Estudio de viabilidad de la inclusión de un proceso de intercambio de calor en la mejora del proceso de producción de disolventes de uretano

TRABAJO DE FINAL DE GRADO ESTUDIO DE VIABILIDAD DE LA INCLUSIÓN DE UN PROCESO DE INTERCAMBIO DE CALOR EN LA MEJORA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE DISOLVENTES DE URETANO. Memo ia y anexos Au o : Gab iel Galindo Ga cía Di ec o : José Ignacio I iba en Laco Con oca o ia: Junio 2023 Es udio de iabilidad de la inclusión de un p oceso de in e cambiado de calo en la mejo a del p oceso de p oducción de disol en es de u e ano i Resum Al lla g de les pàgines d’aques eball es eali za un es udi al disseny d’un bescan iado de calo . Es a una ap oximació del disseny en base a la selecció de ma e ials de cons ucció, l’es imació de cos del sis ema i els eque imen s del disseny mecànic. Amb aques objec iu s’in es iga, u ili zan di e en s llib es com a on bibliog à ica, una millo a del p océs de p oducció en base a la in oducció d’un in e can iado de calo amb el i de con ola la iscosi a dels p oduc es. Pos e io men , s’exempli ica aques a eo ia esumida en un p océs conc e , basa en un sis ema ja exis en . Conc e amen , es dissenya un sis ema amb eci culació on es si ua el bescan iado desp és del eac o , jus abans d’en asa el p oduc e. Memo ia ii Resumen A lo la go de las páginas de es e abajo, se ealiza un es udio en el diseño de un in e cambiado de calo . Se ealiza una ap oximación del diseño en base a la selección de ma e iales de cons ucción, la es imación de cos e del sis ema y los eque imien os del diseño mecánico. Con es e obje i o se in es iga, u ilizando dis in os lib os como uen e bibliog á ica, una mejo a del p oceso de p oducción en base a la in oducción de un in e cambiado de calo con el in de con ola la iscosidad de los p oduc os. Pos e io men e, se ejempli ica es a eo ía esumida en un p oceso conc e o, basado en un sis ema ya exis en e. Conc e amen e, se diseña un sis ema con eci culación donde se ubica el in e cambiado después del eac o , jus o an es de en asa el p oduc o. Es udio de iabilidad de la inclusión de un p oceso de in e cambiado de calo en la mejo a del p oceso de p oducción de disol en es de u e ano iii Abs ac Th oughou he pages o his wo k, a s udy is ca ied ou on he design o a hea exchange . An app oxima ion o he design is made based on he selec ion o cons uc ion ma e ials, he sys em cos es ima e and he mechanical design equi emen s. Wi h his aim, an imp o emen o he p oduc ion p ocess based on he in oduc ion o a hea exchange in o de o con ol he iscosi y o he p oduc s is in es iga ed, using di e en books as a bibliog aphic sou ce. Subsequen ly, his heo y is exempli ied summa ized in a speci ic p ocess, based on an al eady exis ing sys em. Speci ically, a eci cula ion sys em is designed whe e he exchange is placed a e he eac o , jus be o e packaging he p oduc . Memo ia i Ag adecimien os En p ime luga , me gus a ía ag adece a mis pad es y a mi amilia el apoyo incondicional que siemp e me han dado, dedicando odo su iempo y es ue zo en educa me y o ma me en la pe sona que soy hoy en día, sin ellos, nada de es o hubiese sido posible. Ag adece a la Uni e sidad Poli écnica de Ca alunya y a odos los p o eso es que he enido en es os 5 años de ca e a que me han ayudado a desa olla mi in e és po la química y po la ingenie ía, y guia me hacia mis obje i os. También me gus a ía ag adece al pe sonal de S ahl po su ayuda du an e la ealización del p oyec o, que aunque no ue posible la supe isión de es e abajo inal de g ado, me han acili ado el acceso a algunos da os impo an es del políme o P13030. Finalmen e, me gus a ía da las g acias a José Ignacio I iba en Laco, u o de es e p oyec o, po su dedicación y p edisposición du an e la ealización del abajo. Es udio de iabilidad de la inclusión de un p oceso de in e cambiado de calo en la mejo a del p oceso de p oducción de disol en es de u e ano Glosa io 𝑄: Calo ans e ido po unidad de iempo (W) 𝑈: coe icien e de ans e encia de calo �Wm2·°C �� 𝐴𝑟𝑒𝑎: supe icie de in e cambiado (m2) ∆Tm : di e encia de empe a u a en e la en ada y salida del in e cambiado (°C) F : Fac o de co ección ∆Tlm: Di e encia loga í mica de empe a u as (°C) 𝑅: Valo es de empe a u a adimensionales 𝑆: Valo es de empe a u a adimensionales T1: Tempe a u a políme o de en ada (°C) T2: Tempe a u a políme o de salida (°C) 1: Tempe a u a agua de en ada (°C) 2: Tempe a u a agua de salida (°C) 𝑡𝑒: Tiempo de en iamien o (s) N : Núme o de ubos Db: Diáme o de haz (mm) d0: Diáme o ex e io del ubo (mm) 𝐾𝑙: Pa áme o pa a sabe el diáme o de la ca casa (adimensional) n1: Pa áme o pa a sabe el diáme o de la ca casa (adimensional) P : Paso de ubo Ca bon s eel (C.S): ace o al ca bono Memo ia i B ass: la ón S ainless s eel (S.S): ace o inoxidable Cb: Cos e base (pese as o €) d: Fac o ca ac e ís ico po ipo de in e cambiado m: Fac o de ma e ial : Fac o co ec o po empe a u a p: Fac o debido a la p esión en e ca casa y ubos g: Fac o co ec i o del diáme o de ubo y de paso np: Fac o