redes de calor

Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor

¿Qué es una red de intercambio de calor?¿Qué es una red de intercambio de calor?¿Qué es una red de intercambio de calor?¿Qué es una red de intercambio de calor?

EsEsEsEs unaunaunauna representaciónrepresentaciónrepresentaciónrepresentación graficagraficagraficagrafica quequequeque nosnosnosnos dadadada informacióninformacióninformacióninformación dedededecomocomocomocomo laslaslaslas corrientescorrientescorrientescorrientes calientescalientescalientescalientes yyyy frías,frías,frías,frías, enenenen unaunaunauna procesoprocesoprocesoproceso nuevonuevonuevonuevooooo existente,existente,existente,existente, realizanrealizanrealizanrealizan elelelel intercambiointercambiointercambiointercambio dededede calorcalorcalorcalor entreentreentreentre ellasellasellasellas....


¿Cuándo es el momento adecuado para pensar en una red de ¿Cuándo es el momento adecuado para pensar en una red de ¿Cuándo es el momento adecuado para pensar en una red de ¿Cuándo es el momento adecuado para pensar en una red de intercambio de calor?intercambio de calor?intercambio de calor?intercambio de calor?


Representación de un intercambiador de calorRepresentación de un intercambiador de calorRepresentación de un intercambiador de calorRepresentación de un intercambiador de calor

Red de intercambioRed de intercambioRed de intercambioRed de intercambioTérmico (RIT)Térmico (RIT)Térmico (RIT)Térmico (RIT)

Representación de MallaRepresentación de MallaRepresentación de MallaRepresentación de Malla


Representación de la RedRepresentación de la RedRepresentación de la RedRepresentación de la Red


Representación de la RedRepresentación de la RedRepresentación de la RedRepresentación de la Red

Guías de representación:Guías de representación:Guías de representación:Guías de representación:1.1.1.1.---- Corrientes calientes en Corrientes calientes en Corrientes calientes en Corrientes calientes en acomodo vertical arribaacomodo vertical arribaacomodo vertical arribaacomodo vertical arriba----abajoabajoabajoabajo2.2.2.2.---- Corrientes frías en posición Corrientes frías en posición Corrientes frías en posición Corrientes frías en posición horizontalhorizontalhorizontalhorizontal3.3.3.3.---- Indicación de cargas térmicas Indicación de cargas térmicas Indicación de cargas térmicas Indicación de cargas térmicas y/o áreas de transferencia en y/o áreas de transferencia en y/o áreas de transferencia en y/o áreas de transferencia en intercambiadoresintercambiadoresintercambiadoresintercambiadores4.4.4.4.----Identificar cada corrienteIdentificar cada corrienteIdentificar cada corrienteIdentificar cada corriente5.5.5.5.----Indicar las temperaturas de cada Indicar las temperaturas de cada Indicar las temperaturas de cada Indicar las temperaturas de cada corrientecorrientecorrientecorriente


Representación de la mallaRepresentación de la mallaRepresentación de la mallaRepresentación de la malla

Calor intercambiado / IntegradoCalor intercambiado / IntegradoCalor intercambiado / IntegradoCalor intercambiado / Integrado


Representación de la MallaRepresentación de la MallaRepresentación de la MallaRepresentación de la Malla

Guías de representación:Guías de representación:Guías de representación:Guías de representación:1.1.1.1.---- Corrientes calientes en línea Corrientes calientes en línea Corrientes calientes en línea Corrientes calientes en línea horizontal izquierdahorizontal izquierdahorizontal izquierdahorizontal izquierda----derechaderechaderechaderecha2.2.2.2.---- Corrientes calientes en parte Corrientes calientes en parte Corrientes calientes en parte Corrientes calientes en parte superiorsuperiorsuperiorsuperior3.3.3.3.---- Corrientes frías en línea Corrientes frías en línea Corrientes frías en línea Corrientes frías en línea horizontal derechahorizontal derechahorizontal derechahorizontal derecha----izquierdaizquierdaizquierdaizquierda

