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Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 1 ANÁLISIS ECONÓMICO DE PROCESOS 2.2.- Una planta química para producir propileno, con una capacidad de 50000Ton/año, requiere una inversión de 30MMUSD. Se desea instalar un proceso de 40000T/año de capacidad. El costo anual de materias primas es de 10c/lb, y el costo de energía es de 3c/lb. Si la compañía establece una TR mínima de 20% ¿Cuál es la ganancia esperada del proceso, en c/lb de producto? MMUSDI 24.26 50000 4000030 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(26.24) = 1.312 MMUSD/año añoMMUSD año Ton lbc TonUSD /8.840000 / /026.22 lb 10c bMP =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año Ton lbc TonUSD /64.240000 / /026.22 lb c CE =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= COA=1.312+8.8+2.64 = 12.752 MMUSD/año 100*%" I UNROI === MMUSDUNI 248.5)24.26(2.0* 100 20 === )( fIUBieIUBUN −−−= )]24.26)(1.0([5.0)24.26)(1.0(248.5 −−−= UBUB UB=13.12 MMUSD/año UB = Ingresos – COA 13.12 = Ingreso – 12.752 Ingreso = 25.872 MMUSD/año Ingreso = (Capacidad)(Pcio Venta) 25.872 = (40000Ton/año) (Pcio Venta) Pcio Venta = 646.8 USD/Ton Propileno = 29.4 c/lb Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 2 Ganancia en C/lb = lbPcTonPUSD TonP año año MMUSD /963.5/2.131 40000 *248.5 == 2.3.-Una compañía quiere instalar un proceso de 100KTon de capacidad para producir oxido de Etileno. Si la compañía opera bajo una tasa minima de interes de 20%. a) ¿Cuál será la ganancia esperada en c/lb? b) ¿Cuál debe ser el precio del producto? Información sobre la tecnología. Materias Primas Consumo/Ton P Precio C/lb Etileno 0.88Ton 21 Oxigeno 1.1 Ton 2 Energía consumo equivalente a 1.8 $/T Prod Inversión necesaria para un proceso de 136KT de capacidad: $58.6x106 MMUSD Ton TonMMUSDInversión 72.48 136000 1000006.58 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(48.72) = 2.436 MMUSD/año bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonEtilEtileno /656.40100000 / /026.222188.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonOOxigeno /84.4100000 / /026.2221.1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 45.496 MMUSD/año CE: añoMMUSD año tonP TonP USDEnergía /18.01000008.1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 3 COA = 48.112 MMUSD/año ROI = 0.20 IUNROI /= añoMMUSDUN /744.9)72.48(20.0 == )( fIUBieIUBUN −−−= )]72.48)(1.0([5.0)72.48)(1.0(744.9 −−−= UBUB UB = 24.36 MMUSD/año UB = Ingreso-COA 24.36= Ingreso – 48.112 Ingreso = 72.472 MMUSD/año Ingreso =(Capacidad)*(pcio Venta) 72.472 = 100000 ( )PcioVenta año ton Pcio Venta = 724.72 USD/ton UN/Capacidad = c/lb P ( ) lbPc TonPUSD lbcTonPUSD TonP año año MMUSD /42.4 /026.22 //44.97 100000 744.9 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛=⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ La ganancia por cada libra de producto es de 4.42 c/lb P 2.4.- Se desea instalar una planta de 40KT de capacidad para producir Cloruro de Vinilideno. Haga un análisis Económico de los siguientes dos procesos para decidir cuál es el más conveniente instalar. Proceso 1: Balance de materia Componente Coeficiente T/T Prod Precio c/lb Cloro -0.92 7 Acido Clorhídrico 0.47 10.7 Tricloroetano 0.13 27.5 Cloruro de vinilo -0.72 20 Cloruro de Vinilideno 1 35 Costo de energía: $61.77/Ton P Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 4 Inversión fija para una planta de 23KT: $20.93x106 Proceso 2: Balance de materia Componente Coeficiente T/T Prod Precio c/lb Cloro -3.01 7 Etano -0.56 3 Cloruro de Etilo 0.08 18 Acido Clorhídrico 2.11 10.7 Cloruro de vinilideno 1 35 Costo de energía: $109.42 / Ton Inversión Fija para planta de 23KT : $25.3x106 Suponga tasa minima de retorno del 20%. Si necesita saber otras suposiciones indíquelas. Proceso1: Capacidad = 23000Ton/año I = 20.93MMUSD/año añoMMUSDInversión /172.29 23000 4000093.20 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(29.172) = 1.4586 MMUSD/año bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonClCloro /6672.540000 / /026.22792.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonCViloCloruroVin /672.1240000 / /026.222072.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 18.3392 MMUSD/año CE: Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 5 añoMMUSD año tonP TonP USDEnergía /4708.24000077.61 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= CE = 2.4708 MMUSD/año pCP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonHClHCl /42552.440000 / /026.227.1047.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonTCETCE /146.340000 / /026.225.2713.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCP = 7.57152 MMUSD/año COA = 14.69708 MMUSD/año ROI = 0.20 IUNROI /= 0.20(29.172)= UN = 5.8344 MMUSD/año )( fIUBieIUBUN −−−= UB = 14.5852 MMUSD/año Ingreso = UB+ COA = 14.5852+14.69708 = 29.28228 MMUSD/año TonUSD capacidad ingresoPcioVenta /732 40000 28228.29 === Ganancia en c/lb P = 6.63 c/lb P Proceso2: añoMUSDInversión /263.35 23000 400003.25 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(35.263) = 1.76315 MMUSD/año bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonClCloro /5416.1840000 / /026.22701.3 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 6 añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonEtoE /4784.140000 / /026.22356.0tan =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 20.02 MMUSD/año CE: añoMMUSD año tonP TonP USDEnergía /3768.44000042.109 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= CE = 4.3768 MMUSD/año pCP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonCEloCloruroEti /2672.140000 / /026.221808.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonHClHCl /86776.1940000 / /026.227.1011.2 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCP = 21.13496 MMUSD/año COA = 5.024 MMUSD/año ROI = 0.20 IUNROI /= 0.20(35.263)= UN = 7.0526 MMUSD/año )( fIUBieIUBUN −−−= UB = 17.6303 MMUSD/año Ingreso = UB+ COA = 17.6303+5.024 = 22.6543 MMUSD/año TonUSD capacidad ingresoPcioVenta /3575.566 40000 6543.22 === lbPc TonUSD lbc TonP año año MMUSDbPGananciaxl /0143.8 /026.22 / 40000 0526.7 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Ganancia en c/lb P = 8.0143 c/lb P 2.5. Cumeno puede producirse a partir de Benceno y Propileno. Se desea instalar una planta usando esta ruta a 100KT de capacidad. Los datos son: Balance de materia Componente Coeficiente T/T P Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 7 Benceno -0.67 Cumeno 1 Propileno -0.38 Requerimientos de energía: 0.06 FOET/Ton Inversión Unitaria para un proceso de 127KT de capacidad (1977$): 120$/Ton Usando datos económicos de 1999, a) Estime la ganancia del proceso después de impuestos, en c/lb b) Estime el precio de venta del producto. Suponga que el precio de aceite combustible es de 8c/lb Suponga TR de 30% y una vida de proceso de 10 años. añoMMUSD año TonP TonP USDI /2039.13 127000 100000127000120 6.0 1977 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSDI /269.25 1.204 6.3902039.131999 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Esa inversión es en 10 años, por lo tanto para tenerla por año dividir entre 10 la inversión: I = 2.5269 MMUSD/añopCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(2.5269) = 0.1263MMUSD/año bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonBenBenceno /266.13100000 / /026.22967.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP opTonopileno /032.10100000 / /026.2212Pr38.0Pr =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 23.293 MMUSD/año CE: Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 8 añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP FOETEnergía /056.1100000 / /026.22806.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= CE = 1.056 MMUSD/año COA = 24.475 MMUSD/año ROI = 0.3 = UN/I Por lo tanto UN = 0.75807 MMUSD/año )( fIUBieIUBUN −−−= Por lo tanto UB = 1.76883 UB = Ingreso – COA Por lo tanto Ingreso = 26.243 MMUSD/año Ganancia = UN / Capacidad = 0.75807/100 000 = 7.5807 USD/TonP = 0.3445 c/ lb P Pcio Venta = 11.928 c/lb P 2.7.- Se desea instalar un proceso para la producción de acetona a partir de isopropanol con una capacidad de 100KT. a) Estime la utilidad unitaria después de impuestos b) Estime el precio de venta del producto. Base su análisis en datos de 1999. Tecnología Consumo unitario de materias primas: 1.11 de isopropanol 0.04 de nitrógeno Consumo de energía: 0.33 FOET/T Inversión unitaria para una planta de 68 KT (1977$): 160$/T Precios Suponga para nitrógeno 5 c/lb y para aceite combustible 8 c/lb Parámetros económicos Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 9 e = d = 0.1 t = 0.5 Imin= 0.15 a) añoMMUSD año Ton Ton USDI /712.13 68 10068000160 6.0 1977 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSDIactual /2415.261.204 6.390712.13 1999 == pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(26.2415) = 1.3120 MMUSD/año bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonIPlIsopropano /028.83100000 / /026.223411.1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonNNitrogeno /44.0100000 / /026.22504.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 83.468 MMUSD/año añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP FOETCE /808.5100000 / /026.22833.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= COA = 90.588 MMUSD/año ROI > Imin ROI>0.15 Si ROI = 0.20 IUNROI /= 0.2(26.2415) = UN = 5.2483 MMUSD/año b) )( fIUBieIUBUN −−−= 5.2483 = UB -2.62415-0.5(UB-2.62415) UB = 13.12075 MMUSD/año añoMMUSDIUNUB /1206.13 5.0 3120.12483.5 5.0 05.0 = + = + = Ingreso = UB+COA = 13.12075+90.588 = 103.7086MMUSD/año Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 10 Pcio Venta= TonUSD Capacidad Ingreso /086.1037 100000 7086.103 == Pcio Venta = 47.14 c/lb 2.8 Se desea instalar una planta de 40 KT de cloruro de vinilideno. Basado en la información de las tres tecnologías que se reportan en seguida, detecte la alternativa que proporciona el menor costo de producción. Base su análisis en costos de 1996. Tecnología 1 Balance de materia Componente Coeficiente. T/T de producto Cloro -1.03 Etileno -0.09 Dicloroetano -0.83 Acido clorhídrico 0.43 Hidróxido de sodio -0.46 Cloruro de vinilideno 1.00 Costo de energía: $ 36/ton de producto Inversión fija para una planta de 23 KT: $ 14.49 x 10 6 (1977$) Tecnología 2 Balance de materia Componente Coeficiente. T/T de producto Cloro -0.92 Acido clorhídrico 0.47 Tricloroetano 0.13 Cloruro de vinilo -0.72 Cloruro de vinilideno 1.00 Costo de energía: $ 61/ton de producto Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 11 Inversión fija para una planta de 23 KT: $ 20.93 x 10 6 (1977$) Tecnología 3 Balance de materia Componente Coeficiente. T/T de producto Cloro -3.01 Etileno -0.56 Cloruro de etilo 0.08 Acido clorhídrico 2.11 Cloruro de vinilideno 1.00 Costo de energía: $ 109/ton de producto Inversión fija para una planta de 23 KT: $ 25.3 x 10 6 (1977$) Otros datos: Depreciación 10% Tasa de impuestos 50% Tasa de retorno mínima 15% Se desea tener un mes de inventarios como capital de trabajo. T= toneladas métricas. Escriba cualquier suposición adicional que haga. Solución: Tecnología 1 año MMUSD KT KT año MMUSDInversion 769.37 1.204 7.381 23 4049.14 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 12 AÑO MMUSD AÑO MMUSDaI 888.1769.3705.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod TcloroCloro 686.2240000026.222503.1 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod TcloroEtileno 903.140000026.222409.0 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Dicloroetano Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Tcloro 356.1540000026.222183.0 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Hidróxido de Sodio Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Tcloro 796.4540000026.2211346.0 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 85.741 MM USD / Año cE= Año MMUSD Año Ton Ton USD 69.2 1.204 7.3814000036 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ pCp= Año USD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Ton 39.10040000026.2226543.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ COA= -10.071 MMUSD / Año Tecnología 2 año MMUSD KT KT año MMUSDInversion 552.49 1.204 7.381 27 4093.20 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 13 AÑO MMUSD AÑO MMUSDaI 4776.2552.4905.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP: Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod TcloroCloro 263.2040000026.222592.0 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Tclorovinilodecloruro 321.1340000026.222172.0.. = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 33.584 MM USD / Año cE= Año MMUSD Año Ton Ton USD 563.4 1.204 7.3814000061 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ pCp= Año USD Año T lb c Ton USD lb c Tprod ToncoClorihidriAcido 73.10940000026.2226547.0.. =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Tricloroetano Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Tcloro 017.840000026.227013.0 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCp=117.747 MMUSD / Año COA= -77.1224 MMUSD / Año Tecnología 3 año MMUSD KT KT año MMUSDInversion 947.65 1.204 7.381 27 403.25 6.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 14 AÑO MMUSD AÑO MMUSDaI 297.3947.6505.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP: Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod TcloroCloro 298.6640000026.222501.3 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Etano Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Tcloro 361.1040000026.222156.0 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 76.659 MM USD / Año cE= Año MMUSD Año Ton Ton USD 153.8 1.204 7.38140000109 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ pCp= Año USD Año T lb c Ton USD lb c Tprod TonEtilodeCloruro 325.240000026.223308..0.. =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Acido.Clorhídrico Año MMUSD Año T lb c Ton USD lb c Tprod Tcloro 633.49240000026.2226511.2 = ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCp=494.958 MMUSD / Año COA= -404.524 MMUSD / Año La alternativa de menor costo de operación es la tecnología 3 COA= -404.524 MMUSD / Año Con una inversión = 65.947 MMUSD/ Año El costo de operación anual da un valor negativo debido a que se producen coproductos vendidos a altos precios, el costo de venta de Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten15 estos cubre completamente y en poco tiempo el costo de producción del mismo producto. 