Redes de calor
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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....
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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?
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de 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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Representación de la RedRepresentación de la RedRepresentación de la RedRepresentación de la Red
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Representación de la mallaRepresentación de la mallaRepresentación de la mallaRepresentación de la malla
Calor intercambiado / IntegradoCalor intercambiado / IntegradoCalor intercambiado / IntegradoCalor intercambiado / Integrado
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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....
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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....
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio 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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
La gran Curva compuestaLa gran Curva compuestaLa gran Curva compuestaLa gran Curva compuestaHerramientas de análisisHerramientas de análisisHerramientas de análisisHerramientas de análisis
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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”
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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)
Corriente Condición FCp(Btu/hr-°F)
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
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)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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/2)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT/2)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)
Corriente Condición FCp(Btu/hr-°F)
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
1.-Obtener las temperaturas corregidas
2.- Listar las temperaturas T’, evitando valores repetidos240,190,150,130,110,90
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)Ejemplo; Cascada de calor (caso DT)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
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
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
8.- Identificar Qcal min, Qenf min, Punto Pinch
T’=245
T’=195
T’=155
T’=135
T’=115
T’=95
1
2
3
4
Ejemplo; Cascada de calorEjemplo; Cascada de calorEjemplo; Cascada de calorEjemplo; Cascada de calor
120000 Btu/hr
-60000 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
Qcal min
Qenf min
Punto Pinch
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Corriente Condición FCp(Btu/hr-°F)
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
1.-Obtener las temperaturas corregidas
2.- Listar las temperaturas T’en el rango de las corrientes calientes, evitando valores repetidos; 250,200,160,140,120,100
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)Ejemplo; Curvas compuestas (caliente)3.- Generar la curva compuesta caliente
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)Ejemplo; Curvas compuestas (Fría)
Corriente Condición FCp(Btu/hr-°F)
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
1.-Obtener las temperaturas corregidas
2.- Listar las temperaturas T’en el rango de las corrientes fria, evitando valores repetidos; 190,150,130,110,90
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Ejemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problemaEjemplo; Tabla problema
Corriente Condición FCp(Btu/hr-°F)
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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=
Q’iQ’iQ’iQ’i====Q’oQ’oQ’oQ’o + + + + QiQiQiQi
Qcal min=70000 Btu/hrQenf min = 60000 Btu/hr
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Ejemplo; Resumen del análisis Ejemplo; Resumen del análisis Ejemplo; Resumen del análisis Ejemplo; Resumen del análisis pinchpinchpinchpinch
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
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Diseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferencia
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
Diseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferenciaDiseño de la red de transferencia
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
2
2
50000Btu/hr
170°F
130°F
178.3°F
140°F
200°F
60000Btu/hr
70000Btu/hr
3
3
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
¿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
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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)
Redes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de CalorRedes de Intercambio de Calor
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)