debido al núme o de pasos de los ubos i: Fac o co ec o po la longi ud de los ubos Caudal: caudal de P13030 (kg/s) 𝐷𝑖𝑛𝑡: Diáme o in e io de los ubos del in e cambiado (mm) 𝐷𝑒𝑥𝑡: Diáme o ex e io de los ubos del in e cambiado (mm). Es lo mismo que d0 𝑑𝑒: Diáme o equi alen e (mm) L: longi ud de los ubos del in e cambiado (m) : elocidad (m/s) μ: iscosidad (kg/ms) ρ: densidad (kg/m3) Cp: capacidad calo í ica especí ica (kJ/kg·°C) K : conduc i idad é mica (J/s·m·°C) μw: iscosidad lado de la pa ed (kg/m·s) 𝑅𝑒: núme o de Reynolds (adimensional) Es udio de iabilidad de la inclusión de un p oceso de in e cambiado de calo en la mejo a del p oceso de p oducción de disol en es de u e ano ii 𝑁𝑢: núme o de Nussel (adimensional) 𝑃𝑟: núme o de P and l (adimensional) ℎ𝑖: coe icien e ans e encia de calo (Wm2·°C � ) AES: in e cambiado o mado po cabezal es aciona io de canal y cubie a desmon able en ex emo on al. Co aza de un paso. Cabezal lo an e con disposi i o de apoyo en ex emo pos e io . AEM: in e cambiado o mado po cabezal es aciona io de canal y cubie a desmon able en ex emo on al. Co aza de un paso. Cabezal de espejo ijo ipo cubie a in eg ada en ex emo pos e io . AEU: in e cambiado o mado po cabezal es aciona io de canal y cubie a desmon able en ex emo on al. Co aza de un paso. Cabezal pos e io ipo haz de ubo en U. AKT: in e cambiado o mado po cabezal es aciona io de canal y cubie a desmon able en ex emo on al. Co aza ipo ehe ido de calde a. Cabezal pos e io ipo cabezal lo an e sin con ab ida. BES: In e cambiado o mado po cabezal ipo casque e cubie a in eg ada en ex emo on al. Co aza de un paso. Cabezal lo an e con disposi i o de apoyo en ex emo pos e io . BEM: In e cambiado o mado po cabezal ipo casque e cubie a in eg ada en ex emo on al. Co aza de un paso. Cabezal de espejo ijo ipo cubie a in eg ada en ex emo pos e io . BEU: In e cambiado o mado po cabezal ipo casque e cubie a in eg ada en ex emo on al. Co aza de un paso. Cabezal pos e io ipo haz de ubo en U. BKT: In e cambiado o mado po cabezal ipo casque e cubie a in eg ada en ex emo on al. Co aza ipo ehe ido de calde a. Cabezal pos e io ipo cabezal lo an e sin con ab ida. The mosiphon: in e cambiado de calo au ónomo po e mosi ón. Usados pa a la e ige ación de dos ases. AC/AC: ma e ial ca casa de ace o al ca bón y ma e ial de ubo de ace o al ca bono. AC/Cu: ma e ial ca casa de ace o al ca bón y ma e ial de ubo de cob e. AC/Mo: ma e ial ca casa de ace o al ca bón y ma e ial de ubo de monel (aleación niquel-cob e) AC/304: ma e ial ca casa de ace o al ca bón y ma e ial de ubo de ace o inoxidable AISI 304. 304/304: ma e ial ca casa de ace o inoxidable 304 y ma e ial de ubo de ace o inoxidable AISI 304. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 5 3. In oducción a los equipos de ans e encia de calo 3.1. Desc ipción La ansmisión de calo en luidos es una pa e esencial de la mayo ía de los p ocesos químicos. Un in e cambiado de calo es un equipo u ilizado pa a en ia o calen a un luido que es á más calien e de lo deseado, ans i iendo calo desde un luido calien e has a un luido io, o a la in e sa. La ansmisión de calo se ealiza a a és de una pa ed me álica o de un ubo que sepa a ambos luidos y que pe mi e es a ans e encia. Las aplicaciones de los in e cambiado es de calo son muy a iadas y adop an di e en es denominaciones: - In e cambiado de calo : ealiza la unción doble de calen a y en ia dos luidos - Condensado : condensa un apo o mezcla de apo es - En iado : en ía un luido po medio de agua - Calen ado : aplica calo sensible a un luido - Rehe ido : conec ado a la base de una o e accionado a p opo ciona el calo de eebullicion que se necesi a pa a la des ilación - E apo ado : un calen ado que e apo a pa e del líquido Exis en di e en es ipos de in e cambiado es de calo u ilizados du an e los p ocesos químicos, aunque el equipo de ans e encia de calo más u ilizado es el in e cambiado de calo de ca casa y ubos. Los di e en es ipos de in e cambiado es se enume an a con inuación: - In e cambiado de doble ubo: el ipo más simple, u ilizado pa a e ige ación y cale acción, - In e cambiado es de ca casa y ubos: u ilizados pa a odas las aplicaciones. - In e cambiado es de placas y ma cos (in e cambiado es de calo de placas): u ilizados pa a cale acción y e ige ación. - In e cambiado es de placas y ale as. - In e cambiado es de calo en espi al. - Re ige ados po ai e: en iado es y condensado es. - Con ac o di ec o: en iamien o y ex inción. - Vasos agi ados. - Calen ado es de uego. Annexos 6 El desa ollo de mé odos de diseño iables de in e cambiado es de calo ha es ado dominada en los úl imos años po o ganizaciones come ciales de in es igación como po ejemplo: Hea T ans e Resea ch Inc. (HTRI) en los Es ados Unidos, y Hea T ans e and Fluid Flow Se ice (HTFS) ope ado po la Au o idad de Ene gía A ómica del Reino Unido y Labo a o io Nacional de Ingenie ía del Reino Unido. [1] 3.2. P ocedimien o y eo ía básica La ecuación gene al pa a el in e cambio de calo a a és de una supe icie es: 𝑸=𝑼∗𝑨𝒓𝒆𝒂∗∆𝑻𝒎 (Ec. 3.1) El obje i o p incipal en el diseño de un in e cambiado de calo es pode de e mina la supe icie eque ida pa a el se icio especi icado ( asa de ans e encia de calo ) u ilizando el alo de di e encia de empe a u a. 3.2.1. Di e encia de empe a u a: La ecuación an e io (Eq. 3.2) se usa pa a de e mina el á ea necesa ia pa a el in e cambio de calo median e una es imación de las di e encias de empe a u as (∆Tm), donde: ∆𝑻𝒎= 𝑭𝒕 ∗∆𝑻𝒍𝒎 (Ec. 3.2) Un alo de 𝐹𝑡 < 0,8 no es admisible po diseño. El ac o de co ección es una unción que depende de las empe a u as de la ca casa y las empe a u as de los luidos. No malmen e es a co elacionado de dos alo es de empe a u a adimensionales, R y S, cuyos alo es nos ayuda an a sabe el alo eal de 𝐹𝑡 . Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 7 Figu a 3.1. Diag amas pa a de e mina los alo es de ac o de co ección en 4 casos di e en es de in e cambiado es (Fuen e: R. K. Sinno (1999). Coulson & Richa dson’s chemical enginee ing, ol 6.) [1] 𝑹= (𝑻 𝟏 −𝑻 𝟐 ) (𝒕𝟐−𝒕𝟏) (Ec. 3.3) 𝑺= (𝒕𝟐−𝒕𝟏) (𝑻𝟏−𝑻𝟐) (Ec. 3.4) Annexos 8 ∆Tlm es la di e encia loga í mica de empe a u as: ∆𝑻 𝒍𝒎 = (𝑻𝟏−𝒕𝟐)−(𝑻𝟐−𝒕𝟏) 𝒍𝒏(𝑻 𝟏 −𝒕 𝟐 ) (𝑻𝟐−𝒕𝟏) (Ec. 3.5) Pa a pode aplica es a ó mula, se debe cumpli que: no hay cambio en los calo es especí icos, el coe icien e global de ans e encia de calo es cons an e y no hay pé didas de calo . En el diseño, se puede supone es a hipó esis siemp e que el cambio de empe a u a en cada co ien e de luido no sea muy g ande. [1] 3.3. Análisis de in e cambiado es de calo : la e ec i idad del mé odo NTU El mé odo de e ec i idad NTU (Núme o de Unidades de T ans e encia) es un p ocedimien o pa a e alua el desa ollo de los in e cambiado es de calo . La en aja p incipal de es e mé odo es que no equie e la e aluación de las di e encias de empe a u a media. El p incipal uso de es e mé odo es en la cali icación de un in e cambiado exis en e. Se puede u iliza pa a de e mina el endimien o del in e cambiado cuando se conocen el á ea de ans e encia de calo y los de alles de cons ucción. La e ec i idad es la elación en e la asa eal de ans e encia de calo y la asa máxima posible. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 9 3.4. Coe icien e o al de ans e encia de calo Los alo es ípicos del coe icien e global de ans e encia de calo pa a a ios ipos de in e cambiado es de calo se dan en la siguien e abla: Figu a 3.2. Valo es ípicos de ans e encia de calo en in e cambiado es de ubos y placas (Fuen e: Inc ope a & DeWi (I)- T ans e encia de calo ) [8] Annexos 10 Figu a 3.3. Valo es ípicos de ans e encia de calo en in e cambiado es en iados po ai e (Fuen e: Inc ope a & DeWi (I)- T ans e encia de calo ) [8] Figu a 3.4. Valo es ípicos de ans e encia de calo en in e cambiado es de acei e sume gido (Fuen e: Inc ope a & DeWi (I)- T ans e encia de calo ) [8] Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 11 3.5. Fac o de ensuciamien o La mayo ía de los luidos que pa icipan en el p oceso ensucia án las supe icies de ans e encia de calo del in e cambiado . Po lo an o, es necesa io sob edimensiona un in e cambiado pa a pe mi i la educción del endimien o du an e el uncionamien o. Los ac o es de ensuciamien o gene almen e se ci an como esis encias de ans e encia de calo , en luga de coe icien es. Son di íciles de p edeci y gene almen e se basan en expe iencias pasadas. Los alo es ípicos pa a los coe icien es y ac o es de ensuciamien o pa a luidos de p oceso y se icio comunes se dan en la Tabla 12.2. Es os alo es son pa a in e cambiado es de ca casa y ubos con ubos lisos (no con ale as). Los es ánda es TEMA (1988) y Ludwig (1965) p opo cionan da os más ex ensos sob e los ac o es de ensuciamien o. Figu a 3.5. Valo es de ac o es de ensuciamien o (Fuen e: Inc ope a & DeWi (I)- T ans e encia de calo )[8] La selección del coe icien e de ensuciamien o del diseño se á a menudo una decisión económica. El diseño óp imo se ob end á equilib ando el cos o de capi al adicional de un in e cambiado más g ande con a los aho os en el cos o de ope ación ob enidos po el mayo iempo de ope ación en e limpiezas que b inda á el á ea más g ande. En caso que es e ac o de ensuciamien o uese al o, se debe conside a duplica el in e cambiado . No he enido en cuen a el ac o de ensuciamien o, ya que el p oceso se complicaba y la emp esa no dispone de la in o mación necesa ia. Annexos 12 3.6. De alles de cons ucción El in e cambiado de ca casa y ubos es, la g an mayo ía de las eces, el ipo de equipo de ans e encia de calo más u ilizado en la indus ia química. Las en ajas de es e ipo son: 1. La con igu ación da una g an supe icie en un pequeño olumen. 2. Buen diseño mecánico: una buena o ma pa a el uncionamien o a p esión. 3. U iliza écnicas de ab icación bien es ablecidas. 4. Puede cons ui se con una amplia a iedad de ma e iales. 5. Fácil de limpia . 