PortadaESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASDEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUMICA INDUSTRIALACADEMIA DE INGENIERIA DE PROCESOSASIGNATURA DE DISEO BSICO DE PROCESOSIntegracin trmica y el diseo Pinch.Definiciones relacionadas con las redes de cambiadores de calor; tipos de corrientes, carga trmica,diferencia mnima de temperaturas, ervicios de calentamiento y enfriamiento, cascada de calor, curvas compuestas, etcConstruccin de las curvas compuestas.Ubicacin del punto pinch y determinacin de las cargas mnimas de calentamiento y enfriamiento, con las curvas compuestasAlgoritmo de la tabla problema.Diseo de la red de intercambiadores de calor en el diagrama de reja.Aplicaciones del diseo de redes de cambiadores de calor.Rompimiento de lazos de calor y divisin de corrientes en los diseos de redesEstimacin de reas con las curvas compuestas.Metodologa de mejoramiento de redes de cambiadores de calor que presentan lazos de calor.Problemas de diseo de redes de cambiadores de calor con lazos de calor y divisin de corrientes.Ing. Jorge S. Morn Guzmn2015

01/30

Tetrahedros_proy_TIPOS_MATSMATERIALESPROYECTOSTIPOS DE MATERIALES (para equipo y construcciones)1MATERIAL ANISOTRPICOAlgunas propiedades dependen de la orientacin interna de la estructura del material2MATERIAL ISOTRPICOLas propiedades no dependen de la orientacin interna de la estructura del material3MATERIAL ATRPICOAlgunas propiedades no presentan una tendencia bien definida.ESTAS NOTAS SON SOLO DE REFERENCIA PROFESIONAL, NO SON DEL CURSO

USOPROPIEDADESESTRUCTURAPROCESOUSOCOSTORECURSOSBENEFICIOS02/30

Ecuaciones y Unidades Trmicas ProcesoEcuacinUnidadesReaccin QumicaDHR=SDHP - SDHRKJ/mol=KJ/molKJ/molCalor de reaccinDHR=DCpDTcal=cal/CCCalor de reaccinQ=mDCpDTcal=molcal/molCCFlujo TrmicoQ=FCpDTcal=cal/CCKWkW/CCDiseo Intercambiador de Calor, ICQ=UADTcal=cal/m2Cm2CKWkW/m2Cm2CDiseo Intercambiador de Calor, ICQ=UAMLDTcal=cal/m2Cm2CKWkW/m2Cm2C

ECUACIONES Y UNIDADES TRMICAS03/30! kW_hr (1 kVatio) = 3.6 x 106 Jolues = 8.6 x102 Kcal

Simbologa y ObjetivosSIMBOLOGIA PARA EQUIPO TRMICOc_2TiTfTic_1T1T2c_1T1T2c_1T1T2T1 > T2T1 < T2TfTiTf > TiTfTf < TiINTERCAMBIADOR DE CALORENFRIADORCALE NTADORTiTfTiT1T2T1T2T1T2TfTiTfT1 > T2c_1c_1T1T2Ahorro de energaT1de los servicios de la plantade procesoc_2 T3T4c_2T3T4T3 < T4T2CORRIENTE CALIENTECORRIENTE FRIA