2.9. Se puede producir estireno por deshidrogenación de etilbenceno. Los datos técnicos para esa tecnología son los siguientes: Balances de materia Componente Coeficiente, T/T de Prod Benceno 0.05 Etilbenceno -1.15 Estireno 1.00 Tolueno 0.05 Requerimientos primarios de energía : 0.32 FOET/ T Inversión unitaria para una planta de 454 KT (1977$) 190$/T a) Estimar el costo de producción del estireno en 1999 b) Repita el inciso anterior suponiendo que la planta opera al 50% de su capacidad nominal. Tome el costo de aceite combustible como 8 c/lb a) añoMMUSD año ton ton USDI /26.864540001901977 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSDI /081.165 1.204 6.390*26.861999 == pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 8.254 MMUSD/año añoMMUSD año tonP lbc TonUSD lb c TonP TonbMP /155.287454000 / /026.222515.1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonUSD lb c TonP FOETCE /569.25454000 / /026.22832.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCP: añoMMUSD año tonP lbc TonUSD lb c TonP TonBenceno /4946.4454000 / /026.22905.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 16 añoMMUSD año tonP lbc TonUSD lb c TonP TonTolueno /4946.4454000 / /026.22905.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCP = 8.9892 MMUSD/año COA = 311.9888 MMUSD/año b) Si la planta opera al 50% de su capacidad nominal: COA = 8.254 + 0.5(287.155+25.569-8.9892) = 160.1214 MMUSD/año 2.10.- Considere el proceso de producción de cumeno cuyos datos son los sig. considerando el mismo escenario económico, calcúlese la tasa de retorno si el precio de venta del producto se fija en 33c/lb y el proceso opera a un 30% de su capacidad COMPONENTE COEFICIENTE T/TON DE PROD. ACETONA 0.61 CUMENO -1.35 FENOL -0.01 H2SO4 -0.01 ENERGIA: 0.38 FOET/T Inversion unitaria para una planta de : 91kt(1977$): 490$/ton Se desea instalar planta de 120,000t/año para 1980 ( ) /12.87 / /2233120000* /872.45 /0256.8 / /22812000038.0 /024.57 /024.57 / /2216120000 : 35.1 /5456.22 /5456.22 / 22/1412000061.0 : /368.3)36.67(05.0 /36.67 1.204 2.26164.52)1980( /64.52 91 1209100049)1977( 6.0 añoMMUSDINGRESO lbc tonUSD lb c año tonprodVENTAdePRECIOCAPACIDADINGRESO añoMMUSDanualoperaciondeCOSTO añoMMUSD lbc tonUSD lb c año tonprod tonprod CE añoMMUSDbMP añoMMUSDCUMENO lbc tonUSD lb c año tonprod tonprod toncumCUMENO añoMMUSDpCP añoMMUSDACETONA lbc USDtonlbc año tonprod tonprod tonACEACETONA pCP añoMMUSDaI añoMMUSDINVERSIÓN añoMMUSD año ton TON USDINVERSION = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛== = =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = = = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = = = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = == =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 17 PARA 80% %99.181899.0 36.67 7944.12 /7944.12)736.63248.32(5.0736.63248.32 /3248.323712.37696.69 /696.698.0)12.87( /2712.37 )5456.220256.8024.57(8.0368.34 === =−−−= =−= == = −++= ROI AÑOMMUSDU AÑOMMUSDU AÑOMMUSDINGRESO AÑOMMUSDCOA COA N B 2.11.- Anhídrido maléico, usado principalmente en la producción de poliéster, puede producirse mediante la oxidación de benceno. En seguida se dan los datos técnicos de esta tecnología: COMPONENTE COEFICIENTE T / TPRODUCTO Benceno -1.19 Anhídrido maleico 1.00 Consumo de energía: 0.15 FOET/ T Inversión unitaria para una planta de 27,000 T (1977$) : 910$ /T Un grupo industrial tiene interés en instalar una planta basada en esta tecnología. Con una capacidad de 20,000 TON. El análisis de desea basar en precios de 1999. Si el precio de venta se fija en 55⊄/ lb, estime la tasa de retorno. Tome el precio de aceite combustible como 8⊄ / lb. indices 1977 204.1 1999 394.1 Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 18 inversion(1977)=I*Q2(Q2/Q1)^0,6= 20521301.2USD/año inversion(1999)=I*(indice2/indice1)= 39624913.4USD/año a I = 0,05*I = 1981245.67USD/año bMP = Coef.T/Tprod*Q= 23800 Tben/año bMP = 4712400 USD/año CE = FOET*Q*precio de comb*22=528000 USD/año 22 es factor de conversion USD Costo de operación anual: Cop = aI+bMP+CE 7221645.67USD/año Ingreso = Q*precio de producto*22 24200000 USD/año 22 es factor de conversion USD UB = Ingreso-Cop 16978354.3USD/año UN = UB-eI-i(UB-fI) 6507931.5 i = 0.5 e=f=0,1 eI = fI = 3962491.34 ROI = UN/I 0.16423838= 16.4238378% 2.12.- Se han encontrado los siguientes datos para un proceso de producción de ciclohexano. La inversión requerida es de $ 510,000. El capital de trabajo es de $ 159,000. Los costos de operación son de 2,257,400$ /año, mientras que las ventas anuales son de $ 2,400,000. ¿Cuál es la tasa de retorno del proceso? Indique explícitamente cualquier suposición que haga. I = Io+Ct 669000 USD/año UB = Ingreso - Cop 142600 USD/año UN = UB-eI-i(UB-fI)=37850 USD/año i = 0.5 eI = fI = 66900 e = f = 0.1 ROI = UN / I =0.05657698en porcentaje=5.65769806% 2.13.- Ácido tereftálico, usado para la producción de poliéster, puede producirse mediante oxidación con aire de p-xileno en presencia de un catalizador de cobalto-manganeso-bromo. Los siguientes son datos técnicos de esa tecnología. Balance de materia Componente Coeficiente T / T de producto Ácido acético -0.06 Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 19 Ácido tereftélico 1.00 p-xileno -0.67 Requerimientos de energía: 0.34 FOET / T Inversión unitaria para una planta de 150 KT (1977): 910 $/ T Se desea hacer un análisis de un proceso de 120 KT basado en costos de 1986. a) Si la planta opera a capacidad completa, estime el precio de venta del producto. b) Si el precio del producto se fija en 40 ⊄/ lb y el proceso opera a 75% de capacidad, estime la tasa de retorno. índices 1977 204.1 1986 318.4 Q1= 150000 Q2= 120000 inversion(1977)=I*Q2(Q2/Q1)^0,6= 119395138USD/año inversion(1986)=I*(indice2/indice1)= 186258756USD/año a I = 0,05*I = 9312937.8 USD/año bMP = Coef.T/Tprod*Q= 39336000 USD/año acido acetico= 3960000 p-xileno = 35376000 CE = FOET*Q*precio de comb*22= 7180800 USD/año 22 es factor de conversion a USD Costo de operación anual: Cop = aI+bMP+CE 55829737 .8 USD/año si: ROI = UN/I 0.25 = 25 % a) UN = ROI*I 46564688.99 UN = UB-eI-i(UB-fI) i = 0.5 e=f=0,1 eI = fI = 18625875.6 46564688,9886263=UB-18625875,6-0,5(UB-18625875,6) Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 20 UB= (UN+0,05I)/0,5 = 111755254 Ingreso = UB+Cop 167584991 USD/año Precio a la venta= ingreso/capacidad 1396.54159 USD/año (1396,54159475357 USD/año)/22= 63.4791634c/Lb b) Precio de venta= 40 c/Lb operación al = 75% = 0.75 Costo de operación anual Cop=aI+0,75(bMP+CE)= 44200537.8UDS/año ingreso=0,75Q*Precio*22= 79200000 UDS/año 22 es un factor de conversion a USD UB= ingreso - Cop= 34999462.2 UN = UB-eI-i(UB-fI)= 8186793.3 i = 0.5eI = fI =18625875.6 e = f = 0.1 ROI = UN/I = 0.043953871en porcentaje= 4.39538708 2.14.-Considere el proceso de dsiproporcionación de tolueno para producir benceno y xileno. Hengstebeck y Banchero estimaron una inversión en equipo principal de 3,742,000 dólares ($1969). Otros aspectos del proceso se dan a continuación. Los costos están en precios de 1969. Costo de servicios en miles de dólares por año: Electricidad 322 Vapor 520 Combustible 333 Agua 30 Materiales, BCD (60°F) Tolueno Alimentado 3780 Productos Benceno 1590 Xileno 2000 H2 Alimentado, 106 SCFD 1.88 Aceite combustible, 106 Btu/dia 1700 Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 21 Notas: BCD = Barriles por dia SCFD = pies cúbicos estándar/día En base a los datos mostrados, estime a) El costo de operación del proceso b) La rentabilidad del proceso. Interprete resultados c) La rentabilidad del proceso si éste opera al 70% de su capacidad nominal. Interprete resultados. Haga sus estimaciones usando precios de 1986. a) I1969 = 3742000USD ( ) MMUSD953.9 7.119 4.3183742000 I1969 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= ( ) añoMMUSDMMUSDaI /49765.0953.905.0 == bMP: 87.0=relToluenoρ 3/87.0 cmgrTolueno =ρ ( ) diacm m cm bar m dia bar /601020000 1 100 1 159.03780 3 3 33 =⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ( ) diatondiagrdiacmcmgr /8874.522/522887400/6010200000/87.0 33 == añoMMUSD año dias lbc TonTolUSD lb c Dia tonTolTolueno /667.75365 / /026.22188874.522 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSDbMP /667.75= CE: Costos ya actualizados añoMMUSDadElectricid /8565.0= añoMMUSDeCombustibl /8857.0= añoMMUSDVapor /3831.1= añoMMUSDAgua /07979.0= añoMMUSDCE /205.3= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 22 pCP: No hay co-productos añoMMUSDCOA /36965.79205.3667.7549765.0 =++= b) ROI: IUNROI /= Se producen: Benceno = 1590bar/dia gbenceno 879.0=ρ diacm m cm bar m dia bar /252810000)100(159.01590 33 33 =⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ diaton gr kg kg ton dia gr dia cm cm grmasa /2199.222 1000 1 1000 222219990252810000879.0 3 3 =⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD lbc tonUSD lb c año ToncenoingresoBen /86527.17 / /026.2210935.81109 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= Xileno = 2000 bar/Dia 3/87.0 cmgrxileno=ρ diacm m cm bar m dia bar /318000000 1 )100( 1 159.02000 3 3 33 =⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ diatondiagr dia cm cm grmasaXileno /66.276/27666000031800000087.0 3 3 ==⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD lbc TonUSD lb c año tonenoingresoXil /587.35 / /026.22169.100980 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSDIngreso /4525.53= añoMMUSDUB /917.2536965.794525.53 −=−= añoMMUSDUN /456.13)]953.9)(1.0(917.25[5.0)953.9)(1.0(917.25 −=−−−−−= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 23 %149.13535.1 953.9 456.13 −=−= − =ROI Interpretación: La empresa sale perdiendo con esta tecnología, ya que el proceso es más caro que lo que se gana vendiendo el producto fabricado y por lo tanto la empresa queda en número rojos y no debe ser asi. d) Si opera al 70% de su capacidad: añoMMUSDCOA /708.55)205.3667.75(7.049765.0 =++= añoMMUSDIngreso /41675.37)4525.53(7.0 == 2913.18708.5541675.37 −=−=UB añoMMUSDUN /6433.9−= %8.86868.0 953.9 6433.9 −=−= − =ROI Interpretación: Aunque se reduzca la operación la empresa continuará en número rojos ya que de igual manera se reduce el producto fabricado y por ende los ingresos que éste genera. El proceso o tecnología no es la ideal. 2.15.- Repita el problema anterior usando los datos que para esta tecnología reportan Rudd y colaboradores. Componente Coeficiente T/Tproducto Benceno 1.00 Aceite combustible 0.01 Tolueno -2.69 Xilenos 1.61 Consumo de energía: 0.28 FOET/T Inversión unitaria para una planta de 90KT (1977$) 90$/T a) TonUSDI /901977 = Si se desea realizar para una planta idéntica de 90000Ton, solo actualizamos en año a la inversión. Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 24 añoMMUSD año TonP TonP USDI /6361.12 1.204 4.3189000090 1986 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= añoMMUSDaI /63180.0)6361.12(05.0 == bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonTolTolueno /984.9590000 / /026.221869.2 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 95.984 añoMMUSD / CE: Tomamos como valor de combustible y de energía de 8c/lb. añoMMUSD año TonP lbc TonUSD lb c TonP TonCombeCombustibl /1585.090000 / /026.220801.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año TonP lbc FOETUSD lb c TonP FOETEnergia /4404.490000 / /026.22828.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= CE = 4.598 añoMMUSD / pCP: añoMMUSD año TonP lbc TonUSD lb c TonP TonxiXileno /0650.5190000 / /026.220161.1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCP = 51.0650 MMUSD/año añoMMUSDCOA /1488.50= b) IUNROI /= añoMMUSD lbc tonUSD lb c año Toningresos /8234.19 / /026.221090000 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSDUB /3254.301488.508234.19 −=−= )( fIUBieIUBUN −−−= UN = -15.794 MMUSD/año Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 25 %99.1242499.1 6361.12 794.15 −=−= − =ROI c) al 70% de operación añoMMUSDCOA /2937.35)0650.51598.4984.95(7.063180.0 =−++= añoMMUSDIngresos /8763.13)8234.19(7.0 == añoMMUSDUB /4174.212937.358763.13 −=−= )( fIUBieIUBUN −−−= 340.11−=UN %74.898974.0 6361.12 340.11 −=−= − =ROI 2.16.- Considere ahora la producción de benceno mediante hidrodealkilación de tolueno. Los datos técnicos son los siguientes: Componente Coeficiente T/Tproducto Benceno 1.00 Hidrógeno -0.07 Metano 0.24 Tolueno -1.20 Consumo de energía: 0.08 FOET/T Inversión unitaria para una planta de 90KT (1977$) 60$/T Establezca una comparación del panorama económico de esta tecnología con respecto a la del problema anterior. añoMMUSD año TonP TonP USDI /424.8 1.204 4.3189000060 1986 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCPdMOCEbMPaICOA −+++= aI = 0.05(8.424)=0.4212 MMUSD/año bMP: añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonHHidrogeno /8325.090000 / /026.22607.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= añoMMUSD año tonP lbc TonTolUSD lb c TonP TonTolTolueno /8185.4290000 / /026.221820.1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= bMP = 43.6510 MMUSD/año Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 26 CE: añoMMUSD año tonP lbc FOETUSD lb c TonP FOETlEnergia /2686.190000 / /026.22808.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= CE = 1.2686 MMUSD/año pCP: añoMMUSD año tonP lbc TonUSD lb c TonP TonMeoMe /4757616.090000 / /026.22124.0tan =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= pCP = 0.4757616 MMUSD/año COA = 44.8650 MMUSD/Año añoMMUSD lbc TonUSD lb c año TonPIngresos /8234.19 / /026.221090000 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= UB = 19.8234-44.8650=-25.0416 MMUSD/año )( fIUBieIUBUN −−−= UN = -12.942 MMUSD/año %6.153536.1 424.8 942.12 −=−= − =ROI Interpretación: Cuando la planta opera al 100% de su capacidad observamos que también dan número negativos, osea pérdidas para la empresa en lugar de ganancias. La tecnología aplicada hace que el proceso no sea nada rentable, se debe de buscar otra tecnología para poder obtener el producto deseado.Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 27 Inversión (1977) = 550 $/T Capacidad (1977) = 23000 T/año Capacidad (1999) = 15000 T/año Consumo de ciclohexano = 1.64 T/T de producto Consumo de hidróxido de sodio = 0.13 T/T de producto Producción de ciclohexanona = 0.38 T/T de producto Consumo de energía = 0.43 FOET/T Precio de ciclohexano = 15 ¢/lb Precio del hodróxido de socio = 170 ¢/lb Precio del combustible = 8 ¢/lb Precio de venta de la ciclohexanona =73 ¢/lb Indice (1977) = 204.1 Indice (1999) = 390.6 Factor de conversión = 22.026 ($/T)/(¢/lb) Cálculo de la inversión Para una capacidad de: 23000 T/año Inversión en 1999: 24209162.2 $/año Para una capacidad de: 15000 T/año Inversión en 1999: 18732589.4 $/año Cálculo del costo de operación: 2.18. Se desea construir una planta de 15000 toneladas por año de capacidad para producir ciclohexanol mediante oxidación de ciclohexano. A partir de la información técnica y económica que se proporciona, estime: a) El precio de venta de ciclohexanol en 1999. b) La utilidad del proceso, en ¢/lb. Datos técnicos del proceso Balance de materia Componente Coeficiente, T/T de producto Ciclohexano -1.64 Ciclohexanol 1.00 Ciclohexanona 0.38 Hidróxido de sodio -0.13 Energía requerida como servicios: 0.43 FOET/T Inversión unitaria para una planta de 23 KT de capacidad (1977 $): 550 $/T 1 1 2 6.0 1 2 2 IIndice Indice Q QI ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 28 a = 0.05 I = 18732589.4 bMP = 15429213 $/año cE = 1136541.6 $/año C=8337365.47 $/año pCP = 9165018.6 $/año Cálculo del precio de venta: ROI =0.15 I=18732589.4 R=7493035.75 $/año S= 15830401.2 $/año Precio de venta del ciclohexanol =1055.36008 14.4569874 a) Precio de venta del ciclohexanol (1999 $) =14.45 b) Utilidad del proceso =8.5047 ¢/lb 2.19 .-El terftalato de dimetilo puede producirse a partir de p-xileno. componente coeficiente t/ton de prod. terftalato de dimetilo 1.0 metanol -0.41 p-xileno -0.63 Energía consumo: 0.32 foet/ton Inversión unitaria para una planta de 150 kton(1977$) 820$/t se desea evaluar la factibilidad de instalar una pronta de 120kton de capacidad para producir este compuesto; base el análisis en precios de 1996. A) estime tasa de retorno B) si la tasa mínima de retorno establecida por la compañía es de 0.15 calcule el beneficio extra. pSPdMOcEbMPaIC −+++= IROIP IPR CRS S ⋅= + = += = 5.0 05.0 capacidad ventade Precio Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 29 AÑOMMUSDCOA AÑOMMUSD lbc tonUSD lb c año tonprod tonprod FOETCE AÑOMMUSDbMP AÑOMMUSDXILENOP lbc tonUSD lb c año tonprod tonprod tonpexXILENOP AÑOMMUSDMETANOL lbc tonUSD lb c año tonprod tonprod tonmeOHMETANOL bMP AÑOMMUSDaI AÑOMMUSDINVERSIÓN AÑOMMUSDINVERSIÓN año tonprod tonprod USDINVERSIÓN /363.39 /7584.6 / /22812000032.0 /5456.22 /9688.14 / /22912000063.0 /5768.7 / /227:120000 : 41.0 /059.10 /191.201 1.204 7.38158.107)1996( /58.107)1977( 150 120150000820)1977( 6.0 = =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = = =− ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =− = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = = =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = NECESITO UN PRECIO DE VENTA DE PRODUCTO: 76c/lb AÑOMMUSDIiUVb I UROI AÑOMMUSDU AÑOMMUSDCOAINGRESOU AÑOMMUSDlbcPCOCAPCINGRESO N N N B /391.40)191.201)(15.0(57.70min) %3535.0 191.201 57.70 /57.70)1191.20277.161(5.01191.20277.161 /277.161363.3964.200 /64.20022*/76*120000*. =−=−= === =−−−= =−=−= === 2.21 .- Anhídrido maleico, usado en producción de poliesters, puede producirse mediante la oxidación de benceno. COMPONENTE COEFICIENTE T/TON DE PROD. BENCENO -1.19 ANH. MALEICO 1.0 CONSUMO DE ENERGÍA 0.15 FOET/TON INVERSIÓN UNITARIA PARA UNA PLANTA DE 27000T(1977$): 910 $/T Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 30 INSTALAR UNA PLANTA BASADA EN ESTA TECNOLOGÍA, CON UNA CAPACIDAD DE 20000 TON. EN PRECIOS DE 1999. SI EL PRECIO SE FIJA EN 50c/lb, ESTIME TASA DE RETORNO %8.13138.0 273.39 43435.5 /43435.5)9273.3796.14(5.09273.3796.14 /796.14204.722 /22 /204.7 /528.022*8*20000*15.0 /7124.4 / /229.20000 . .19.1 /9636.1 /273.39 1.204 6.390521.201999 /521.20)1977( 27 20.27000 . 910)1977( 6.0 === =−−−= =−=−= = = == = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = = =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ROI AÑOMMUSDU AÑOMMUSDCOAINGRESOU AÑOMMUSDINGRESO AÑOMMUSDCOA AÑOMMUSDCE AÑOMMUSDbMP lbc añoUSD lb c año tonprod tonprod tonbencbMP AÑOMMUSDaI AÑOMMUSDactualINVERSIÓN AÑOMMUSDINVERSIÓN año tonprod tonprod USDINVERSIÓN N B Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 31 Cálculo de la inversión Para una capacidad de: 23000T Inversión en 1999: 29780774.1$ Para una capacidad de: 30000T Inversión en 1999: 34927864.5$ Cálculo del costo de operación: a = 0.05 I = 34927864.5$ bMP = 21177999$ cE = 1638734.4$ C = 24563126.6$ Inversión (1977) = 830$/T Indice (1977) = 204.1 Capacidad (1977) = 23000T Indice (1986) = 318.4 Capacidad (1986) = 30000T Consumo de acetato de vinilo = 0.19T/T de producto Consumo de cloruro de vinilo = 0.88T/T de producto Consumo de otras materias quimicas = 0.02T/T de producto Factor de conversión: Consumo de energía = 0.31FOET/T 22.026($/T)/(¢/lb) Precio del acetato de vinilo = 39¢/lb Precio del cloruro de vinilo = 28¢/lb Precio del combustible = 8¢/lb 2.23. El copolímero de vinilo/acetato de vinilo puede producirse mediante un proceso de polimerización en suspensión. Los datos de la tecnología son los siguientes: Balance de materia Componente Coeficiente, T/T de producto Acetato de vinilo -0.19 Cloruro de vinilo -0.88 Cloruro de vinilo/acetato de vinilo 1.00 Otras materia químicas -0.02 Requerimientos de energía: 0.31 FOET/T Inversión unitaria para una planta de 23 KT (1977 $) 830 $/T Si se considera adquirir una planta basada en esta tecnología con una capacidad de 30 KT, estime el precio de venta del producto. Base su estimación a precios de 1986. De ser posible, compare su estimación con el precio de mercado y analice su resultado. Datos adicionales Precio del aceite combustible: 8 ¢/lb Parámetros económicos e = d = 0.1 t = 0.5 imín = 0.15 1 1 2 6.0 1 2 2 IIndice Indice Q QI ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = pSPdMOcEbMPaIC −+++= Problemas Capítulo 2 Gabriel Chontal Aten 32 Cálculo del precio de venta: Precio de venta del cloruro de vinilo/acetato de vinilo = 1675.40315$/T 76.0647939¢/lb Precio de venta del cloruro de vinilo/acetato de vinilo = 76.0647939¢/lb Desconocemos el precio de venta de dicho copolímero. imin = 0.15 I =34927864.5$ P =5239179.68$ R =13971145.8$ S =38534272.4$ IIP IPR CRS S ⋅= + = += = min 5.0 05.0 capacidad ventade Precio Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 1 ESTIMACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN3.1.- Estime el costo en 1998 de un horno de proceso que procesa 150 millones de Btu/hr, construido de acero inoxidable y que opera a 2,200 psi. Indique explícitamente cualquier suposición que haga. Considerando FOB: 350,000 USD Fd = 1 Fm = 0.75 FP = 0.40 Precio base = FOB ( Fd + Fm + Fp*) Precio base = 350, 000 ( 1 + 0.75 + 0.4 + 1) Precio base = 1, 102 , 500 USD Cmd = MMUSDFOBuloFactor 805.0)000,350(3.2)()mod( == Cmda = )35.01025.1(805.0)(Pr −=− FOBbaseecioCmd Cmda = )1969(6057.0 MMUSD Costo actualizado = MMUSD9744.1 5.119 5.3896057.0 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = MMUSD2705.2)9744.1(15.1 = 3.3.- Se está considerando el proceso que se muestra en la figura. En el reactor se lleva a cabo la reacción: A B El sistema de separación produce una corriente de alta concentración de B para venderse. Agua de enfriamiento B A B A Condensador de tubo y coraza Área = 200ft2 Monel por los tubos Acero al carbón por la coraza Reactor continuo tipo tanque Diámetro = 3 ft Altura = 4 ft Acero al carbón P = 1 atmósfera Separador flash Altura = 10 ft Diámetro = 3 ft Acero al carbón A Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 2 Estime la inversión de los tres equipos de proceso usando el método de Guthrie. Base sus estimaciones a 1999. Diámetro = 3 ft Reactor continuo Altura = 4 ft Tipo tanque Acero al carbón P = 1 atm FOB = 700 Fm = 1 FP = 1 Precio base = USDFPFmFOB 7001*1*700** == Cmd = USDFOBuloFactor 2303700*29.3*mod == Cmda = )1969(2303)700700(2303)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ Costo actualizado = USD63.7527 5.119 6.3902303 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD774.8656)63.7527(15.1 = Reactor : $ 8, 656.774 USD Diámetro = 3 ft Separador Altura = 10 ft Flash Acero al carbón FOB = 2 300 USD Precio base = FPFmFOB ** Precio base = USD23001*1*2300 = Cmd = USDFOBuloFactor 19822300*34.4*mod == Cmda = )23002300(9982)(Pr −+=−+ FOBbaseecioCmd Cmda = 9982 USD Costo actualizado = USD35.32627 5.119 6.3909982 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD46.37521)35.32627(15.1 = Separador : $ 37,521 .46 USD Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 3 Área = 200 ft2 Separador Tubos: Monel Flash Acero al carbón por coraza FOB = 3200 USD Corrección = Precio base = FmFPFdFOB *)1( ++ Precio base = 30.2*)108.0(3200 ++ Precio base = 13,248 USD Cmd = USDFOBuloFactor 848,103200*39.3*mod == Cmda = )320013248(10848)(Pr −+=−+ FOBbaseecioCmd Cmda = 20,896 USD Costo actualizado = USD06.68301 5.119 6.39020896 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD219.78546)06.68301(15.1 = Condensador : $ 78,546 .219 USD Costo de los 3 equipos: 774.6568 46.52137 219.54678 + USD453.724124 ≈ USD000,125 3.4.- Para el proceso mostrado en el problema 3.3, un grupo externo ha estimado que la inversión actual equivale a 1 millón de dólares. La capacidad del proceso es de 1 KT/año, y se consumen 1.1 T de A por cada T de B. El precio de B en el mercado es de 35⊄ /lb. En el condensador , la temperatura de entrada del agua de enfriamiento es de 25 ° C y la de salida de 40 ° C. El calor latente de B es de 1,000 Btu/ lb. El costo del agua de enfriamiento es de 5 X 10 –4 $/ lb. Se está negociando el precio de la materia prima A. ¿Cuál debe ser el precio máximo de A que la compañía puede pagar para que el proceso sea rentable? Use parámetros económicos típicos. Inversión = 1 MMUSD Capacidad = 1000 Ton / año Precio de venta del producto = 35⊄ / año. Costo H2O enfriamiento = 5 X 10 –4 $/ lb H2O Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 4 TmCpQ ∆= ( )771041/000,1 −⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ° = Flb BtumlbBtu BlbOlbHm 2037.37= masa H2O enfriamiento prodlbUSD OHbl USDx prodlb OHbl 0185.010537 2 4 2 =× − Sí ROI = 0.20 ROI = I UN 0.20 (I) = UN = 0.20 (1) = 0.20 MMUSD UN = 0.20 MMUSD/ año MMUSDUBUBUB fIUBiIUBUN 5.0)1.0(5.01.020.0 )( ==−−−= −−−= l Ingreso = Capacidad* Precio de Venta = 1000 Ton/año * 35 ⊄/lb* 22 USD/Ton Ingreso = 0.77 MMUSD / año UB = Ingreso – COA 0.5 = 0.77 – COA COA = 0.27 MMUSD/ año aI = 0.05(1) = 0.05 MMUSD / año añoMMUSD año dorpnoT dorpnoT dorpgK dorpgK dorpbl dorpbl USDCE 0407.01000 1 1000 1 2.20185.0 =×××= COA = aI + bMP + CE 0.27 = 0.05 + bMP +0.0407 bMP = 0.1793 MMUSD / año 3.5.- Se desea estimar la inversión requerida para la siguiente parte de un proceso en desarrollo. Vapor @ 212 ° F λ = 1,000 Btu / lb Reactor Diámetro = 3 ft Altura = 6 ft Construido de acero al carbón Intercambiador de calor U = 200 Btu /hr ft2°F Construido de acero al carbón por la coraza y monel por los tubos. Cabezal flotante Flujo de A FA = 50, 000 lb/ h CPA = 1 Btu / lb °F A B T = 177 ° F T = 77 ° F Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 5 a. Estime la inversión requerida para cada uno de los equipos usando el método de Guthrie. Base su estimación para 1998. b. Calcule el costo anual de vapor para este esquema se su costo unitario es de 1⊄ / lb y se trabajan 8,500 horas al año. c. Si la corriente de salida del reactor se desea vender, y se desprecia el precio de la materia prima, estime el precio de venta si se desea una tasa mínima de recuperación después de impuestos del 15%. Suponga que la producción de la mezcla a vender es equivalente a 2,000,000 lb/año. TmCpQ ∆= hrBtuFlbBtuhrlbQ /000,5000)77177)(/1(/50000 =−°= F.Frío F.caliente A 77 177 -100 ∆T1 B 212 212 0 ∆T2 -135 -35 -100 mQ λ= vaporhrlbmm 50001000000,5000 =→= 078.74 35 135 35135 = − = Ln MLTD MLTDAQ U= MLTD QA U = 24816.337 )078.74(200 000,5000 ftA == FOB = 4, 700 USD Precio base = FmFpFdFOB *)1(* ++ Precio base = USD620,2130.2*)101(4700 =++ Cmd = USDFOBuloFactor 933,154700*39.3*mod == Cmda = USDFOBbaseecioCmd 32853)470021620(15933)(Pr =−+=−+ Costo actualizado = USD53.081,107 5.119 5.38932850 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 6 Costo final = USD76.143,123)53.107081(15.1 = Diámetro = 3 ft Reactor Altura = 6 ft Acero al carbón FOB = 1500 USD Precio base = FOB * Fm * FP Precio base = 1500 * 1 * 1 = 1500 USD Cmd = USDFOBuloFactor 65101500*34.4*mod == Cmda = USDFOBbaseecioCmd 6510)15001500(6510)(Pr =−+=−+ Costo actualizado = USD78.21218 5.119 5.3896510 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD604.401,24)15.1(78.21218 = Recipiente = 24,401.604 USD a) TOTAL = 24,401.604 + 123,143.76 = 147,545.36 USD ≈ 148,000 USD b) Costo unitario de vapor = 1 ⊄/ lb Trabajo = 8500 hrs/ año añoMMUSD Kg Ton lb Kg hr lb lb TonUSD lbaño hrsvaporCosto 425.0 1000 1 2.2 150002218500 =××× ⊄ × ⊄ ×= c) ROI = 0.15 Masa de producto = 2,000,000 lb/año ROI = 0.15 = I UN añoUSDUSDUN /200,22)148000(15.0 == añoMMUSDUB UBUb fIUBiIUBUN /0592.0 )0148.0(5.00148.00222.0 )( = −−−= −−−= l COA = aI + bMP + CE de donde bMP =0 COA = 0.0074 + 0.425 COA = 0.4324 Ingreso = UB + COA = 0.0592 + 0.4324 = 0.4916 MMUSD / año Precio venta = lbUSD añolb añoMMUSD Capacidad Ingreso /2458.0 /000,000,2 /4916.0 == Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 7 3.6.