Diseño de una Red de Intercambiadores de Calor para optimizar los costos de operación.

Abstract

El constante agotamiento de los recursos energéticos fósiles y los crecientes efectos del cambio climático han llevado a las industrias química y petroquímica de todo el mundo a tomar conciencia del uso racional de la energía. El análisis Pinch propone una red de intercambiadores de calor óptima que permite la máxima recuperación de energía (MER) de un proceso químico y un uso mínimo de servicios de energía. En el presente trabajo se desarrolló la optimización de una red de intercambiadores de calor reportada en la literatura mediante el Método de Diseño Pinch, el Método de Programación Lineal de Enteros Mixtos, la Ruptura de Ciclos de Calor y el Uso de Múltiples Utilidades. Este procedimiento se aplicó con el propósito de identificar la red con el menor valor de costo operacional. Los requerimientos mínimos de calentamiento y enfriamiento obtenidos mediante el Método de Intervalo de Temperatura presentan 36,78% menos que las utilidades de energía usadas en la literatura. La ruptura de ciclos de calor eliminó dos Intercambiadores de calor, sin embargo, aumentó la cantidad de las Utilidades de Energía debido a que ocasiona flujos de calor a través de Pinch. Las Utilidades Múltiples disminuyeron las utilidades de energía y aumentaron el número de Intercambiadores de Calor. El Costo Total Anual de la red obtenida mediante el Método MILP y el Método de Diseño Pinch muestran reducciones de 31,94% y 31,92% respectivamente del correspondiente reportado en la literatura.