E 11VAP 1480 KW1000 KW58511VAP 1E 1604/30T4 -T 3KMolT4 -T 3KMol

COSTOS_TOTALES_ANUALIZADOSSERVICIOSCostoU=1/(1/h1 + 1/h2)h_i_fh_a_fh_vapVap2.810E-06A=Q/U(DTLM)KW/C m2KW/C m2KW/C m2A.F4.960E-07COSTO=6000 + 700A0.650.80.30.53.306E-06COSTO VARIABLECOSTO FIJOCOSTO VARIABLEBASEVapor250CAgua de enfriamientoCostoCostoCostoFijoServiciosF.SVarIableC.F.200C100CC.C.KWKJ/$/seg/hr/da/$/30C230CKW.segKJhrdaaoao250C200 KW200 KW020010.00000330636002435019994.688Agua deOPCION 1enfriamiento250C40CC.F.Vapor30C150C200C160C100C150C230CC.C.80 KW80 KW120 KW250C20C150CEqEquipoTC1TC2CalCalentad.160100200160ICInt. Cal150IC3040Enf20EnfEnfriadorTF4TF3EqQTC1TF3TC2TF4T1T2DTLMUACosto FijoCostoCostoKWCCCCCCCm2$ServiciosF.SVariableCal802501502502301002049.70679476480.30769230775.238051.9202266391KWKJ/$/seg/hr/da/$/IC12016030100150107030.83390054220.49.739071.5553931513KW.segKJhrdaaoaoEnf8020020160401602067.32576857480.21818181825.458106.47646791738010.000003306360024350.0007997.88EESSTOTAL25229.9520877077OPCION 2Agua de enfriamiento250CC.F.30CVapor30C190C200C120C100C190C230CC.C.40 KW160 KW40 KWEqEquipoTC1TC2CalCalentad.200120120100ICInt. Cal190IC3030Enf20EnfEnfriadorTF4TF3EqQTC1TF3TC2TF4T1T2DTLMUACosto FijoCostoCostoKWCCCCCCCm2$ServiciosF.SVariableCal40250190250230206036.40956906510.30769230773.577600.93KWKJ/$/seg/hr/da/$/IC16020030120190109036.40956906510.410.999323.89KW.segKJhrdaaoaoEnf401202010030908084.9018701570.21818181822.167154.544010.000003306360024350$3,998.94EESSTOTAL24079.36OpcinEquiposCostoGastoAhorroROIFijoVariable$$$/aoaosBase20.0019994.69001325229.957997.8811996.812.102324079.363998.9415995.751.51

Reactor @ 200CReactor @ 200CReactor @ 200CCOSTOS TOTALES ANUALIZADOS Y RETORNO DE LA INVERSIN (RETURN OF INVESTMENT, ROI), RI05/30$/KJ/DATOSCLCULO DEL RETORNO DE LA INVERSIN (RETURN OF INVESTMENT, ROI), RIAHORRO = GASTO_VARIABLE_BASE - GASTO_VARIABLE_OPCIONROI_OPCION = COSTO_FIJO/AHORRO

Flujograma Bsico

1 DIAGRAMA DE FLUJO INICIAL4 CORRIENTES2 CALIENTES, 1, 22 FRIAS 3, 406/30MTODO DE PUNTO DE PLIEGUE (PINCH)

FLUJOGRAMA_Y_BALANCE-INICIALFLUJOGRAMAORIGINAL220 1CorrT-ini, CT-fin, CFCp, kW/CEntalpaEntalpa2500250DTCkwkw4160 210C12206022-160-35203520C227016018-110-19801980Hcalientes =5500250.210F3502102016032003200F4160210505025002500Hfrias=5700270 21796Hcalientes -503Hfrias=QD =-2001404C220352060601122 1724C27019801602218576160F2103200208000Q TOTAL320CorrICFCPT?F2102500501220.01138.422.0138.44503139.850.020139.817962270.02192.018.0192.03139.8210.020.0139.81404.01138.4E16022.0138.4554.48205054.4817242192.0E216018.0192.062031.55031.525764160VAP2105072502502500FLUJOGRAMABASETQT220125002504160210TT250.210TT2701796QT50TQ1404T3200Q60QQ172435202 5761601980QTQ

&L&D&C&AR1T1R1T1E221VAPE1DESCOMPOSICION DEL DIAGRAMA DE FLUJO INICIAL EN CORRIENTES CON DATOS PARA BALANCE INICIAL07/302 EXTRACCIN DE DATOSMTODO DE PUNTO DE PLIEGUE (PINCH)R1T1

