Balance energético del set de evaporadores de una unidad de recuperación de químicos, mediante la generación de un algoritmo que simule el proceso y aplique tecnología Pinch

Abstract

En la actualidad, y debido a una serie de ajustes en los precios de los hidrocarburos, los costos asociados a la generación de vapor han venido incrementándose sustancialmente. Por esta razón, las industrias en el mundo han decidido implementar una serie de políticas en búsqueda de optimizar este consumo. El objetivo principal de este trabajo fue optimizar el consumo de vapor de un Set de Evaporadores de la Unidad de Recuperación de Químicos en una Planta de Papel. Para la optimización del proceso de transferencia de calor en los evaporadores se aplicó la tecnología Pinch. Esta tecnología ha tenido gran aceptación tanto en fases de diseño de sistemas de intercambio de calor como en plantas ya operativas, ya que permite optimizar la transferencia de calor entre las corrientes de trabajo del sistema, ajustando, de acuerdo a una serie de procedimientos, las diferencias de temperatura entre éstas. La primera etapa del trabajo consistió en hacer el levantamiento del sistema y realizar una distribución probabilística de sus variables operacionales: fluido, caudal, presión, temperatura y concentración, en varios momentos de la operación de la planta. La distribución probabilística de las variables operacionales se logró con la utilización de un software especializado que aplica métodos de simulación de Monte Carlo. En la segunda etapa, se desarrolló un algoritmo que, en función del licor negro que entra al Set, simula el proceso de combustión, determina, por medio de un balance de masa y energía, las variables de operación del Set de Evaporadores y, finalmente, aplica con ellas tecnología Pinch. El simulador fue programado en lenguaje C, ya que éste posee herramientas y funciones que le permiten al usuario visualizar y modificar valores de las variables termodinámicas involucradas en el proceso. La tercera etapa consistió en la aplicación del simulador con la data propia del sistema. A los resultados de este estudio se les aplicó el mismo análisis probabilístico que a la data medida, para poder analizarlos convenientemente. Los resultados del estudio fueron bastante satisfactorios, ya que, a pesar de que el Set resultó ser muy estable y tener un consumo energético bastante moderado, se lograron en algunos casos reducciones de casi un 9 % en el vapor vivo que alimenta al Set, lo cual representa un ahorro de aproximadamente 80.000,00 $/año. Esto demuestra lo poderosa que es la tecnología Pinch en la optimización de procesos de intercambio de calor.