4.4.4.4.---- Indicación de cargas térmicas Indicación de cargas térmicas Indicación de cargas térmicas Indicación de cargas térmicas y/o áreas de transferencia en las y/o áreas de transferencia en las y/o áreas de transferencia en las y/o áreas de transferencia en las líneas de intercambio de calorlíneas de intercambio de calorlíneas de intercambio de calorlíneas de intercambio de calor5.5.5.5.---- Identificar las corrientes dentro Identificar las corrientes dentro Identificar las corrientes dentro Identificar las corrientes dentro de un recuadrode un recuadrode un recuadrode un recuadro6.6.6.6.----Identificar la temperatura de las Identificar la temperatura de las Identificar la temperatura de las Identificar la temperatura de las corrientescorrientescorrientescorrientes


Secuencia en el diseño de la red de intercambio de calorSecuencia en el diseño de la red de intercambio de calorSecuencia en el diseño de la red de intercambio de calorSecuencia en el diseño de la red de intercambio de calor

1111....---- DefinirDefinirDefinirDefinir laslaslaslas corrientescorrientescorrientescorrientes calientescalientescalientescalientes yyyy fríasfríasfríasfrías dededede posibleposibleposibleposibleutilizaciónutilizaciónutilizaciónutilización enenenen lalalala recuperaciónrecuperaciónrecuperaciónrecuperación dededede energíaenergíaenergíaenergía2222....---- ExtraerExtraerExtraerExtraer loslosloslos datosdatosdatosdatos dededede procesoprocesoprocesoproceso3333....---- RealizarRealizarRealizarRealizar unununun análisisanálisisanálisisanálisis dededede puntopuntopuntopunto dededede plieguepliegueplieguepliegue ((((PinchPinchPinchPinch))))4444....---- BuscarBuscarBuscarBuscar posiblesposiblesposiblesposibles combinacionescombinacionescombinacionescombinaciones dededede intercambiointercambiointercambiointercambio dededede calorcalorcalorcalor5555....----DefinirDefinirDefinirDefinir loslosloslos recuperadoresrecuperadoresrecuperadoresrecuperadores dededede calor,calor,calor,calor, enfriadoresenfriadoresenfriadoresenfriadores yyyycalentadorescalentadorescalentadorescalentadores....


¿Qué es el análisis de punto de pliegue (PINCH)?¿Qué es el análisis de punto de pliegue (PINCH)?¿Qué es el análisis de punto de pliegue (PINCH)?¿Qué es el análisis de punto de pliegue (PINCH)?

EsEsEsEs unaunaunauna estrategiaestrategiaestrategiaestrategia dededede diseñodiseñodiseñodiseño dededede redesredesredesredes dededede intercambiointercambiointercambiointercambio dededede calorcalorcalorcalorcreadocreadocreadocreado aaaa finalesfinalesfinalesfinales dededede loslosloslos 70707070’s,’s,’s,’s, yyyy lalalala cualcualcualcual identificaidentificaidentificaidentifica lalalalaoportunidadoportunidadoportunidadoportunidad dededede ahorroahorroahorroahorro dededede energíaenergíaenergíaenergía tantotantotantotanto enenenen nuevosnuevosnuevosnuevos procesosprocesosprocesosprocesoscomocomocomocomo enenenen mejorarmejorarmejorarmejorar loslosloslos existentes,existentes,existentes,existentes, yayayaya quequequeque sesesese basabasabasabasa enenenen lalalalarecuperaciónrecuperaciónrecuperaciónrecuperación dededede lalalala energíaenergíaenergíaenergía dededede laslaslaslas corrientescorrientescorrientescorrientes calientescalientescalientescalientes porporporpor laslaslaslasfríasfríasfríasfrías....


¿Cuáles son las consideraciones del método?¿Cuáles son las consideraciones del método?¿Cuáles son las consideraciones del método?¿Cuáles son las consideraciones del método?----Flujo a contracorriente en los intercambiadores de calorFlujo a contracorriente en los intercambiadores de calorFlujo a contracorriente en los intercambiadores de calorFlujo a contracorriente en los intercambiadores de calor----Valor de Valor de Valor de Valor de mmmmCpCpCpCp constante de cada corrienteconstante de cada corrienteconstante de cada corrienteconstante de cada corriente----La restricción de un DT mínimo para el diseño de la unidadLa restricción de un DT mínimo para el diseño de la unidadLa restricción de un DT mínimo para el diseño de la unidadLa restricción de un DT mínimo para el diseño de la unidad


¿Cuáles son las metas del método?¿Cuáles son las metas del método?¿Cuáles son las metas del método?¿Cuáles son las metas del método?