- El diagrama de flujo que se muestra representa una alternativa para producir etanol mediante fermentación: La producción deseada de la corriente de etanol es de 100 x 10 6 lb/año. La concentración de etanol a la salida del fermentador es de 150 g/ L. Para fines de estimación preliminar se puede suponer que la corriente de salida del fermentador es una mezcla de etanol y agua. a) Usando el métodoGuthrie, estime la inversión de los principales componentes del proceso ( fermentador, columna, condensador y calderín ). Refiera su estimación para 1990. b) Estime el precio de venta del producto. El costo de materias primas puede tomarse como el costo del sustrato, que equivale a 20 ⊄/ lb. El costo de vapor es de 1x 10 –2$/lb., y el de agua de enfriamiento 5x 10- 4. la columna de destilación opera a una razón de reflujo de 4 (en base másica). Indique explícitamente cualquier suposición que haga. a) Diámetro = 4 ft Fermentador Altura = 10 ft Acero al carbón P = 1 atm FOB = 3,000 USD Precio base = FOB * Fm * FP Precio base = 3,000 * 1 *1 Precio base = 3,000 USD Cmd = USDFOBuloFactor 020,133000*34.4*mod == Cmda = )1969(13020)30003000(020,13)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ Fermentador 4 ft de diámetro 10 ft de altura Acero al carbón 100 ° C 79 ° C Área del condensador: 4,000 ft2 Etanol @ 95% masa Columna de destilación 4 ft de diámetro 15 ft de altura 10 platos de válvulas Acero al carbón Área del hervidor: 3,000 ft2 Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 8 Costo actualizado = USD94.38961 5.119 6.35713020 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD23.44806)94.38961(15.1 = Fermentador = 44806.23 USD Diámetro = 4 ft Columna Altura = 15 ft Acero al carbón FOB = 4,000 USD Precio base = FOB * Fm * FP Precio base = 4,000 * 1 *1 Precio base = 4,000 USD Cmd = USDFOBuloFactor 173604000*34.4*mod == Cmda = )1969(360,17)40004000(360,17)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−=−+ Costo actualizado = USD25.949,51 5.119 6.3573600,17 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD643.59741)25.949,51(15.1 = Columna = 59,741.643 USD Área = 4,000 ft2 Condensador Coraza = Acero al carbón Tubos = Acero inoxidable P = 1 atm FOB = 20, 000 USD Fd = 0.8 Precio base = FmFPFdFOB *)(* + Fm = 1.54 Precio base = ( )[ ] USD440,5554.1*108.0000,20 =++ Cmd = USDFOBuloFactor 800,67000,20*39.3*mod == Cmda = Costo actualizado = USD46.942,308 5.119 6.357240,103 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD82.283,355)46.942,308(15.1 = Condensador = 355,283.82 USD )1969(240,103)20000440,55(800,67)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−=−+ Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 9 Área = 3,000 ft2 Calderín Coraza = Acero al carbón Tubos = Acero inoxidable Suponiendo P = 1 atm FOB = 18, 000 USD Fd = 1.35 Precio base = FmFPFdFOB *)(* + Fm = 2.81 Precio base = ( )[ ] USD863,11881.2*1035.1000,18 =++ Cmd = USDFOBuloFactor 020,61000,18*39.3*mod == Cmda = Costo actualizado = USD79.429,484 5.119 6.357883,161 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD26.557094)79.429,484(15.1 = Calderín = 557,094.26 USD 10 platos de válvulas Platos 15 ft de altura Son 10 platos con espaciado de 1ft = 12 in FOB = 500 USD Precio base = )11(* ++++ FmFtFsFOB Precio base = [ ] USD23001014.02.2500 =++++ No hay Cmd ni Cmda Costo actualizado = USD67.882,6 5.119 6.3572300 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD07.7915)67.882,6(15.1 = Platos = 7,915.07 USD COSTO DE EQUIPOS: 1,024,841.03 USD ≈ 1,025,000 USD =1.025 MMUSD c) Costo de Materia Prima = 20 ⊄/ lb Costo de vapor = 1x 10 –2 $/lb Costo H2O enfriamiento = 5x10 –4 $/ lb Capacidad = 100x106 lb prod/año )1969(883,161)000,18863,118(020,61)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 10 Costo de Materia Prima : bMPañoMMUSD Kgprod Tonprod lbprod Kgprod año lbprodx Lb TonUSD lb ==××× ⊄ × ⊄ 20 1000 1 2.2 110100 / /2220 6 COA = aI + bMP +CE CE: Vapor = añoMMUSD año lbprodx lb USDx /110100101 62 =× − H2O enfriamiento = añoMMUSD año x lb USDx /05.010100105 64 =× − CE = 1.05 MMUSD / año aI = 0.05 (1.025) = 0.05125 MMUSD / año COA = 21.10125 MMUSD / año ROI =0.20 añoMMUSDUN I UNROI /205.0)025.1(2.0=∴= añoMMUSDIUNUB /5125.0 5.0 )025.1*05.0(205.0 5.0 05.0 = + = + = Ingreso = UB + COA = 0.5125 + 21.10215 = 21.61375 MMUSD/ año Precio de venta = lbprodUSD añolbprodx añoMMUSD Capacidad Ingreso /2161.0 /10100 /61375.21 6 == Precio de Venta de producto = 0.009824 ⊄ / lb 3.7.- Considere la columna de destilación con los datos que se muestran en la figura. La columna se operará a presión atmosférica. Se desea hacer una estimación preliminar de la inversión que requiere el sistema en 1995. a) Estime la inversión requerida para el condensador. b) Estime la inversión requerida para la columna. Condensador: A = 400 ft2 Tubos = Acero inoxidable Coraza = Acero al carbón Columna de destilación: 10 platos de válvulas Espaciado 12 in Diámetro 4 ft Acero al carbón Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 11 a) Área = 400 ft2 Condensador Coraza = Acero al carbón Tubos = Acero inoxidable Suponiendo de espejos fijos FOB = 5000 USD Fd = 0.8 Precio base = FmFPFdFOB *)(* + Fm =1.78 Precio base = [ ] USD020,1678.1*)108.0(5000 =++ Cmd = USDFOBuloFactor 950,165000*39.3*mod == Cmda = Costo actualizado = SD723.199,89 5.119 1.381970,27 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD68.579,102)723.199,89(15.1 = Condensador = 102,579.68 USD 10 platos @ 12 in Columna diámetro = 4 ft Acero al carbón Si son 10 platos la altura es de: 20ft FOB = 5,200 USD Precio base = FPFmFOB ** Fm =1 Precio base = USD200,51*1*5200 = Cmd = USDFOBuloFactor 568,225200*34.4*mod == Cmda = Costo actualizado = USD09.972,71 5.119 1.381568,22 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD9.767,82)09.972,71(15.1 = Columna = 82,767.9 USD Diámetro = 4 ft Platos 20 ft de altura FOB = 1000 USD Precio base = )11(* ++++ FmFtFsFOB )1969(970,27)5000020,16(950,16)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ )1969(568,22)52005200(568,22)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 12 Precio base = [ ] USD46001014.02.21000 =++++ No hay Cmd ni Cmda Costo actualizado = USD95.669,14 5.119 1.3814600 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD45.870,16)95.669,14(15.1 = Platos = 16,870.45 USD 3.8.- Una columna de destilación procesa 12,000 lb/hr , de una solución acuosa que contiene 5% de amoniaco en peso, y produce un flujo de destilado de 3,000 lb/hr con una concentración de 20% en peso. Estime la inversión total requerida para los tres componentes de equipo en 1997. Indique explícitamente cualquier suposición que haga. Datos de la columna: Diámetro = 3.5 ft de altura = 8ft con 5 platos de cachucha (o campanas) con espaciamiento de 1 ft y de acero al carbón. Datos del hervidor: Área = 200 ft 2 tipo kettle , acero inoxidable por los tubos y acero al carbón por la coraza. Datos del condensador: Área = 2000 ft2, tubo y coraza, monel por los tubos y acero al carbón por la coraza. Suponiendo P = 1 atm Para la columna: FOB = 2000 USD Precio base = FPFmFOB ** Fm =1 Precio base = USD000,21*1*2000 = Cmd = USDFOBuloFactor 680,82000*34.4*mod == Cmda = Costo actualizado = USD80.073,28 5.119 5.386680,8 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD87.284,32)80.073,28(15.1 = Columna = 32,284.87 USD Para Platos: FOB = 250 USD Precio base = )11(* ++++ FmFtFsFOB Precio base = [ ] USD15001018.12.2250 =++++ No hay Cmd ni Cmda )1969(680,8)20002000(680,8)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 13 Costo actualizado = USD46.851,4 5.119 5.3861500 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD18.579,5)465.851,4(15.1 = Platos = 5,579.18 USD Área = 200 ft2 Hervidor Coraza = Acero al carbón Tubos = Acero inoxidable Kettle FOB = 3200 USD Fd = 1.35 Precio base = FmFPFdFOB *)(* + Fm =1.78 Precio base = [ ] USD6.385,1378.1*)1035.1(3200=++ Cmd = USDFOBuloFactor 848,103200*39.3*mod == Cmda = Costo actualizado = SD17.029,68 5.119 5.3866.033,21 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD55.233,78)17.029,68(15.1 = Hervidor = 78,233.55 USD Área = 2000 ft2 Condensador Coraza = Acero al carbón Tubos = monel FOB = 15000 USD Fd = 0.8 5 Precio base = FmFPFdFOB *)(* + Fm =3.10 Precio base = [ ] USD025,8610.3*)1085.0(15000 =++ Cmd = USDFOBuloFactor 850,5015000*39.3*mod == Cmda = Costo actualizado = USD48.181,394 5.119 5.386875,121 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Costo final = USD708.308,453)48.181,394(15.1 = Condensador = 453,308.708 USD INVERSIÓN TOTAL = 569,406.3082 USD )1969(6.21033)32006.13385(8480,10)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ )1969(875,121)15000025,86(850,50)(Pr USDFOBbaseecioCmd =−+=−+ Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 14 3.9 .-Considere el diagrama de flujo que se muestra. estime la inversión requerida para este proceso para el año 2000 usando el método de Guthrie. Suponiendo de tubo en “u” FOB: 7500 USD PRECIO BASE = FOB ( FD + FP ) * FM PRECIO BASE = 7500(0.85+0+1)*250 = 34687.5 USD USDREACTOR USDfinalCOSTO USDactualCOSTO USDFOBPRECIObaseCmdCmda FOBuloFACTORCmd USDFpFmFOBbasePRECIO USDFOB RECIPIENTE USDCC USDfinalCOSTO USDoactualizadCOSTO USDCmda FOBBASEPRECIOCmdCmda USDFOBMÓDULOFACTORCmd 6.63806: 6.63806)55484(15.1 55484 5.119 1.39416824 16824)24008808(10416)( 104162400*34.4*mod 88081*67.3*2400** 2400: : 8593.199537:. 8593.199537)182.173511(15.1 182.173511 5.119 1.3945.52612 )1969(5.612.52 )75005.34687(25425)( 254257500*39.3* == =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= =−+=−+= === === == =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= >−−= −+=−+= === USDTOTAL 4631.263344: Intercambiador de calor tubo y Coraza. A=300 ft2 Monel por tubo Acero al carbón por coraza P=2 atm. Reactor continuo tipo tanque. Acero inoxidable. Base = 4 ft de diámetro H= 8 ft P= 2 atm. Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 15 3.10 .-Calcular costo en 1990 de un c.c. de cabezal flotante con área de 1000 ft2 que va a operar a presiones moderadas, construido de acero carbón por coraza y monel por tubos. FOB: 9000 USD Precio base = FOB ( Fd + Fp ) * Fm Precio base = 9000 ( 1+ 0 +1 ) * 2.50 = 45000 USD Cmd = FACTOR MODULO * FOB = 3.39 * 9000 = 30510 USD Cmda = Cmd +(Precio base – FOB ) = 30510 + ( 45000 – 9000 ) Cmda = 66510 USD COSTO ACTUALIZADO = 66510 ( 357.6/119.5) 199029.0879 USD COSTO FINAL = 1.15 ( 199029.0879) = 228883.451 USD COSTO FINAL = 228883.451 USD 3.11 .-Considere el sistema tanque- enfriador ; estime la inversión que este proceso requerirá en 1968 de acuerdo al método de Guthrie. Tanque: FOB: 1500 USD USDTANQUE USDactualCOSTO USDCmda FOBbasePRECIOCmdCmda USDFOBuloFACTORCmd USDFpFmFOBbasePRECIO 13.7123: 033.6194 5.119 7.1136510 )1969(6510 )15001500(6510)( 65101500*34.4*mod 15001*1*1500** =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= →= −+=−+= === === TANQUE VERTICAL Diámetro= 3ft Presión moderada acero carbón *suponiendo de espejo fijo. A= 500 ft2 P = moderada Tubo y coraza Acero inoxidable por tubo Acero carbón por coraza Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 16 Enfriador: FOB: 6000 USD USDENFRIADOR USDfinalCOSTO USDactualCOSTO USDFOBbasePRECIOCmdCmda USDFOBuloFACTORCmd USDbasePRECIO FmFpFdFOBbasePRECIO 19.36725: 36725)95.31934(15.1 95.31934 5.119 7.11333564 33564)600019224(20340)( 203406000*39.3*mod 19224 78.1*)108.0(6000*)( == =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= =−+=−+= === = ++=+= USDTOTAL 32.43848: 3.12 .-La deshidrogenación de etilbenceno se realiza a 6000c con la condición de vapor a altas temperaturas. estime la inversión necesaria para el generador de vapor y el reactor usando el método Guthrie. estimaciones para 1980 Generador de vapor Capacidad= 100,000 lb/hr P de vapor = 700 psi Con 300 0F REACTOR CALDERA combustible Etil benceno A tren de separación Reactor catalítico Diámetro=9 ft Long.= 100 ft Acero inox. 316 P=600 psi Incluir: $32000 del costo de catalizador en 1980 ya instalado Problemas Capítulo 3 Gabriel Chontal Aten 17 Caldera : FOB: 500,000 USD suponiendo caldera fabricada en campo USDCALDERA USDfinalCOSTO USDactualCOSTO USDCmda FOBbasePRECIOCmdCmda USDFOBuloFACTORCmd USDFsFpFOBbasePRECIO 3.4587393: 3.4587393)657.3989037(15.1 657.3989037 5.119 2.2611825000 1825000 )5000001175000(1150000)( 1150000500000*3.2*mod 000,175,1)12.015.1(500000)( == =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= = −+=−+= === =++=+= REACTOR: FOB= 26,000 USD USDfinalCOSTO USDactualCOSTO USDCmda FOBbasePRECIOCmdCmda USDFOBuloFACTORCmd USDFpFmFOBbasePRECIO 85.384938)439.334729(15.1 439.334729 5.119 2.261153140 153140 )2600093600(85540)( 8554026000*29.3*mod 936006.1*25.2*26000** == =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛= = −+=−+= === === REACTOR: 384938.85 USD TOTAL : 32,000 CATALIZADOR 384,938.85 REACTOR 4,587,393.3 TOTAL: 5,005,000 USD Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 1 SINTESIS DE REDES DE INTERCAMBIADORES DE CALOR 9.1 Lee, Masso y Rudd (Ind. And Eng. Chem. Fund.,9, 48, 1970) usaron el método de Branch y Bound para generar redes óptimas de intercambiadores de calor. Resuelva los problemas 5SP1 y 6SP1 mostrados abajo usando el método del diagrama de contenido de calor. Compare sus resultados con los óptimos reportados por Lee et al. de 38,278 $/año (para el problema 5SP1) y 35,108 $/año (para el problema 6SP1). Problema 5SP1 corriente flujo, lb/hr Tent, °F Tsal, °F Cp, Btu/lb°F 1 27000 100 400 0.8 2 42000 480 250 0.75 3 35000 150 360 0.7 4 36000 400 150 0.7 5 38000 200 400 0.65 Problema 6SP1 corriente flujo, lb/hr Tent, °F Tsal, °F Cp, Btu/lb°F 1 20000 100 430 0.8 2 40000 440 150 0.7 3 36000 180 350 0.91 4 35000 520 300 0.68 5 31000 200 400 0.85 6 42000 390 150 0.8 Datos de diseño Presión de vapor 450 psia Temperatura de agua de enfriamiento 100 °F Temperatura máxima de salida del agua de enfriamiento 180 °F Diferencias mínimas de temperatura Intercambiadores de calor 20 °F Calentadores 25 °F Enfriadores 20 °F Coeficientes globales de transferencia de calor Intercambiadores de calor 150 