Problemas umbral

No todos los casos posibles presentan un pinch que divide al proceso en dos partes. Por ejemplo, en las curvas compuestas de la figura a tenemos un problema normal, con un pinch y sus objetivos de refrigeración y calefacción. Sin embargo, en la figura b, que se obtuvo desplazando horizontalmente las curvas, sólo se requiere refrigeración. Si movemos de nuevo las curvas (fig. c), disminuyen las necesidades de refrigeración, pero aparecen de nuevo las de calefacción. En resumen, al disminuir $\Delta T_$ mindisminuye $Q_{C\text{min}}$ , pero llega un momento que las necesidades de refrigeración se hacen constantes ( $Q_{C\text{min}}$ no disminuye por mucho que disminuya $\Delta T_$ min). En ese momento, las necesidades de calefacción desaparecen ( $Q_{H\text{min}}$ se hace nulo). Este punto nos da el umbral para $\Delta T_$ min. Los casos que exhiben esta característica se conocen como problemas umbral.

En este problema desaparecieron las necesidades de calefacción. En otros casos (fig. ) desaparecen las necesidades de refrigeración y las necesidades de calefacción se hacen constantes.

**Figura:** Por debajo del valor umbral, algunos problemas no necesitan calefacción

**Figura:** Por debajo del umbral, algunos problemas no necesitan refrigeración

En cuanto a la curva de costes totales para los problemas umbral (fig. ), por debajo del punto umbral los costes de operación se vuelven constantes (ya que la necesidad de servicios generales se hace constante). En la figura a se muestra una situación en la que el punto umbral y el punto óptimo coinciden . Otra situación es la de la figura b donde el valor de $\Delta T$ para el punto umbral es menor que el valor óptimo de $\Delta T_$ min. Como consecuencia del perfil plano de los costes de operación por debajo del punto umbral, el valor óptimo de $\Delta T_$ minpuede ocurrir sólo o en el punto umbral o por encima de él.

**Figura:** Punto óptimo para problemas umbral

Los problemas como los de la figura a no presentan punto pinch. En cambio, los problemas como los de la figura b sí presentan pinch, y también objetivos de calefacción y refrigeración. Por tanto, estos problemas no son realmente problemas umbral^2.4

Los problemas umbral son más comunes de lo que se puede pensar. El problema de la ausencia de pinch se soluciona introduciendo varios niveles de servicios generales, de manera que aparece un pinch para los servicios, aunque no exista un pinch del proceso. Por ejemplo, las curvas compuestas de la figura a son similares a las de la figura , pero con dos niveles de refrigeración. El de menor temperatura es agua de refrigeración. El de mayor temperatura es un generador de vapor, y su presencia introduce un pinch en el sistema.

**Figura:** Introducción de un punto pinch en problemas umbral

En la figurab se muestra un caso similar a la figura , pero con dos niveles de calefacción (vapor de baja y de alta presión). La presencia del vapor de baja presión introduce un pinch en el sistema.

A la hora del diseño, debemos tratar estos puntos pinch introducidos como si de puntos pinch del proceso se tratara. Por tanto, hay que procurar que no transfiera energía a través del pinch, ya sea por la topología del proceso o por un uso inadecuado de los servicios. Por ejemplo, en la figura a, sólo debe emplearse un evaporador por encima del pinch, y sólo agua de refrigeración por debajo del pinch. Del mismo modo, en la figura b sólo debe emplearse vapor de baja presión por debajo del pinch, y sólo vapor de alta presión por encima del pinch.

2004-05-30