El siguiente paso es añadir controladores de nivel y caudal en la simulación. Hysys nos permite añadir controladores tanto en modo dinámico como en estacionario, y estos podrían ser introducidos después de la transición al modelo dinámico, pero nosotros los introduciremos antes. Las variables serán identificadas y controladas mediante operaciones de control lógicas PID. Estos controladores no requieren correr la simulación en modo dinámico para ser instalados. Ellos introducirán el realismo al modelo y lo harán más estable.
Cuando introducimos un controlador tipo PID desde la paleta de objetos nos aparece la siguiente ventana para poder definirlo.
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En la pestaña Connections podemos cambiar el nombre que Hysys pone por defecto y debemos introducir la variables que va a controlar (PV) y la variable que tiene que manipular para controlar a la primera (OP). En la página Configuracion de la pestaña Parameters debemos especificar si el controlador es de acción directa o inversa, el set point, el rango de la variable a controlar y las características estáticas del controlador (Kc, Ti y Td). Para que el controlador este completamente definido y pueda ejecutar su función solo falta introducir el rango de la variable manipulada en la ventana que se abre al hacer clic en recuadro Control Valve.
La pestaña Stripchart es utilizada para crear una gráfica de la evolución de las variables controladas y manipuladas a lo largo del tiempo.
Crearemos 4 controladores de caudal para corrientes de productos y un controlador de nivel para controlar el nivel de líquido del condensador. Los datos que deben ser introducidos en los controladores se recogen en la siguiente tabla.
Controlador Cond LC Off Gas FC Keroseno FC Diesel Ligero FC Diesel Pesado FC PV Nivel liquido
condensador Caudal Off Gas Caudal Keroseno
Caudal Diesel Ligero
Caudal Diesel Pesado
OP Caudal Nafta Calor Q-
Condensador Caudal extracción plato 9 Caudal extracción plato 17 Caudal extracción plato 22
Acción Directa Directa Inversa Inversa Inversa
Kc 4 0,01 1 1 0,7
Ti 5 5 5 5 3
SP 50% 5 kgmol/h 46,31 m3/h 49,57 m3/h 66,07 m3/h
PV min. 0% 0 kgmol/h 0 m3/h 0 m3/h 0 m3/h
PV max. 100% 100 kgmol/h 100 m3/h 250 m3/h 100 m3/h
OP min 0 kgmol/h 0 kJ/h 0 kgmol/h 0 kgmol/h 0 kgmol/h
OP max 2000 kgmol/h 2*10e8 kJ/h 400 kgmol/h 1200 kgmol/h 500 kgmol/h Tabla 5.11.- Datos de los controladores.
Los set point de los controladores son los valores de los que partimos del caso estacionario, exceptuando el del controlador Off Gas FC, el caudal de la corriente a controlar es casi nulo en caso estacionario y es difícil de controlar con el set point actual, ya que en las oscilaciones hasta alcanzar el régimen permanente puede tomar valores negativos, por este motivo tomamos un valor mayor en este caso.
5.3.4.- Especificaciones de presión y caudal de las corrientes.
Antes de poder comenzar la integración en aspen Hysys, los grados de libertad en modo dinámico deben ser reducidos a cero añadiendo especificaciones de presión y caudal. Normalmente se hace una especificación de presión o caudal por cada corriente, pero necesitamos una especificación adicional por cada unidad lateral de la columna, estas
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especificaciones adicionales serán los caudales de los productos ya especificados en la instalación de los controladores. Todas las corrientes de entrada y salida en el diagrama de flujo principal deberán tener una especificación de corriente o de caudal, exceptuando la corriente Nafta, ya que al especificar la presión de la corriente Off Gas y el caudal de la corriente Agua queda implícito su presión y su caudal.
Dentro del subdiagrama de flujo tenemos las especificaciones que han sido añadidas con los controladores (corriente de la variable manipulada y variable a controlar), pero los pump arounds deben tener una especificación de flujo ya que la presión del flujo y la pérdida de carga no están definidas.
Antes de empezar a introducir estas variables debemos pasar al modo dinámico haciendo clic en el botón Dynamic Mode y Hysys nos indicara que es necesario una serie de especificaciones y nos preguntara si queremos que el asistente nos ayude a solucionarlo. Si pulsamos en SI Hysys automáticamente activará las especificaciones necesarias para poder correr la simulación, en nuestro caso marcaremos la respuesta NO y si quisiéramos correr la simulación en este punto Hysys te diría que no es posible y te indicaría unas pautas de lo que haría falta especificar antes de poder simular. Marcaremos la opción NO e introduciremos las especificaciones que se recogen en las siguientes tablas.
Corriente Presión Caudal Valor
Vapor Diesel Ligero Inactiva Activa, Molar Flow 377,7 kgmol/h Alimentación Torre Inactiva Activa, Molar Flow 2001 kgmol/h Vapor Fondo Inactiva Activa, Molar Flow 377,7 kgmol/h Vapor Diesel Pesado Inactiva Activa, Molar Flow 377,7 kgmol/h Vapor Keroseno Inactiva Activa, Molar Flow 75,54 kgmol/h
Off Gas Activa Inactiva 135,8 kPa
Agua Inactiva Activa, Ideal 21,61 m3/h
Keroseno Activa Inactiva 205,4 kPa
Diesel Ligero Activa Inactiva 212,8 kPa
Diesel Pesado Activa Inactiva 217,5 kPa
Residuo Activa Inactiva 224 kPa
Tabla 5.12.- Especificaciones introducidas en el diagrama principal.
Corriente Especificación Activa Valor
PA_1_Draw Caudal Molar 1496 kgmol/h
PA_2_Draw Caudal Molar 632,6 kgmol/h
PA_3_Draw Caudal Molar 544 kgmol/h
Reflux Caudal Molar 1,049*10e-4 kgmol/h
Keroseno_SS_Draw Caudal Molar 244,4 kgmol/h Diesel Ligero_SS_Draw Caudal Molar 288,9 kgmol/h Diesel Pesado_SS_Draw Caudal Molar 308,9 kgmol/h
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El valor introducido para cada especificación es el obtenido del modelo estacionario, para partir de una buena aproximación, ya que se supone que hemos realizado un buen ajuste en el modelo estacionario.
Llegado a este punto, la planta está lista para ser integrada. Hacemos que estén visible solamente los Face Plate de los controladores y las gráficas antes creadas y observamos la evolución de las variables a controlar. Para correr la simulación hacemos clic en el botón Start Integrator y observamos la evolución de la variables. Una vez trascurrido un tiempo alcanzamos el régimen permanente y en la siguiente imagen podemos observar los Face Plate de los controladores que han llegado al valor que le hemos marcado.
Figura 5.41.- Face Plate de los controladores al alcanzar el régimen permanente.
Observamos que no existe error en el régimen permanente, esto es debido al buen ajuste de los controladores y que estamos simulando en los puntos obtenidos en la simulación estática, pero debemos observar si estos controladores son buenos para distintos puntos (seguimiento de la señal) y evolucionan bien frente a las perturbaciones. Todo esto se verá en el apartado de análisis de resultados del modelo dinámico (apartado 6.2).