Questão 6
Por que as regras da metodologia Pinch para síntese da rede de trocadores são necessárias? Qual a alternativa quando a regra do NCSxNHS não é atendida? Qual a alternativa quando a regra do mCp não é atendida?
Passo 1
O enunciado tá perguntando sobre a metodologia Pinch para projeto de redes de trocadores de calor:
- Por que as regras dessa metodologia são importantes?
- O que fazer quando a regra do
não é atendida? - O que fazer quando a regra do
não é atendida?
Conteúdo: conceitos básicos de Pinch (curvas compostas, análise de energia, regras de “match” e número mínimo de trocadores).
O que vamos precisar: entender as duas regras citadas e saber quais “gambiarras” ou ajustes de projeto podemos usar pra satisfazê-las.
O que vamos precisar: entender as duas regras citadas e saber quais “gambiarras” ou ajustes de projeto podemos usar pra satisfazê-las.
Passo 2
Por que precisamos de regras na metodologia Pinch?
Imagina que você mistura quente e frio sem regra nenhuma: pode ficar montagem inútil, com trocadores gigantes, muita energia gasta ou até impossível de operar. As regras garantem:
Imagina que você mistura quente e frio sem regra nenhuma: pode ficar montagem inútil, com trocadores gigantes, muita energia gasta ou até impossível de operar. As regras garantem:
- Que o número mínimo de trocadores seja alcançado sem redundância;
- Que cada trocador seja termodinamicamente viável (sem violar o Pinch);
- Que a rede seja econômica e segura.
Em resumo, elas asseguram que nossa rede atinja o mínimo de consumo de utilidades e seja factível de fabricar e operar.
Passo 3
E quando a regra do
não é atendida?
Regra do diz que, para não faltar trocadores, o número de correntes frias (
) vezes o número de correntes quentes (
) deve ser maior ou igual ao número de trocadores sugeridos pelo diagrama de Pinch. Se
é menor, aí você não consegue fazer todos os “matches” necessários.
Alternativa:
Regra do
Alternativa:
- Quebrar (split) uma corrente em duas partes, aumentando
ou . - Assim sobra combinação suficiente pra você casar todas as trocas necessárias.
- Depois faz sub-rede paralela ou série pra balancear os fluxos.
Passo 4
E quando a regra do
não é atendida?
Regra do diz que cada trocador deve respeitar a relação de capacidade térmica: se uma corrente fria tiver muito baixo
e a quente for alta (ou vice-versa), o trocador fica gigantesco ou não atinge o ∆T mínimo.
Alternativa:
Regra do
Alternativa:
- Fazer split na corrente problemática (dividir o fluxo mássico ou alterar a composição), criando duas correntes com
menores e mais equilibrados; - Inserir um trocador intermediário com utilidade quente/fria para nivelar temperaturas antes do trocador principal;
- Reajustar as ΔT’s de aproximação (∆Tmin) em etapas, criando “degraus” de temperatura.
Resposta
- As regras do Pinch evitam redes inviáveis ou ineficientes e garantem mínimo de consumo de utilidades.
- Se
falhar, a gente faz split de correntes pra aumentar combinações possíveis. - Se a regra do
falhar, a gente faz split de fluxo ou insere trocador intermediário pra equilibrar as capacidades térmicas.