Curva_Compuesta_Sin_Grad_TCurva compuesta calienteCurva compuesta fraT-calTSFCPHAcumuladaT-fraTSFCPHAcumulada270018055005002000220501890046001601102022002200160604024002200210507035005700C_218270160C_12705500027022220602204600022021042005700210C_350160220022001602021060020060C_450005050210160Segmento de curva fra conentalpa no solapada=Qcal_minQcal min= 200CalorIntegradoLa curva caliente siempretermina en el eje, conQenf min= 0H = 0

Curva_Compuesta_Sin_Grad_T

Temp C, CalienteTemp C, friaQ, KWT, CCurvas Compuestas

Curva_Compuesta_con_Grad_TCurva compuesta calienteT-calTSFCPHAcumuladaSegmento de curva fra con2700180550027024021018015012090603027055000270entalpa no solapada = Qcal min22050189004600C_2220460002201606040240022001827016021040006500210Qcal min= 1000601002222000C_1160220030001602222060600100060Curva compuesta fra50080050CalorT-fraTSFCPHAcumuladaC_3Integrado50020080020210501601102022003000C_421050703500650050210160La curva caliente siempre50*20 QD= 1000-200 = 800termina en el eje, con0H = 02200Qenf min= 8005700

3 CURVAS COMPUESTAS SIN DT min08/30DT min No existe

Curva_Compuesta_con_Grad_T0000000000

Temp C, CalienteTemp C, friaQ, KWT, CCurvas Compuestas

Cascada_de_calorCascadaCascadaBaseCorregidaBASETT'=T'0DTSFCpCal -SFCpFraQBQ0VAPC_2270160T+-DT/218C_C27026026001000QCal minC_1220604018720720172022C_C220210220C_35021010-52-520200120020C_C160150210C_416021040-30-1200-10000PUNTO PINCH50C_C6050170CORREGIDA2020400-600400C_2260150C_F506015018902180-420580C_121050C-F16017060221022220-200800QEnfr minC_360220C_F2102205020AEC_417022050Temperatura, C5060150170210220260Entalpia, kW8005804000120017201000(Valores tomados de la cascada de calor)Tpinch cal180Tpinch fria160Calor integrado =HCalientes - QEnfr min = 5500-800= 4700kWHFrias - QCal min = 5700-1000= 4700kWLa diferencia de las entalpias de las corrientes =QEnfr min - QCal min5700 5500 = 1000 800 = 200 = QD

Punto PINCHDTmin= 20 CCURVAS COMPUESTAS CON DT min09/30ALGORITMO DE LA CASCADA DE CALOR10/30

Cascada_de_calor5060150170210220260

Datos de todo el rangoQ, KWTCCurva Grand Compuesta

Algoritmo_Tabla_ProblemaConstruccin de la tabla problemaDatos inicialesCorrienteTinicial(C)Tfinal(C)FCp(kW/C)H(kW)C1 122060223520C2 22701601819805500F1 350210203200F2 41602105025005700DTmin = 20CDtmin/2 = 10C-200Temperaturas ajustadasCorrienteTentradaTsalidaTiTfC2 2270 - 10 = 260160 - 10 =150260150C1 1220 - 10 = 21060 - 10 = 5021050F1 350 + 10 = 60210 + 10 = 22060220F2 4160 + 10 = 170210 + 10 = 220170220Tabla problema del ejemploDHDHDHDHTTC2 2C1 1F1 3F2 4QCalQFraQbQ0Q0ajust.12600000000001000222040720000720072072017203210101800200500180700-5202001200417040720880800200016002800-1200-10000515020360440400800400400-600400660901980180019801800180-420580750102202200220-200800FCp18222050SDH intervalos =1980352032002500-200QDTemperatura Pinch Caliente = 180CCon el resultado de la suma en las columnas se puede comprobar el valor de H de las corrientes.Temperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KW

