HINT: Un software educativo para la red de intercambiador de calor diseo con el mtodo pinch.

Resumen:Una pieza gratuita de software educativo para el diseo de redes intercambiador de calor basado en el mtodo pinch se presenta. La interfaz del programa ha sido diseado centrado en conseguir una presentacin clara de los conceptos de los mtodos de diseo pinch y dejando a los estudiantes el control de todas las etapas del diseo. El programa gua a los estudiantes a travs de todos los pasos principales del diseo, incluida la energa y la orientacin de costos, seleccin de utilidades, la especificacin de red de intercambiador de calor, y la optimizacin y anlisis de reequipamiento. El programa ha sido probado en un curso de tecnologa pinch MSc durante varios aos, y la retroalimentacin obtenida de los estudiantes durante este perodo se ha utilizado para optimizar la funcionalidad del programa y su interfaz. El uso del programa mejora la eficiencia del curso, ya que deja a los estudiantes practicar los conceptos del mtodo de pinch mientras que los alivia de los clculos repetitivos tediosos.

Introduccin:El costo de la energa se ha incrementado dramticamente en los ltimos aos, y esta tendencia se puede esperar que contine. Adems, existe una creciente preocupacin social por la sostenibilidad del desarrollo industrial actual. En este contexto, la capacidad de optimizar el uso de los recursos y, en particular, de la energa se est convirtiendo en una habilidad muy importante para los ingenieros qumicos. Dos metodologas diferentes se han aplicado con xito para minimizar el uso de energa en los procesos qumicos. Con la primera de ellas, la Red de Sntesis de intercambiador de calor (HENS) el problema se formula como un problema de optimizacin no lineal entero mixto (MINLP) (Biegler et al., 1997). La principal ventaja de este mtodo es su capacidad para encontrar la mejor solucin posible para el problema de red de sntesis de intercambiadores de calor. Sin embargo, este mtodo proporciona informacin muy limitada acerca de los factores que determinan el consumo de energa mnimo de un proceso, y sobre las posibilidades de modificar el proceso para reducir este mnimo. La segunda metodologa es el llamado mtodo de pinch, que se basa en un anlisis termodinmico del proceso (Linnhoff y Hindmarsh, 1983; Smith, 2005).Los elementos bsicos de este mtodo son el clculo de los objetivos de energa y de costos para el proceso, que informan el mnimo consumo de energa y el costo mnimo de la red de sntesis de intercambiadores de calor requerido para alcanzar este mnimo, as como una metodologa sistemtica para el diseo de la red que en realidad cumple esos objetivos basados en el uso de representaciones grficas simplificadas del anlisis termodinmico.El mtodo de diseo pinch no ofrece ninguna garanta de encontrar la solucin ptima. Sin embargo, permite una red de sntesis de intercambiadores de calor para ser desarrollado que opera con el mnimo consumo de energa y al mismo tiempo es una buena aproximacin de la red ptima. Adems, da control total del diseo para el ingeniero, y ayuda a identificar los parmetros del proceso que estn limitando el ahorro energtico. Por estas razones, el mtodo de diseo pinch es una herramienta popular y bien establecida para el diseo redes de sntesis de intercambiadores de calor. Los clculos requeridos por la metodologa pinch son conceptualmente simples y se puede hacer a mano. Sin embargo, en los problemas a escala real pueden llegar a ser tediosos y consumir tiempo. Por lo tanto, la disponibilidad de un software de ordenador que realiza las tareas repetitivas es de inters para el aprendizaje y la aplicacin del mtodo pinch. Varios simuladores de diagramas de flujo comerciales incluyen herramientas de anlisis pinch. Los principales inconvenientes de la utilizacin de estos paquetes de software para aprender el mtodo de pinch son que se requiere un conocimiento previo de la utilizacin del simulador, y que a veces la aplicacin de los conceptos de diseo pinch en estos paquetes no es clara y dificulta el aprendizaje.Este trabajo presenta el software no comercial para el diseo de redes de intercambiadores de calor con el mtodo pinch llamado Hint (integracin de calor). Especial cuidado se ha tenido en el diseo de la interfaz del programa con el fin de permitir a los estudiantes a concentrar sus esfuerzos en el aprendizaje de los conceptos del mtodo de pinch y no en aprender cmo utilizar el programa.Adicionalmente siempre que sea posible los formularios de entrada y los resultados del programa se presentan de una manera muy similar a la de los libros de referencia (Linnhoff et al, 1994;. Smith, 2005), que es el formato ms familiar para los estudiantes. Un segundo criterio considerado para el diseo del programa es evitar las herramientas de diseo automtico innecesarios que podran dar a los estudiantes la impresin equivocada de que el programa est haciendo algo que no iban a ser capaces de hacer por s mismos, o podran hacerlos considerar el programa como un caja negra que se puede utilizar para conseguir unos resultados sin saber cmo se obtienen.El programa tambin muestra algunos resultados intermedios clave, que permiten a los estudiantes comprobar sus clculos manuales. El desarrollo del programa se inici en el ao 2000, y desde entonces el programa ha sido probado en el curso de nivel de maestra en la tecnologa pinch de nuestra Universidad desde hace varios aos. Durante la mayor parte de este tiempo, el programa tambin ha estado disponible a travs de Internet y ha sido utilizado por varias universidades, as como por unas pocas empresas de distintos orgenes y de diferentes pases, que han contribuido con sus experiencias y sugerencias.La informacin obtenida de esta experiencia se ha utilizado para optimizar las capacidades y la interfaz del programa, y desde la primera versin en el ao 2000 seis revisiones del programa se han desarrollado. Hint se distribuye sin cargo en la pgina web www.iq.uva.es / integridad / Hint.zip y puede ser instalado por los estudiantes en sus ordenadores personales.

