Maestría en Ingeniería Química · 2019
Elaboracion de una herramienta computacional para la deteccion de incongruencias en el diseño conceptual y basico de procesos quimicos
Los simuladores de procesos presentan errores que no suelen tenerse en cuenta, y por ende podrían afectar el diseño de un proceso. Existen reglas de heurística que permiten realizar diseños más acordes con la práctica y no suelen ser verificadas por los simuladores de procesos. Por este motivo, en este proyecto se desarrolló una herramienta informática que permite revelar incongruencias en las variables de operación y en el diagrama de flujo de un proceso químico. Se realizó una recopilación y clasificación detallada de reglas de heurística usadas para el diseño de equipos y procesos. Se establecieron estrategias de sistematización para programar un algoritmo que evalúa los distintos tipos de heurística encontrados, usando programación en Microsoft Visual Basic®. Se diseñó una interfaz gráfica para facilitar con ello el uso de la herramienta y la lectura de los resultados entregados. La herramienta fue sometida a un proceso de evaluación interna con seis procesos como casos de estudio. Posteriormente se realizó una evaluación externa con estudiantes para evidenciar el correcto funcionamiento de la herramienta, y se aplicó una encuesta con el fin de evaluar su utilidad y eficiencia. Se concluyó que la herramienta permite detectar errores en los intervalos de operación de las variables del proceso, fallas en el diseño de los equipos, algunos errores de topología básica, falencias en los balances de masa, entre otros. _____________ * Trabajo de investigación de Maestría en Ingeniería Química ** Facultad de ingenierías fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Director: PhD. Fredy Augusto Avellaneda. Codirectores: PhD. Debora Alcida Nabarlatz, Ing. Iván Darío
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 15
- OBJETIVOSp. 18
- Objetivo generalp. 18
- Objetivos específicosp. 18
- MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTEp. 19
- Simulación de procesosp. 20
- Simuladores comerciales de procesosp. 21
- Reglas de heurística para el diseño de procesosp. 26
- Topología de procesos químicosp. 28
- LOS DISEÑOS DE PROCESOS QUÍMICOSp. 30
- 1.1. INTRODUCCIÓNp. 15
- 1.2. DESARROLLO EXPERIMENTALp. 31
- 1.2.1. Revisión del estado del artep. 31
- 1.2.2. Organización y clasificación de las reglas de heurísticap. 31
- 1.2.3. Diseño del algoritmo de detección de incongruenciasp. 32
- 1.3. RESULTADOS Y ANÁLISISp. 34
- 1.3.1. Revisión bibliográfica y clasificación de las reglas de heurísticap. 34
- 1.3.2. Programación del algoritmo preliminarp. 43
- 1.3.3. Diseño y programación del algoritmo de detección de erroresp. 44
- heurísticap. 60
- 1.3.5. Análisis de los algoritmos adicionalesp. 58
- 1.3.6. Análisis de la capacidad del algoritmo de detección de erroresp. 60
- 1.4. CONCLUSIONESp. 61
- APLICACIÓN DEL ALGORITMO DE DETECCIÓN DE INCONGRUENCIASp. 63
- 2.1. INTRODUCCIÓNp. 15
- 2.2. DESARROLLO EXPERIMENTALp. 31
- 2.2.1. Diseño y desarrollo de la interfaz del menú principalp. 63
- 2.2.2. Diseño y desarrollo de la interfaz del menú de opciones adicionalesp. 64
- 2.2.3. Diseño y desarrollo del reporte gráfico de incongruenciasp. 65
