Pinch

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  • Publicado : 15 de noviembre de 2010
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El análisis pinch, también llamado método pinch de diseño de procesos o tecnología pinch, es una metodología para optimizar la recuperación energética en un proceso químico industrial, minimizando la inversión de capital.
Como fue conceptualizado inicialmente a finales de la década de 1970 por Linnhoff y Vredeveld, este análisis cuantifica los servicios que existen en una planta industrial(vapor, agua, y en general los servicios de calentamiento y enfriamiento), y los analiza frente a las necesidades de intercambio de calor de la planta.
A través de un diseño correcto de la red de intercambiadores de calor, el análisis pinch indica de qué modo se pueden aprovechar aquellas corrientes calientes y frías de una planta, para intercambiar calor entre ellas, minimizando así el uso deservicios de calentamiento o enfriamiento.
El procedimiento incluye diferentes pasos. Inicialmente se determina la temperatura Pinch y el requerimiento mínimo de enfriamiento y calentamiento estableciendo las curvas compuestas o la tabla de problemas. El diseño de la red de intercambiadores de calor permite situar los intercambiadores dentro del proceso.
La metodología Pinch tiene las siguientesventajas:
* Es una metodología sistemática para el diseño integrado de plantas de proceso
* Identifica el mínimo consumo de energía necesario
* Permite considerar diferentes opciones de diseño
* Considera al mismo tiempo el coste de energía y de capital
* Se puede aplicar en plantas de proceso nuevas o ya existentes.
Durante las dos décadas siguientes, ésta metodología fueaplicada posteriormente a procesos de transferencia de masa, recuperación de hidrógeno y diseño de procesos de destilación. El resultado fue el desarrollo de una de las principales metodologías de diseño de procesos industriales de los últimos tiempos.
Actualmente incluye el diseño de:
a) Redes de recuperación de calor.
b) Sistemas de separación.
c) Sistemas de remoción de desechos.
d) Sistemasde calor y potencia.
e) Sistemas de servicios auxiliares.
f) Complejos industriales.

Sus objetivos, además del mejoramiento de la eficiencia energética del proceso, incluyen:
a) Reducción del costo de capital.
b) Reducción del costo de la energía.
c) Reducción de emisiones contaminantes.
d) Optimación del uso del agua.
e) Mejoramiento de la operación y de la producción.

Esta técnicase ha aplicado en refinerías, fundidoras, plantas petroquímicas, papeleras, cerveceras y textiles, entre otras.
Bases teóricas
Ejemplo:
Se tiene la corriente de producto A, la cual debe enfriarse para poder ser procesada posteriormente. La temperatura debe bajar de 200 °C a 100 °C. En un diseño normal, esta operación implica gastar agua de enfriamiento para satisfacer esta necesidad. Por otrolado, la corriente B necesita calentarse para su proceso. Su temperatura debe subir de 80 °C a 200 °C. En un diseño normal, esta operación requeriría de un gasto de vapor para este calentamiento. Si en vez de usar los servicios de agua y vapor para estas operaciones, se reúne dentro de un mismo intercambiador de calor a las corrientes A y B (el calor de A calienta a B, mientras A se va enfriando),se ahorra gran parte del vapor, y casi toda el agua de enfriamiento.

Curvas compuestas
En este ejemplo, no es posible llegar a un 100% de ahorro de servicios ya que la primera ley de la termodinámica no lo permite. Sin embargo, el ahorro en costo de operación puede ser sustancial. En el ejemplo, esta ley nos pide un gradiente mínimo de temperaturas entre las dos corrientes para que pueda habertransferencia de calor entre ellas (ΔT mínima). A este valor de ΔT se le conoce como el "punto de pinch", ya que es la región más próxima entre las dos corrientes. El valor del pinch es un grado de libertad del diseñador, que debe considerar que a menor valor de pinch se tendrá mayor recuperación energética y mayor inversión de capital en intercambiadores de calor; y viceversa.
El número de...
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