Descripcin del problema:

La Tabla 1 presenta la tabla de corrientes del problema considerado. Este problema incluye dos corrientes calientes y dos fras, as como calefaccin y utilidades de enfriamiento y la informacin sobre los servicios pblicos y costos de equipo, y fue propuesto originalmente por Zamora y Grossmann (1997).

La figura 2 muestra una captura de pantalla de la interfaz grfica de usuario (GUI) de HINT. La interfaz se divide en tres secciones. La seccin inferior es una tabla que se puede utilizar para introducir las propiedades trmicas de las corrientes. La seccin central se utiliza para mostrar los diferentes diagramas, tales como las Curvas Compuestas o el Diagrama de Red, durante el diseo de la red de intercambiadores de calor. El diagrama de la red es totalmente interactivo y permite seleccionar o mover las corrientes y los intercambiadores de calor haciendo clic y arrastrndolos, para abrir formas de propiedad con un doble clic sobre un arroyo o un intercambiador de calor, o para mostrar un men contextual con accesos directos a diferentes acciones por haciendo clic en el botn derecho. El panel izquierdo muestra diagramas auxiliares en menor escala, as como una hoja de propiedades del elemento seleccionado del Diagrama de red.

Fig. 2 Interfaz grfica de usuario de HINT La seccin central puede mostrar varios diagramas y muestra el diagrama de la red en este caso, que es completamente interactivo La seccin inferior es una tabla de corrientes utilizado para introducir propiedades trmicas de las corrientes El panel de la izquierda muestra los diagramas auxiliares (curvas compuestas en este caso), y las propiedades del elemento seleccionado del Diagrama de red.

