Por encima del pinch

Comenzaremos el diseño por la subred situada por encima del punto pinch. En la figura [*] se muestra la población de corrientes situadas por encima del punto pinch (que hemos calculado antes que se encuentra a $ 173$ ^oC). Lo primero que hay que resaltar es que por encima del pinch tenemos cinco corrientes frías y sólo una corriente fría con alguno de sus extremos en el punto pinch. Esto nos indica que tenemos que dividir la corriente fría hasta cinco veces. Como esto sería muy complicado en la práctica, vamos a ignorar la corriente $ 5$, cuya diferencia de entalpía es despreciable frente al resto de corrientes. Por tanto, sólo es necesario dividir la corriente fría cuatro veces.

Figura: Población de corrientes por encima del punto pinch
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Siguiendo el método de diseño pinch es fácil colocar los primeros intercambiadores (figura [*]). Como podemos observar en la figura [*], la corriente fría $ 9$ tiene cuatro ramas. La corriente $ 9$ es la corriente que va desde el tanque de almacenamiento hasta el botellón de flash. Y los cuatro intercambiadores que se han colocado en cada una de las ramas de la corriente $ 9$ están ya presentes en el diagrama de flujo. También podemos observar cómo se han marcado las corrientes $ 3$ y $ 4$, de manera que no son necesarios más cambiadores en esas corrientes calientes.

También observamos que la temperatura de salida de la corriente caliente en la unidad $ 3$ es de $ 209$ ^oC. No puede ser menor, puesto que la temperatura de suministro de la corriente fría $ 1$ es de $ 189$ ^oC, y la diferencia entre ambas debe ser al menos de $ 20$ ^oC (que es el valor escogido de $ \Delta T_$min). Por tanto, imponiendo esta restricción obtenemos el duty del cambiador $ 4$, lo que a su vez nos da el duty del cambiador $ 5$ (estos eran los dos cambiadores que quedaban por dimensionar en las cuatro ramas paralelas de la corriente fría $ 9$).

Figura: Primeros intercambiadores por encima del punto pinch
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Una vez que se ha fijado el duty del cambiador $ 5$, obtenemos también la temperatura de entrada en el extremo caliente. Con esta temperatura podríamos ya dimensionar el cambiador que aparece a trazos en la figura [*]. Sin embargo, no es posible porque la temperatura de salida de la corriente fría del cambiador $ 3$ es superior a la temperatura de la corriente caliente. Por tanto, hay que dividir la corriente $ 10$. Una vez que se ha dividido esta corriente desaparece el inconveniente de la temperatura de la corriente fría, y queda dimensionado el nuevo cambiador (figura [*]). La corriente fría $ 10$ se completa con un intercambiador de servicios auxiliares.

Figura: La subred por encima del pinch finalizada
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El diseño final por encima del pinch, mostrado en la figura [*], sólo requiere un cambiador adicional respecto al diagrama de flujo del caso base. El único inconveniente con el diseño propuesto, y es que en el nuevo intercambiador puesto, en su extremo frío la diferencia de temperaturas viola la diferencia mínima de temperaturas. Sin embargo, dado que el diseño es bastante compatible con el caso base, aceptaremos el pequeño incremento en el consumo de servicios de calefacción que supone5.2.

2004-05-30