Diseñar la red de cambiadores de calor con: Diseñar la red de cambiadores de calor con: Diseñar la red de cambiadores de calor con: Diseñar la red de cambiadores de calor con: ----Mínima área de transferencia de calorMínima área de transferencia de calorMínima área de transferencia de calorMínima área de transferencia de calor----Mínimo costo de InversiónMínimo costo de InversiónMínimo costo de InversiónMínimo costo de Inversión----Mínimo costo de energía (operación)Mínimo costo de energía (operación)Mínimo costo de energía (operación)Mínimo costo de energía (operación)----Mínima emisión de contaminantes por gases de combustiónMínima emisión de contaminantes por gases de combustiónMínima emisión de contaminantes por gases de combustiónMínima emisión de contaminantes por gases de combustión


¿Cuáles son los resultados del análisis de punto de pliegue ¿Cuáles son los resultados del análisis de punto de pliegue ¿Cuáles son los resultados del análisis de punto de pliegue ¿Cuáles son los resultados del análisis de punto de pliegue (PINCH)?(PINCH)?(PINCH)?(PINCH)?

----EEEEl número de intercambiadores de calorl número de intercambiadores de calorl número de intercambiadores de calorl número de intercambiadores de calor----El estimado del área y costo del intercambio térmico El estimado del área y costo del intercambio térmico El estimado del área y costo del intercambio térmico El estimado del área y costo del intercambio térmico

¿Cuáles son los resultados del diseño de la red de intercambio ¿Cuáles son los resultados del diseño de la red de intercambio ¿Cuáles son los resultados del diseño de la red de intercambio ¿Cuáles son los resultados del diseño de la red de intercambio de calor?de calor?de calor?de calor?

----Los requerimientos de servicios de calentamiento y Los requerimientos de servicios de calentamiento y Los requerimientos de servicios de calentamiento y Los requerimientos de servicios de calentamiento y enfriamientoenfriamientoenfriamientoenfriamiento----La temperatura del punto de pliegueLa temperatura del punto de pliegueLa temperatura del punto de pliegueLa temperatura del punto de pliegue


Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “pinchpinchpinchpinch” ” ” ” 1)Cascada de calor1)Cascada de calor1)Cascada de calor1)Cascada de calor


Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “pinchpinchpinchpinch” ” ” ” 2)Curvas compuestas2)Curvas compuestas2)Curvas compuestas2)Curvas compuestas

Calor intercambiadoDTmin


Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “Herramientas para realizar el análisis “pinchpinchpinchpinch” ” ” ” 3) Tabla problema3) Tabla problema3) Tabla problema3) Tabla problema

T’cal(°F)

DT’ (°F)

Fk Suma

245 0 1000 1000 0 0 70000

195 50 -2000 -1000 50000 50000 120000

155 40 -3000 -4000 -40000 10000 80000

135 20 6000 2000 -80000 -70000 0

115 20 -1000 1000 40000 -30000 40000

95 20 -1000 0 20000 -10000 60000


La gran Curva compuestaLa gran Curva compuestaLa gran Curva compuestaLa gran Curva compuestaHerramientas de análisisHerramientas de análisisHerramientas de análisisHerramientas de análisis


Gran Curva CompuestaGran Curva CompuestaGran Curva CompuestaGran Curva Compuesta

Zona de autosuficiencia

Min. Temperatura del servicio de

calentamiento

Qcal, min

Qenf, min

Temperatura de punto “pinch”


Ejemplo; considere las siguientes corrientesEjemplo; considere las siguientes corrientesEjemplo; considere las siguientes corrientesEjemplo; considere las siguientes corrientes

Corriente Condición FCp(Btu/hr-°F)

T in °(F) T out °(F)

1 Caliente 1000 250 120

2 Caliente 4000 200 100

3 Fría 3000 90 150

4 Fría 6000 130 190

DT min = 10°F


Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)


T in °(F)

T out°(F)

T’ in °(F)

T’ out°(F)

1 Caliente 1000 250 120 245 115

2 Caliente 4000 200 100 195 95

3 Fría 3000 90 150 95 155

4 Fría 6000 130 190 135 195

T’cal = Tcal – DTmin /2T’fria = Tfria+ DTmin /2

1.-Obtener las temperaturas corregidas

2.- Listar las temperaturas T’, evitando valores repetidos245, 195, 155, 135, 115, 95