Energa y costo objetivo:Una metodologa conveniente para el diseo de procesos qumicos es el llamado mtodo de cebolla'''' (Smith, 2005) Con este mtodo, la primera etapa del diseo es el clculo de la reaccin y las secciones de separacin del proceso El resultado de esta etapa es un diagrama de flujo bsico del proceso, que se utiliza como datos de entrada para el problema de red de intercambiadores de calor.El primer paso en el diseo de la red de intercambiadores de calor con el mtodo pinch usualmente es el clculo de objetivos de energa y de costos, que dan una buena estimacin del rendimiento potencial del proceso Clculos objetivo tambin son una buena herramienta para evaluar diferentes alternativas de diseo de diagramas de flujo, as como para proponer modificaciones en el diagrama de flujo que puede resultar en mejoras para la eficiencia energtica del proceso. Clculos de las metas de energa son una de las primeras herramientas de integracin de calor que se ensean en nuestro curso (Fig. 1).Hint efecta clculos de objetivo de energa utilizando el Algoritmo de tabla Problema (Linnhoff y Flor, 1978) La informacin necesaria para este clculo son las propiedades trmicas de del corrientes (suministro / T1/T2 temperatura objetivo y entalpa H o flujo de la capacidad de calor mCp), que se obtiene a partir del diagrama de flujo bsico, y la diferencia de temperatura mnima DTmin que es un parametro de diseo En muchos casos, las corrientes se pueden considerar lineal, es decir, con mCp constante sobre el intervalo de temperatura T1-T2.En estos casos las propiedades trmicas de las corrientes se pueden suministrar fcilmente a Hint a travs la tabla de corrientes situado en la parte inferior de la interfaz de usuario principal. Hint tambin es capaz de manejar corrientes no lineales, que se definen por una tabla de temperatura-entalpa de tamao arbitrario introducido en la forma corrientes / Agregar / entalpa. Hint muestra los resultados de los clculos de los objetivos de energa en la forma de corrientes / cascada. . La figura 3 muestra los resultados tal como se presenta por Hint para una diferencia de temperatura mnima tpica de 10 C.

Fig. 3. Clculos de objetivo de energa con el algoritmo de la Tabla problema para el problema de la Tabla 1 con una diferencia de temperatura mnima de 10 C.Se puede observar que los requisitos mnimos de calefaccin es 2.300 kW y el mnimo requerimiento de enfriamiento es 2.400 kW, con una temperatura pinch de 175 C. Este formulario tambin muestra algunos resultados intermedios, como el grfico de la poblacin de corrientes o el balance de entalpa en cada intervalo de la temperatura, que puede ser utilizado por los estudiantes para comprobar sus clculos manuales. Un grfico estrechamente relacionada con el objetivo de energa es las curvas compuestas (Fig. 4), generados por Hint con el comando Diagrama / curva compuesta. Estas cifras dan una indicacin visual de las posibilidades de recuperacin de energa. En este ejemplo, estas posibilidades son bueno, como lo demuestra la gran extensin de la superposicin entre las curvas calientes y fras compuestas. Si las curvas compuestas se muestran como un diagrama auxiliar (parte superior izquierda de la interfaz grfica de usuario), que se integran con el diagrama de la red y cuando se selecciona una corriente en este diagrama su contribucin a las curvas compuestas se resaltan en verde. Esto permite la identificacin de las corrientes que limitan la recuperacin de calor ms fcil.