ALGORITMO DE LA TABLA PROBLEMA11/30Q0 = Qbi + QbI+1

Curva Grand_Compuesta Tabla_ProTemperatura, C5060150170210220260Entalpia, kW8005804000120017201000(Valores tomados de la columna Q0ajustde la tabla problema)Tpinch cal180Tpinch fria160Calor integrado =HCalientes - QEnfr min = 5500-800= 4700kWHFrias - QCal min = 5700-1000= 4700kWLa diferencia de las entalpias de las corrientes =QEnfr min - QCal min5700 5500 = 1000 800 = 200 = QD

Curva Grand_Compuesta Tabla_Pro

12/30Datos de todo el rangoH, KWTCCurva Grand Compuesta

DIAG_REJILLA_CAM_CALOR_CORR _1CCKW/CkwTiTfFCPDTCEntalpaC122060221603520kwC2270160181101980Hcalientes =5500F350210201603200F416021050502500Hfrias=5700Htotal=11200QD=-200Temperatura Pinch Caliente = 180CTemperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KWTpinch = 180DHarribaDHarriba+ DHabajo22060DHabajo8802640352022440270160|16203601980250018300055002105010002200320020210160250002500350050220057006000Tpinch = 160520011200

ALGORITMO DE LA TABLA PROBLEMA Y GRAND CURVA COMPUESTA&L&D&C&A1234REJILLA DE CAMBIADORES DE CALOR CORRECTA13/30Trazado de lineas de corrientes,linea de puntos pinch caliente y fro. Balance de energa arriba (izquierda) y abajo (derecha) del punto pinch

DIAG_REJILLA_CAM_CALOR_CORR_2CCKW/CkwTiTfFCPDTCEntalpaC122060221603520kwC2270160181101980Hcalientes =5500F350210201603200F416021050502500Hfrias=5700Htotal=11200QD=-200Temperatura Pinch Caliente = 180CTemperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KWFCphFCpcTpinch = 180FCpeFCpsDHarribaDHarriba+Ariba PP2201808060DHabajoDHabajo1000220032001-32220si201000..22001-42250no210190.177.61601602-31820no2500025002-41850no35005022005700880.6000Tpinch = 160520011200

&L&D&C&A123412331244REJILLA DE CAMBIADORES DE CALOR CORRECTA14/30Trazado de lineas de conexin de Intercambiadores de calor entre corrientes, (acoplamiento de corrientes). Balance de cargas de calor (trmicas) en los intercambiadores de calor (IC).

DIAG_REJILLA_CAM_CALOR_CORR 3CCKW/CkwTiTfFCPDTCEntalpaC122060221603520kwC2270160181101980Hcalientes =5500F350210201603200F416021050502500Hfrias=5700Htotal=11200QD=-200Temperatura Pinch Caliente = 180CTemperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KWFCphFCpcTpinch = 180FCpeFCpsDHarribaDHarriba+Ariba PP2201808060DHabajoDHabajo1000220032001-32220si201000..22001-42250no210190.177.61601602-31820no2500025002-41850no3500501000 kw22005700880.6000Tpinch = 160520011200

&L&D&C&A123412331VAPE1244E2REJILLA DE CAMBIADORES DE CALOR CORRECTA15/30Trazado de equipos de servicios en las lineas de corrientes correctas (agua de enfriamiento y vapor de calentamineto). Balance de calor final en todas las lineas de corrientes

DIAG_REJILLA_CAM_CALOR_CORR_4CCKW/CkwTiTfFCPDTCEntalpaC122060221603520kwC2270160181101980Hcalientes =5500F350210201603200F416021050502500Hfrias=5700Htotal=11200QD=-200Temperatura Pinch Caliente = 180CTemperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KWICTickoffFCphFCpcTpinch = 180Corr880FCpeFCpsDHarribaDHarriba+122018042.4okIAriba PP2201808060DHabajoDHabajo4177.616020okD10002200320022001-32220si201000..22002270235.680okI1-42250no210190.177.61601604190177.658.0okD2-31820no2500025006202-41850no501000 kw3500880.220057006000Tpinch = 160520011200

&L&D&C&A123412331VAP132E14244E2REJILLA DE CAMBIADORES DE CALOR CORRECTA16/3016/Verificacin de los valores de acercamiento en las lineas de corrientes en cada intercambiador de calor, (verificacin de marcas , - tickoffs-).