6. P ocedimien os de diseño bien es ablecidos. Esencialmen e, un in e cambiado de ca casa y ubos cons a de un haz de ubos ence ados en una ca casa cilínd ica. Los ex emos de los ubos se encajan en placas ubula es, que sepa an los luidos del lado de la ca casa y del lado de los ubos. Se p opo cionan de lec o es en la ca casa pa a di igi el lujo de luido y sos ene los ubos. El conjun o de de lec o es y ubos se man iene unido median e a illas de sopo e y espaciado es, al y como se e en la igu a: Figu a 3.6. Esquema de un in e cambiado (Fuen e: Bejan A. & K aus A. D. 2003 (I)- Hea ans e handbook) [11] Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 13 3.6.1. Tipos de in e cambiado es A con inuación, se explica con más de alle los di e en es ipos de in e cambiado es que exis en pa a lle a a cabo los p ocesos de in e cambio de calo : In e cambiado de cabezal lo an e in e no: Figu a 3.7. Esquema de un in e cambiado de calo ipo de cabezal lo an e (Fuen e: Apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7. Uni e sidad de Salamanca ) [16] Es el modelo más común. Pe mi e la expansión é mica de los ubos espec o el casco, es ácil de desmon a pa a su limpieza, en luga de dos pasos puede ene 4, 6 u 8 pasos, el lujo es a con aco ien e y a a o de co ien e en la mi ad de los ubos. In e cambiado de lámina y ubo ijo: Figu a 3.8. Esquema de un in e cambiado de calo ipo de lámina y ubo ijo (Fuen e: Apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7. Uni e sidad de Salamanca ) [16] Annexos 20 3.8. Conside aciones gene ales de diseño Cuando no se p oduzca un cambio de ase, los siguien es ac o es de e mina án la asignación de las co ien es de luido a la ca casa o los ubos. - Velocidad: si el luido se mue e a al a elocidad po el in e cambiado p opo ciona un coe icien e de in e cambio de calo al o, aunque ambién p o oca una caída de p esión ele ada; además, e i a que se ensucie. Todo depende del es ado en el que se encuen a: Líquidos: El luido del p oceso que ci cula po los ubos: 1 a 2 m/s, máximo 4 m/s si es necesa io pa a educi el ensuciamien o; si el líquido es agua: 1,5 a 2,5 m/s. Fluido po el lado de la ca casa: 0,3 a 1 m/s. Vapo : Depende á de la p esión a la que ope e y la densidad del luido: Figu a 3.16. Valo es ípicos de elocidad (Fuen e: Bejan A. & K aus A. D. 2003 (I)- Hea T ans e Handbook) [11] - Co osión: El luido más co osi o se á el que ci cula á po den o de los ubos, educiendo los gas os de e es imien o. - Ensuciamien o: El luido que enga la mayo endencia a ensucia las supe icies de ans e encia de calo debe coloca se en los ubos. Es o p opo ciona un mejo con ol sob e la elocidad del luido de diseño, y la mayo elocidad pe mi ida en los ubos educi á el ensuciamien o. Además, los ubos se án más áciles de limpia . - Tempe a u as de luidos: Si las empe a u as son lo su icien emen e al as como pa a eque i el uso de aleaciones especiales, coloca el luido de empe a u a más al a en los ubos p o oca una educción del cos e o al. A empe a u as mode adas, coloca el luido más calien e en los ubos educi á las empe a u as de la supe icie de la ca casa y, po lo Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 21 an o, la necesidad de un e es imien o pa a educi la pé dida de calo o po azones de segu idad. Como guía gene al, la mayo di e encia de empe a u a debe se de al menos 20 ºC, y la meno di e encia de empe a u a de 5 a 7 ºC pa a in e cambiado es en iado es po agua. El aumen o máximo de empe a u a en el agua de e ige ación eci culada se limi a a unos 30ºC. Cuando el in e cambio de calo es en e luidos de p oceso pa a la ecupe ación de calo , las empe a u as óp imas de ap oximación no malmen e no se án in e io es a 20ºC. - P esiones de uncionamien o: La co ien e de mayo p esión debe asigna se al lado del ubo, ya que los ubos de al a p esión se án más ba a os que una ca casa de al a p esión. Exis en unos alo es p ede e minados, los cuales se pueden usa como una guía gene al y con los que, no malmen e, da án diseños que es án ce ca del óp imo. Líquidos: Figu a 3.17. Valo es ípicos de p esión dependiendo de la iscosidad pa a líquidos (Fuen e: Fuen e: Bejan A. & K aus A. D. 2003 (I)- Hea ans e handbook) [11] Vapo : Figu a 3.18. Valo es ípicos de p esión dependiendo de la iscosidad pa a apo es (Fuen e: Bejan A. & K aus A. D. 2003 (I)- Hea T ans e Handbook) [11] Annexos 22 - Caída de p esión: Pa a la misma caída de p esión, se ob end án coe icien es de ans e encia de calo más al os en el lado de los ubos que en el lado de la ca casa, y el luido con la caída de p esión más baja pe misible debe asigna se al lado de los ubos. Si du an e el p oceso se p oduce una caída de p esión al a, se debe ene cuidado pa a ga an iza que la al a elocidad del luido esul an e no p o oque e osión o ib ación en los ubos. - Viscosidad: En gene al, se ob end á un coe icien e de ans e encia de calo más al o asignando el ma e ial más iscoso al lado de la ca casa, siemp e que el lujo sea u bulen o. Si no se puede log a un lujo u bulen o en la co aza, es mejo coloca el luido en los ubos, ya que el coe icien e de ans e encia de calo del lado de los ubos se puede p edeci con más ce eza. - Caudales: Asigna los luidos con el caudal más bajo al lado de la ca casa no malmen e da á el diseño más económico. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 23 3.9. Cos e de un in e cambiado Podemos es ima el cos e de un in e cambiado de calo po mé odos muy di e sos, odos dependen del á ea de in e cambio y del ipo de in e cambiado . Siendo más p ecisa la es imación cuan os más da os de la cons ucción del in e cambiado conside emos. Según el mé odo Coulson, podemos sabe el cos e del in e cambiado basándonos en el á ea de in e cambio de calo y en el ma e ial del diseño: Figu a 3.19. Esquema pa a de e mina el cos e de un in e cambiado (Fuen e: Apun es Diseño de Equipos e Ins alaciones Tema 7 ) [16] Annexos 24 Un segundo mé odo, que denomina emos mé odo ac o ial ampliado, nos pe mi e conoce el cos e del in e cambiado de calo de o ma más p ecisa, conside ando un mayo núme o de ac o es de co ección al cos e base, y que llama emos Mé odo ac o ial ampliado. La es imación se mejo a ijando a ios pa áme os ( ipo de in e cambiado , núme o de pasos, p esión, empe a u a, longi ud de los ubos), y se de e mina el cos e a pa i de la supe icie calculada de in e cambio, según la g á ica que elación miles de p s/m2 con la supe icie, en m2. El cos e o al se ob iene según: 𝑪= 𝑪𝒃∗𝒇𝒅∗𝒇𝒈∗𝒇𝒍∗𝒇𝒎∗𝒇𝒕∗𝒇𝒏𝒑 ∗𝒇𝒑 (Ec. 3.8) Como pa e inal del TFG, se ha á un es udio de iabilidad económico de es in e siones de di e en es in e cambiado es, diseñados con dis in os ma e iales. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 25 4. Cálculos 4.1. In oducción al p oduc o S ahl Ibé ica se cen a en la ab icación de es ipos de p epolíme os de di e en es ca ac e ís icas: poliu e anos, ac ílicas y híb idos. El caso de es udio es un poliu e ano. El P13030 es un poliu e ano “high solid” u ilizado en p ocesos de pe o mance cou ing pa a ecub imien os de ejidos lexibles que no con engan cue o. Po ejemplo, se u iliza en ecub imien os de opa diseñada pa a ealiza ac i idades ísicas. Un políme o clasi icado como “high solid” signi ica que con iene en e un 99 % y 100 % de sólidos, no con iene ningún ipo de medio sol en e o acuoso. Es a ca ac e ís ica le hace se , en e a o os políme os, un ecub imien o más e icaz y consis en e; al no con ene ningún ipo de disol en e acuoso, du an e el p oceso de secado la can idad de ecub imien o no disminuye ya que g an pa e es á compues a po sólidos. O a en aja espec o a o os políme os es su esis encia a los p ocesos de hid ólisis, lo que signi ica que no se deg ada en p esencia de humedad. La p oducción de poliu e anos es á o mado po dos pasos: un p ime paso donde se c ea al p epolíme o, y un segundo paso donde se aumen a el peso molecula pa a ob ene el políme o inal g acias a una ex ensión de la cadena. Pa a la p oducción del p epolíme o del P13030 se necesi a isociana os ali á icos, polialcoholes ipo polié e es (49 %) y ipo poliés e es (25 %), y, po úl imo, ca alizado es. Siemp e debe exis i un exceso de isociana o pa a pode ealiza el segundo paso y c ea el políme o inal. Uno de los p oblemas es que, si el p epolíme o en asado en a en con ac o con agua, se p oducen moléculas de CO2 y ello pod ía dila a el bidón de en asado, de o mándolo o incluso hace lo explo a . Po es e mo i o, es necesa io gua da lo en anques ATEX y e i a de es a o ma el p oblema. Figu a 4.1. Pic og amas de pelig osidad en la e ique a del P13030 en asado (Fuen e: S ahl) Annexos 26 4.2. In luencia composición del agua El agua que se u iliza en el in e cambiado pa a el p oceso de e ige ación no puede se agua descalci icada. Muchas emp esas añaden adi i os al agua pa a descalci ica la y e i a las inc us aciones po cal, que a la la ga o man una ba e a en e el luido calien e y el luido io, e i ando el in e cambio de calo . Po con apa ida, con el agua blanda se e i an es as inc us aciones, pe o es mucho más co osi a. Además, po desconocimien o o po p ác icas que son ecu en es y sis emá icas, pe o sin jus i icación, en la indus ia química, a la ho a de en ia con agua du an e un p oceso de in e cambio de calo , lo que se suele hace es añadi un inhibido de la co osión en la en ada. Los inhibido es de la co osión son subs ancias químicas que se añaden al luido di ec amen e, y p o ocan una disminución en la elocidad de co osión. El p oblema es que hay algunos inhibido es que p o ocan un e ec o ebo e y dejan el agua excesi amen e blanda, dando luga al esul ado con a io al que se buscaba. Se debe selecciona un inhibido que no al e e la composición del agua. 4.3. In oducción al p oblema y solución El p oblema consis e en op imiza el iempo de en iamien o de 14000 kg de políme o, in oduciendo un in e cambiado de calo al inal de la p oducción, donde en a a una empe a u a de 95°C y sale a una empe a u a de 50°C. En el caso base, es os 14000 kg, se a dan en en ia 210 minu os (3,5 h) median e un sis ema de encamisado en el eac o , po lo que se en ía un caudal de 1,2 kg/s. La hipó esis p opues a es educi el iempo de e ige ación del políme o u ilizando un in e cambiado de calo . Pa a el diseño del in e cambiado de calo , se debe ene en cuen a dos ac o