En nuestro curso, despus de explicar el algoritmo de la tabla Problem y mostrando la resolucin de un problema muy simple (normalmente con 2-3 corrientes) en el tablero, se propone a losestudiantes un problema como el que se presenta en la Tabla 1, y les pedimos que trabajen en grupos para calcular los objetivos energticos y dibujar las curvas compuestas, utilizando el algoritmo de la tabla de problemas, y hacer todos los clculos a mano. Esto se hace en un seminario con la ayuda de los maestros.Esto permite que los estudiantes aprendan los aspectos mecnicos de los clculos. Normalmente, la resolucin del problema lleva a los estudiantes alrededor de 1 h. En la siguiente leccin, les pedimos a los estudiantes trabajar de nuevo en grupos para resolver el mismo problema con el Hint. Esta primera toma de contacto de los estudiantes con el programa es muy fcil, ya que slo tienen que escribir los datos en la tabla de corrientes de la figura 2. En comparacin, cuando se utilizan simuladores comerciales, generalmente un largo tiempo tiene que ser invertido para preparar la simulacin antes de que el primer clculo se pueda hacer. Despus de esto, se les pide a los estudiantes mostrar el formulario cascada (Fig. 3) y comparar los resultados del programa con los resultados de sus propios clculos a mano, y si es necesario, para corregir sus clculos. El formato utilizado para mostrar la Cascada de la Energa y las curvas compuestas es muy similar al formato utilizado en Smith (2005), y es el mismo formato que los estudiantes han aprendido a utilizar en el seminario sobre el clculo a mano de los objetivos energticos. Por lo tanto, este formato es familiar para los estudiantes. Siguiente proponemos a los estudiantes cambiar distintos parmetros como temperaturas de la corriente, entalpa, diferencia mnima de temperatura, etc, y ver la influencia de estos parmetros en las curvas compuestas y objetivos energticos. Como hacer cualquiera de estos cambios implica recalcular completamente la cascada de la energa por el algoritmo de la tabla de problemas, los estudiantes normalmente sienten poco inters de hacerlo si tienen que hacer todos los clculos a mano. Sin embargo, utilizando Hint estos clculos requieren muy poco esfuerzo (slo cambiar los datos de la tabla stream), y los estudiantes tienen la libertad para probar diferentes parmetros, ver la influencia de estos parmetros en las curvas compuestas y entender el significado de las propias curvas compuestas.Los clculos del costo y del rea objetivo son complementarios a clculos de las objetivos de energa porque juntos esas dos contribuciones se suman al costo total del proceso. Hint calcula reas objetivos de intercambiadores de calor, teniendo en cuenta los posibles diferencias en los coeficientes de transferencia de calor de las corrientes (Hall et al., 1990). Tambin calcula costos objetivos de capital utilizando correlaciones de costo de la forma Costo = a + bAc, siendo A el rea de intercambio de calor (m2), y a, b y c son parmetros de correlacin.Cada corriente puede tener una correlacin de costo diferente. Los objetivos de costes de operacin se calculan a partir de los objetivos de energa y una estimacin del costo de las utilidades. Toda la informacin requerido para los clculos de costos y rea objetivo se introduce en los formularios Corrientes / rea objetivo y Corrientes / Costo objetivo, respectivamente. Hint Tambin incluye asistentes para la estimacin de los coeficientes de transferencia de calor y las correlaciones de costo.Estos asistentes tambin son tiles para mostrar a los estudiantes la informacin necesaria para una buena estimacin de estos parmetros (es decir, del tipo de intercambiador de calor, materiales de construccin, valoracin de presin e ndice del costo para las correlaciones de costos). Con los parmetros presentados en la Tabla 1 y una diferencia de temperatura mnima de 10 C, Hint informa de una superficie mnima de 7185m2 y un costo mnimo de $ 436 000 por ao que est cerca del valor de $ 420 000 por ao obtenido por Zamora y Grossman por optimizacin matemtica (Zamora y Grossmann, 1997).Hint tambin puede calcular los diagramas de energa, el rea y los objetivos de costos en funcin de la diferencia mnima de temperatura (comandos de anlisis Diagrama/ DTmin), que son tiles para la optimizacin de Tmin.La enseanza de los costos de areas sin el apoyo de un paquete de computadora puede ser problemtico debido a que estos clculos son consumidores de tiempo. En nuestro curso,dedicamos 1 h para resolver un problema de area y costo objetivo a mano, una vez ms el trabajo en grupos y con la asistencia de los profesores. Algunos supuestos simplificadores, como los coeficientes de transferencia de calor constante y correlaciones de costo idnticas para todas los corrientes, se imponen para hacer los clculos menos tediosos.La prxima clase con los ordenadores se empez a pedir a los estudiantes de repetir los clculos con Hint y para comprobar los clculos hechos a mano. Despus de eso, se pidi a los estudiantes mejorar las estimaciones mediante la asignacin de las correlaciones de transferencia de calor y de costos especficos para cada corriente, basadas en la descripcin de las propiedades de las corrientes dados en el diagrama de flujo y su conocimiento de la transferencia de calor. Para el clculo de los coeficientes de transferencia de calor y las correlaciones de costos, utilizan los asistentes proporcionados por Hint. De este modo, los estudiantes aprenden los parmetros que necesitan saber para calcular estas propiedades. Cuando terminan, se invita a los diferentes grupos que presenten las correlaciones que han elegido y los resultados de costos objetivos correspondiente.Considerando la informacin disponible para los estudiantes en este punto, y la exactitud de las correlaciones de costo, normalmente son posibles varias soluciones, con resultados significativamente diferentes. Esto demuestra a los estudiantes que el punto clave para el clculo de los objetivos de costes no es el procedimiento mecnico del algoritmo, que puede ser fcilmente resuelto por cualquier paquete informtico como Hint, pero con una cuidadosa seleccin de los datos y las correlaciones usadas para estimar el costo. Adems, los estudiantes pueden estudiar la influencia de la diferencia de temperatura mnima en los costos objetivos y de la energa, y optimizar el Tmin con los comandos de anlisis Diagrama / DTmin, un tipo de clculo que es el consumidor excesivo de tiempo para hacer a mano. La leccin termina con la presentacin a los estudiantes de literatura donde pueden encontrar informacin actualizada acerca de los costos de intercambiadores de calor.

