIÓN MODULAR INTRODUCCIÓN A CHEMCAD 6.1

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1 INSIUO ECNOÓGICO DEPARAMENO DE INGENIERÍAS SEMESRE ENERO JUNIO 2009 SIMUACIÓN MODUAR INRODUCCIÓN A 6.1 (pronuniado /kemkad/) es un paquete de simulaión de proesos ampliamente usado. Dado el diseño oneptual de un proeso químio, emplea modelos matemátios de equipos de proeso y propiedades físias y termodinámias para predeir el omportamiento del proeso. puede manejar proesos de alta omplejidad, inluyendo sistemas on múltiples olumnas de separaión, reatores químios, destilaión de mezlas reaionantes, e inluso soluiones de eletrolitos omo soluiones de sales, áidos o bases inorgánias. Es importante resaltar que no efetúa el diseño del proeso. El usuario es el que debe proporionar el proeso y algunas de las espeifiaiones de las orrientes y equipos. En base a esa informaión, simula el desempeño del proeso espeifiado en diho diseño. Es neesario omprender los prinipios básios de ingeniería químia involurados para que se puedan proporionar valores razonables de los parámetros de entrada y para evaluar la validez de los resultados predihos. Por esta razón, el usuario debe tener un onoimiento básio sobre los equipos antes de emplear. Aeso a : está instalado en las omputadoras en la red del IQ. Para aeder, basta on entrar en la uenta de ESUDIANE y haer doble lik en el íono de que se enuentra en el esritorio. ambién puede ser aedido a través del menú de iniio. a ventana que aparee es la siguiente: ÁREA DE RABAJO EXPORADOR PANE DE MENSAJES (a distribuión y otros detalles de la ventana puede variar de omputadora en omputadora) 6.1 Página 1

2 INSIUO ECNOÓGICO DEPARAMENO DE INGENIERÍAS SEMESRE ENERO JUNIO 2009 Guardar la simulaión: De forma predeterminada, guarda las simulaiones en una arpeta llamada My Simulations en Mis Doumentos. Ya que las omputadoras del IQ son de uso ompartido, se reomienda rear una sub-arpeta on su nombre o (preferentemente) que guarden sus simulaiones en una memoria USB. Como ourre on la mayoría de los programas, no está exento de la oasional falla irreuperable, por lo que es importante guardar freuentemente el trabajo realizado. Módulos de propiedades termodinámias Propiedades de sustanias puras Desde el punto de vista más simple se puede utilizar omo referenia de datos termodinámios y de transporte de sustanias puras y mezlas. uenta on una base de datos que puede ser examinada usando el menú hermophysial Component Database View/Edit Database Component. Aparee entones la ventana donde se seleiona un ompuesto: En el uadro "Searh" se puede telear parte del nombre del ompuesto busado, parte de su fórmula químia, o el número de ompuesto en la base de datos. Por ejemplo, para loalizar el n-hexano, se puede telear hex, C6H14 o el número 10, si ya se sabe que el n-hexano es el ompuesto 10 en la base de datos. Algunos ompuestos apareen también omo sinónimos, se reonoen por tener el mismo número. Cuando hay más de un ompuesto que onuerde on el riterio de búsqueda, se puede utilizar el botón "Next" para mostrar el siguiente ompuesto. maneja los nombres de ompuestos químios en inglés. 6.1 Página 2

3 INSIUO ECNOÓGICO DEPARAMENO DE INGENIERÍAS SEMESRE ENERO JUNIO 2009 Una vez seleionado el ompuesto de interés, aparee una ventana on una serie de botones (ver dereha) que permiten examinar la informaión en la base de datos sobre este ompuesto, de auerdo a las diferentes ategorías. Por ejemplo, al usar el botón Basi Data, aparee una ventana on informaión tal omo peso moleular, punto rítio, puntos de fusión y ebulliión, etétera. Obsérvese que no se puede modifiar la informaión de la base de datos. Si se neesita ambiar algún dato de un ompuesto en partiular, se neesita rear una opia de ese ompuesto y modifiar la opia. Esto es neesario para asegurar que todas las simulaiones utilien los mismos valores de los datos básios. Propiedades que dependen de la temperatura as siguientes propiedades inluidas en la base de datos son funión de la temperatura, y emplea una librería de euaiones ya inorporada para alularlas: Propiedad Densidad de sólido Densidad de líquido Presión de vapor Calor de vaporizaión Calor espeífio de sólido Calor espeífio de líquido Calor espeífio de gas ideal Visosidad de líquido Visosidad de vapor Condutividad térmia de líquido Condutividad térmia de vapor ensión superfiial Unidades kg/m³ Pa J/kmol J/kmol K Pa s W/m K N/m 6.1 Página 3

