Empleo del análisis pinch dentro del análisis de exergía

La red de intercambiadores del proceso puede ser tratada como un único componente si empleamos el análisis pinch. De este modo, este componente tendría un flujo de calor de entrada, procediente del foco caliente, e igual a los requerimientos mínimos de calefacción; y un flujo de calor de salida, dirigido al foco frío, e igual a los requerimientos mínimos de refrigeración. Es decir, antes de aplicar la distribución de las fracciones de exergía, es necesario realizar el análisis pinch del proceso. Lo que no implica realizar el diseño de la red, sólo se necesitan los objetivos energéticos del proceso.

Una vez realizado este análisis, es necesario calcular el rendimiento y las fracciones de exergía consumidas por este componente. Para ello es necesario realizar un balance de exergía en el componente, representado en la figura . En esta figura, las flechas grandes representan los flujos de exergía asociados a los servicios auxiliares.

Figura: Balance de exergía de una red de intercambiadores de calor

Los flujos de exergía asociados a los servicios auxiliares vienen dados por:

$$B_{dr} = Q_{H\text{min}}\left(1-\frac{T_0}{T_H}\right)$$ (6.32)

$$B_{ar} = Q_{C\text{min}}\left(1-\frac{T_0}{T_C}\right)$$ (6.33)

Los términos $Q_{H\text{min}}$ y $Q_{C\text{min}}$ son los objetivos energéticos de la red de intercambiadores de calor. $T_H$ y $T_C$ son las temperaturas de los servicios auxiliares. Para este caso supondremos que $T_C = T_0$, esto es, el servicio auxiliar frío se encuentra a la misma temperatura que el entorno. En este caso, el flujo de exergía de salida $B_{ar}$ es nulo. La eficiencia exergética de la red teniendo en cuenta estas características viene dada por:

$$\eta_{\text{red}} = \frac{\sum_i \left(B_{a,ic} - B_{d,ic}\right)}{B_{dr} + \sum_j \left(B_{d,jh} - B_{a,jh}\right)}$$ (6.34)

Las fracciones de exergía primaria y transformada y consumidas serán por tanto:

$$\lambda_{p,\text{red}} = \frac{B_{dr}}{B_c}$$ (6.35)

y

$$\lambda_{t,\text{red}} = \frac{\sum_j \left(B_{d,jh} - B_{a,jh}\right)}{B_c}$$ (6.36)

donde $B_c$ es la exergía consumida en todo el proceso.