Btu/hrft2°F Calentadores 200 Btu/hrft2°F Enfriadores 150 Btu/hrft2°F Tiempo de reparación del equipo 380 hr/año Costo de intercambiadores 350A^0.6 (A en ft2) Costo de agua de enfriamiento 5.00E-05 $/lb Problema 5SP1 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 2 Corriente flujo, lb/hr Tent, °F Tsal, °F Cp, Btu/lb°F WCp, Btu/hr °F C1 36000 400 150 0.7 25200 C2 42000 480 250 0.75 31500 F1 27000 100 400 0.8 21600 F2 35000 150 360 0.7 24500 F3 38000 200 400 0.65 24700 Diagrama de contenido de calor Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 3 Asignación de intercambio de calor entre las corrientes. Red de intercambiadores de calor WCp 100 200 300 400 500 150 400 25200 250 480 31500 100 200 300 400 21600 400 100 360 150 24500 400 200 24700 C 1 C2 F1 F2 F3 4940000 W 4940000 W 6480000 W 5145000 W 7145000 W – 4940000 W = 2205000 W 323 5145000 W 6300000 W – 5145000 W = 1155000 W 196 202 2205000 W USAR AGUA DE ENFRIAMIENTO USAR VAPOR DE CALENTAMIENTO Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 4 Equipo DT1 DT2 MLDT U, Btu/hrft2°F Q (Btu/hr) Área, ft2 1 80 123 99.9633342 150 4940000 329.45413 2 121 150 134.981191 150 2205000 108.904062 3 40 46 42.9301418 150 5145000 798.972437 Cal. 18.3 256.3 90.1703835 200 4276800 237.151037 Enf. 20 50 32.7407 150 1155000 235.181288 Costo = 350(Area)^0.6 Suponiendo un costo de vapor de 1 X10-3 $/lb Qcalentador = 4276800 BTU/hr Calor latente = 1716.2 - 1085.4 (KJ / kg) 630.8 KJ/Kg = 270.85 BTU/lb Vapor (lb/hr) = 15790.2898 lb/hr Vapor (lb/año) = 132322629 lb/año Qenfriador = 1155000 BTU/hr Calor latente = 2609.6 - 251.13 (KJ / kg) 2358.47 KJ/Kg = 1013.9 BTU/lb Agua (lb/hr) = 1139.1656 lb/hr Agua (lb/año) = 9546207.71 lb/año Suponiendo un costo de vapor de 1E-3 $/lb Equipo Costo Vapor, lb/año Agua, lb/añoCosto de servicios, $/año 1 4861.47697 - - - 2 2502.17515 - - - 3 8271.99641 - - - Cal. 3991.2256 132322629 - 132322.6288 Enf. 3971.30203 - 9546207.71 477.3103856 23598.1762 Costo equipos 132799.9391 Costo de operación = (Costo de equipos / 10) (Costo Servicios) Costo de operación = 135159.757 $/año Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 5 9.2 Considere las siguientes corrientes: Corriente Tent. °F Tsal °F Wcp Btu/hr °F Q Btu/hr 1 600 500 80 8000 (condensa a 500 °F, Wλ=114000 Btu/hrs.) 2 450 590 110 15400 3 300 400 50 5000 ∆T min. = 10 °F Use el método heuristico basado en el diagrama de contenido de calor para encontrar una red de intercambio de Calor que maximice la recuperación de energía. C1 600 400 200 F1 QUIT 600 F2 400 200 Q nt = 7400 ∆Tf1 = 67.2727273 Tsf1 = 532.727273 EQUIPO 1 (600 -500)°F y (532.73 -450) °F EQUIPO 2 Utilizar vapor (500)°F y (300 - 400)°F 2 1 1 1000 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 6 Red de Intercambio F1 F2 C1 1 45 5060 53 30 40 50 2 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 7 9.4 Dos corrientes necesitan enfriarse y dos calentarse y de acuerdo con la siguiente tabla: Corrientes Tent ºF Tsal ºF Flujo Lb/hr Cp Btu/LbºF 1 250 100 9500 1 2 180 100 12000 0.7 3 110 200 10000 1 4 110 230 10000 0.9 ∆Tmin = 20 ºF Use el método del pliegue y obtenga: a) Los requerimientos mínimos de servicios. b) El punto de pliegue para las corrientes caliente y frías. c) El numero mínimo de unidades para este problema. d) La red de intercambiadores de calor que consuma el mínimo requerimiento de servicios. Especifique claramente temperaturas de los intercambiadores y cargas térmicas de calentadores y enfriadores. Toriginales Tcorregiadas WCp 250 230 9500 100 80 180 160 8400 100 80 110 110 10000 200 200 110 110 9000 230 230 ∆H=(ΣWCpc-ΣWCpf)(Ti-Ti+1) ∆H1=(9500-9000)(230-200)=1.5x104 ∆H2=(9500-9000-10000)(200-160)= -3.8x105 ∆H3=(9500+8400-9000-10000)(160-110)= -5.5x104 ∆H4=(9500+8400)(110-80)= -5.37x105 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 8 Cascada de calor 0 4.2x105 250 100 100180 200 110 230 110 130 110 Pinch 1.5x104 1.5x104 -4.35x105 -3.8x105 -3.65x105 3.65x105 -5.5x104 -4.2x105 0 -5.37x105 -1.17x105 5.37x105 Qh Qc Pinch Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 9 FT °=∆ 20min Red de intercambio: Arriba del pinch U = 4 – 1 + 1=4 Debajo del pinch U = 2+ 1-1 = 2 9.4 Dos corrientes necesitan enfriarse y dos calentarse de acuerdo con la siguiente tabla: Temperatura Corriente T entrada T salida Flujo Lb/hr Capacidad calorífica Btu/lb 1 250 100 9500 1 2 180 100 12000 0.7 3 110 200 10000 1 4 110 230 10000 0.9 Use el método de puno de pliegue y obtenga: a) Los requerimientos mínimos de servicio b) El punto de pliegue para la corrientes clientes y frías. c) El número mínimo de unidades para este problema 250 100 100180 200 110 230 110 180.5 130 130 156.7 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 10 8020100 23020250 =−= =−= Tsal Tent 8020100 16020180 =−= =−= Tsal Tent d) La red de intercambiadores de calor que consume el mínimo requerimiento de servicios. Especifique claramente temperaturas de los intercambiadores y cargas térmicas de calentadores y enfriadores Respuesta Temperaturas modificadas para las temperaturas calientes: Corriente 1 : Corriente 2 Balance de entalpías Formula: ))(( 1+−−=∆ ∑∑ iifriaspcalpi TTWCWCH 537000)17900)(80110( 55000)1900017900)(110160( 380000)190009500)(160200( 15000)90009500)(200230( 4 3 2 1 =−=∆ −=−−=∆ −=−−=∆ =−−=∆ H H H H Cascada de calor 0--------------- 420000 Qh 15000 --------435000 365000 ------- 55000 420000 ------- 0 PINCH 117000 ------- 537000 Qc a) Cantidad mínima de calentamiento =420000 BTU Cantidad mínima de enfriamiento =537000 BTU b) Punto de pliegue para las corrientes frías 110 y 130 para las corrientes calientes c) 1min −+= NsNcU 4114min =−+=U Arriba del pinch 2112min =−+=U Abajo del pinch Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 11 Corriente T ent ºC Tsal ºC Wcp Q, Kcal/hr h1 100 60 4 160 h2 140 25 6 690 c1 20 180 8 1280 Ajuste de temperaturas: 90 T3 50 T4 130 T2 15 T6 20 T5 180 T1 9.6. Considere las siguientes corrientes de proceso: Corriente Tent, ºC Tsal, ºC WCp, Kcal/hr ºC h1 100 60 4 h2 140 25 6 c1 20 180 8 Suponiendo una ∆ Tmin = 10 ºC use el método del punto de pliegue para diseñar una red de intercambiadores de calor. Reporte los siguientes puntos: a) Los requerimientos mínimos de servicios. b) El punto de pliegue para corrientes calientes y frías. c) El número mínimo de unidades para la red. d) La red de intercambiadores de calor que consuma la mínima cantidad de servicios. Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 12 h1 h2 c1 T1 180 T2 130 T3 90 T4 50 T5 20 T6 15 H1 = (0-8)*(180-130) = -400 Kcal/hr H2 = (6-8)*(130-90) = -80 Kcal/hr H3= (4+6-8)*(90-50) = 80 Kcal/hr H4 = (6-8)*(50-20) = -60 Kcal/hr H5 = (6-0)*(20-15) = 30 Kcal/hr Cascada de calor: 0 480 H1 = -400 -400 80 H2 = -80 -480 Pinch 0 H3 = 80 -400 80 H4 = -60 -460 20 H5 = 30 -430 50 Umin = Nc +Ns -1 Umin = 3 + 2 -1 = 4 100ºC 60ºC h1 140ºC 25ºC h2 180ºC 20º c1 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 13 c1 --- h1 h1 = 160 Kcal/hr c1 = 1280 Kcal/hr Tc1 = 160 / 8 = 20 ºC Tsc1 = 20 + 20 = 40 ºC c1 = 1280- 160= 1120 Kcal/hr A h2 se le agrega un enfriador que permite tener una Tmin para el siguiente intercambio con c1 h2 --- C (enfriador) Tih2 = 40 + 10 = 50 ºC Th2 = 50 - 25 = 25 ºC C = 6 * 25 = 150 Kcal/hr h2 = 690-150 = 540 Kcal/hr c1 --- h2 h2 = 540 Kcal/hr c1 = 1120 Kcal/hr Tc1 = 690 / 8 = 67.5 ºC Tsc1 = 40+67.5= 107.5 ºC c1 = 1120- 540= 580 Kcal/hr h1 100ºC T = 60ºC c1 1 40ºC 20ºC T = 40ºC 60ºC ∆ ∆ ∆ ∆ h2 50ºC Agua de C enfriamiento 25ºC ∆ h2 140ºC T = 32.5ºC c1 2 107.5ºC 40ºC T = 10ºC 50ºC ∆ ∆ Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 14 c1 --- H (calentador) H = 580 Kcal/hr c1 = 580-580= 0 Kcal/hr a) Cantidad mínima de calentamiento = 480 Kcal/hr Cantidad mínima de enfriamiento = 50 Kcal/hr b) T= 140 ºC para las corrientes calientes El punto de pliegue queda entre T= 100 ºC para las correientes frias c) El número mínimo de unidades para la red = 5 d) La red de intercambiadores de calor que consuma la mínima cantidad de servicios 9.8 Dos corrientes necesitan enfriarse y dos calentarse y de acuerdo con la siguiente tabla: Corrientes Tent ºF Tsal ºF WCpx10-4 Btu/ºF H1 150 70 10 H2 220 150 4 C3 80 270 5 c4 50 120 3 Vapor c1 H 180ºC 107.5ºC h1 h2 Vapor 100ºC 140ºC 40ºC 107.5ºC 180ºC c1 1 2 H 20ºC 60ºC 50ºC Agua C de enfriamiento 25ºC Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 15 ∆Tmin = 20 ºF Use el método del pliegue y obtenga: Los requerimientos mínimos de servicios. El punto de pliegue para las corrientes caliente y frías. La red de intercambiadores de calor que consuma el mínimo requerimiento de servicios. Toriginales Tcorregiadas 150 130 70 50 220 200 150 130 80 80 270 270 50 50 120 120 ∆H=(ΣWCpc-ΣWCpf)(Ti-Ti+1) ∆H1=(0-5)(270-200)=-350 ∆H2=(4-5)(200-130)= -70 ∆H3=(10-5)(130-120)= 50 ∆H4=(10-5-3)(120-80)= 80 ∆H5=(10-3)(80-50)= 210 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 16 Cascada de calor 0 420 Pinch 150 70 150180 80 120 50 150 130 270 -350 -350 70 -70 -420 0 50 -370 50 80 -290 130 Qh Qc Pinch 210 -80 340 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 17 Red de intercambio: 9.12 Considere las siguientes corrientes de proceso Corriente T entrada °F T salida °F Wcp10(-4) BTU/Lb 1 250 100 1 2 200 100 0.9 3 110 180 0.8 4 80 200 0.7 5 80 160 0.6 a) Suponiendo una FT °=∆ 20min encuentre los requerimientos mínimos de servicios para la red de intercambiadores de calor, asi como el punto de pliegue para las corrientes calientes y para las corrientes frías b) ¿Cuál es el número mínimos de unidades para la red? c) Diseñe una red de intercambiadores de calor que consuma la mínima cantidad de servicios y de ser posible que utilice el mínimo número de unidades Respuesta Temperaturas modificadas para las temperaturas calientes: WCp=5 WCp=5 150 70 150220 80 120 50 70 100 130186 270 108 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 18 Corriente 1 : 8020100 23020250 =−= =−= Tsal Tent Corriente 2 8020100 18020200 =−= =−= Tsal Tent Balance de entalpías Formula : ))(( 1+−−=∆ ∑∑ iifriaspcalpi TTWCWCH 444 5 444 4 444 3 444 2 44 1 1012)103.1109.0)(80110( 1060)101.2109.0)(110160( 1012)105.1109.0)(160180( 106)107.0101)(180200( 1030)101)(200230( ×−=×−×−=∆ ×−=×−×−=∆ ×−=×−×−=∆ ×=×−×−=∆ ×=×−=∆ H H H H H Cascada de calor 0------------------------ 48 410× Qc 30 410× --------------- 78 410× 36 410× ----------------84 410× 24 410× --------------- 72 410× -36 410× -------------- 16 410× Qh -48 410× --------------0 PINCH Cantidad mínima de calentamiento =48 410× Cantidad mínima de enfriamiento =16 410× Punto de pliegue para las temperatura frias 80 y 100 para las temperaturas calientes Inciso C= 1min −+= NsNcU 5115min =−+=U arriba del pinch Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 19 La cantidad de calentamiento que se necesita es = 8.4 410× La cantidad de enfriamiento que se necesita es = 36.4 410× 9.13 Se tienen las siguientes corrientes en un proceso, las cuales requieren de cambios energeticos de acuerdo a la informacion proporcionada en la tabla. Corriente Tent,ºC Tsal,ºC WCp, kcal/hrºC h1 130 40 8 h2 130 50 6 h3 120 30 4 C1 30 200 7 C2 30 120 10 Si se usa una , utilice el metodo del punto de pliegue para diseñar una red de intercambiadores de calor. Reporte lo siguiente: a) Los requerimientos minimos de servicios y el punto de pliegue para cada una de las corrientes calientes y para las corrientes frias. b) Una red de intercambiadores de calor que consuma la minima cantidad de servicios. Use la representacion de rejilla para representar su red y reporte claramente las temperaturas de cada intercambiador y las cargas termicas de enfriadores y calentadores. Corriente Tent,ºC Tsal,ºC WCp, kcal/hrºC Q, kcal/hr C1 130 40 8 720 C2 130 50 6 480 C3 120 30 4 360 F1 30 200 7 1190 F2 30 120 10 900 Temperatura original Temperatura ajustada Orden 130 120 T2 40 30 T5 130 120 T2 50 40 T4 120 110 T3 30 20 T6 30 30 T5 200 200 T1 30 30 T5 120 120 T2 CT º10min =∆ Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 20 ∆T 200 80 120 10 110 70 40 10 30 10 20 ∆H1= (0-7)(80)= -560 kcal/hr ∆H2= (14-17)(10)= -30 kcal/hr ∆H3= (18-17)(70)= 70 kcal/hr ∆H4= (12-17)(10)= -50 kcal/hr ∆H5= (4-0)(10)= 40 kcal/hr Cascada de calor: 0 590 Qh -560 -560 30 -30 -590 0 Pinch 70 -520 70 -50 -570 20 40 -530 60 Qc 6125 1 min min =−+= −+= U UUU sc 40 120 C1 F1 CALENTADOR 1 130 C2 50 C3 30 130 130 120 30200 F230120 78 88 72.8587.71 82.85 ZONA PINCH ENFRIADOR 1 Instituto Tecnológico deMinatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 21 C2-F2 QC2= 480 QF2= 900 ∆T=Q/WCp ∆TF2= 48 TSF2= 48+30=78 QC2=0 QF2=(900-480)=420 C1-F2 QC1= 720 QF2= 420 ∆T=Q/WCp ∆TC1= 52.5 TSC1= 77.5 QF2=0 QC1=(720-420)=300 C1-F1 QC1= 300 QF1= 1190 ∆T=Q/WCp ∆TF1= 42.8571429 TSF1= 72.8571429 QC1=0 QF1=(1190-300=890 C3-F1 QC1= (120-82.85)X4= 148.6 QF1= 890 ∆T=Q/WCp ∆TF1= 21.2285714 TSF1= 94.0785714 QC1=0 QF1=(890-148,6)=741.4 130 30 50 C2 F2 781 130 78 77.5 120 C1 F2 2 77.5 30 40 72.85 C1 F1 3 120 72.85 82.85 C3 F1 94.074 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 22 Enfriador-C3 Qenfriador=360-148.6=211.4 Calentador-F1 Qcal=741.4 Red de intercambio: C3 82.85 30E F1 94.07 C 200 130 30 50 C2 F2 781 130 77.5 120 C1 2 30 40 72.85F1 3 120 82.85 C3 94.074 C 200 30 E Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 23 9.16 Se tienen 5 corrientes de proceso entre las cuales se desea diseñar una red de intercambiadores de calor. Las especificaciones de las corrientes son las siguientes: Corriente Tent,oC Tsal,oC WCp H1 90 20 8 H2 70 20 10 C1 10 60 5 C2 10 80 8 C3 10 100 4 Suponiendo una CT o10min =∆ , aplique el método del punto de pliegue y reporte: a) Los requerimientos mínimos de servicios. b) El punto de pliegue para las corrientes calientes y frías. c) El número mínimo de unidades que se requieren. d) Una red de intercambiadores de calor que consuma la mínima cantidad de servicios, usando el menor número de equipos posible. e) ¿Es compatible el número de equipos que se predijo en © con el que se usó en (d)? Explique la concordancia o la discrepancia entre ambos resultados. Corriente Tent,oC Tsal,oC