- 2.3. RESULTADOS Y ANÁLISISp. 34
- 2.3.1. Interfaz del menú principalp. 65
- 2.3.2. Interfaz del menú de opciones adicionalesp. 68
- 2.3.3. Reporte gráficop. 70
- 2.4. CONCLUSIONESp. 61
- CAPÍTULO 3. EVALUACIÓN DE LA HERRAMIENTA INFORMÁTICAp. 89
- 3.1. INTRODUCCIÓNp. 15
- 3.2. DESARROLLO EXPERIMENTALp. 31
- 3.2.1. Evaluación internap. 90
- 3.2.2. Evaluación externap. 91
- 3.2.3. Correcciones y mejorasp. 91
- 3.3. RESULTADOS Y ANÁLISISp. 34
- 3.3.1. Análisis de la evaluación internap. 92
- 3.3.2. Análisis de la evaluación externap. 96
- 3.3.3. Acciones correctivas y arreglos finalesp. 103
- 3.4. CONCLUSIONESp. 61
- 4. CONCLUSIONES GENERALESp. 106
- 5. RECOMENDACIONESp. 108
- REFERENCIASp. 109
- BIBLIOGRAFÍAp. 35
- ANEXOSp. 119
- Tabla 1. Principales simuladores de procesosp. 22
- Tabla 2. Bibliografía utilizada para la selección de las reglas de heurísticap. 35
- heurística halladas en Walas et alp. 35
- capacidad de flujo. Fuente: Tomado y modificado de Walas et al. [34]p. 37
- heurística halladas en Branan [39]p. 38
- Tabla 6. Datos de bombas para aplicar heurística de presión máximap. 45
- Tabla 7. Datos de bombas para aplicar heurística de cálculo de potenciap. 46
- centrífuga y reciprocantep. 47
- Tabla 10. Datos de torres para aplicar heurística de relación longitud/diámetrop. 50
- del fluidop. 52
- bombas del ejemplop. 52
- Tabla 13. Propiedades de flujo y presión para las bombas del ejemplop. 54
- Tabla 14. Casos de estudio de procesos químicos tomado de la literaturap. 90
- de Ingeniería Química de la UISp. 90
- evaluación internap. 93
- Figura 1. Prototipo de formato de tabla de corrientesp. 33
- Figura 2. Prototipo de formato de tabla de equiposp. 34
- Figura 6. Clasificación general de las reglas de heurísticap. 41
- Figura 8. Diagrama de flujo del algoritmo de contradiccionesp. 59
- Figura 9. Ventana de inicio de la interfaz de la herramienta informáticap. 66
- Figura 10. Interfaz del menú principal del AUDIPROp. 67
- Figura 11. Menú de funciones adicionales de AUDIPROp. 69
- Figura 12. Ejemplo de reporte de generalidades del AUDIPROp. 71
- AUDIPROp. 74
- Figura 14. Reporte de inconsistencias en los datos ingresados del AUDIPROp. 76
- AUDIPROp. 77
- Figura 16. Ejemplo de reporte de cantidad de errores por tipo de equipop. 78
- Figura 17. Ejemplo de cantidad de errores por subtipo de equipop. 79
- Figura 19. Ejemplo de reporte de cantidad de errores para bombasp. 81
- Figura 21. Ejemplo 1 de detalle de inconsistencias en bombasp. 84
- Figura 22. Ejemplo 2 de detalle de inconsistencias en bombasp. 85
- Figura 23. Ejemplo1 de detalle de inconsistencias en recipientes de procesosp. 86
- Figura 24. Ejemplo 2 de detalle de inconsistencias en recipientesp. 87
- primera sesiónp. 98
- en la primera sesiónp. 99
- segunda sesiónp. 101
- en la segunda sesiónp. 102
- de la tabla PFD de equipos del AUDIPROp. 119
- en el programap. 123
- ANEXO D. Formato de implementación de reglas de heurísticasp. 137
- ANEXO E. Diagrama de flujo general de AUDIPROp. 138
- ANEXO F. Manual del usuario para el uso de AUDIPROp. 139
- ANEXO G. Evidencia de la evaluación de los casos de estudiop. 139
- ANEXO H. Encuesta aplicada a los estudiantesp. 140
- ANEXO I. Resultados generales de la encuestap. 144
- ANEXO J. Acciones correctivasp. 148