MALLA_CAMBIADORES_CORRECTA50201605088022004403520222201808060177.61606201000360198020270235.6180160190100021021025003200MALLA DE CAMBIADORES DE CALOR INCORRECTA

12341324E1E2VAP11211MALLA DE CAMBIADORES DE CALOR CORRECTA17/30

REARREGLO_FLUJOGRAMA_CORRECTO43FLUJOGRAMAFLUJOGRAMAC_4160 C_350ORIGINALREORDENADO122060220 1C_12500440 KW160 2102104210210270 217961601000C_22705032140460360 KW 1724AHORROVAP2500VAP1000150060.0% 576160AhorroQtotal=8000Qt=650015000.1919% menos1724440CorrICICQTeTsDTCorriente5763601220.01180.0188022018040.01AE2300AE800150065.2%4177.6160.01880160.0177.617.64TOTAL4800TOTAL1800300062.5%88021000235.6180.055.622235.62180.021000160.0210.050.033210.0160.03220018080100.011000.03220050160110.031180.0380.04620270235.634.423160.050.04620177.6190.012.442200.0VAP100016021050.042270.04235.6E_1440806020.014190.0177.6E_236018016020.02620.06500

&L&D&C&AVAPR1T1E1E24213R1T1E241VAPE1DIAGRAMA DE FLUJO DE LA RED DE INTERCAMBIO DE CALOR OPTIMIZADO CORRECTO18/3018/

DIAG_REJILLA_CAMB_CALOR_INCORRCCKW/CkwTiTfFCPDTCEntalpaC122060221603520kwC2270160181101980Hcalientes =5500F350210201603200F416021050502500Hfrias=5700Htotal=11200QD=-200Temperatura Pinch Caliente = 180CTemperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KWICTickoffFCphFCpcTpinch = 180180Corr880FCpeFCpsDHarribaDHarriba+122018042.4okIAriba PP22060DHabajoDHabajo4177.616020okD10002200320022001-32220si2022002214.4180.024.4444444444okI1-42250no210.190..177.6.1601604190177.62.4NOD2-31820no2500025006202-41850no5010003500220057006000Tpinch = 160520011200

&L&D&C&A123412331VAP132E14244E2REJILLA DE CAMBIADORES DE CALOR INCORRECTACASO 119/30

MALLA_CAMBIADORES_INCORRECTA50201605088022004403520222201808060160177.61000620360198020270214.4180160190100021021032002500

112112341324E1E2VAP1MALLA DE CAMBIADORES DE CALOR INCORRECTA20/30

REARREGLO_FLUJOGRAMA_INCORRECFLUJOGRAMAFLUJOGRAMAC_4160 C_350ORIGINALOPTIMIZADO22060220 1C_12500160 2102104210210270 21796160C_2270503140460 1724AHORROVAP2500VAP1000150060.0% 576160Ahorro8000650015000.1919% menos1724440CorrICICQTeTsDTCorriente5763601220.01180.0188022018040.01AE2300AE800150065.2%4177.6160.01880160.0177.617.64TOTAL4800TOTAL1800300062.5%88021000270.0214.455.622270.02214.421000160.0210.050.033210.0160.03220018080100.011000.03220050160110.031180.0380.04620214.4180.034.423160.050.04620177.6190.012.442200.0VAP100016021050.042214.44180.0E_1440806020.014190.0177.6E_236018016020.02620.06500