Seleccin de utilidades:Una vez que se han establecido el diagrama de flujo bsico y los requisitos de energa del proceso, el siguiente paso en el diseo es la seleccin de las utilidades que ser van a suministrar a estos requerimientos de energa. El Gran Composite Curve (GCC) es una herramienta muy prctica para esta seleccin. Esta curva representa las demandas de calefaccin y refrigeracin del proceso a cada temperatura. Las utilidades deben ser elegidos de manera que proporcione estas demandas. Un buen enfoque para la seleccin de las utilidades es disearlos a fin de tener una pequea separacin entre utilidades y los GCCs de proceso, ya que esta seleccin optimiza el uso de la diferencia de temperatura disponible.El diseo de las utilidades con Hint sigue esta metodologa. En primer lugar, se calcula el proceso de GCC se calcula, y esta curva se utiliza para identificar las temperaturas a las que se requieren las utilidades. Basndose en esta informacin, las utilidades que se podran utilizar en el proceso se definen (Utilidades / Aadir forma). Luego, estas utilidades se combinan para obtener una utilidad de GCC que cubre todas las necesidades de energa del proceso (Utilidades / Combinarforma). El costo de cada utilidad puede ser introducido para estudiar el costo total de combinaciones diferentes ( Utilidades / forma Costo).La figura. 5a muestra el CCG con las utilidades propuestas por Zamora y Grossmann (1997) y presentados en la Tabla 1. Se puede ver que en realidad esta seleccin de utilidad es pobre ya que existe una gran separacin entre utilidades y los GCCs de proceso. Una seleccin ms conveniente sera comprender el uso de un fluido de transmisin de calor sensible como un aceite trmico. Tambin sera interesante estudiar la posibilidad de utilizar el exceso de energa trmica para producir vapor a baja presin a 100-110 8C. La figura. 5b muestra los GCC obtenidos con esta seleccin. Se puede observar que la separacin entre los procesos y los servicios GCC es mucho ms pequea en este caso. La introduccin de la generacin de vapor provoca una utilidad pinch en el 115 8C. Hint muestra esta informacin en el diagrama de la red (Fig. 6), y es capaz de resolver problemas con varias utilidades pinch. En el resto de este trabajo, se tendrn en cuenta las utilidades que se presentan en la Tabla 1.

Fig.5 - Proceso (lnea continua) y utilidades (lnea discontinua) Curvas Gran compuestos (a) con las utilidades que se presentan en la Tabla 1 y (b) utilizando un aceite trmico y generacin de vapor de agua a 110 C.

Como en los casos anteriores, la principal ventaja de la utilizacin de Hint para estudiar diseo de utilidades es que le da la libertad del estudiante para probar diferentes soluciones, sin sentirse condicionados por el tiempo necesario para completar clculos a mano. En nuestro curso se incluye un seminario en el que se proponen varios problemas con diferentes GCC. Por ejemplo, algunos problemas con GCC muy pronunciadas que se indican para el uso de utilidades de transmisin de calor sensible, otros con GCC planas para que las utilidades de calor latente son ms adecuados, y otros con diferentes secciones que hacen conveniente la seleccin de calefaccin mltiple y / o las utilidades de refrigeracin. Los estudiantes pueden utilizar Hint para probar diferentes parmetros de los las utilidades y ver cmo afectan a la forma de los GCCs. Esto les permite aprender el significado de este diagrama y el significado de los diferentes formas de CGGs.

