Modelado matemático estacionario y dinámico de un tren de compresión multietapas y de la turbina de vapor asociada

Abstract

En el presente trabajo se desarrolló un modelo matemático en estado estacionario, y en estado dinámico a lazo abierto y a lazo cerrado, de todos los equipos que conforman a un tren de compresión de tres etapas. El proceso incluye al compresor, a tres separadores flash, dos aeroenfriadores, tres intercambiadores de calor de tubos y carcasa y una turbina de vapor de extracción con condensación. Su función es acondicionar al gas reformado a la presión requerida para la síntesis de metanol. Los modelos estacionarios son sistemas de orden cero, mientras que los modelos dinámicos, salvo los de los equipos rotativos, son sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias. Los modelos se programaron en Matlab®, y su resolución se efectuó numéricamente. La integración de los modelos siguió el esquema modularsecuencial para estado estacionario y el patrón orientado a ecuaciones para la simulación dinámica. Los modelos se validaron con datos operacionales y con una simulación en Hysys®. Entre los aportes del trabajo destacó la construcción de una nueva curva de rendimiento para la turbina, el desarrollo de una metodología sistemática para la entonación de un desacoplador estático, y la incorporación de un algoritmo adaptativo en los aeroenfriadores y condensadores de tubos y carcasa, capaz de predecir si existe cambio de fase o no y utilizar las correlaciones adecuadas para el caso. Se recomienda continuar el estudio para incorporar mejoras los modelos, y operacionalmente se sugiere reemplazar o modificar el sistema de control antioleaje actual.