&L&D&C&AVAPR1T1E1E22413R1T1E241VAPE2DIAGRAMA DE FLUJO DE LA RED DE INTERCAMBIO DE CALOR OPTIMIZADO INCORRECTO21/30

DIAG_MALLA_CAMB_CALOR_INCORREC2CCKW/CkwTiTfFCPDTCEntalpaC122060221603520kwC2270160181101980Hcalientes =5500F350210201603200F416021050502500Hfrias=5700Htotal=11200QD=-200Temperatura Pinch Caliente = 180CTemperatura Pinch Fra = 160CCalentamiento Mnimo requerido = 1000 KWEnframiento Mnimo requerido = 800 KWFCphFCpcICTickoffFCpeFCpsTpinch = 180Corr8802500210160.....503000550031605030okD1-22218no10002200320022001-32220si*201000..22002270180.060okI1-42250no210.177.61601604210177.62.4NOD2-31820no25000250016202-41850no501620 kW880.308025003-42050no350022005700E_14400VAP6000Tpinch = 160520011200352025001620E_23601980E1+E2800

12341331VAP13E1444E2DIAGRAMA DE REJLLA DE RED INCORRECTACASO 222/30342VAPE21E14Malla de comprobacin para ejercicio extra-clase

Ejercicio_1CorrT-in, CT-fin,CFCp, kW/CDT CDH kWkWTiTfDT = 10CDT/2 = 5CC11804021402801804017535C2150404110440Hc =7201504014535F36018031203606018018565F4301302.2100220Hf =5803013013535QD=140IntT CTDH1DH2DH3DH4QCalQFraQbQ0Q0 ajust.11850000000006021751000300030-30-30303145306009006090-30-600604135102040300603030-303056570140280210154420364562686635306012006618066114140200700000000000800000000000FCp2432.2280440360220720580140Temperatura Pinch Caliente = 150CTemperatura Pinch Fra = 140CCalentamiento Mnimo requerido = 60 KWEnframiento Mnimo requerido = 200 KW150DH kW160150DH kWDH kW6018040220280221509001504044044034140200120180602403603604240-2260160130302422202.222015814011421300

123E1V1EJERCICIO COMPLETO 123/30

Ejercicio_2CorrT-inicial, CT-final,CFCp, kW/CDT CDH kWkWTiTfC1180603.512042017555C2140301.5110165Hc =58513525F34511527014050120F470160590450Hf =59075165QD=-5T CTDH1DH2DH3DH4Q CalQ FraQbQ0Q0 ajust.117500000000010021651035000350353513531353010500150105150-45-109041201552.522.507575750-109057545157.567.590225225315-90-10001006552070304001004060-4060750507.51007.510-2.5-42.557.582525037.50037.5037.5-595FCp3.51.525420165140450585590-5Temperatura Pinch Caliente = 80CTemperatura Pinch Fra = 70CCalentamiento Mnimo requerido = 100 KWEnframiento Mnimo requerido = 95 KW80DT100DTDH kW180DH kWDH kW106.518018010350180607042073.5350703.528065.72090140307516525140280101.53707511590709011545501404290501080365.720.745016073.5700450705045510035073.570

123E1E2V1v1EJERCICIO COMPLETO 224/30

Corrientes sin Pinch DTmin = 10C5CCorrientesTentrada(C)Tsalida(C)FCp (kW/C)DTCEntalpa KWTT12501301012012002451252159101858464Hcal =16641549636025781971576652624120180660360Hfrias=1936125185QD=-272SDHc+SDHf=3600T CTDH1DH2DH3DH4Q CalQ FraQbQ0Q0 ajust.12620000000002722245170013600136-136-13613631856060004800600480120-162564154313100248186310434-124-140132512529290232232174522406116-2424869629023223202322320-24248765310024800248-248-2720FCp108861200464157636016641936-272Temperatura Pinch Caliente = No existeTemperatura Pinch Fra = No existeCalentamiento Mnimo requerido = 272 KWEnframiento Mnimo requerido = 0 KW

