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Tutorial introductorio a EMSO
Jonathan Ospino Pinedo
Medelln, Septiembre de 2013
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La presente gua tiene por objetivo mostrar las diferentes tareas
que se pueden llevar a cabo usando el software EMSO. Para ello se
utiliza un reactor CSTR no isotrmico al cual se le hace un anlisis
secuencial que incluye las siguientes tareas: (1) Planteamiento del
modelo matemtico; (2) Estimacin de parmetros faltantes; (3)
Simulacin del modelo; (4) Validacin del modelo; (5) Optimizacin de
las condiciones de operacin; (6) Anlisis de sensibilidad del
modelo; y (7) Estudio de casos del modelo.
Resumen
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Planteamiento del problema En el CSTR de la Fig. 1 ocurre una
reaccin
exotrmica irreversible de segundo orden (Con una constante de
velocidad de reaccin k). Se alimenta al reactor un flujo volumtrico
constante F que contiene CAf moles/volumen de A y est a una
temperatura Tf. Se saca producto del reactor a la misma tasa de
flujo F. Al reactor se alimenta un flujo volumtrico de refrigerante
qc a una temperatura Tcf con el fin de retirar el calor desprendido
en la reaccin. El refrigerante abandona el reactor con una
temperatura Tc. Plantee un modelo que describa el comportamiento de
dicho sistema.
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Modelo matemtico =1
1
+ 0
2
=
1
+ 0
2
=1
1
+ 0
2
=1
1
+
=
=( )
=( )
=()
=
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Simulacin de la dinmica del proceso
Informacin del proceso
V = 0.3755 m3 *k0 = 5.2104 m3/(mol-
min) *E = 64700 J/mol
R = 8.134 J/(mol K) = 881.02 kg/m3 Cp = 3684.34 J/(kg-K) Hr =
-28000 J/mol *U = 425.87 W/(m
2-K) A = 3.34 m2 c = 1000 kg/m
3 Cpc = 4186.76 J/(kg-K) Vc = 0.0442 m3
Valores de estado estacionario
CAf = 9.571 kmol/m
3 Tf = 352.78 K Tc = 334.83 K F = 2.2705 m3/h CA = 3.312
kmol/m
3 T = 377.16 K Tcf = 300 K qc = 1.4902 m
3/h CB = 0 kmol/m3
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Estimacin de parmetros
MEASURE time CA T Tc UNIT 'min' 'kmol/m^3' 'K' 'K' DATA 0 9.5710
352.78 300.00 5 3.4423 387.87 312.22 10 2.9650 379.06 311.20 15
3.6499 368.13 309.63 20 4.2678 361.74 308.70 25 4.6860 358.56
308.23 30 4.9208 357.27 308.04 35 5.0226 357.00 307.99 40 5.0451
357.17 308.01 45 5.0314 357.44 308.05 50 5.0103 357.67 308.08 55
4.9916 357.81 308.11 60 4.9799 357.88 308.12 6
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Estimacin de parmetros
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Optimizacin
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PROBLEM!!! When trying to solve the dynamic optimization
problem, EMSO informs that there are some errors with respect to
the number of specifications as shown in the following slide.
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Optimizacin
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Estudio de casos
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Anlisis de Sensibilidad
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PROBLEM!!! When trying to solve the dynamic sensitivity problem,
the EMSO apps was forced to closed, as you can see in the following
slide.
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Anlisis de Sensibilidad
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Referencias
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[1] B. A. Ogunnaike and W. H. Ray, Process Dynamics,
Modeling, and Control. Oxford University Press, Inc.,
1994.
[2] C. Smith and R. Corripio, Principles and practice of
automatic process control, Third Edit. United States of
America: John Wiley & Sons, 2006.
[3] R. Soares and A. Secchi, EMSO Users Manual. .
[4] A. R. Secchi, Lecture notes on Dynamic Simulation and
Optimization using EMSO. 2012.