es: lo p ime o es sabe si pa icipa agua du an e el p oceso, o si se p oducen sales ino gánicas como esiduos. Es impo an e conoce es os da os, ya que in luyen en la selección del ipo de in e cambiado , más conc e amen e en el ema de la co osión. En nues o caso, no se p oducen sales mine ales ino gánicas, ni pa icipa agua en el p oceso, de mane a que u iliza emos un in e cambiado de ca casa y ubos 1.2. Es un in e cambiado ípico compues o po 1 paso de ca casa y dos pasos de ubo: Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 27 Figu a 4.2. Esquema de un in e cambiado de calo de un paso de ca casa, y dos pasos de ubos (Fuen e: R. K. Sinno (1999). Coulson & Richa dson’s Chemical Enginee ing, ol 6) [1] A con inuación, u ilizando el in e cambiado desc i o an e io men e y ijando cie os pa áme os de diseño, se de allan los pasos pa a el cálculo de las medidas y las ca ac e ís icas de és e. Los alo es de los pa áme os ijados han sido seleccionados median e i e ación has a ob ene unos esul ados aco des. Se ija on los siguien es pa áme os de diseño: - La elocidad del luido den o de los ubos es á comp endida en e 1-2 m/s. - La longi ud máxima de los ubos es de 7,3 m. - Los diáme os, in e io y ex e io , de los ubos, se u ilizan alo es nominales. - Núme o de ubos. Al p incipio se p opuso la hipó esis con 10 ubos, pe o la longi ud excedía de los 7 m; e a de 10 m. Finalmen e el in e cambiado es á o mado po 14 ubos. - Tempe a u a de salida del luido ío. - El alo de U se encuen a en e 250-750 W/m2C; pa a el caso de es udio se u iliza 750 ya que con él se cumplían las especi icaciones. - El iempo nue o que se a da en en ia los 14000 kg de políme o. Annexos 28 Tabla 4.1. Tabla de pa áme os ijados p e ios al cálculo (Fuen e: R. K. Sinno (1999). Coulson & Richa dson’s Chemical Enginee ing, ol 6) [1] 𝑡2 12°C 𝑡𝑒 3000 s 𝑈 750 W/m2C 𝐷𝑖𝑛𝑡 14,83 mm 𝐷𝑒𝑥𝑡 19,05 mm 𝑁𝑡 14 4.4. Calo ans e ido. Se pueden en ia 14000 kg de políme o en 3000 s, dando un caudal de 4,67 kg/s. 𝑪𝒂𝒖𝒅𝒂𝒍=𝟏𝟒𝟎𝟎𝟎 𝟑𝟎𝟎𝟎 =𝟒,𝟔𝟕 𝒌𝒈/𝒔 (Ec. 3.1) Se conocen los alo es de calo especi ico del políme o, 2,01 kJ/kg °C, y las empe a u as de en ada y salida, 95 y 50 °C, espec i amen e. Median e la siguien e ecuación, podemos ob ene el alo del calo in e cambiado: 𝑸= 𝑪𝒂𝒖𝒅𝒂𝒍∗𝑪𝒑∗𝜟𝑻 (Ec. 4.2) El alo de calo cedido po el políme o es de 422,1 kW; de mane a que, el alo del calo abso bido po el agua es el mismo, pe o signo opues o. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 29 4.5. Caudal de en iamien o. Median e la ó mula an e io (Ec.4.1), aplicada al agua, se puede sabe el alo del caudal de en iamien o. Aplicando los alo es de calo especi ico, 4,18 k J/kg °C, y las di e encias de empe a u a de en ada y salida, 7 °C y 12 °C, el alo de caudal de en iamien o es de 20,2 kg/s 4.6. Á ea de in e cambio eque ida. Pa a sabe el á ea de in e cambio de calo necesa io, p e iamen e, se debe calcula el alo de ΔTm de la ecuación 3.2; pa a su cálculo se hace una hipó esis de disposición a con aco ien e, de iniendo en cada ex emo las empe a u as de en ada y salida: Figu a 4.3. Diag ama de las empe a u as de en ada y salida de cada luido (Fuen e p opia) ∆𝑻𝒎𝒍= (𝟗𝟓−𝟏𝟐)−(𝟓𝟎−𝟕) 𝒍𝒏(𝟗𝟓−𝟏𝟐) (𝟓𝟎−𝟕) =𝟔𝟎,𝟖𝟐 °𝑪 (Ec. 3.5) Se calculan a con inuación los alo es de los núme os adimensionales de 𝑅 y S (Eq. 3.3 y Eq. 3.4): 9 y 0,05, espec i amen e. A pa i del g á ico (Figu a 4.4) el alo del ac o de co ección ( 𝐹𝑡) ale 1. 95 °C 50 °C 12 °C 7 °C Annexos 36 Tabla 4.3. Tabla de alo es del agua a 9°C (Fuen e: Handbook o chemis y and physics, 95 h Edi ion )[18] 𝜇 0,001 kg/m·s 𝜌 997 kg/m3 𝐶𝑝 4,18 kJ/kg°·C 𝐾𝑓 0,58 J/s·m°C 𝑣 * 1,86 m/s d 𝑒 * 13,52 mm 𝐿 * 7,1 m *Los alo es con as e iscos han sido calculados p e iamen e. Aplicando la ecuación (Ec. 4.6), el alo de Reynolds es de 21600 ( lujo u bulen o). En el caso del agua, al se el luido que ci cula en e la ca casa y los ubos, el diáme o u ilizado es el alo de diáme o equi alen e ( d 𝑒): La ó mula pa a calcula el diáme o equi alen e, conside ando una disposición ec angula , es: 𝒅 𝒆 =𝟏,𝟏 𝒅𝒆𝒙𝒕 ×(𝒑 𝒕 𝟐 −𝟎,𝟗𝟏𝟕∗𝒅 𝒆𝒙𝒕 𝟐 )=𝟏,𝟏 𝟏𝟗,𝟎𝟓 ×((𝟏,𝟐𝟓∗𝟏𝟗,𝟎𝟓) 𝟐 −𝟎,𝟗𝟏𝟕∗𝟏𝟗,𝟎𝟓 𝟐 ) =𝟏𝟑,𝟓𝟐 𝒎𝒎 Figu a 4.9. Tabla pa a sabe el alo de 𝒑𝒕 (Fuen e: R. K. Sinno (1999). Coulson & Richa dson’s chemical enginee ing, ol 6. ) [1] (Ec. 4.31) Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 37 Aplicando la ecuación (Ec. 4.7), el alo de P andl es de 7,2 Pa a calcula el núme o de Nussel en al agua, y siendo lujo u bulen o, se u iliza una o mula di e en e al caso an e io : 𝑵𝒖𝒔𝒔𝒆𝒍𝒕=𝟎,𝟎𝟐𝟑∗𝑹𝒆𝒚𝒏𝒐𝒍𝒅𝒔𝟎,𝟒∗𝑷𝒓𝒂𝒏𝒅𝒍𝒕𝟎,𝟑𝟑 = 𝟐,𝟒𝟐 (Ec. 4.12) Pa a es e caso, al se el agua el luido de en iamien o, el exponen e ele ado al núme o de Reynolds es de 0,4 y no de 0,3. . Annexos 38 5. Selección de ma e ial y cos e La selección de ma e iales es, sin duda, una de las a eas más complicadas en la indus ia química, ya que como c i e ios se deben ma ca la elección de un ma e ial u o o, además de las p opiedades mecánicas y el cos e, y sob e odo debe ene en cuen a la esis encia a la co osión. En gene al, podemos deci que, pa a una plan a química, la mayo