Diseo de la red de intercambiadores de calor:Una vez que se ha establecido el diagrama de flujo y las utilidades, el diseo de la red de intercambiadores se puede iniciar. La regla fundamental para alcanzar los objetivos energticos calculados previamente es evitar la transferencia de calor a travs del pinch. El diseo de la red de intercambiadores por lo general comienza en el pinch, ya que es la regin ms limitada. Los intercambiadores de calor que tienen la diferencia mnima de temperatura en un extremo se suele llamar intercambiadores de calor pinch. Ayudas para el diseo de los intercambiadores de calor pinch se encuentran los siguientes criterios de viabilidad (Smith, 2005):

Poblacin de corrientes: En el lado caliente del pinch, el nmero de corrientes fras debe ser mayor o igual que el nmero de corrientes calientes, N fro N caliente. En el lado fro de la pinch N caliente N fro. Diferencia de la tasa de flujo de la capacidad de calor: En un intercambiador de calor pinch, en el lado caliente del pinch, la tasa de flujo de la capacidad de calor de la corriente fra debe ser mayor que la de corriente caliente, mCp fro mCp caliente. En el lado fro de la pinch, mCp caliente mCp fro.

Si es necesario, las corrientes de proceso se puede dividir para ajustar su poblacin y mCp de manera que se cumplan estos criterios. Una presentacin conveniente de estos criterios de viabilidad est situada junto con una tabla de mCp de la poblacin de corrientes en cada lado del pinch que se puede utilizar para encontrar coincidencias factibles. Hint muestra estas tablas en las formas corrientes / formas de viabilidad (Fig. 7). Intercambiadores de calor Pinch se pueden definir en estos formas, simplemente haciendo clic en el mCp de las corrientes fras y calientes. Si es necesario, una corriente puede dividirse haciendo doble clic sobre su mCp.

Fig. 7 Formulario de los criterios de viabilidad para las corrientes superiores a la temperatura pinch (derecha) y debajo la temperatura pinch (izquierda). La seccin superior muestra los criterios de viabilidad en cada lado. La seccin inferior muestra las tablas mCp. Corrientes que estn conectados con un intercambiador de calor de pinch estn marcados con el mismo color en las tablas de mCp.

Esto abre el formulario de Split Stream que permite que los parmetros de temperaturas iniciales / finales y mCp de cada rama que se determine. Una rama de la corriente se puede dividir de nuevo para producir cualquier topologa deseada. En el ejemplo propuesto, la corriente H2 debe dividirse por encima del pinch para cumplir los criterios de viabilidad de diferencia mCp. Por debajo de la pinch, H2 puede ser emparejado con C3 y H1 con C4. El mCp de las corrientes que coinciden en intercambiadores de calor pinch se escriben en el mismo color en las tablas de mCp, como se muestra en la figura 7.Una vez especificados los intercambiadores de calor pinch, los intercambiadores de calor del proceso restantes deben ser diseados, asegurando que las utilidades de refrigeracin no son utilizados por encima del pinch y las utilidades de calefaccin no se utilizan por debajo del pinch. En esta etapa, puede haber varias soluciones factibles. Una herramienta til para comparar estas alternativas es el anlisis del problema restante. Este anlisis consiste en el clculo de los objetivos de costes y de la energa para las fracciones de las corrientes que no estn cubiertos por los intercambiadores de calor, y los agregndolos a los costos de los intercambiadores ya instalados.De esta manera se obtiene una estimacin del coste final de un diseo parcialmente terminado y varias alternativas se pueden comparar sin completar los diseos correspondientes. Hint presenta un anlisis del problema restante en los formularios intercambiadores de calor / restante . Esta forma compara grficamente las estimaciones de energa y costes iniciales con la suma del costo de los intercambiadores ya instalados y objetivos de energa y de costes del resto del problema.Los intercambiadores de calor se definen con intercambiadores de calor / Agregar formulario (Fig. 8). Este dilogo tambin se puede abrir haciendo Ctrl + clic en los corrientes que van a ser igualado en el intercambiador.