CORRIENTES.DETERMINACIN DE SERVICIOS Y SIN PUNTO PINCH25/30

Ejercicio_UMBRAL300 kW300kW300 kW200C50C25SDH_c200C50C40C480kW780kW300 kW180 kWEnfriad480 kW3220C12060C800 kW100Q_D320 kWCalentad1100 kW260C800 kW260CTotal1580 kWSDH_f1100kW5100C180 kW40C160C300 kW180 Kw180 kW220C300 Kw60C3220C120C180C60C40C300 kW100C320 kW196C260CDT min10C5C200C50CT_iT_fDHDTFCPDHT'_iT'_f160CCCkWCkWkWCCCCSDH_c0 kWEnfriad120050-300-150230019545195450 kW222060-480-1603480DH_cal7802155521555Calentad340260110022051100DH_fria11004526526545180 kWQ D-320Total180 kWDTDH_1DH_2DH_3SDH_cSDH_fQbQoAhorro94.94%CCkWkWkWAumento877.78%12650000000320Q_cal_min221550002500250-250-2507031952006010060100-40-290304551402804207007007000-2903054510200502050-30-3200Q_enf_minFCP23500Total30048011007801100-320-1150T_pinch_calNo existeT_pinchNo existeT_pinch_friaNo existeQ_cal_min320kWQ_enf_min0kW

2123En el flujograma de la izquierda deterermine las cantidades de servicio de calentamiento y de enfriamiento mnimos requeridos, adems de las temperaturas del punto pinch.(DT min = 10 C).En el diagrama ya se tiene un aprovechamiento de la energa de la corriente 2 al calentar la corriente 3. Determine si se puede mejorar el aprovechamiento del calor, as como el porcentaje de aumento.123131126/30Ejercicio de configuracin y umbral 1/2

Divisin_Corrientes_1DT_min20DT_min_/_210T_pinch_cal320CorrienteTe(C)Ts(C)FCpDTDHT'eT'sDH_cDH_fDH_TF12253753150450235385385235kWkWkWF23004504150600310460460310kWC34002506150900390240390240282.5CCC400250T'DT312SDHcSDHfQbQbQb'kW4806195420900146000000000345239070002800280-280-280653385530020302010-27075375225431075450225300450525-75-345035240704202100420210210-135210225623550150015-15-150195634C45030090045060090010504T_pinch_cal320T pinch calkW6000600T_pinch-fria300Tpinch friaQ-cal-min345Qcal minQ-enf-min195Q enf min

321E13DIVISIN DE CORRIENTES 127/30Debido a los valores de las FCPs no se pueden acoplar las corrientes. Se requiere dividir la corriente caliente

Divisin_Corrientes 2DT_min20DT_min_/_210T_pinch_cal320CorrienteTe(C)Ts(C)FCpDTDHT'eT'sDH_cDH_dcDH_fDH_TF122537531504502353853852353-BF2300380480320310390390310kW3204C34002506150900390240390240282.5CCCC4003-A250T'DT312SDHcSDHfQbQbQb'kW480160621954209000000000001390000000006523855300203020101075C375353.33225331075450225300450525-75-65034240704202100420210210145210kW22565160225225450523550150015-15130195634C3803009004503209007704T_pinch_cal320kW3203200320T_pinch-fria300Q-cal-min345T_pinch_fria300Q-enf-min195MarcDTTICTDTMarcasCorrok46.7400132020ok3-A353.31603001ok20400232020ok3-B3803203002ok203203282.557.5ok33002252251

321E1VAP231DIVISIN DE CORRIENTES 228/30La correinte caliente 3 se ha dividido en 2 corrientes, para poderacoplar las nuevas corrientes calientes con las corrientes frias

