WinClaus es un simulador modular secuencial diseñado expresamente para modelar el proceso de recuperación de azufre, conocido comúnmente como proceso Claus. WinClaus hace uso de diversas técnicas con el fin de modelar de forma mas rigurosa los fenómenos que ocurren en el proceso de recuperación de azufre. El programa permite que usuario establezca la configuración de la planta. WinClaus cuenta además con un conjunto de herramientas que permiten al usuario hacer análisis de sensibilidad en la planta, así como establecer especificaciones para algunas de las variables de proceso. WinClaus es una aplicación de Windows© de 32 bits con una interfaz de usuario sumamente intuitiva.

WinClaus es un sumulador del procesos Claus. Este proceso se esquematiza en la siguiente figura.

El proceso consta de dos etapas, una térmica y otra catalítica. Las reacciones principales en el proceso son las siguientes

en donde S_x = S₂, S₆, S₈ . Adicionalmente, se producen otras especies químicas tal como CO, COS, CS₂, H₂, cuya presencia modifica las variables de operación del proceso, en concreto la demanda real de aire en la planta. Dada lo complejo de la mezcla reactiva, se hace una minimización de la energía libre de Gibbs con el fin de calcular las compocisiones en el estado de equilibrio. Existe el problema de que muchas de las reacciones que ocurren en el proceso son lentas, lo que hace que exista una diferencia entre lo calculado con el estado de equilibrio y lo que existe en la realidad. WinClaus resuelve ese problema calculando un pseudo estado de equilibrio, en donde se toma en cuenta la presencia de las reacciones lentas o limitadas cinéticamente. El estado de equilibrio de un sistema reactivo se establece cuando se cumple la siguiente condición dada por la termodinámica

acoplada con el balance de materia

en donde M es el número de especies químicas y N el número de elementos presentes. El problema es entonces una minimización restringida. Para resolverla, se hace uso del método de los multiplicadores de Lagrange, para este caso la función lagrangiana es la siguiente

posteriormente se calcula el mínimo de la función anterior. El conjunto de ecuaciones resultante se resuelve con la metodología propuesta por Smith y Missen. WinClaus en vez de resolver el equilibrio químico ordinario, resuelve un equilibrio químico modificado, en donde se toma en cuenta la influencia de reacciones limitadas cinéticamente. Esto se hace mediante la inclusión de un conjunto extra de restricciones de este tipo

en donde L es el número de restricciones adicionales que se imponen. Con ello la función lagrangiana toma la siguiente forma

a la función anterior debe calcularsele el mínimo, nuevamente con la metodología de Smith y Missen pero con la modificación propuesta por Martínez y Burgos. Así es como WinClaus calcula el pseudo estado de equilibrio en donde se considera la influencia de reacciones limitadas cinéticamente. Se puede encontrar información más detallada entre los documentos publicados acerca de WinClaus. El principal efecto de incluir la presencia de reacciones limitas cinéticamente en la modelación del proceso Claus se centra en el cálculo de la cantidad óptima de aire requerida por la planta, cuyo efecto se esquematiza en la siguiente figura en donde se grafica la recuperación de azufre contra la relación aire gas ácido de una planta Claus.

En esta sección se presentan algunas vistas en donde vemos a WinClaus en acción. El programa posee una interfaz gráfica de usuario sumamente intuitiva en donde se integran todas sus funciones, la que pueden emplearse con un solo click del ratón

WinClaus permite al usuario establecer la configuración de la planta, para lo que dispone de un editor, mismo que se muestra a continuación

se cuenta con módulos para simular las siguientes unidades de proceso

WinClaus permite emplear diversas unidades para las diferentes variables. En el caso de las presiones, pueden ser tanto absolutas como manométricas. Para especificar las corrientes alimentadas, se dispone de un editor especializado. Este puede calcular de forma directa el agua contenida en el gas ácido, así como la cantidad estequiométrica de aire sin necesidad de simular el proceso

para introducir los datos de los módulos se tiene también un editor especializado. Este tiene la misma apariencia para todos los módulos y permite capturar la información específica de cada unidad. A continuación se muestra el aspecto del editor con los condensadores de azufre

el horno de reacción

la caldera

el convertidor catalítico

el módulo de análisis

y el módulo de control.