3.- Representar las temperaturas de las corrientes en una escala

T’=245

T’=195

T’=155

T’=135

T’=115

T’=95

1

2

3

4



4.- Indicar el balance de energía en cada intervalo de temperaturas

T’=245

T’=195

T’=155

T’=135

T’=115

T’=95

1

2

3

4

1000*(245-195)=50000 Btu/hr

(1000+4000-6000)*(195-155)=-40000 Btu/hr

(1000+4000-3000-6000)*(155-135)=-80000 Btu/hr

(1000+4000-3000)*(135-115)=40000 Btu/hr

(4000-3000)*(115-95)=20000 Btu/hr



Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)


T in °(F)

T out°(F)

T’ in °(F)

T’ out°(F)

1 Caliente 1000 250 120 240 110

2 Caliente 4000 200 100 190 90

3 Fría 3000 90 150 90 150

4 Fría 6000 130 190 130 190

T’cal = Tcal – DTminT’fria = Tfria


2.- Listar las temperaturas T’, evitando valores repetidos240,190,150,130,110,90


3.- Representar las temperaturas de las corrientes en una escala

T’=240

T’=190

T’=150

T’=130

T’=110

T’=90

1

2

3

4



4.- Indicar el balance de energía en cada intervalo de temperaturas

T’=240

T’=190

T’=150

T’=130

T’=110

T’=90

1

2

3

4

1000*(240-190)=50000 Btu/hr

(1000+4000-6000)*(190-150)=-40000 Btu/hr

(1000+4000-3000-6000)*(150-130)=-80000 Btu/hr

(1000+4000-3000)*(130-110)=40000 Btu/hr

(4000-3000)*(110-90)=20000 Btu/hr



5.- Evaluar el calor de cascada, iniciando con Qo=06.- Identificar el menor valor de Q

T’=245

T’=195

T’=155

T’=135

T’=115

T’=95

1

2

3

4

50000 Btu/hr

-40000 Btu/hr

-80000 Btu/hr

40000 Btu/hr

20000 Btu/hr

Ejemplo; Cascada de calorEjemplo; Cascada de calorEjemplo; Cascada de calorEjemplo; Cascada de calor

50000 Btu/hr

10000 Btu/hr

-70000 Btu/hr

-30000 Btu/hr

-10000 Btu/hr

Qo=0 Btu/hr

Calor de cascada


7.- Evaluar el calor de cascada corregido, iniciando con Q’o=|Q mas negativo|

T’=245

T’=195

T’=155

T’=135

T’=115

T’=95

1

2

3

4

50000 Btu/hr

-40000 Btu/hr

-80000 Btu/hr

40000 Btu/hr

20000 Btu/hr


50000 Btu/hr

10000 Btu/hr

-70000 Btu/hr

-30000 Btu/hr

-10000 Btu/hr

Qo=0 Btu/hr

Calor de cascada

120000 Btu/hr

80000 Btu/hr

0Btu/hr

40000 Btu/hr

60000 Btu/hr

Calor de cascadacorregido

|-70000| Btu/hr

Q’iQ’iQ’iQ’i====Q’oQ’oQ’oQ’o + + + + QiQiQiQi


8.- Identificar Qcal min, Qenf min, Punto Pinch

T’=245

T’=195

T’=155

T’=135

T’=115

T’=95

1

2

3

4


120000 Btu/hr

-60000 Btu/hr

0Btu/hr

40000 Btu/hr

60000 Btu/hr

Calor de cascadacorregido

|-70000| Btu/hr


Qcal min

Qenf min

Punto Pinch


Ejemplo; Curvas compuestas (Caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (Caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (Caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (Caliente)Las curvas compuestas se construyen con la suma acumulada Las curvas compuestas se construyen con la suma acumulada Las curvas compuestas se construyen con la suma acumulada Las curvas compuestas se construyen con la suma acumulada de las entalpías de las corrientes de las entalpías de las corrientes de las entalpías de las corrientes de las entalpías de las corrientes


T in °(F)

T out°(F)

T’ in °(F)

T’ out°(F)

1 Caliente 1000 250 120 250 120

2 Caliente 4000 200 100 200 100

3 Fría 3000 90 150 100 160

4 Fría 6000 130 190 140 200

T’cal = TcalT’fria = Tfria + DTmin


2.- Listar las temperaturas T’en el rango de las corrientes calientes, evitando valores repetidos; 250,200,160,140,120,100