WCp Q C1 90 20 8 560 C2 70 20 10 500 F1 10 60 5 250 F2 10 80 8 560 F3 10 100 4 360 Toriginales Tcorregiadas 90 80 20 10 70 60 20 10 10 10 60 60 10 10 80 80 10 10 100 100 ∆H=(ΣWCpc-ΣWCpf)(Ti-Ti+1) ∆H1=(100-80)(-4)= -80 ∆H2=(80-60)(8-8-4)= -80 ∆H3=(60-10)(8+10-5-8-4)=-950 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 24 Cascada de calor 0 1110 Qn -80 -80 1030 -80 -160 950 -950 -1110 0 Pinch (250o-260o) Para las corrientes calientes = 20 Para las corrientes frías = 10 WCp(T1-T2)=wcp(t2-t1) Combinando C1-F2 100 80 60 70 90 20 10 20 90 10 80 10=∆T 10=∆T WCp ttwcpTT )( 1212 − −= 20 8 )1090(8902 = −−=T Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 25 Combinando C2-F1 Combinando C2-F3 Red de intercambio: 70 45 10 60 35=∆T 10=∆T 45 20 10 72.5 10=∆T 5.27=∆T 45 10 )1060(5702 = − −=T 5.72 4 )2045(10 2 = − =t Vapor Vapor 72.5 100 20 90 10 80 10=∆T 10=∆T 70 45 10 60 20 10 72.5 Vapor Vapor 100 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 26 9.17 Las siguientes corrientes son parte de un proceso petroquímico. corriente T ent, °C T sal, °C WCp, kW/°C h1 750 350 45 h2 550 250 40 c1 300 900 43 c2 200 550 20 Se desea diseñar una red de intercambiadores de calor usando una ∆Tmin de 10°C. Use el método del punto de pliegue para diseñar una red con el mínimo consumo de servicios. corriente T ent, °C T sal, °C WCp, kW/°C Q = WCp∆T=W C1 750 350 45 18000000 C2 550 250 40 12000000 F1 300 900 43 25800000 F2 200 550 20 7000000 Ajuste de temperaturas: T original T ajustada Orden 750 740 T2 350 340 T5 550 540 T4 250 240 T7 300 300 T6 900 900 T1 200 200 T8 550 550 T3 ∆T's 900 740 550 540 340 300 240 200 F2 F1 C2 C1 16 0 19 0 10 20 0 40 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 27 ∆H1= (-43000)(160) = -6880000 ∆H2= (45000-43000)(190) = 380000 ∆H3= (45000-43000-20000)(10) = -180000 ∆H4= (45000+40000-43000-20000)(200) = 4400000 ∆H5= (40000-43000-20000)(40) = -920000 ∆H6= (40000-20000)(60) = 1200000 ∆H7= (-20000)(40) = -800000 Cascada de Calor: 0 6880000 Qh -6880000 -6880000 0 Pinch 380000 -6500000 380000 -180000 -6680000 200000 4400000 -2280000 4600000 -920000 -3200000 3680000 1200000 -2000000 4880000 -800000 -2800000 4080000 Qc 350 750 740 750 C1 C2 250 900 F1 550 F2 200 2 2 350 540 300 CALENTADOR 2 ENFRIAMIENTO 1 CALENTADOR 1 1 1 718 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 28 C1 con F1 Q1 = 18000000 ∆T = Q / WCp ∆TF1 = 418.604651 °C TsF1 = 300 + 418.60 =718.604651 QC1 = 0 QF1 = 25800000 - 18000000 =7800000 W Calentador 1 con F1 QF1 = 25800000 - 18000000 =7800000 C2 con F2 Q2 = 7000000 W ∆T = Q / WCp ∆TC2 = 175°C TsC2 = 550 - 175 =375°C TsF2 esperada = 540 °C TsF2 = TentF2 + ∆TF2 ∆TF2 = TsF2 - TentF2 = 540 - 200 =340°C Q2 = (20000)(340) = 6800000W Enfriador 1 con C2 QC2 = (380-250)(20000) =5200000W F1 300 C1 750 718.6 350 F1 718.6 900 F2 200 C2 550 550 375 200 C2 550 540 380 C2 380 250 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 29 Calentador 2 con F2 QF2 = (550 - 540)(20) =200000 W Red de intercambio: F2 540 550 F2 200 C2 550 380 250 C2 F2 550 F1 300 C1 750 718.6 350 F1 900 900 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 30 9.20 Se desea utilizar las corrientes que se muestran en la tabla para diseñar una red de intercambiadores de calor. Corriente Tent,oC Tsal,oC WCp H1 400 150 5 H2 300 50 10 H3 200 50 15 H4 150 50 20 C1 250 300 100 C2 100 150 12 Usando una CT o10min =∆ , diseñe una red que consuma la mínima cantidad de servicios Toriginales Tcorregiadas 400 390 300 290 200 190 150 140 50 40 50 40 50 40 250 250 300 300 100 100 150 150 ∆H=(ΣWCpc-ΣWCpf)(Ti-Ti+1) ∆H1=(390-300)(5)= 450 ∆H2=(300-290)(5-100)= -950 ∆H3=(290-250)(15-100)= -3400 ∆H4=(250-190)(15)= 900 ∆H5=(190-150)(15+15)= 1200 ∆H6=(150-140)(30-12)= 180 ∆H7=(140-100)(10+15+20-12)= 1320 ∆H8=(100-40)(10+15+20)=2700 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 31 Cascada de calor 0 3900Qn 450 450 4350 -950 -500 3400 -3400 -3900 0 Pinch (250o-260o) 900 -3000 900 1200 -1800 2100 180 -1620 2280 1320 -300 3600 2700 2400 6300 Qc 250 para las corrientes frías y 260 para las corrientes calientes. Red de intercambio de calor: 150 200 250 260 150 100 150 50 50 50 300 400 250 300 Vapor 258 250 400 260 261.2 300 268 30 Vapor Vapor Vapor Vapor 150 50 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 32 9.21 Dos corrientes calientes se desean integrar energéticamente con dos corrientes frías, de acuerdo a los siguientes datos. corriente T ent, °C T sal, °C WCp, kW/°C h1 400 100 1 h2 300 150 2 c1 50 350 0.7 c2 70 280 3 Usando un valor de ∆Tmin de 15°C, diseñe una red de intercambiadores de calor que consuma la mínima cantidad de servicios. corriente T ent, °C T sal, °C WCp, kW/°C Q = WCp∆T=W C1 400 100 1 300000 C2 300 150 2 300000 F1 50 350 0.7 210000 F2 70 280 3 630000 T original T ajustada Orden 400 385 T1 100 85 T6 300 285 T3 150 135 T5 50 50 T8 350 350 T2 70 70 T7 280 280 T4 50 150 Vapor Vapor 150 100 200 160 Vapor Vapor 50 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 33 ∆T's 385 350 285 280 135 85 70 50 ∆H1= (1000)(35) = 35000 W ∆H2= (1000-700)(65) = 19500 W ∆H3= (1000+2000-700)(5) = 11500 W ∆H4= (1000+2000-700-3000)(145) = -101500 W ∆H5= (1000-700-3000)(50) = -135000 W ∆H6= (-700-3000)(15) = -55500 W ∆H7= (-700)(20) = -14000 W Cascada de Calor 0 240000 Qh 35000 35000 275000 19500 54500 294500 11500 66000 306000 -101500 -35500 204500 -135000 -170500 69500 -55500 -226000 14000 -14000 -240000 0 Pinch F2 F1 C2 C1 35 65 5 14 5 50 15 20 70 65 50 400 C1 C2 100 F2280 F1 150 2 2 300 350 Cal. 1 1 1 3 3 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 34 Umin = Nc + Ns -1 =4 C1 con F1 (300000 / 210000) Q1 = 210000 ∆T = Q / WCp ∆TC1 = 210°C TsC1 = 400 - 210 = 190°C QF1 = 0 QC1 = 300000 - 210000 =90000 W C1 con F2 (90000 / 630000) Q2 = 90000 W ∆T = Q / WCp ∆TF2 = 30°C TsC2 = 70 - 30 = 100°C QC1 = 0 QF2 = 630000 - 90000 =540000W F2 con C2 (540000 / 300000) Q3 = 300000 W ∆T = Q / WCp ∆TF2 = 100°C TsF2 = 100 + 100 = 200°C QF2 = 240000 W QC2 = 0 Calentador 1 con F2 QF2 = 240000W F1 50 C1 400 350 190 F2 70 C1 190 100 100 100 C2 300 200 150 F2 F2 200 280 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 35 Red de intercambio: 9.24 Cuatro corrientes quieren aprovecharse para integrar energía. La siguiente tabla proporciona los datos del problema. Corriente T ent °K T sal °K Wcp KW/°K H1 95 75 5 H2 80 75 50 C1 30 90 10 C2 60 70 12.5 Temperaturas modificadas para las temperaturas calientes: Corriente 1 : 453075 653095 =−= =−= Tsal Tent Corriente 2 453070 503080 =−= =−= Tsal Tent Balance de entalpías Formula : ))(( 1+−−=∆ ∑∑ iifriaspcalpi TTWCWCH 180)10)(3045( 1200)1050(4550( 400)1050)(5060( 3400)5.225)(6065( 5.112)5.22)(6570( 200)10)(7090( 6 5 4 3 2 1 =−−=∆ =−−=∆ =−−=∆ −=−−=∆ −=−−=∆ =−−=∆ H H H H H H F1 50 C1 400 350 190 F2 70 100 F2 280 100 300 200 150C2 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 9 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 36 Cascada de calor 0 200 87.5 0 400 600 650 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 1 PREDICCIÓN DE LAS ÁREAS EN REDES DE INTERCAMBIADORES DE CALOR 10.1 Zamora y Grossmann usaron un algoritmo de optimizacion global para resolver el siguiente problema: Corriente Tent,ºC Tsal, ºC WCp, kW/ºC C1 180 75 30 0.15 C2 240 60 40 0.1 F1 40 230 35 0.2 F2 120 300 20 0.1 Agua 25 40 0.5 Vapor 325 325 2 Costo de intercambiadores y enfriadores ($/año)= Costo de calentadores($/año)=10$/kWaño Costo de agua de enfriamiento=10 $/kWaño Costo de vapor de calentamiento=110$/kWaño a) Diseñe una red de intercambiadores de calor con un minimo de cosumo de energia usando un valor de Compare el costo con el optimo obtenido por Zamora y Grossman de Con una ∆Tmin=5 Corriente Tent,ºC Tsal, ºC WCp, kW/ºC Q,kW H1 180 75 30 0.15 3150 H2 240 60 40 0.1 7200 C1 40 230 35 0.2 6650 C2 120 300 20 0.1 3600 Agua 25 40 0.5 Vapor 325 325 2 Temperatura original Temperatura ajustada 180 175 T4 75 70 T6 240 235 T2 60 55 T7 40 40 T8 230 230 T3 120 120 T5 300 300 T1 CmkWh º/, 2 28.0 ,3015000 mAA =+ añox /$1098.419 3 CyT º65min =∆ Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 2 300 235 230 175 120 70 55 40 ∆H1= (0-20)(65)= -1300 Kw ∆H2= (40-20)(5)= 100 Kw ∆H3= (40-55)(55)= -825 Kw ∆H4= (70-55)(175-120)= 825 Kw ∆H5= (70-35)(120-70)= 1750 Kw ∆H6= (40-35)(70-55)= 75 Kw ∆H7= (0-35)(55-40)= -525 Kw Cascada de Calor 0 2025 Qh -1300 -1300 725 100 -1200 825 -825 -2025 0 825 -1200 825 Pinch 1750 550 2575 75 625 2650 -525 100 2125 Qc FC 1 F F 1 FF 2 FC2 5124 1 min min =−+= −+= U UUU sc 75 180 C1 F1 CALENTADOR 1 185 C2 60 40 180 240 300 F2 120 230 138.75152.5 ZONA PINCH ENFRIADOR 1 147.5 130 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 3 C1-F1 QC1= 3150 QF1= 6650 ∆T=Q/WCp ∆TF2= 90 TSF2= 40+90=130 QC1=0 QF1= 3500 C2-F1 QC2= 7200 QF1= 3500 ∆T=Q/WCp ∆TC1= 87.5 TSC1= 152.5 QF1=0 QC2= 3700 C2-F2 QC2= 3700 QF2= (147.5120)(20)= ∆T=Q/WCp ∆TF2= 13.75 TSF2= 138.75 QF2=0 QC2= 3150 Qenfriador=7200-3500-550= 3150 Qcal=(3600-550)= 3050 180 40 75 C1 F1 1301 240 130 152.5 230 C2 F1 2 152.5 120 138.75 147.5 C2 F2 3 C2 138.75 60E 40 25 F2 147.5 C 300 325 325 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 4 Red de intercambio: 180 40 75 C1 F1 1301 240 152.5 230 C2 2 120 138.75 147.5F2 3 C 300 325 325 E 40 25 60 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 5 10.2 Zamora y Grossmann, usando un modelo de programación mixta-entera no lineal, reportan la siguiente estructura óptima para el problema anterior. 180ºC143.44ºC 75ºC H1 242.07m2 240ºC 204.81ºC 191.06ºC 60ºC H2 230ºC 189.79ºC 40ºC C1 1710.3 m2 11556.5 m2 300ºC 202.34ºC 174.84ºC 120ºC C2 334.02 m2 1503.71 m2 1515.13 m2 4 3 21 H C a) Compare esta estructura con la solución obtenida del problema 10.1. b) Trate de reportar un análisis de la topología de la red. ¿Cómo se ve influenciada esta estructura óptima dado el modelo económico usado? Para (a) Se observa que algunas ∆T en esta red son menores de 5 ºC que es el mínimo especificado en el anterior problema. En la red de Zamora se encuentran 4 intercambiadores y un calentador y un enfriador, en la red que se elaboró solo diferencía en el número de intercambiadores, en el cual, en el problema 10.1 son 3 intercambiadores Para (b) Red de intercambiadores de Zamora Y Grossmann Equipo Area m2 Costos de equipos Intercambiador 1 1710.3 26576.5 Intercambiador 2 1503.71 25443.7 Intercambiador 3 1515.13 25507.1 Intercambiador 4 11565.5 68413.7 Calentador 334.02 21268.6 Enfriador 242.07 17422.6 Total = 184632 $/año Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 6 Corriente Tent,ºC Tsal, ºC WCp h Q,kW H1 180 75 30 0.15 3150 H2 240 60 40 0.1 7200 C1 40 230 35 0.2 6650 C2 120 300 20 0.1 3600 Agua 25 40 0.5 Vapor 325 325 2 Se obtiene la U de la misma manera que en el problema anterior, luego se determina la LMTD con las diferencias de temperaturas que estan especificadas en el diagrama y por último se obtiene la Q. Esto más que nada para los servicios auxiliares, para determinar el costo variable Equipo U ∆T1 ∆T2 LMDT Q Intercambiador 1 0.06667 10 15.02 12.3403 1407.04 Intercambiador 2 0.05 2.47 16.22 7.30595 549.302 Intercambiador 3 0.06 5.16 23.4 12.0651 1096.81 Intercambiador 4 0.06667 1.27 20 6.79432 5238.65 Calentador 0.09524 103.44 50 73.5107 2338.48 Enfriador 0.11538 25 122.66 61.4005 1714.99 Costo de agua de enfriamiento = 1714.99*10 = 17149.9 $/año Costo de vapor de calentamiento = 2338.48*110 = 257233 $/año COA = costo fijo + costo variable = 459015 $/año Se observa que no hay una gran diferencia de costos por año en ambas redes sin embargo la más económica en el costo anual es la de Zamora y Grossmann pero el que cumple con la diferencias de temperaturas mínimas es la que se eleaboró en el ejercicio 10.1 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 7 10.10 El siguiente conjunto de 5 corrientes calientes y 4 corrientes frías constituyen parte de un proceso químico. Corriente Tent. oC Tsal.oC WCp, kW/oC h, kW/m2 oC H1 120 65 25 0.50 H2 80 50 150 0.25 H3 135 110 145 0.30 H4 220 95 10 0.18 H5 135 105 130 0.25 C1 65 90 75 0.27 C2 75 200 70 0.25 C3 30 210 50 0.15 C4 60 140 25 0.45 Vapor 250 250 0.35 Agua 15 16 0.20 Costo de intercambiadores = 30,800 + 750 A0.8 (A< 550m2), A en m2 Vida de la planta = 6 años Costo de vapor = 110 $/kW año Costo de agua = 10 $/kW año a) Usando un valor de CT o10min =∆ , obtenga la predicción de área y energía para una red de intercambio de calor. Indique cuál es el pronóstico del costo anual de la red. b) Diseñe una red de intercambiadores y compare la predicción de área con el valor obtenido después del diseño. Reporte el costo anual del diseño. Corriente Tent. oC Tsal.oC WCp, kW/oC h, kW/m2 oC Q (kW) C1 120 65 25 0.50 1375 C2 80 50 150 0.25 4500 C3 135 110 145 0.30 3625 C4 220 95 10 0.18 1250 C5 135 105 130 0.25 3900 F1 65 90 75 0.27 1875 F2 75 200 70 0.25 8750 F3 30 210 50 0.15 9000 F4 60 140 25 0.45 2000 Vapor 250 250 0.35 Agua 15 16 0.20 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 8 Temperaturas modificadas Corriente Tent. oC Tsal.oC C1 110 55 C2 70 40 C3 125 100 C4 210 85 C5 125 95 F1 65 90 F2 75 200 F3 30 210 F4 60 140 DESCENDENTE C4 C3 C5 C1 F2 C2 F1 F4 F3 Cálculo de entalpías: 210 200 140 125 110 100 95 90 85 75 70 65 60 55 40 30 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 550909514535 10095100145165 1650100110145310 2100110125145285 202512514014510 660014020012010 4002002105010 7 6 5 4 3 2 1 −=−×−=∆ =−×−=∆ =−×−=∆ =−×−=∆ −=−×−=∆ −=−×−=∆ −=−×−=∆ H H H H H H H ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 5003040500 1500405550150 625556050175 500606575175 1256570150175 625707515025 1950758522025 925859020035 15 14 13 12 11 10 9 8 −=−×−=∆ =−×−=∆ =−×−=∆ =−×−=∆ =−×−=∆ −=−×−=∆ −=−×−=∆ −=−×−=∆ H H H H H H H H Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 9 Cascada de calor 0 9225 Qn -400 -400 8825 -6600 -7000 2225 -2025 -9025 200 2100 -6925 2300 1650 -5275 3950 100 -5175 4050 -550 -5725 3500 -925 -6650 2575 -1950 -8600 625 -625 -9225 0 Pinch (70o-80o) 125 -9100 125 500 -8600 625 625 -7975 1250 1500 -6475 2750 -500 -6975 2250 Qc T Intervalos 220 (50-40) 