4 INSIUO ECNOÓGICO DEPARAMENO DE INGENIERÍAS SEMESRE ENERO JUNIO 2009 as euaiones de la librería se identifian por número, y se muestran en la siguiente tabla: Núm 100 Euaión Número de parámetros que se deben espeifiar Y = A+ B + C + D + E 1, 2, 3, 4 ó 5 B 101 Y= exp A+ + Cln+ D 102 B A Y = C D C Y= A+ B 103 exp D E 2, 3 ó 5 2, 3 ó 4 B C D E Y= A , 3, 4 ó Y = B A D C 106 ( ) ( 2 3 B+ C ) r+ Dr + Er Y= A 1 r donde / r = 2,3,4 ó 5 y ( C/ ) ( E/ ) Y= A+ B + D senh ( C/ ) osh ( E/ ) 3 ó A Y= + B 2ACr ADr C r CDr D r donde r / r = 2, 3 ó 4 y En estas euaiones, Y representa la propiedad que se va a alular. a base de datos india el número de euaión que se debe emplear, los valores de los oefiientes, y el rango de temperatura en el ual se puede apliar la euaión. a temperatura siempre se maneja en Kelvin, y los oefiientes deben ser ompatibles on las unidades del Sistema Internaional. Es útil poder aeder a los valores de estos oefiientes, ya sea para inorporar estas propiedades en otro programa o para obtener informaión adiional. Por ejemplo, si se desea obtener una euaión para la visosidad inemátia del n-hexano líquido, se pueden obtener de la base de datos las euaiones para la visosidad y la densidad y luego dividir una entre la otra ( ν =μ/ ρ). 6.1 Página 4

5 INSIUO ECNOÓGICO DEPARAMENO DE INGENIERÍAS SEMESRE ENERO JUNIO 2009 Propiedad Densidad de líquido Visosidad de líquido INFORMACIÓN DE A BASE DE DAOS E # Constantes Rango A = B = C = D = A = B = C = min = K = K max min = K = K max Euaión resultante ρ = μ = exp ln Hay que tener uidado on las unidades, ya que la densidad está dada en kmol/m³ y hay que multipliarla por el peso moleular ( kg/kmol en este aso) para que las unidades se anelen y la visosidad inemátia quede en m²/s. De este modo, la visosidad inemátia queda expresada omo: exp ln μ ν = = ρ Esta euaión puede simplifiarse y la euaión resultante se puede emplear para ualquier propósito, inluyendo su grafiaión: ν = exp ln Visosidad inemátia (m²/s) Visosidad inemátia del n-hexano líquido 8.E-08 7.E-08 6.E-08 5.E-08 4.E-08 3.E-08 2.E-08 1.E-08 0.E emperatura (K) 6.1 Página 5

6 INSIUO ECNOÓGICO DEPARAMENO DE INGENIERÍAS SEMESRE ENERO JUNIO 2009 Grafiaión de propiedades as propiedades que dependen de la temperatura se pueden grafiar diretamente en, usando el botón "Plot Component Data". El rango de temperaturas no se puede modifiar, ya que orresponde a los valores mínimo y máximo para los uales es apliable esta euaión, de auerdo a la base de datos. Se puede seleionar on el mouse un área para ampliarla. a siguiente gráfia muestra la visosidad de líquido del hexano: Datos impresos del omponente Si se seleiona la opión "Print omponent data" se genera un reporte de texto on toda la informaión de la base de datos sobre el ompuesto seleionado: Propiedades de mezlas as propiedades termodinámias y de transporte de mezlas sólo se pueden obtener a partir de una orriente ya definida en la simulaión. Instruiones detalladas de ómo definir la orriente se darán más adelante. 6.1 Página 6