2.- Representar las temperaturas de las corrientes calientes corrientes calientes corrientes calientes corrientes calientes en una escala

T’=250

T’=200

T’=160

T’=140

T’=120

T’=100

1

2

Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)


T’cal(°F)

DT’ (°F) (Btu/hr) (Btu/hr)

100 0 0 0

120 20 (4000)*20=80000 80000

140 20 (1000+4000)*20=100000 180000

160 20 (1000+4000)*20=100000 280000

200 40 (1000+4000)*40=200000 480000

250 50 (1000)*50=50000 530000

Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)

3.- Tabular la entalpía y su acumulado para las corrientes calientes


Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)3.- Generar la curva compuesta caliente


Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)


T in °(F)

T out°(F)

T’ in °(F)

T’ out°(F)

1 Caliente 1000 250 120 240 110

2 Caliente 4000 200 100 190 90

3 Fría 3000 90 150 90 150

4 Fría 6000 130 190 130 190

T’cal = Tcal - DTminT’fria = Tfria


2.- Listar las temperaturas T’en el rango de las corrientes fria, evitando valores repetidos; 190,150,130,110,90


2.- Representar las temperaturas de las corrientes fría corrientes fría corrientes fría corrientes fría en una escala

T’=190

T’=150

T’=130

T’=110

T’=90

Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)

3

4


T’cal(°F)

DT’ (°F) (Btu/hr) (Btu/hr)

90 0 0 0

110 20 (3000)*20=60000 60000

130 20 (3000)*20=60000 120000

150 20 (3000+6000)*20=180000 300000

190 40 (6000)*40=240000 540000

Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)

3.- Tabular la entalpía y su acumulado para las corrientes calientes


Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)Ejemplo; Curvas compuestas (fría)3.- Generar la curva compuesta caliente y fría

No se respeta la 2da ley de la termodinámicaPor lo tanto mover la curva fría a la izquierda hasta garantizar el DTmin


Ejemplo; Curvas compuestasEjemplo; Curvas compuestasEjemplo; Curvas compuestasEjemplo; Curvas compuestas3.- Generar la curva compuesta caliente y fría

DTmin=10°FPunto pinch

Qcal=70000 Btu/hr

Qenf=60000 Btu/hr


Ejemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problema


T in °(F)

T out°(F)

T’ in °(F)

T’ out°(F)

1 Caliente 1000 250 120 245 115

2 Caliente 4000 200 100 195 95

3 Fría 3000 90 150 95 155

4 Fría 6000 130 190 135 195

T’cal = Tcal – DTmin /2T’fria = Tfria+ DTmin /2


2.- Listar las temperaturas T’, evitando valores repetidos245, 195, 155, 135, 115, 95


Ejemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problema3.- Generar tabla problema

T’cal(°F)

DT’ (°F)

245 0 1000

195 50 4000-6000

155 40 -3000

135 20 6000

115 20 -1000

95 20 3000-4000

T’=245

T’=195

T’=155

T’=135

T’=115

T’=95

1

2

3

4


Ejemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problema3.- Generar tabla problema (cont)

T’cal(°F)

DT’ (°F)

Fk Suma

245 0 1000 1000 0 0 70000

195 50 -2000 -1000 50000 50000 120000

155 40 -3000 -4000 -40000 10000 80000

135 20 6000 2000 -80000 -70000 0

115 20 -1000 1000 40000 -30000 40000

95 20 -1000 0 20000 -10000 60000

Suma=


Qcal min=70000 Btu/hrQenf min = 60000 Btu/hr


Ejemplo; Gran Curva CompuestaEjemplo; Gran Curva CompuestaEjemplo; Gran Curva CompuestaEjemplo; Gran Curva Compuesta

Con lo datos de la cascada corregida se genera la gran curva compuesta

T’cal(°F)

Q’Btu/hr

245 70000

195 120000

155 80000

135 0

115 40000

95 60000


Ejemplo; Gran Curva CompuestaEjemplo; Gran Curva CompuestaEjemplo; Gran Curva CompuestaEjemplo; Gran Curva Compuesta

Punto pinch =135°F

Qcal=70000 Btu/hr

Qenf=60000 Btu/hr

Min temp del servicio de calentamiento = 155°F


Ejemplo; Resumen del análisis Ejemplo; Resumen del análisis Ejemplo; Resumen del análisis Ejemplo; Resumen del análisis pinchpinchpinchpinch