La planta Claus tiene la capacidad de generar vapor, para cuantificar esta cantidad WinClaus tiene un editor en donde se fijan las las características del vapor deseado. Con esto el programa resuelve el balance de vapor en la planta.

Cuando los datos necesarios para la simulación están completos esta se puede llevar a cabo. WinClaus cuenta con un panel en donde todos los mensajes generados durante el cálculo se muestran.

si todo es correcto, los resultados generados por WinClaus se pueden consultar a través del reporte que el programa genera. En este reporte se incluyen los resultados generados por los módulos, la tabla de corrientes, el balance de vapor y la recuperación de azufre.

WinClaus es todo un ambiente de trabajo que contiene un bloc de notas y hasta una calculadora, mostrada en la siguiente imágen

toda la información requerida por el usuario puede consultase en cualquier momento, gracias al que el programa tiene ayuda en línea.

WinClaus es un programa escrito íntegramente en Delphi. La programación fué realizada por Víctor Martínez Ortiz y Esteban Burgos Vázquez entre septiembre de 1998 y julio de 1999. Se incluyen dentro del programa unas rutinas de compresión con una modificación del algoritmo LZ77, escritas por Alexander Hassel.

WinClaus no es un programa de dominio público. El propietario de los derechos de autor es el Instituto Mexicano del Petróleo, que tiene su cede principal en la Ciudad de México. Si desea obtener información más detallada de WinClaus, envíe un mensaje al M.C. Esteban Burgos Vázquez.

WinClaus es un programa propiedad del Instituto Mexicano del Petróleo. Durante las etapa de desarrollo, se crearon varias versiones experimentales. EQuimico es una de ellas. EQuimico tiene el único propósito de calcular el estado de equilibrio de una mezcla reactiva con las especies químicas que se encuentran en las corrientes gaseosa que se alimentan típicamente al proceso Claus. EQuimico tiene también la capacidad de calcular el equilibrio químico modificado, pero no hace uso ni de correlaciones ni de ecuaciones cinéticas. El motor de EQuimico es el mismo que de WinClaus, con la diferencia de que este último es todo un simulador completo. EQuimico puede descargase de forma gratuita a través de esta página por medio de un archivo comprimido. Dentro del archivo comprimido se tienen tres archivos, de los cuales uno es el programa, el otro una base de datos extraída del banco de datos de WinClaus y el último la ayuda en línea. Para usar EQuímico, sólo debe descomprimir el archivo en cualquier directorio y desde el explorador de Windows dar doble click en el programa EQuimico.exe, aparecerá la siguiente ventana

donde se contienen los botones con las funciones del programa y el espacio en donde muestra los resultados del cálculo. Este se hace a temperatura y presión constantes. En la ventana se tiene cuatro botones, el botón Editar

permite modificar o establecer las características de la mezcla reactiva, botón Calcular

permite llevar a cabo el cálculo. El botón Ayuda

muestra la ayuda del programa, el botón Terminar

permite salir del programa. Cuando se edita la información de la mezcla, aparece la siguiente ventana

en donde se deben de proporcionar el número de moles de los constituyentes de la mezcla, esto del lado izquierdo de la ventana, del lado derecho se dan el número de moles de las especies limitadas cinéticamente en el equilibrio. En EQuimico el número de moles de estas especies debe de proporcionalas el usuario, al contrario de WinClaus que hace uso de usa serie de procedimientos. Cuando los datos se proporcionan, debe cerrarse la ventana y efectuar el cálculo. Los resultados se muestran en la ventana principal y son semejantes a la siguiente imágen

el programa calcula es estado de equilibrio, sí como una tabla con las conversiones de equilibrio entre 25 y 1625°C. El programa tiene una descripción que aparece al presionar el botón Ayuda, semejante a la siguiente imágen.

Se ha presentado a WinClaus en dos simposios en México por parte de los autores. Los documentos de estos simposios pueden leerse en línea a través de esta página. Se ha publicado también una tesis donde se describen las técnicas empleadas en WinClaus, así como los resultados obtenidos por medio de los casos de estudio. Esta tesis tambien puede consultarse íntegramente a través de esta página. WinClaus tiene un manual de usuario en donde se describe a detalle el uso del programa, mismo que tiene al final instrucciones para dos sesiones de entrenamiento que permiten desarrollar a fondo las capacidades del programa por parte del usuario. Este manual no se publica aquí por no ser de dominio público.