Fig. 8- Formulario de especificaciones de intercambiadores de calor. La seccin superior muestra el nmero del intercambiador de calor y las corrientes conectados a l. La seccin central permite seleccionar el tipo de especificaciones. La seccin inferior se utiliza para seleccionar que variables se especifican y su valor.

Por lo general, tres parmetros del intercambiador de calor deben ser especificados por el usuario: o bien la carga de calor y dos temperaturas (tipo de especificacin:'' entalpia suministrada por el usuario ''), o tres temperaturas (tipo de especificacin: temperaturas suministrados por el usuario) Las temperaturas y entalpas se pueden especificar de diferentes maneras. La ms simple es simplemente introducir su valor numrico. Sin embargo, tambin es posible especificar que una temperatura es igual a la temperatura de la corriente objetivo / de alimentacin, a la temperatura de pinch o a la temperatura de salida / entrada de un intercambiador de calor anterior / posterior, o especificar que la entalpa del intercambiador de calor debe ser el valor requerido para el escape de una de las corrientes.Estos tipos de especificaciones cubren la mayora de las situaciones en las que una red de intercambiadores se est diseando con el mtodo pinch, y por lo general es posible especificar toda la red sin tener que escribir ningn nmero. Adems, si se utilizan estas especificaciones y luego uno de estos parmetros se vara (por ejemplo, la temperatura de suministro de una corriente), Hint corregir automticamente los clculos de los intercambiadores de calor para tener en cuenta la variacin.En el ejemplo presentado en la Tabla 1, no hay necesidad de ms intercambiadores de calor entre corrientes de proceso, aparte de intercambiadores pinch, y el diseo de la red de intercambiadores se puede completar con slo llevar todas las corrientes de proceso a sus temperaturas objetivo con utilidades. Los intercambiadores de calor correspondientes pueden ser ms convenientemente definidos mediante la especificacin'' entalpa a completarse. . .'' . La red de intercambiadores obtenida se presenta en la figura. 9. Despus de completar el diseo, la estimacin de los costos de la red se puede mejorar mediante la asignacin de coeficientes especficos de transferencia de calor y correlaciones de costo a cada intercambiador de calor en lugar de a cada corriente. En este caso, la red obtenida opera con el consumo de energa mnimo y un coste total anual de $ 458 000 por ao , cerca del valor obtenido por objetivos.

Fig. 9: Red de intercambiadores para el problema presentado en la tabla 1.

En nuestro curso nos dedicamos primero a un seminario para resolver un problema de diseo como el que se presenta en esta seccin con la mano, y luego lel prximo da los estudiantes repitieron el diseo con Hint para que familiarizarse con la forma de especificar los intercambiadores de calor en el programa. Especficamente, los formularios de los criterios de viabilidad son muy similares a las tablas de poblacin mCp presentados en Smith (2005). La presentacin interactiva de las tablas en estas formas anima a los estudiantes a utilizarlas y aprender la utilidad de los criterios de viabilidad. A nuestro entender este tipo de interfaz para especificar intercambiadores pinch no est disponible en otros programas informticos.En este punto, un error comn de los estudiantes es pensar en el mtodo pinch como una especie de metodologa de diseo mecnico que al seguir ciertas reglas lleva automticamente a un diseo ptimo de red de intercambiadores. Esta percepcin errnea se corrige proponiendo a los estudiantes un problema ms complejo (con 10-15 corrientes) con varias soluciones posibles. Enseamos a los estudiantes a ir a travs de los formularios de las diferentes etapas del diseo, la aplicacin de la tcnica de anlisis del problema restante y su conocimiento de Ingeniera Qumica para seleccionar entre varias soluciones diferentes cuando sea posible.Creemos que esta es la mejor metodologa para el manejo de este tipo de problemas complejos, y la nica manera de ensear que sea en relacin a la resolucin de los grandes problemas, ya que los clculos para analizar el problema normalmente restante son innecesarios en los pequeos problemas.