Manual de Consulta Intecambiadores de Calor

Manual de Consulta

Intercambiadores de Calor

Significado del Término El término "técnica del pellizco" fue sugerido por primera vez por Linnhoff y Vredeveld en 1982 para representar un grupo nuevo de métodos de análisis basados en la Termodinámica cuyo objetivo es garantizar el desperdicio mínimo de energía en el diseño de redes de intercambiadores de calor. Se dice que la técnica se basa en los principios de la Termodinámica porque, aunque parezca obvio, es esencial para su aplicación tener presentes el Primer y Segundo Principios. El Primer Principio permite establecer un balance de energía transferida en forma de calor en cada uno de los intercambiadores y otros equipos (reactores, columnas de destilación, etc.) del sistema y también un balance de energía entre el sistema y el medio ambiente que lo rodea. El Segundo Principio establece claramente la dirección que deben tener los flujos de energía, que como se sabe sólo puede dirigirse espontáneamente de la fuente caliente hacia la fuente fría o sumidero. Base de la Técnica del Pellizco La esencia de la técnica no es complicada en sí misma y sus fundamentos se pueden entender haciendo un esfuerzo razonable, si se compara el beneficio obtenido en términos de ahorro de capital contra el trabajo que demanda entender y dominar la técnica. Se debe aclarar que esto no es fácil, y que requiere un esfuerzo considerable. No se puede por razones de espacio extenderse en un análisis detallado del método, que se encuentra descrito en la bibliografía especializada, por lo que el texto se limita a describir a grandes rasgos sus principios fundamentales. En síntesis la técnica se basa en la construcción de una curva de calentamiento acumulativo y de otra curva de enfriamiento acumulativo en función de la temperatura. Se busca el punto en que la distancia entre ambas curvas es menor, que se llama "punto de pellizco". Este punto corresponde a la diferencia de temperatura mínima. El punto de pellizco divide la gráfica en dos zonas, superior caliente e inferior fría (o izquierda y derecha, según como se elijan los ejes) de modo que se puede plantear un balance de entalpías en cada zona, y ese balance cierra. Por encima del punto de pellizco (o a la derecha) sólo se necesitan equipos calientes en la zona caliente. Por debajo del punto de pellizco (o a la izquierda) sólo se necesitan equipos fríos en la zona fría. Esto conduce a tres reglas básicas. ¾ No debe haber ningún equipo frío por encima del punto de pellizco. ¾ No debe haber ningún equipo caliente por debajo del punto de pellizco. ¾ No debe haber recuperación de calor a través del punto de pellizco. Cuando el sistema está diseñado de modo que se cumplen estas reglas, se garantiza que opera con una eficiencia máxima para la transferencia de calor. Como se puede ver, el principal atractivo de la técnica es que está afirmando implícitamente que existe una "solución correcta" al problema del diseño y muestra como encontrarla en sistemas sumamente complejos. La médula de la técnica es simple en si misma. Sin embargo, la implementación no es tan sencilla, porque se aplica en redes muy grandes de intercambiadores de calor. El método ha ido evolucionando y se ha desarrollado una técnica que parte de tablas construidas identificando las temperaturas y las cantidades de calor intercambiado de las corrientes que forman la red. En redes grandes estas tablas pueden ser muy complicadas, haciendo difícil la identificación del punto de pellizco, aun con la ayuda de la gráfica construida a partir de la tabla. Por ese motivo se han desarrollado programas de aplicación que facilitan la tarea de construir la representación gráfica de la red que permite determinar físicamente la posición del punto de pellizco en el espacio.

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