Índice de la Chemical Engineering

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL

Departamento Académico de Ingeniería Química

[pic 1]

Integrantes

Diaz Alarcón, Juan Enrique                                20160477D

Murga Obispo, Kelly Susana                                20162242D

Pezua Lujan, Nelson Joel                                20160409I

Salinas Román, Gilson Alexander                        20160189I

Docente

        Ing. Surco Alvarez, Marco

LIMA – PERU

2021

Enunciado del problema

En una planta industrial donde se fabrica poliestireno, se requiere enfriar una corriente de estireno líquido desde 149 °C hasta 38 °C, con una corriente de tolueno líquido, el cual requiere ser calentado, desde 38 °C hasta 177 °C. Para lograr el objetivo el equipo técnico de planta propone un diseño de procesos, mostrado en la figura 1, el cual considera tres (03) intercambiadores de calor tipo casco y tubo, un intercambiador de calor principal (E-100) y dos intercambiadores de calor auxiliares (E-101 y E-102).

[pic 2]Figura 1 Diagrama de procesos para el servicio de enfriamiento

El intercambiador de calor auxiliar E-101 opera condensando vapor de agua y el intercambiador auxiliar E-102 opera calentando agua de enfriamiento. El proceso debe ser optimizado con el objetivo de minimizar el costo de operación anual, considerando las especificaciones técnicas mostrados en la tabla 1.

Tabla 1

Especificaciones técnicas de los equipos de procesos

Asumiendo que la planta opera 8 200 horas por año, un operador y un supervisor por turno de 8 horas, se pide determinar para mayo 2020:

a. La temperatura óptima de estireno a la salida del equipo E-100 (°C).

b. El costo mínimo de operación por tonelada de estireno, mostrando un cuadro de costos en forma detallada (US$/TM).

Solución

El costo de operación se halla sumando los costos fijos (CF) y costos variables (CF), donde:

CO = CF + CV

Además, sabemos que:

CF = Costo de equipos

CV = CMateriaPrima + CAgua + CVapor + COperador + CSupervisor

Representamos los siguientes datos de temperatura en la siguiente tabla a partir de la figura 1:

Tabla 2

Temperatura de entrada y salida

Fuente: Elaboración propia

Para la resolución del problema, se necesitan los valores de masa molar, capacidad calorífica y densidad del estireno, tolueno y agua, además del calor latente de vaporización y/o condensación del vapor de agua, a las temperaturas promedio (promedio de entrada y salida) de cada uno de los compuestos involucrados en el proceso. Toda esa información se presenta en las siguientes tablas:

Tabla 3

Masa molar y capacidad calorífica

Fuente: Perry, 1997

Tabla 4

Densidad

Fuente: Perry, 1997

Tabla 5

Calor latente de vaporización y/o condensación (λ)

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