T in °(F) T out °(F)

1 Caliente 1000 250 120

2 Caliente 4000 200 100

3 Fría 3000 90 150

4 Fría 6000 130 190

Qcal = 70000 Btu/hr

Qenf = 60000 Btu/hr

DHcal = 530000 Btu/hr

DHfrias = 540000 Btu/hr

Qintegrado = 530000-60000 = 470000 Btu/hr

Qintegrado = 540000-70000 = 470000 Btu/hr


Diseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferencia



1.1.1.1.---- Seleccionar combinaciones viables acorde a la Seleccionar combinaciones viables acorde a la Seleccionar combinaciones viables acorde a la Seleccionar combinaciones viables acorde a la regla siguiente:regla siguiente:regla siguiente:regla siguiente:

óóóó por arriba del por arriba del por arriba del por arriba del pinchpinchpinchpinch �� FCpFCpFCpFCp friafriafriafria >= >= >= >= FCpFCpFCpFCp calientecalientecalientecaliente

óóóó por abajo del por abajo del por abajo del por abajo del pinchpinchpinchpinch �� FCpFCpFCpFCp friafriafriafria <<<<= = = = FCpFCpFCpFCp calientecalientecalientecaliente

2.2.2.2.---- Preferir las combinaciones con mayor energía Preferir las combinaciones con mayor energía Preferir las combinaciones con mayor energía Preferir las combinaciones con mayor energía intercambiada (Regla del intercambiada (Regla del intercambiada (Regla del intercambiada (Regla del TickTickTickTick off)off)off)off)



3333....---- Identificar la cantidad de intercambios de calor en cada Identificar la cantidad de intercambios de calor en cada Identificar la cantidad de intercambios de calor en cada Identificar la cantidad de intercambios de calor en cada lado del punto lado del punto lado del punto lado del punto pinchpinchpinchpinch


Ejemplo; Diseño de la red de transferenciaEjemplo; Diseño de la red de transferenciaEjemplo; Diseño de la red de transferenciaEjemplo; Diseño de la red de transferencia

1

1000

2

4000

250°F 120°F

200°F 100°F

3

3000

90°F150°F

4

6000

130°F190°F

T pinch cal=140°F

T pinch fria=130°F

DH arribaBtu/hr

110000

240000

60000

360000

DH abajoBtu/hr

20000

160000

120000

0


Ejemplo; Diseño de la red de transferencia Ejemplo; Diseño de la red de transferencia Ejemplo; Diseño de la red de transferencia Ejemplo; Diseño de la red de transferencia (Encima del punto (Encima del punto (Encima del punto (Encima del punto pinchpinchpinchpinch))))

Combinación FCpcal FCpfrio ¿Viable? Q (Btu/hr)

1-3 1000 3000 Sí 60000

1-4 1000 6000 Sí 110000

2-3 4000 3000 No

2-4 4000 6000 Sí 240000

FCpFCpFCpFCp friafriafriafria >= >= >= >= FCpFCpFCpFCp calientecalientecalientecaliente

UminUminUminUmin = 4 +1 = 4 +1 = 4 +1 = 4 +1 ----1 = 4 unidades1 = 4 unidades1 = 4 unidades1 = 4 unidades


Ejemplo; Encima del punto Ejemplo; Encima del punto Ejemplo; Encima del punto Ejemplo; Encima del punto pinchpinchpinchpinch

1

1000

2

4000

250°F 120°F

200°F 100°F

3

3000

90°F150°F

4

6000

130°F190°F

T pinch cal=140°F

T pinch fria=130°F

DH arribaBtu/hr

110000

240000

60000

360000

DH abajo(Btu/hr)

20000

160000

120000

0

1

1

240000Btu/hr

140°F

130°F170°F



1

1000

2

4000

250°F 120°F

200°F 100°F

3

3000

90°F150°F

4

6000

130°F190°F

T pinch cal=140°F

T pinch fria=130°F

DH arribaBtu/hr

110000

240000

60000

360000

DH abajo(Btu/hr)

