Carrera: Ingeniería Química. Asignatura: Simulación Digital de Procesos. Área del Conocimiento: Ingeniería Aplicada de marzo de 2003

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1 Carrera: Ingeniería Química Asignatura: Simulación Digital de Procesos Área del Conocimiento: Ingeniería Aplicada Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Simulación Digital de Procesos IAP01 Licenciatura Ingeniería Química de marzo de 2003 Objetivo general: El alumno conocerá las bases, ventajas y limitaciones de los algoritmos disponibles para resolver problemas de simulación y será capaz de desarrollar sus propios modelos matemáticos simples para diseño de unidades o procesos químicos tanto para casos estacionarios como dinámicos. El alumno podrá resolver problemas de simulación complejos utilizando simuladores profesionales y modelos rigurosos, además de que será capaz de usar, entender e interpretar resultados de un simulador comercial de procesos químicos. Descripción sintética: El curso abarca los fundamentos la descripción y utilización de la herramienta útil de la ingeniería química que es la simulación de procesos. Se da al alumno las bases en las estrategias de simulación de procesos químicos, para que desarrolle buenos hábitos en el modelado y posterior resolución de problemas. Se plantean los diferentes modelos matemáticos para unidades de procesos químicos simples en estado estacionario y estimación de propiedades, así como en los problemas de solución de reciclo por medio de ruptura de ciclos y estimación de corrientes de corte por modelos matriciales. Se le da al curso un carácter práctico, por lo que se plantean problemas complejos con métodos rigurosos y se interpretan resultados mediante el uso del simulador Aspen Plus. El curso concluye con una introducción a la simulación dinámica, mediante problemas sencillos y uso de simulador Aspen Dynamics Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: El egresado podrá diseñar y simular diferentes procesos industriales, así como analizar los Pág. 1 de 5

2 cambios o perturbaciones en las variables de procesos, utilizando herramientas de simulación asistida por computadora. Desarrolla habilidades de solución de problemas, síntesis, creatividad y trabajo en equipo, motivando el interés por la innovación tecnológica y empleo de nuevas herramientas. Contenido (temario): 1. Introducción a la simulación de procesos 5. Tratamiento de reciclo 6. Simulación con simuladores de procesos comerciales Descripción detallada del contenido de las Unidades: 1. Introducción a la simulación de procesos 1.1. Desarrollo histórico de la simulación de procesos 1.2. Aplicaciones de la simulación de procesos 1.3. Simuladores de procesos comerciales 2.1. Estrategia modular secuencial 2.2. Estrategia orientada a ecuaciones 2.3. Estrategia modular simultáneo 2.4. Ventajas y desventajas de las estrategias 3.1. Fases de un programa de simulación Fase de entrada Fase de salida Fase de procesamiento Fase de cálculo 3.2. Naturaleza del problema de simulación Naturaleza de las corrientes de procesos Naturaleza del materia Naturaleza de las unidades de procesos Configuración del proceso 3.3. Estructura Lógica general Estimación de propiedades Biblioteca de módulos 3.4. Aspectos básicos a tener en cuenta 4.1. Grados de libertad y especificaciones de diseño 4.2. Descripción de diagramas de flujo Pág. 2 de 5

3 4.3. Modelos de unidades de proceso Mezcladores y separadores Separación Flash Reactor Equipo de separación en cascada a contracorriente Intercambiador de calor 4.4. Estimación de propiedades 5. Tratamiento de reciclo 5.1. Tipos de matrices 5.2. Ruptura de ciclos 5.3. Localización de redes cíclicas 5.4. Selección de corrientes de corte 5.5. Número mínimo de corrientes de corte 6. Simulación con simuladores de procesos comerciales 6.1. Características fundamentales de Aspen 6.2. Utilización de la Interfase gráfica 6.3. Requerimientos para simulación 6.4. Modelos de operaciones unitarias 6.5. Estimación de propiedades físicas 6.6. Tipos de variables 6.7. Análisis de sensibilidad 6.8. Especificaciones de diseño 6.9. Bloques Fortran 7.1. Modelos dinámicos 7.2. Manejo de una simulación dinámica Objetivos por Unidad: 1. Introducción a la simulación El alumno conocerá el desarrollo acelerado de la simulación de procesos, y entenderá sus ventajas, desventajas y aplicaciones más importantes, así como los diferentes simuladores comerciales disponibles actualmente. El alumno comprenderá las diferentes estrategias de solución de problemas para simulación, sus ventajas, desventajas y aplicaciones. El alumno conocerá las fases y naturaleza de un programa de simulación modular secuencial, comprenderá su estructura y analizará buenos hábitos y principios básicos para modelado de procesos químicos El alumno será capaz de determinar los grados de libertad de un sistema, así como de desarrollar los modelos matemáticos de unidades de procesos simples en estado estacionario Pág. 3 de 5

4 y de estimación de propiedades físicas y termodinámicas. 5. Tratamiento de reciclo. El alumno podrá expresar un proceso químico en forma de un diagrama de flujo de información, podrá determinar los ciclos existentes y sus corrientes de cortes, mediante algoritmos matemáticos matriciales. 6. Simulación con simuladores comerciales El alumno será capaz de usar, entender e interpretar resultados de un simulador comercial de procesos químicos y podrá resolver problemas de simulación complejos utilizando un simulador comercial. La Facultad dispone del simulador de procesos Aspen Plus. El alumno conocerá las bases y modelos para la simulación en estado no estacionario y podrá resolver problemas simples con ayuda del simulador comercial Aspen Dynamics. Evaluación del Curso: Tipo de evaluación Porcentaje Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Proyectos Participación en el aula Desarrollo de Habilidades Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso TOTAL Material o Equipo Requerido: 100 Frecuencia de uso Pizarrón/gis Pizarrón blanco/marcadores Proyector de acetatos Cañón Problemarios Pág. 4 de 5

5 Modelos Prototipos Software Laboratorio Bibliografía: 1. Turton, R. Bailie, R.C.; Whiting, W.B.; Schaeiwitz, J.A., Analysis, synthesis and design of chemical processes. Prentice Hall, New Jersey, Intl. Series in the Phys. And chem.. Eng. Sci., Biegler, L.T.; Grossman, I.E.; Westerberg, A.W., Systematic Methods of Chemical Process Design. Prentice Hall, New Jersey, Intl. Series in the Phys. And Chem.. Eng. Sci., Luyben, William, Process modeling simulation and control for chemical engineers, 2da. Ed. McGrawHill, New York, 1999 Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: Simulación Digital de Procesos RESPONSABLES Director de la Coordinador de la Reforma Curricular Dr. Rubén García Braham Ing. Ernesto Oyervides Valdez Secretario Académico de la Facultad Diseñador de la Asignatura MC. Ma. Auxiliadora Valdés Flores M.C. Lilia Eugenia Serrato Villegas Pág. 5 de 5