Un proceso químico es una máquina térmica

Este trabajo ha pretendido introducir los métodos de la tecnología pinch para diseñar proceso con requerimientos energéticos mínimos. El argumento principal se basa en relacionar la termodinámica con el análisis y diseño de procesos químicos. Como vemos en la figura a, todos los procesos químicos toman calor de un foco caliente, ceden calor a un foco frío, y consumen trabajo (por ejemplo, en bombas compresores, etc). Esto no es más que la definición de una máquina térmica. Por tanto, una de las conclusiones principales de este trabajo, es que un proceso químico no es más que una máquina térmica. Esto ha posibilitado el desarrollo de la tecnología pinch, que no es más que un enfoque termodinámico del análisis y la síntesis de procesos químicos.

Mediante los métodos expuestos se logra que los flujos caloríficos sean óptimos. Aunque todavía quedan dos aspectos por discutir:

En primer lugar, los consumos caloríficos no son mínimos, ya que dependen del valor de $\Delta T_$ min. Cuanto menor sea ese valor, menores serán los consumos. Por tanto, la tecnología pinch por sí sola no garantiza proceso realmente óptimos, ya que la elección del parámetro $\Delta T_$ min es completamente arbitraria en estos métodos. Para solucionar este inconveniente, se realiza una estimación del área de la red para diferentes valores de $\Delta T_$ min, y se escoge el que proporiciona un área (o coste) mínima. Esto es lo que se conoce como supertargeting. Por tanto, combinando el supertargeting y la tecnología pinch, logramos consumos caloríficos óptimos, y procesos químicos de coste mínimo.
En segundo lugar, hemos señalado la analogía entre una máquina térmica y un proceso químico, y cómo esta analogía ha permitido el desarrollo de la tecnología pinch. Sin embargo, existe una gran laguna en estos métodos de optimización, y es el consumo de trabajo del proceso. En la mayoría de los procesos químicos, este consumo es mucho menor que los consumos caloríficos, por lo que las soluciones encontradas con la tecnología pinch están muy próximas a la solución óptima real. En otros, en cambio, el consumo de trabajo es el principal componente del consumo energético del proceso. Podemos poner como ejemplo la síntesis de amoníaco, donde los costes de compresión constituyen la mayor parte del coste de operación. En estos casos, la aplicación de la tecnología pinch no conduce a soluciones óptimas. Se han propuesto modificaciones a los métodos de la tecnología pinch, lo que se ha denominado hipertargeting^7.1. Estas modificaciones son muy recientes, e incluso Linnhoff[13] no llega a desarrollarlas y se limita a citarlas.

Subsecciones

2004-05-30