20000

160000

120000

0

1

1

240000Btu/hr

2

2

110000Btu/hr

170°F

130°F

188.3°F

140°F

140°F

Com

binac

ión no pos

ible

Com

binac

ión no pos

ible

Com

binac

ión no pos

ible

Com

binac

ión no pos

ible



1

1000

2

4000

250°F 120°F

200°F 100°F

3

3000

90°F150°F

4

6000

130°F190°F

T pinch cal=140°F

T pinch fria=130°F

DH arribaBtu/hr

110000

240000

60000

360000

DH abajo(Btu/hr)

20000

160000

120000

0

1

1

240000Btu/hr

2

2

50000Btu/hr

170°F

130°F

178.3°F

140°F

200°F

60000Btu/hr

70000Btu/hr

3

3


Ejemplo; Diseño de la red de transferencia Ejemplo; Diseño de la red de transferencia Ejemplo; Diseño de la red de transferencia Ejemplo; Diseño de la red de transferencia (Debajo del punto (Debajo del punto (Debajo del punto (Debajo del punto pinchpinchpinchpinch))))

Combinación FCpcal FCpfrio ¿Viable? Q (Btu/hr)

1-3 1000 3000 No

2-3 4000 3000 Sí 120000

FCpFCpFCpFCp friafriafriafria <<<<= = = = FCpFCpFCpFCp calientecalientecalientecaliente

UminUminUminUmin = 3 +1 = 3 +1 = 3 +1 = 3 +1 ----1 = 3 unidades1 = 3 unidades1 = 3 unidades1 = 3 unidades


Ejemplo; Debajo del punto Ejemplo; Debajo del punto Ejemplo; Debajo del punto Ejemplo; Debajo del punto pinchpinchpinchpinch

1

1000

2

4000

250°F 120°F

200°F 100°F

3

3000

90°F150°F

4

6000

130°F190°F

T pinch cal=140°F

T pinch fria=130°F

DH arribaBtu/hr

110000

240000

60000

360000

DH abajo(Btu/hr)

20000

160000

120000

0

1

1

240000Btu/hr

2

2

50000Btu/hr

170°F

130°F

178.3°F

140°F

200°F

60000Btu/hr

70000Btu/hr

3

3

4

4120000Btu/hr

105°F20000

Btu/hr

40000Btu/hr


Ejemplo; Esquema RITEjemplo; Esquema RITEjemplo; Esquema RITEjemplo; Esquema RIT

50000Btu/hr

1 2

240000Btu/hr

470000Btu/hr

360000Btu/hr

120000Btu/hr

20000Btu/hr

40000Btu/hr

250°F

200°F

140°F

120°F

200°F

140°F

105°F

100°F

130°F170°F178.3°F190°F

90°F130°F150°F


¿Puede haber mas de un punto ¿Puede haber mas de un punto ¿Puede haber mas de un punto ¿Puede haber mas de un punto pinchpinchpinchpinch????

También podemos no tener ningún punto También podemos no tener ningún punto También podemos no tener ningún punto También podemos no tener ningún punto pinchpinchpinchpinch


¿Como se procedo en este caso?¿Como se procedo en este caso?¿Como se procedo en este caso?¿Como se procedo en este caso?

EsEsEsEs elelelel mismomismomismomismo procedimiento,procedimiento,procedimiento,procedimiento, aaaa excepciónexcepciónexcepciónexcepción dededede quequequeque seseseserealizanrealizanrealizanrealizan trestrestrestres diseñosdiseñosdiseñosdiseños dededede redredredred;;;; unounounouno porporporpor encimaencimaencimaencima deldeldeldelpinchpinchpinchpinch mayormayormayormayor otrootrootrootro porporporpor debajodebajodebajodebajo deldeldeldel pinchpinchpinchpinch menormenormenormenor yyyy otrootrootrootroentreentreentreentre loslosloslos dosdosdosdos pinchpinchpinchpinch


¿Qué es un lazo de calor?¿Qué es un lazo de calor?¿Qué es un lazo de calor?¿Qué es un lazo de calor?

EsEsEsEs cuandocuandocuandocuando alalalal seguirseguirseguirseguir lalalala secuenciasecuenciasecuenciasecuencia deldeldeldel flujoflujoflujoflujo dededede calorcalorcalorcalordesdedesdedesdedesde unaunaunauna unidad,unidad,unidad,unidad, elelelel flujoflujoflujoflujo dededede calorcalorcalorcalor retornaretornaretornaretorna aaaa lalalalamismamismamismamisma unidadunidadunidadunidad

¿Cómo se evita el lazo?¿Cómo se evita el lazo?¿Cómo se evita el lazo?¿Cómo se evita el lazo?