Ejemplo Lazo de calor inicioDTmin = 10CCorrienteT-inical, CTfinal, CFCp, kW / CDTCEntalpa(KW)C1170603110330C2150301.5120180Hcal =510F3201352115230F480140460240Hfrias=470QD=40DTmin105SDHc+SDHf980CorrienteT-inical, CTfinal, CFCp, kW / CDTCEntalpaT'iCT'fCC117060311033016555C2150301.512018014525F320135211523025140F48014046024085145CCCCT'DTC1234SDHcSDHfQbQbQb'11650000002021452060060060608031405157.52022.5202.562.582.54855516582.5110220247.5330-82.5-2005553090456001356075557562530045604560-154060330180230240510FCP31.524Rejilla de cambiadores de calor inicialDHC90DH total24017060903303 909015030901801.5209060901101351202209030120230240140804240800240Tabla de Balance trmico de Intercambiadores de CalorDTDTC90QCorr17060Int. CalorCorrienteFCPTeTsDTCH22515029010360 3090330132125135102031258015030221.5150906090901.520906090180232801254590130170390101353a 120 6031317090802404140802203b 160120 2303448014060240240140804139070206011090470504240024043b1208060603b802080521.5905040606053a120806060210905503055621.5503020303a80207137060103060

1343422134342257En estas condicIones no se puede hacer el acoplamiento de corrientes. Se requiere modificar abajo del pinch las corrientes.Rejilla de cambiadores de calor con Divisin de corrientesTick offs6AP129/30Temperatura Pinch Caliente = 90 C Temperatura Pinch Fra = 80 C Calentamiento Mnimo requerido = 20 kW Enfriamiento Mnimo requerido = 60 kwLAZOS DE CALOR 1

Ejemplo de Lazo de calor_2AParte 1.- Red de Intercambiadores de calor optimizadaDTmin = 10CDatosCorrienteT-inical, CTfinal, CFCp, kW / CDTCEntalpa(KW)C1170603110330C2150301.5120180Hcal =510F3201352115230F480140460240Hfrias=470Temperatura Pinch Caliente =90CQD=40Temperatura Pinch Fra =80CSDHc+SDHf980Calentamiento Mnimo requerido =20 kWEnframiento Mnimo requerido =60 kWParte 1Malla de cambiadores de calor inicialTabla de Balance trmico de Intercambiadores de CalorC90QDTDT17060Int. CalorCorrienteFCPTeTsDTCH2515029010390901321251351020125908015030221.51509060901.52090609023280125459030170390101352031317090802401402408022030120344801406024014080604139060309010904602542406043235804590809035800521.59070203053220351530559057050621.570304060353020Parte 2.- Red de Intercambiadores de calor con lazos de calorC90Int. CalorCorrienteFCPTeTsDTCH170601321251351020DTDT390221.51507080120251502705150302326512560120125651.52012031317090802403017039010135203448014060240140802203041390603090259046040140804322065459065204240621.57030406080

LAZOS DE CALOR 2134342652134AP13422AP162AP130A/30

Ejemplo de Lazo de calor_2BLa temperatura de salida del IC 2 en la corriente 2 es de 70 C. La temperatura de entrada en el IC 2 en la corriente 3 es de 65 C. Como 70 65 = 5C.Por tanto se viola el DT min = 10C. Dejando fija la temperatura de entrada del IC 2 en la corriente 3 en 65 C., se procede a:Buscar una ruta en la que se pueda relajar la violacin del T y compensar las cargas trmicas en los cambiadores de calor de la rutapara ajustar las temperaturas.C901706039015070301.5201206013565202203014080424080Para evitar la violacin al Tmin en el extremo fro del cambiador 2, se ajusta su carga restndole X cantidad de calor .para que la temperatura de salida sea 75 CC901706039015070301.520120-X60+X1356520220+X3014080424080Se obtiene Q = 120 X = 1.5*(150-75)X = 7.5 kWAl calcular las cargas resulta X = 7.5 kWDiseo final sin lazos de calor. Disminuye el nmero de cambiadores de calor pero aumenta el calor de calentamiento y enfriamientoC901706039015075301.520112.567.513520227.53014080424080Q_cal27.5Q_enf67.5

134342213434221343426230B/30AP1AP166AP1LAZOS DE CALOR 2