Importancia de realizar una integración de energía y métodos con los que se realiza

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

         INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

            SEP                              SES                              TecNM[pic 5]

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Índice

Objetivo        3

Resumen        3

Abstract        3

Introducción        3

Desarrollo        4

Importancia de realizar una integración de energía y métodos con los que se realiza.        4

Principios para el diseño de una red de intercambio de energía        5

Pasos para el diseño de una red de intercambio de energía        6

Leyes básicas        8

Referencias bibliográficas        9

Objetivo

Realizar la investigación de la energía y los métodos, incluyendo sus principios, paso y leyes básicas para el diseño de la red con el fin Determinar la estructura que se corresponda con el costo total anual mínimo de la red.

Resumen

En el presente reporte se abordan los principios, paso y leyes para el diseño de una red de intercambio de energía, se tiene presente que la Ingeniería Química se caracteriza por su gran conocimiento de en la área de producción el mantener en las corrientes de proceso un eficiencia energética de principal vitalidad para el ahorro de costos y el cuidado de medio ambiente, existen diferentes métodos como el análisis picnh o el de síntesis de secuencia además de abordar los pasos para la obtención del resultado que nos dará un ahorro de energía y las reglas a seguir para formación y apto conocimiento de tema.

Palabras clave: Energía, Calor, Grillas, Intercambiadores.

Abstract

In this report, the principles, steps and laws for the design of an energy exchange network are addressed, keeping in mind that Chemical Engineering is characterized by its great knowledge of the production area, maintaining in the process currents a energy efficiency of main vitality for cost savings and care for the environment, there are different methods such as picnh analysis or sequence synthesis in addition to addressing the steps to obtain the result that will give us energy savings and the rules to follow for training and adequate knowledge of the subject.

Keywords: Energy, Heat, Grids, Exchangers.

Introducción

La ingeniería química está inmersa en una gran serie de procesos, nos encontrarnos con la necesidad de calentar y enfriar corrientes para cumplir con los requerimientos del funcionamiento de equipo; a esto se le llama diseño de las redes de intercambio de energía, es decir tales como vapor de agua, agua de refrigeración, refrigerante, etc.

Estas llevan corrientes que deban ser enfriadas desde temperaturas altas y de corrientes que deban ser calentadas desde temperaturas bajas, se puede utilizar el calor de las primeras para calentar las segundas siempre que se cumpla con el segundo principio de la termodinámica, reduciendo así las necesidades totales de servicios del diseño, pero esto debe llevar un equilibrio conjunto con el costo de la energía, cada vez los recursos se vuelven más escasos, el tener un cuidado del medio ambiente y la sustentabilidad obligan al sector a aplicar métodos eficientes con el fin de reducir el consumo de energía en las operaciones para llegar al producto.

En cada sector de la industria, es necesario una integración energética de corrientes de proceso persigue economizar recursos al disminuir la cantidad de servicios necesarios y equipos para el intercambio de energía mediante la recuperación de energía del proceso.

Se entiende por corriente fría aquella que necesita aumentar su nivel térmico y por corriente caliente la que debe enfriarse para cumplir con los requerimientos del proceso. La integración energética implica, pues, la determinación de las diversas posibilidades para la redistribución de calor entre corrientes del proceso y servicios a fin de minimizar los costes totales, manteniendo las condiciones térmicas de las corrientes en el diseño.          

Desarrollo

Importancia de realizar una integración de energía y métodos con los que se realiza.

La integración energética de corrientes de proceso persigue economizar recursos al disminuir la cantidad de servicios necesarios y equipos para el intercambio de energía mediante la recuperación de energía del proceso.

El análisis pinch, trata de minimizar el requerimiento energético de los procesos, donde la energía disponible es aprovechada con un balance de energía arreglando las corrientes calientes y las corrientes frlas para así alcanzar el objetivo de máximo aprovechamiento energético.  Este análisis permite entender el proceso químico como el sistema de corrientes con suficiente energía (corrientes calientes) y otras con la necesidad de energía (corrientes frías).

Se basa en la primera y segunda ley de la termodinámica donde la parte primordial para realizar el análisis es la construcción de las curvas compuestas, estas curvas son necesarias para poder predecir la localización del punto de pliegue o punto Pinch, así como los objetivos o targets del método que son los requisitos mínimos de calentamiento y enfriamiento.

Los métodos de síntesis secuencia usan la estrategia de dividir el problema HENS en una serie de subproblemas para reducir los esfuerzos de cálculo a la hora de obtener el diseño de la red. Estos métodos consisten normalmente en partir el problema HENS en un número de intervalos que normalmente se realiza dividiendo el rango de temperaturas del problema en intervalos de temperatura. Estos intervalos de temperatura son importantes para modelar el intercambio de calor de forma que cumplan las leyes de la termodinámica. El problema se descompone en una serie de subproblemas objetivo que se resuelven sucesivamente en orden de importancia decreciente con respecto del coste anual de la HEN basándose en reglas heurísticas. Normalmente esto se realiza con los siguientes tres problemas:

El coste/uso mínimo de servicios.

El número mínimo de unidades de intercambiadores de calor.

El mínimo área/coste de la red de cambiadores.

Principios para el diseño de una red de intercambio de energía

Es necesario una serie de pasos, se tomará el análisis pinch como referencia.

Extracción de datos

Los datos necesarios para la realización del análisis pinch se obtienen de la descripción de los procesos cuando estos están en fase de desarrollo, también se pueden obtener de un software de simulación de procesos, cuando el proceso está ya en funcionamiento y se necesita para una optimización del mismo, estos datos se pueden tomar de informe de balances de energía y materiales.

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