210 (65-50) 150 (70-65) 135 (75-70) 120 (80-75) 110 (85-80) 105 (95-85) 100 (100-95) 95 (105-100) 85 (110-105) 80 (120-110) 75 (135-120) 70 (150-135) 65 (210-150) 50 (220-210) 40 T Intervalos 210 (40-30) 200 (55-40) 140 (60-55) 125 (65-60) 110 (70-65) 100 (75-70) 95 (85-75) 90 (90-85) 85 (95-90) 75 (100-95) 70 (110-100) 65 (125-110) 60 (140-125) 55 (200-140) 40 (210-200) 30 Al descendente se le suman 10oC y obtenemos Intervalos de las Corrientes Calientes: Intervalos fríos: Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 10 Para las corrientes Calientes: Para Corrientes Frías: T H HModificada 30 0 2250 40 500 2750 55 1250 3500 60 1500 3750 65 1875 4125 70 2625 4875 75 3375 5625 85 5575 7825 90 6675 8925 95 7400 9650 100 8125 10375 110 9575 11825 125 11750 14000 140 13925 16175 200 21125 23375 210 21625 23875 T H 40 0 50 0 65 2250 70 3125 75 4000 80 4875 85 5000 95 5250 100 5425 105 5600 110 6425 120 9525 135 13800 150 13950 210 14550 220 14650 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 250258595 125259085 875150257580 875150257075 875150256570 22501505065 004050 7 6 5 4 3 2 1 =×−=∆ =×−=∆ =+×−=∆ =+×−=∆ =+×−=∆ =×−=∆ =×−=∆ H H H H H H H ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 10010210220 60010150210 15010135150 427513010145120135 31001301014525110120 8251301025105110 1751025100105 175102595100 15 14 13 12 11 10 9 8 =×−=∆ =×−=∆ =×−=∆ =++×−=∆ =+++×−=∆ =++×−=∆ =+×−=∆ =+×−=∆ H H H H H H H H ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2200255070757585 7502550757075 7502550756570 37525506065 250505560 750504055 500503040 7 6 5 4 3 2 1 =+++×−=∆ =++×−=∆ =++×−=∆ =+×−=∆ =×−=∆ =×−=∆ =×−=∆ H H H H H H H ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 50050200210 72005070140200 21752550701251402175255070110125 1450255070100110 72525507095100 7252550709095 1100255070758590 15 14 13 12 11 10 9 8 =×−=∆ =+×−=∆ =++×−=∆ =++×−=∆ =++×−=∆ =++×−=∆ =++×−=∆ =+++×−=∆ H H H H H H H H Para Corrientes Frías: Para corrientes Calientes: Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 11 Curvas Compuestas: 0 50 100 150 200 250 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 2 2 140 130 250 250 130 123 200 135 123 90 135 118 90 75 118 105 75 70 105 80 70 65 80 75 30 65 15.5 15.5 15.5 15.5 50 65 75 40 50 65 5.34=∆T 5.24=∆T 5.49=∆T 5.34=∆T 10=∆T 35=∆T 10=∆T 10=∆T 30=∆T 10=∆T 28=∆T 30=∆T 12=∆T 28=∆T 90=∆T 12=∆T 110=∆T 120=∆T Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 12 ( ) 93.1373 15.0 9000 35.0 1550 814.44 1 615.1520 15.0 9000 25.0 8750 35.0 7250 097.76 1 088.900 45.0 2000 15.0 9000 25.0 8750 35.0 1400 927.114 1 285.2748 45.0 2000 15.0 9000 25.0 8750 18.0 1250 711.38 1 249.6460 45.0 2000 15.0 9000 25.0 8750 25.0 3900 18.0 1250 883.18 1 53.4004 45.0 2000 15.0 9000 25.0 8750 27.0 1875 18.0 1250 5.0 1375 988.28 1 67.4072 45.0 2000 15.0 9000 27.0 1875 5.0 1375 204.18 1 888.9123 45.0 2000 15.0 9000 27.0 1875 25.0 4500 5.0 1375 10 1 794.3908 15.0 9000 25.0 4500 955.19 1 758.270 20.0 22500 55.41 1 000 215.29 1 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +++++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++++×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +×= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +×= =+×= A A A A A A A A A A A Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 13 Costo de intercambiadores = 30,800 + 750 A0.8 (A< 550m2), A en m2 Vida de la planta = 6 años Costo de vapor = 110 $/kW año Costo de agua = 10 $/kW año Costo Ent. 97040.911 1 591454.72 2 1144108.709 3 610181.5224 4 602413.536 5 868832.129 6 453771.0831 Cal 1 203976.612 Cal 2 294236.943 Cal 3 273703.0391 $5,139,719.205 añoaño $8674.619,856 $ = Enfriadores: añokW kWaño añokW kWaño añokW kWaño añokW kWaño $60500550$10 $7975007250$10 $1540001400$10 $22500 1 2250$10 =× =× =× =× añoTotalCosto $867.119,891,1= Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 14 10.14 Gundersen y Grossmann presentan las siguientes corrientes: Corriente Tent. oK Tsal.oK WCp, kW/oK h, kW/m2 oK H1 423 333 20 0.1 H2 363 333 80 0.1 C1 293 398 25 0.1 C2 298 373 30 0.1 Vapor 453 453 0.1 Agua 283 288 0.1 Costo de intercambiadores = 8, 600 + 670 A0.83 Usando una KT o20min =∆ obtenga la predicción de área y su costo. Corrobore esa predicción mediante el diseño de la red de intercambiadores de calor. Corriente Tent. oK Tsal.oK WCp, kW/oK h, kW/m2 oK Q (kW) C1 423 333 20 0.1 1800 C2 363 333 80 0.1 2400 F1 293 398 25 0.1 2625 F2 298 373 30 0.1 2250 Vapor 453 453 0.1 Agua 283 288 0.1 Temperaturas Modificadas: Corriente Tent. oK Tsal.oK C1 403 313 C2 343 313 F1 293 398 F2 298 373 403 398 373 343 313 298 293 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 15 125)293298()250( 825)298313()550( 1350)313343()55100( 1050)343373()5520( 125)373398()2520( 100)398403()020( 6 5 4 3 2 1 −=−×−=∆ −=−×−=∆ =−×−=∆ −=−×−=∆ −=−×−=∆ =−×−=∆ H H H H H H Cascada de calor 0 1075 Qn 100 100 1175 -125 -25 1050 -1050 -1075 0 Pinch (343o-363o) 1350 275 1350 -825 -550 525 -125 -675 400 Qc Al descendente se le suman 20oK Ajustando las temperaturas Corrientes Calientes: 403 398 373 343 313 298 293 403 20oK 423 398 20oK 418 373 20oK 393 343 20oK 363 313 20oK 333 298 20oK 318 293 20oK 313 298-293 313-298 343-313 373-343 398-373 403-398 318-313 333-318 363-333 393-363 418-393 423-418 Intervalo de Corrientes Intervalo de las corrientes Frías Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 16 Para Corrientes Calientes: 100)20()418423( 500)20()393418( 600)20()363393( 3000)8020()333363( 0)0()318313( 0)0()313318( 6 5 4 3 2 1 =×−=∆ =×−=∆ =×−=∆ =+×−=∆ =×−=∆ =×−=∆ H H H H H H Para corrientes Frías: 0)0()398403( 625)25()373398( 1650)3025()343373( 1650)3025()313343( 825)3025()298313( 125)25()293298( 6 5 4 3 2 1 =×−=∆ =×−=∆ =+×−=∆ =+×−=∆ =+×−=∆ =×−=∆ H H H H H H Para corrientes Calientes Para las corrientes Frías T H 333 0 363 3000 393 3600 418 4100 423 4200 T H HModificado 293 0 Qn 400 298 125 525 313 950 1350 343 2600 3000 373 4250 4650 398 4375 5275 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 17 398 373 453 453 373 362.5 453 453 362.5 340 390 362.5 315 340 285.5 293 315 285.5 343 348 362.5 333 343 348 5.57=∆T 5.47=∆T 33=∆T 50=∆T 5.22=∆T 5.27=∆T 5.22=∆T 80=∆T 5.90=∆T 55=∆T 80=∆T 33=∆T 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 1000 2000 3000 4000 5000 2 3 6 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 18 Costo Enf. 33099.137 1 151854.0888 2 342453.1376 3 477728.8645 Cal 1 147755.3564 Cal 2 124025.7753 $1,276,916.36 596.494 1.0 2625 1.0 675 721.66 1 553.619 1.0 2250 1.0 2625 1.0 400 142.85 1 2679 1.0 2250 1.0 2625 1.0 1800 916.24 1 189.1778 1.0 2250 1.0 26250 4156.27 1 605.641 1.0 26250 913.40 1 423.76 1.0 4000 34.52 1 6 5 4 3 2 1 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++= =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += A A A A A A Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 19 10.13. La siguiente tabla describe las características de siete corrientes de proceso, que quieren usarse para integrar energía. Corriente T ent °K T sal °K WCp kW/°K h kW/m2°K H1 626 586 9.802 1.25 H2 620 519 2.931 0.05 H3 528 353 6.161 3.20 C1 497 613 7.179 0.65 C2 389 576 0.641 0.25 C3 326 386 7.627 0.33 C4 313 566 1.690 3.20 Vapor 650 650 3.50 Agua 293 308 3.50 Use un valor de minT∆ de 20°K y obtenga las predicciones de las áreas y energía para este problema. Diseñe la red y corrobore las predicciones hechas. Temperaturas modificadas(a las corrientes calientes se les resta 20°K) Corriente Tent Tsal C1 606 566 C2 600 499 C3 508 333 F1 497 613 F2 389 576 F3 326 386 F4 313 566 Acomodado en orden descendente tenemos: Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 20 ( )( ) 253.50606613179.701 −=−−=∆H ( )( ) 738.15600606179.7802.92 =−−=∆H ( )( ) 296.133576600179.7733.123 =−−=∆H ( ) 13.4956657682.7733.124 =−−=∆H ( )( ) 582.38150856651.9931.25 −=−−=∆H ( )( ) 762.349950851.9092.96 −=−−=∆H ( )( ) 698.649749951.9161.67 −=−−=∆H ( )( ) 64.413389497331.2161.68 =−−=∆H ( )( ) 413.1338638969.1161.69 =−−=∆H ( )( ) 268.167333386317.9161.610 −=−−=∆H ( )( ) 219.65326333317.9011 −=−−=∆H ( )( ) 97.2131332669.1012 −=−−=∆H Cascada de calor: 0 244.131 Qh -50.253 -50.253 193.878 15.738 -34.515 209.616 133.296 98.781 342.912 49.13 147.911 392.042 -381.582 -233.671 10.46 -3.762 -237.433 6.698 -6.698 -244.131 0 Pinch 413.64 169.509 413.64 13.413 182.922 427.053 -167.268 15.654 259.785 -65.219 -49.565 194.566 -21.97 -71.535 172.596 Qc Para el intervalo de las corrientes calientes: Al orden descendente se le suman 20°K Los intervalos son los siguientes ordenados de menor a mayor: 613 x 606 600 576 566 508 499 497 389 386 333 326 x 313 x 346-333 x 353-346 x 406-353 409-406 517-409 519-517 528-519 586-528 596-586 620-596 626-620 633-626 x 633 x 626 620 596 586 528 519 517 409 406 353 346 x 333 x Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 21 Para el intervalo de corrientes frías: Ordenados de menor a mayor 613 606 600 576 566 508 499 497 389 386 333 326 313 Para corrientes calientes: ( )( ) 533.326161.63534061 =−=∆H ( )( ) 483.18161.64064092 =−=∆H ( )( ) 388.665161.64095173 =−=∆H ( )( ) 322.12161.65175194 =−=∆H ( )( ) 828.81931.2161.65195285 =+−=∆H ( )( ) 998.169931.25285866 =−=∆H ( )( ) 33.127931.2802.45865967 =+−=∆H ( )( ) 592.305802.9931.25966208 =+−=∆H ( )( ) 812.58802.96206269 =−=∆H Para corrientes frias. ∆H1= ( 326-313) ( 1.69) = 21.97 ∆H2= (333-326) (1.69+7.627)=65.219 ∆H3= (386-333)(1.69+7.627)=493.801 ∆H4=(389-386)(1.69)= 5.07 ∆H5=(497-389)(1.69+0.641)=251.748 ∆H6=(499-497)(1.69+0.641+7.179)=19.02 ∆H7=(508-499)(7.179+0.641+1.69)=85.59 ∆H8=(566-508)(7.179+0.641+1.69)=551.58 ∆H9=(576-566)(7.179+0.641)=78.2 ∆H10=(600-576)(7.179)=172.296 326-313 333-326 386-333 389-386 497-389 499-497 508-499 566-508 576-566 600-576 606-600 613-606 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 22 ∆H11=(606-600)(7.179)=43.074 ∆H12=(613-606)(7.179)=50.253 Para corrientes calientes Para corrientes frías Gráfica de Súper curvas caliente y fría T H 353 0 406 326.533 409 345.016 517 1010.404 519 1022.726 528 1104.554 586 1276.552 596 1401.882 620 1707.474 626 1766.286 T H H modificada 313 0 172.596 326 21.97 194.566 333 87.189 259.785 386 580.99 753.586 389 586.06 758.656 497 837.808 1010.404 499 856.828 1029.424 508 942.418 1115.014 566 1493.998 1666.594 576 1572.198 1744.799 600 1744.494 1917.09 606 1787.568 1960.164 613 1837.821 2010.417 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100 0 110 0 120 0 130 0 140 0 150 0 160 0 170 0 180 0 190 0 200 0 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 23 252.4 5.3 596.172 2.3 175.1078 82.90 11 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +=A 43.7 2.3 57.427 2.3 175.1078 34.63 12 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +=A 99.29 2.3 57.427 33.0 62.457 2.3 175.1078 913.61 13 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++=A 39.14 2.3 57.427 25.0 867.119 2.3 175.1078 66 14 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++=A 28.24 2.3 57.427 33.0 62.457 2.3 175.1078 47.76 15 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++=A 062.10 2.3 57.427 2.3 175.1078 76.46 16 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +=A 82.103 2.3 57.427 25.0 867.119 65.0 764.832 2.3 175.1078 49.21 17 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +++=A 36.206 25.0 867.119 2.3 57.427 65.0 764.832 05.0 031.296 87.37 18 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +++=A 63.136 25.0 867.119 2.3 57.427 65.0 764.832 05.0 031.296 25.1 08.392 49.59 19 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++++=A 06.148 25.0 867.119 2.3 57.427 65.0 764.832 05.0 031.296 25.1 08.392 90.54 110 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ++++=A 232.32 65.0 764.832 25.1 08.392 48.49 111 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +=A Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 24 697.25 65.0 764.832 5.3 131.244 57.52 112 =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +=A ∑ 2203.743 m 10.15. Trivedi, O´Neil, Roach y Wood proponen el siguiente problema de cuatro corrientes: Corriente T ent°C T sal °C WCpkW/°K H1 170 60 3 H2 150 30 1.5 C1 20 135 2 C2 80 140 4 Suponiendo que se tiene vapor disponible a 200°C y agra de enfriamiento a 15°, estime el area necesaria para una red de intercambiadores de calor. Diseñe la red y compare resultados. Suponga un valor para el coeficiente global de transferencia de calor de 100kW/m2°C para todos los intercambios. Suponga un valor de minT∆ de 10°C Convirtiendo las temperaturas proporcionadas a °K: Corriente T ent°K T sal °K Q kW C1 443 333 330 C2 423 303 180 F1 293 408 230 F2 353 413 240 U = 100 kW/m2°C KT °=∆ 10min Temperaturas modificadas: Corriente Tent Tsal C1 433 323 C2 413 293 F1 293 408 F2 353 413 Acomodado en orden descendente: Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 25 Cascada de calor 0 20 Qh 60 60 80 2.5 62.5 82.5 -82.5 -20 0 Pinch 75 55 75 -15 40 60 Qc Pinch [363 para lacorrientes calientes y 353 para las corrientes frias] 433 443 413 423 408 418 353 +10°K 363 323 333 293 303 Los intervalos acomodados son: 333-303 363-333 418-363 423-418 443-423 Intervalos de corrientes frías: 433 X 413 323-293 408 Intervalos 353-323 353 408-353 323 413-408 293 Para las corrientes calientes: 60)3)(423443(5 5.22)5.13)(418423(4 5.247)5.13)(363418(3 135)5.13)(333363(2 45)5.1)(303333(1 =−=∆ =+−=∆ =+−=∆ =+−=∆ =−=∆ H H H H H Para corrientes frías: 20)4)(408413(4 330)42)(353408(3 60)2)(323353(2 60)2)(293323(1 =−=∆ =+−=∆ =−=∆ =−=∆ H H H H Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 26 Para corrientes calientes: Para corrientes frías: T H 303 0 333 45 363 180 418 423.5 423 450 443 510 Super curvas: calientes y frías T H H modificada 293 0 Qc 60 323 60 120 353 120 180 408 450 510 413 470 530 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capitulo 10 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 27 Para obtener el área es necesario conocer el calor de cada sección: Sección Q LMTD 1 45 29.72 2 15 45.97 3 120 22.62 4 24517.48 5 21 25.41 6 64 28.58 7 20 62.46 ULMTD QA = 00320.0 )46.62(100 207 0223.0 )58.28(100 646 00826.0 )41.25(100 215 140.0 )48.17(100 2454 0530.0 )62.22(100 1203 00326.0 )97.45(100 152 0151.0 )72.29(100 451 == == == == == == == A A A A A A A Area total= 0.2451 m2 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 1 ANALISIS DE REDES DE INTERCAMBIADORES DE CALOR EXISTENTES 11. 