EliminandoEliminandoEliminandoEliminando unununun intercambiointercambiointercambiointercambio dededede calorcalorcalorcalor


Estimación del área de transferencia (partiendo de la red)Estimación del área de transferencia (partiendo de la red)Estimación del área de transferencia (partiendo de la red)Estimación del área de transferencia (partiendo de la red)

Q=UA (LMTD)Q=UA (LMTD)Q=UA (LMTD)Q=UA (LMTD)1/U1/U1/U1/U~~~~1/1/1/1/hhhhcalcalcalcal+ 1/h + 1/h + 1/h + 1/h friofriofriofrio

Intercambio QBtu/hr

LMTD °F

U Btu/(hr-ft2-°F)

Áreaft2

1-3 60000 24.85 171.42 14.09

1-4 50000 47.86 171.42 6.10

2-3 120000 12.33 171.42 56.78

2-4 240000 18.2 171.42 76.93

Suma 153.9

h cals = 400 Btu/(hr-ft2-°F)h frios = 300 Btu/(hr-ft2-°F)


¿Se tiene que definir la red para estimar el área de intercambio?¿Se tiene que definir la red para estimar el área de intercambio?¿Se tiene que definir la red para estimar el área de intercambio?¿Se tiene que definir la red para estimar el área de intercambio?

No, el área de intercambio se puede aproximar mediante el uso No, el área de intercambio se puede aproximar mediante el uso No, el área de intercambio se puede aproximar mediante el uso No, el área de intercambio se puede aproximar mediante el uso de las curvas compuestas, bajo la suposición de que cada curva de las curvas compuestas, bajo la suposición de que cada curva de las curvas compuestas, bajo la suposición de que cada curva de las curvas compuestas, bajo la suposición de que cada curva corresponde a un fluido único caliente o frio.corresponde a un fluido único caliente o frio.corresponde a un fluido único caliente o frio.corresponde a un fluido único caliente o frio.

Procedimiento:Procedimiento:Procedimiento:Procedimiento:1)1)1)1) Obtener la curvas compuestasObtener la curvas compuestasObtener la curvas compuestasObtener la curvas compuestas2)2)2)2) Dividir la zona entre las curvas caliente y fría de acuerdo al Dividir la zona entre las curvas caliente y fría de acuerdo al Dividir la zona entre las curvas caliente y fría de acuerdo al Dividir la zona entre las curvas caliente y fría de acuerdo al

cambio de pendientecambio de pendientecambio de pendientecambio de pendiente3)3)3)3) Obtener la carga térmica de cada secciónObtener la carga térmica de cada secciónObtener la carga térmica de cada secciónObtener la carga térmica de cada sección4)4)4)4) Obtener la LMTD de cada secciónObtener la LMTD de cada secciónObtener la LMTD de cada secciónObtener la LMTD de cada sección5)5)5)5) Calcular el área de las secciones individualesCalcular el área de las secciones individualesCalcular el área de las secciones individualesCalcular el área de las secciones individuales


Estimación del área de transferenciaEstimación del área de transferenciaEstimación del área de transferenciaEstimación del área de transferencia

(60000,90)

(60000,115)

S-1

S-2

S-3

S-4

(180000,130)

(180000,140)

(360000,150)

(360000,176)

(480000,170)

(480000,200)

(530000,250)

(530000,178.3)


Estimación del área de transferencia (sin conocer la red)Estimación del área de transferencia (sin conocer la red)Estimación del área de transferencia (sin conocer la red)Estimación del área de transferencia (sin conocer la red)

Sección QBtu/hr

LMTD °F

U Btu/(hr-ft2-°F)

Áreaft2

S-1 120000 16.37 171.42 42.76

S-2 180000 16.75 171.42 62.69

S-3 120000 27.95 171.42 25.05

S-4 50000 47.86 171.42 6.1

Suma 136.6

h cals = 400 Btu/(hr-ft2-°F)h frios = 300 Btu/(hr-ft2-°F)

redes de calor

Documents

calorredes de intercambio

intercambio de calor

mallaredes de intercambio

redredes de intercambio

posicin corrientes fras

corrientes calientes

yyyy fras

momento adecuado