Truco NPSH en ASPEN HYSYS

Sabias que? Aspen Hysys puede calcular la NPSH de una bomba, pero ten cuidado que la simulación sea correcta!

La operación unitaria Bomba en Aspen Hysys tiene la pagina NPSH en la pestaña Rating. Por lo que, a primera vista puede pensarse que esta proporciona información valiosa con poco o nada de esfuerzo. Pero debes pensarlo dos veces!!

En muchos casos la bomba extraerá la alimentación de un tanque o separador, por lo que hay que tener en cuenta:

1. La presión en el tanque.
2. La diferencia de elevación entre el fondo del tanque y la bomba.
3. El nivel del líquido en el tanque.
4. La caída de presión en las tuberías desde el tanque hacia la bomba.

Si solo se modela la bomba y no los equipos corrientes arriba, depende de los cálculos manuales asegurarse de que la presión a la que se alimenta la bomba es la correcta. Si se han modelado los equipos corrientes arriba, se debe tener en cuenta ciertos aspectos para una correcta simulación:

1. En estado estacionario, Aspen Hysys no calcula la carga estática, excepto para presiones dentro del segmento de tubería. Por lo que se necesita algo que pueda contabilizar el nivel del líquido en el tanque. Este algo puede ser una válvula con caída de presión negativa la cual es calculada basada en el nivel del líquido o en tubería vertical con una longitud que alcance la altura del liquido.
2. Utilizar un segmento de tubería para representar la tubería desde el tanque hacia la bomba. Se puede considerar los accesorios en esta sección. Es fácil adicionar un tramo de tubería para contabilizar el nivel de líquido. 

El modelo es semejante al de la figura de abajo.

En estado dinámico, Aspen Hysys puede calcular la carga estática, pero recuerda que esta opción está inactiva por defecto y se debe establecer la elevación de todas las piezas del equipo correctamente.

Por lo que, poniendo atención a los detalles, parece que la NPSH para la bomba es suficientemente alta. Pero si se conoce que en el ejemplo de la figura el nivel del líquido es alrededor de 6 m arriba de la boquilla de entrada de la bomba y el fluido es n-butano cercano al punto de ebullición, la NPSH disponible de 11 m parece sospechosamente elevada. Entonces cual es el error?

Aspen Hysys considera la presión de la corriente de alimentación de la bomba como la presión del líquido a la entrada de la bomba. En términos de Flarenet esta es la presión estática o también la presión que debes medir con un sensor de presión cuya área de medición es paralela a la dirección del flujo. Por lo que, los cálculos de NPSH agregan la carga de velocidad a la presión. Para calcular esta carga de velocidad se utiliza el tamaño de la boquilla de entrada. Por defecto el tamaño de la boquilla de entrada es definida en la pestaña Rating, en la página Nozzle es 50 mm.  

Aún un pequeño cambio en el diámetro de la boquilla tendrá un enorme impacto en los resultados. En mi ejemplo, cambiar el tamaño de la boquilla de 50 mm a 60 mm hace que la caida de la NPSH de 10.98 m  a 5.13 m. Cambiando el diámetro a 100 mm origina una NPSH de solo 0.39 m.

También note que cambiando el diámetro de la boquilla en estado estacionario no originará una solución y por consiguiente el resultado de NPSH solo será actualizado después de que se fuerce a Hysys resolver.

Traducido del artículo Did you know series: HYSYS can calculate the NPSH of your pump, but care is required to get it right! del blog Do's & dont's in process modelling.