2 Considere las corrientes de un proceso petroquimico: Corrientes Tent. °C Tsal. °C WCp KW/°C h KW/ °C m2 Q KW h1 750 350 45 0.1 18000 h2 550 250 40 0.4 12000 c1 300 900 43 0.2 25800 c2 200 550 20 0.2 7000 Se ha diseñado una red que consuma la minima cantidad de servicios para una ∆T min de 50 °C a) Reproduzca un diseño que cumpla con las caracteristicas mencionadas b) Suponga que se desea hacer una revision de esta red usando ahora un valor de ∆T min de 10 C ¿Cuál es el potencial de ahorro de la red? c) Efectúe la revisión de la red. Reporte la red revisada y estime el tiempo de recuperación de capital. Suponga los datos económicos del problema anterior. Con una ∆T min 10 Corrección de temperaturas. Temp. frias Temp.calientes 300 740 900 340 200 540 550 240 900 740 ∆H1 = -6880 550 ∆H2 = 380 540 ∆H3 = -180 340 ∆H4 = 4400 300 ∆H5 = -920 240 ∆H6 = 1200 200 ∆H7 = -800 F F F F Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 2 Cascada de calor: 0 6880 Qh -6880 -6880 0 Pinch 380 -6500 380 -180 -6680 200 4400 -2280 4600 -920 -3200 3680 1200 -2000 4880 -800 -2800 4080 Qc C 2 E1 ∆Tc2 = 102 Qc2 = 7920 12000 4080 TSc2 = 352 QE1= 4080 C2 F2 ∆Tc2 = 175 Qc2 = 920 7920 7000 TSc2 = 527 Q1 = 7000 C2 F1 ∆Tf1 = 21.39534884 Qf1 = 24880 920 25800 TSf1 = 321.3953488 Q2 = 920 C1 F1 18000 24880 ∆Tf1 = 418.6046512 Qf1 = 6880 Q3 = 18000 TSf1 = 740 F1 CAL. 1 Nueva zona del Pinch C C F F 7 2 9 3 25 3 5 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 3 6880 6880 ∆Tf1 = 160 Qf1 = 0 Q cal = 6880 TSf1 = 900 Datos economicos Inversion en Equipos Ceq = 13000 + 1000 A ^ 0.83 $ (A m^2) Equipo ∆T1 ∆T2 LMTD Q (KW) U (kw/ m^2 °C) A (m^2) 1 27 152 72.33613552 7000 0.13333333 725.778335 2 228.6 227 227.7990635 920 0.13333333 30.2898524 3 10 28.6 17.70043513 18000 0.06666667 15253.8623 550 321.4300 527 750 350 740 90 C 50200 352 E 250 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 4 11.3.- La siguiente red forma parte de un proceso industrial. A continuación se dan las propiedades de las corrientes involucradas en la red. Corriente WCp(Kw/°C) h(Kw/°C m2) H1 10 0.2 H2 40 0.2 C1 20 0.2 C2 15 0.2 Demuestre que para una ∆Tmin = 10 ° C la carga mínima de calentamiento es de 300 kW. Temperaturas modificas: Corriente Temp. entrada Temp. Salida H1 165 35 H2 115 55 C1 155 20 C2 112 40 T1 165 10 T2 155 T3 115 40 T4 112 T5 55 T6 40 15 T7 35 T8 20 H1 H2 C1 C2 2 2 1 1 C1 H1 175 45 65 20 40 112 155 125 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 5 20 300)20)(2035( 50)2010)(3540( 375)152010)(4055( 855)15204010)(55112( 90)204010)(112115( 400)2010)(115155( 100)10)(155165( 7 6 5 4 3 2 1 −=−−=∆ −=−−=∆ −=−−−=∆ =−−+−=∆ =−+−=∆ −=−−=∆ =−=∆ H H H H H H H 165 0 300 Qh= 300kW 155 100 100 400 115 -400 -300 0 Pinch 112 90 -210 90 55 855 645 945 40 -375 270 570 35 -50 220 520 20 -300 -80 220 Qc= 220 kW b) Requerimiento mínimo : Qh = 300 Qc = 220 Requerimiento real : Qh = 20(155-85) = 1400 Qc = 40(98-65) = 1320 Potencial de ahorro: Qh = 1100 Qc = 1100 Red propuesta C2 40 15 112 C1 20 20 155 60 H240 125 65 75 H1 175 10 125 45 C Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 6 Intercambiando h1 y c1 Q = 800 604020 40 20 800 1900)20115(20 800)10)(45125(10 1 1 1 1 1 =+= ===∆ =−= =−= TsalidaC WC QhT Qc Qh Intercambiando h2b y C2 18 1080)65125( 1080)40112(15 2 22 2 = =−= =−= bWh bWhbQh Qc Intercambiando H2a y C1 Intercambiando h1 y c1 60 125 45 20 112 125 65 40 115 125 75 60 7550125 50 22 1100 1100)60115(20 1210)70125(22 2 2 1 1 2 =−= ===∆ =−= =−= aTsalidah aWH QCT Qc aQh 140 175 125 115 14025115 25 20 500 800)115155(20 500)125175(101 1 1 1 1 =+= ===∆ =−= =−= Tsalidac Wc QhT Qc Qh Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 7 Qh = 20(155-140)=300 Qc = 22( 75-65) = 220 c) Requerimiento de área: Red original Intercambiador Area Q 1 359 1080 2 256 1300 CON ∆T DE 10 INTERCAMBIADOR 1 2 3 4 Q 800 1080 1100 500 T1 125 125 125 175 T2 60 112 115 140 T3 45 65 75 125 T4 20 40 60 115 H1 0.2 0.2 0.2 0.2 H2 0.2 0.2 0.2 0.2 U 0.1 0.1 0.1 0.1 ∆T1 65 13 10 35 ∆T2 25 25 15 10 MLDT 41.8623976 18.3506871 12.3315173 19.95589 AREA 191.102289 588.533821 892.023238 250.552594 QC 220 AREA TOTAL 1922.21194 QH 300 Q TOTAL 3480 COSTO SERV. 28512 $/AÑO EFICIENCIA= 1.81041431 AT = 615 Q T = 2380 287.3615 2380 m KW A Qn T T === Red revisada AT = 1922.211 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 8 Q T = 3480 281.1211.1922 3480 m KW A Qn T T === La eficiencia del uso del área disminuyo en un 47% d) Tiempo de recuperación de capital CON ∆T DE 10 INTERCAMBIADOR 1 2 3 4 Q 800 1080 1100 500 T1 125 125 125 175 T2 60 112 115 140 T3 45 65 75 125 T4 20 40 60 115 H1 0.2 0.2 0.2 0.2 H2 0.2 0.2 0.2 0.2 U 0.1 0.1 0.1 0.1 ∆T 1 65 13 10 35 ∆T2 25 25 15 10 MLDT 41.8623976 18.3506871 12.3315173 19.95589 AREA 191.102289 588.533821 892.023238 250.552594 QC= 220 AREA TOTAL 1922.21194 QH= 300 Q TOTAL= 3480 EFICIENCIA= 1.81041431 INVERSION ADICIONAL= 429472.536 $ DE LA RED ORIGINAL DE LA RED REVISADA QH = 1400 KW QH= 300 KW QC= 1320 KW QC= 220 KW SERVICIOS= 167200 $/AÑO SERVICIOS 35200 $/AÑO AHORRO= 132000 TIEMPO DE RECUPERACION 3.25357981 AÑOS Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 9 11.6.- Se desea hacer un análisis sobre la eficiencia con la que la red instalada que se muestra en la figura consume energia. a) ∆T min de 15° C Temperaturas modificas corriente Temp..entrada Temp..salida H1 465 345 H2 365 305 H3 445 335 C1 420 295 C2 430 350 H1 H2 C1 C2 2 2 C1 H1 480 360 320 350 295 420 460 380 H2 430 350 1 1 3 3 C2 C3 H2 4 4 400 387.5 418.28 354 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 10 260)26)(295305( 570)2645)(305335( 56)263745)(335345( 540)6.12374552)(345350( 255)5.1226374552)(350365( 3410)5.12263752)(365420( 360)5.123752)(420430( 1335)3752)(430445( 1040)52)(445465( 9 8 7 6 5 4 3 2 1 −=−−=∆ =−−=∆ =−+−=∆ =−++−=∆ −=−−++−=∆ −=−−+−=∆ −=−+−=∆ =+−=∆ =−=∆ H H H H H H H H H T1 465 0 0 1650 Qh T2 445 1040 1040 2690 T3 430 1335 2375 4020 T4 420 -360 2015 3665 T5 365 -3410 -1345 255 T6 350 -255 -1650 0 Pinch T7 345 540 -1110 540 T8 335 56 -1054 546 T9 305 570 -484 1166 T10 295 -260 -744 906 Qn a) Red instalada Qh= 26(420-365) + 12.5(430-295.63) = 18226.25 Qc = 52(387.5-360) + 45 (354.320) + 37 (418.28-350)= 5486.36 Requerimiento mínimo : Qh= 1650 Qc = 906 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 11 El potencial de ahorro es : Qh= 16576.25 Qc = 4580.36 b) Qh= 52(365-360) + 45(333.22-320) + 37(365-350)= 1409.9 Qc= 45 (430-393.19)= 1656.45 Intercambiando h2 y c2 22.333 78.31 45 )295350(26 2 2 2 = = − ==∆ Tsalidah Wh QcT Intercambiando h1b y c1 83.15 365480 1820 1820)365480( 1820)350420(26 1 11 1 = − = =−= =−= bWc bWcbQh QC 2 2 3 3 1 1 H1 E480 360 445 365 52 H2 260 345 E45 365 354 380460 H2 E37 459.77 365 222 26 C1 295 430 380 C2 430 350 C 12.5 4 4 5 5 6 6 7 7 350 365 333.2 295 460 480 365 350 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 12 Intercambiando h1a y c2a 6.2893)365445(17.36 6.2896)350430(17.36 1 2 =−= =−= aQh aQC Intercambiando h2 y c2b 675)365380(45 675)365380(45 2 1 =−= =−= Qh bQC Intercambiando h3 y c2c 77.45977.94365 77.94 37 40.35063 40.3506)300430(83.43 3 3 2 2 =+= ===∆ =−= Tentradah Wh QcTh cQC Intercambiando h1a y c2b 430 445 365 350 365 380 365 350 430 459.7 365 350 393.13 480 445 365 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 13 13.39313.28365 13.28 45 45.1265 45.1265)445480(17.36 1820)350420(26 2 2 1 2 1 1 =+= ===∆ =−= =−= bTsalC bWc aQhbTc aQh QC Intercambiando h3 y c2b 19.39319.03393 19.0 45 )77.459460(37 2 2 3 2 =+= = − ==∆ bTsalC bWc QhbTc c) CON ∆T= 15 INTERCAMBIADOR 1 2 3 4 5 6 7 Q 1430 1820 2893 675 3506.4 1265.95 8.51 T1 365 480 445 380 459.77 480 460 T2 350 460 430 365 430 393.13 393.19 T3 333.22 365 365 365 365 445 459.77 T4 295 350 350 350 350 365 393 H1 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 H2 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 U 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 ∆T1 15 20 15 15 29.77 86.87 66.81 ∆T2 38.22 15 15 15 15 80 66.77 MLDT 24.826027 17.3802975 15 15 21.5478576 83.3878393 66.789998 AREA 192.002799 349.054248 642.888889 150 542.420513 50.6049008 0.42471429 AREA TOTAL 1333.94594 Q TOTAL 11598.86 d) INVERSION ADICIONAL= 325191.992 $ DE LA RED ORIGINAL DE LA RED REVISADA QH= 18226 KW QH= 1409.9 KW 397.19 468 459.77 793 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 14 QC= 5486.36 KW QC= 1656.45 KW SERVICIOS 2059723.6 $/AÑO SERVICIOS 171653.5 $/AÑO AHORRO= 1888070.1 TIEMPO DE RECUPERACION 0.17223513 AÑOS 11.7 TEMPERATURA MODIFICADAS CORRIENTES T entrada T salida H1 129 47 H2 237 50 H3 313 60 C4 26 127 C5 118 265 313 265 237 129 127 118 60 50 47 26 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 15 3.1959)3.93)(2647( 6.405)9.935.228)(4750( 1556)3.934.205.228)(5060( 2.12145)3.938.534.205.228)(60118( 70.119)1.1963.938.534.205.228)(118127( 2.213)1.1968.534.205.228)(127129( 2.13165)1.1968.534.20)(129237( 4.3984)1.1968.53)(237265( 40.2582)8.53)(265313( 9 8 7 6 5 4 3 2 1 −=−−=∆ =−−=∆ =−+−=∆ =−++−=∆ =−−++−=∆ =−++−=∆ −=−+−=∆ −=−−=∆ =−=∆ H H H H H H H H H T ∆H 313 0 0 14567.20 QH 265 2582.40 2582.40 17149.60 237 -3984.40 -1402.00 13165.20 129 -13165.20 -14567.20 0 127 213.20 -14354.00 213.20 118 119.70 -14234.30 332.90 60 12145.20 -2089.10 12478.10 50 1556.00 -533.10 14034.10 47 405.60 -127.50 14439.70 26 -1959.30 -2086.80 12480.40 QC Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 16 2 6 1 5 4 E 5 3 E 24 3 C 6 1 1 2 E 3 4 5 228.5 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 17 Intercambio 1 y 5 56.14944.9159 44.9 5.228 10.2157 10.21571189129(1.196 1 1 5 1 5 =−= ===∆ =−= sT W QT Q INTERCAMBIO 1 Y 4 36.11120.3856.149 20.38 15.228 15.8729 15.8729)2656.119(3.93 1 1 4 1 4 =−= ===∆ =−= ST W QT Q INTERCAMBIO 4a Y 288.25 58.192)56.119127( 58.192)56.149159(4.20 4 2 = =−= =−= A aa W WQ Q INTERCAMBIO 4b Y 3 68.14932.9159 32.9 60.501)56.119127(42.67 3 3 4 =−= =∆ =−= S b T T Q 26 149.56 119.56 111.36 119.56 159 127 149.56 119.56 159 127 149.68 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 18 INTERCAMBIO 3 Y 5b 79.72 20.9899)154343(8.53 5 3 = =−= bW Q INTERCAMBIO 2 Y 5ª 87.14687.17129 87.17 20.2203)159267(4.20 5 5 2 =+= =∆ =−= aS a T T Q CON DELTA DE 30 Intercambiador 1 2 3 4 5 6 Q 2157.1 8729.15 192.58 501.6 9899.2 2203.2 T1 159 149.56 159 159 343 267 T2 129 119.56 127 127 265 146.87 T3 149.56 111.36 149.56 149.68 159 159 T4 118 26 119.56 119.56 129 129 H1 0.4 0.4 0.15 0.15 0.25 0.3 H2 0.5 0.15 0.3 0.25 0.5 0.5 U 0.22222222 0.10909091 0.1 0.09375 0.16666667 0.1875 DELTA 1 30 30 32 32 78 120.13 DELTA2 31.56 85.36 30 30.12 30 30 MLDT 30.7734102 52.9416151 30.9892443 31.050515 50.2348771 64.9643125 AREA 315.433029 1511.42364 62.144142 172.312762 1182.34986 180.874692 Costo = 88063.5113 300319.43 29234.6433 56708.1085 246532.62 58683.9277 129 343 265 159 129 267 146.87 159 Instituto Tecnológico de Minatitlán Problemas Capítulo 11 Gabriel Chontal Aten Febrero-Junio 2005 19 Obtenemos la siguiente tabla: Intercambiador Área del ejemplo Costo Área del original Costo Área del problema Costo 1 947 206499.768 120 44228.3112 315.433029 88063.5113 2 314 87763.7595 593 142786.924 1511.42364 300319.43 3 979 212034.421 586 141470.884 62.144142 29234.6433 4 857 190758.267 1000 215649.794 172.312762 56708.1085 5 1326 270289.277 1182.34986 246532.62 6 180.874692 58683.9277 totales 967345.492 544135.913 779542.241 INVERSION ADICIONAL= 235406.328 $ DE LA RED ORIGINAL DE LA RED REVISADA QH 17597 KW QH 14566.61 KW QC 15510 KW QC 12481.07 KW SERVICIOS 1114945.92 $/AÑO SERVICIOS 922940.41 $/AÑO AHORRO= 192005.51 $/AÑO TIEMPO DE RECUPERACION 1.22603944 AÑOS DEL EJEMPLO QH 12354 KW QC 10295 KW SERVICIOS 782749.44 $/AÑO AHORRO= 332196.48 $/AÑO
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- (31)994408961- RESOLVIDO-AULA PRATICA - QUIMICA GERAL 2026
- A quantidade relativa de elétrons em um átomo determina as suas propriedades químicas. O número de elétrons é igual ao número atômico Z. Núcleos at...
- 77 - Fenômeno químico é aquele que altera a natureza da matéria, isto é, é aquele no qual ocorre uma transformação química. Em qual alternativa não...
- Qual das estruturas de Lewis representa corretamente as ligações entre os átomos no composto AsCl3 e o octeto da camada de valência? Questão 15
- 76 - O átomo de Rutherford (1911) foi comparado ao sistema planetário: Núcleo Sol Eletrosfera Planeta Eletrosfera é a região do átomo que: A) Conté...
- 75 - Entre as transformações a seguir, indique quais podem ser consideradas transformações físicas: A) queima de madeira em uma lareira B) decantaç...
- Sobre a dissociação do hidróxido de amônio em meio aquoso, assinale a alternativa correta. Questão 14Escolha uma opção: a. O hidróxido de amônio é uma
- 74 - Reações químicas são fenômenos em que, necessariamente, ocorrem mudanças: A) de estado físico. B) na natureza das substâncias C) de cor. D) de...
- Os símbolos que representam os elementos químicos cobalto, cobre, potássio, prata e sódio são, respectivamente: Questão 12Escolha uma opção: a. Ce, Cr
- AVALIAÇÃO FINAL 4 72 - Dadas as espécies químicas a seguir, qual delas pode ser classificada como um ácido De Arrhenius? A) Na2CO3 B) Na20 C) HCI D...
- 69 - Um elemento X possui número atômico igual a 1 e outro elemento Y possui número A) XY 2 B) X2Y C) YX D) XY
- Um composto contém 75,46% de carbono, 8,3% de oxigênio e 16,11% de hidrogênio. Qual a fórmula molecular do composto? Questão 8Escolha uma opção: a. C6
- Que nome recebem as famílias 13, 14, 15, 16, 17 e 18? Questão 7Escolha uma opção: a. Família do boro, do carbono, do nitrogênio, do oxigênio, do flúor
- O gráfico a seguir representa a solubilidade do KNO3 em água em pressão constante. Qualquer ponto sobre a linha de solubilidade de KNO3 representa uma
- DESTILAÇÃO CAPA
- Química orgânica II - Avaliação I