pa e de los equipos deben se de una capacidad ele ada que pueda ga an iza una p oducción ambién al a, po lo que no malmen e suelen se los me ales y aleaciones me álicas los ma e iales escogidos. Sin emba go, pa a pequeñas capacidades o en plan a pilo o, exis en nume osos ma e iales polimé icos, como los plás icos luo ados, las poliamidas e incluso los GRP (glass ein o ced plas ics), que pueden cumpli sob adamen e con el eque imien o de una esis encia mecánica su icien e. Además de la esis encia mecánica y a la co osión, los ma e iales me álicos elegidos deben se ácilmen e ans o mables y mecanizables, y po úl imo, económicamen e iables pa a la polí ica de la emp esa. En es a línea de azonamien o, es el depa amen o de inanzas el que debe ija los c i e ios de in e sión que hagan iable el ma e ial, no solamen e en cuan o a su du ación en el iempo, sino en cuan o a su en abilidad económica global. Po an o, es la emp esa la que debe ija el c i e io de in e sión más adecuado según su disponibilidad de c édi o y si uación de lujo de caja global. Uno de los c i e ios más u ilizados es la ijación de un de e minado po cen aje de ecupe ación de la in e sión, en e un 10-20%, que debe se de allado en el momen o de la in e sión. La mane a de p ocede consis e en onces [2] en la selección de es ma e iales di e en es, con sus espec i os cos es de ins alación, de eposición, dep eciación, man enimien o, e c., calculando a con inuación cuál de ellos cumpli á con el po cen aje de ecupe ación de la in e sión ijado po la emp esa. Se es udian di e sos diseños de in e cambiado es median e dos mé odos pa a pode de e mina el cos e de ellos, el Mé odo Coulson y un segundo mé odo más especí ico denominado Mé odo Fac o ial Ampliado, p e iamen e explicados en la in oducción. La es imación de cos es cons i uye uno de los aspec os más impo an es del diseño de ingenie ía química, y ep esen a la ase p e ia a la implemen ación p ác ica de los equipos necesa ios pa a la pues a en uncionamien o de una plan a química. Po o a pa e, las plan as químicas, al igual que el es o de plan as de o os sec o es indus iales, iene como obje i o la ob ención de unos bene icios a Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 39 pa i de las co espondien es in e siones iniciales, con abilizando la cuan ía de los di e en es cos es asociados al p oceso de cons ucción, ins alación, p oducción, e c. Es po es a azón ambién muy impo an e selecciona adecuadamen e el c i e io de en abilidad más adecuado, que es é de acue do con la polí ica económica pa icula de cada emp esa. Exis en di e en es p ocedimien os pa a la es imación de cos es de equipos, que se di e encian en el g ado de ap oximación. A con inuación se mues a una abla compa a i a de p ecios eniendo en cuen a di e en es a iables como el cos e de man enimien o o de ins alación del in e cambiado ; g acias a es a abla se puede es udia la in e sión más en able. Figu a 5.1. Tabla compa a i a de p ecios de es ipos di e en es de in e cambiado es (Fuen e: Cos e de In e cambiado es 11) Ma e ial A Ma e ial B Ma e ial C Cos e comp a 25000 € 30000 € 35000 € Cos e de ins alación 15000 20000 25000 Cos e o al ins alación 40000 50000 60000 Cos e adicional sob e A - 10000 20000 Vida es imada en años 4 10 10 Cos e es imado man enimien o po año 5000 4500 3000 Cos e anual sus i ución 10000 5000 6000 Cos e o al anual 15000 95000 9000 Aho o anual sob e A - 5500 6000 Tasa sob e aho o (34%) - 1870 2040 Aho o ne o - 3630 3960 Re o no de la in e sión sob e A - 36,3 % 19,8% Annexos 40 5.1. Mé odo Coulson El Mé odo Coulson pe mi e de e mina el cos e de comp a de un in e cambiado especi icando, p e iamen e, el ma e ial de ab icación, el ac o de p esión y el ac o de ipo. Con es e mé odo se ob iene un p ecio muy ap oximado del cos e de comp a, ya que se ienen en cuen a pocos ac o es de e minan es. En mi caso, al se un in e cambiado es ánda y común, que abaja a p esión a mos é ica (x1), el ipo de ac o es “ loa ing head” (x1), el á ea de in e cambio es de 9, 3 m2, ap oximadamen e de 10 m2. Figu a 5.1. Selección de ac o es pa a de e mina el cos e según el mé odo Coulson ( Fuen e: Apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7 ) [16] El cos e base debe se mul iplicado po es os dos ac o es según la siguien e ó mula: 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒃𝒂𝒔𝒆×�𝒇𝒊 =𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒃𝒂𝒔𝒆×𝒇𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏×𝒇𝒂𝒄𝒕𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒕𝒊𝒑𝒐 (Ec. 5.1) El alo del cos e o al se ob iene en £ y en el año 1998, po lo que se debe aplica un ac o de co ección al año 2022 (siemp e se calcula espec o el año an e io al ac ual) y calcula el cos e en €. Se es udian 3 casos di e en es: - Ace o al ca bono en la ca casa/Ace o al ca bono en los ubos. - Ace o al ca bono en la ca casa/Ace o inoxidable en los ubos. - Ace o inoxidable en los ubos/Ace o inoxidable en los ubos. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 41 5.1.1. Ace o al ca bono/Ace o al ca bono Figu a 5.2. Esquema pa a de e mina el cos e de un in e cambiado de ace o al ca bono/Ace o al ca bono (Fuen e: Apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7 ) [16] Mi ando el g á ico, el cos e base es de: 𝟑,𝟖 𝒙 𝟏𝟎𝟎𝟎 £ = 𝟑𝟖𝟎𝟎 £. (Ec. 5.2) Mul iplicando es e alo po los alo es de los ac o es, el cos e o al es de 3800 £ según el año 1998. En eu os es de: 𝟑𝟖𝟎𝟎 £ × 𝟏,𝟏𝟑 € 𝟏 £ �=𝟒𝟐𝟗𝟒 € 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏 𝒆𝒍 𝒂ñ𝒐 𝟏𝟗𝟗𝟖. (Ec. 5.3) Ac ualizando el alo del cos e del año 1998 (390) al año 2022 (793): 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 (€)×𝑪𝑬𝑷𝑪𝑰 (𝟐𝟎𝟐𝟐) 𝑪𝑬𝑷𝑪𝑰 (𝟏𝟗𝟗𝟖)=𝟒𝟐𝟗𝟒×𝟕𝟗𝟑 𝟑𝟗𝟎=𝟖𝟕𝟑𝟏€ 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒂ñ𝒐 𝟐𝟎𝟐𝟐 (Eq. 5.4) Annexos 42 5.1.2. Ace o al ca bono/Ace o inoxidable Figu a 5.3. Esquema pa a de e mina el cos e de un in e cambiado de ace o al ca bono/Ace o inoxidable (Fuen e: Apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7 ) [16] Mi ando el g á ico, el cos e base es de: 𝟓 𝒙 𝟏𝟎𝟎𝟎 £ = 𝟓𝟎𝟎𝟎 £. (Ec. 5.5) Mul iplicando es e alo po los alo es de los ac o es, el cos e o al es de 5000 £ según el año 1998. En eu os es de: 𝟓𝟎𝟎𝟎 £ × 𝟏,𝟏𝟑 € 𝟏 £ �=𝟓𝟔𝟓𝟎 € 𝐬𝐞𝐠𝐮𝐧 𝐞𝐥 𝐚ñ𝐨 𝟏𝟗𝟗𝟖. (Ec. 5.6) Ac ualizando el alo del cos e del año 1998 (390) al año 2022 (793): 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 (€)×𝑪𝑬𝑷𝑪𝑰 (𝟐𝟎𝟐𝟐) 𝑪𝑬𝑷𝑪𝑰 (𝟏𝟗𝟗𝟖)=𝟓𝟔𝟓𝟎×𝟕𝟗𝟑 𝟑𝟗𝟎=𝟏𝟏𝟒𝟖𝟖€ 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒂ñ𝒐 𝟐𝟎𝟐𝟐 (Eq. 5.7) Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 43 5.1.3. Ace o inoxidable/Ace o inoxidable Figu a 5.4. Esquema pa a de e mina el cos e de un in e cambiado de ace o inoxidable/Ace o inoxidable (Fuen e: apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7 ) [16] Mi ando el g á ico, el cos e base es de: 𝟗 𝒙 𝟏𝟎𝟎𝟎 £ = 𝟗𝟎𝟎𝟎 £. (Ec. 5.8) Mul iplicando es e alo po los alo es de los ac o es, el cos e o al es de 9000 £ según el año 1998. En eu os es de: 𝟗𝟎𝟎𝟎 £ × 𝟏,𝟏𝟑 € 𝟏 £ �=𝟏𝟎𝟏𝟕𝟎 € 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏 𝒆𝒍 𝒂ñ𝒐 𝟏𝟗𝟗𝟖. (Ec. 5.9) Ac ualizando el alo del cos e del año 1998 (390) al año 2022 (793): 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 (€)×𝑪𝑬𝑷𝑪𝑰 (𝟐𝟎𝟐𝟐) 𝑪𝑬𝑷𝑪𝑰 (𝟏𝟗𝟗𝟖)=𝟏𝟎𝟏𝟕𝟎×𝟕𝟗𝟑 𝟑𝟗𝟎=𝟐𝟎𝟔𝟕𝟗 € 𝒆𝒏 𝒆𝒍 𝒂ñ𝒐 𝟐𝟎𝟐𝟐 (Eq. 5.10) Annexos 44 La opción más económica, según el mé odo Coulson, es un in e cambiado diseñado de ace o al ca bono pa a ca casa y ubos. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 45 5.2. Mé odo Fac o ial Ampliado Con es e segundo mé odo, se ob iene un alo más aco de con la ealidad del cos e del in e cambiado , ya que se in oduce un mayo núme o de ac o es co ec o es del cos e base. A con inuación se mues an los ac o es a ene en cuen a: Figu a 5.5. Ca ac e ís icas seleccionadas pa a de e mina el cos e de un in e cambiado (Fuen e: Apun es diseño de equipos e ins alaciones Tema 7 ) [16] Annexos 52 P esupues o y análisis económico El análisis económico de es e T abajo Final de G ado comp ende dos apa ados bien di e enciados. En p ime luga , el cos e asociado al pues o de abajo de un ingenie o, conside ando que el es o de ecu sos pues os a disposición po la emp esa, se conside an amo izados y no ep esen an, po an o, un cos e adicional. En segundo luga , el es udio económico conc e o del in e cambiado . a) Ho as dedicadas: la ealización del es udio ha eque ido 4 ho as dia ias desde el 6 de eb e o de 2023, has a el día 10 de junio de 2023; he ealizado el abajo du an e 126 días, cada día 4 ho as. Un sueldo de un ingenie o junio onda al ededo de cob a 8€/h. La ac u ación o al ha sido de 4032 € b) Es udio de iabilidad del in e cambiado : Las es opciones que se es udian en la abla compa a i a, se han basado en las ca ac e ís icas ísicas y químicas del P13030 y el agua de e ige ación. Según la in o mación acili ada po S ahl e e en e al políme o, dadas sus p opiedades, es muy ecomendable que los ubos in e io es del in e cambiado sean de ace o inoxidable; el ace o AISI 316 espec o al AISI 304 es más esis en e a la co osión po picadu a p oducida po los clo u os en el agua. La di e encia cla e en e ambos g ados de ace o es que el AISI 316 con iene molibdeno (3-5%), el cual mejo a d ás icamen e la esis encia a la co osión po picadu a. Aunque an o el inox 304 como el AISI 316 son adecuados pa a ambien es ex emos, solo el segundo esis i á a la exposición a la go plazo a los clo u os, y aunque su p ecio de comp a sea un poco más ele ado que el 304, queda compensado po su esis encia a la co osión [5]. Una opción mejo ada se ia la selección de inoxidables AISI 304-L y 316-L, o mulaciones bajas en ca bono pa a una mejo esis encia a la co osión in e g anula , que puede su gi en las zonas colindan es a las soldadu as. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 53 Tabla de p esupues o. Compa ación económica según el mé odo ac o ial ampliado (Fuen e p opia) Opción A B C Tipo de in e cambiado (ma e ial ca casa/ma e ial ubos) Ace o al ca bono/Inox 304 Ace o al ca bono/Inox 316 Inox 304/Inox 304 Cos e comp a (€) 18417 23171 27342 Cos e ins alación ($) 20000 22000 25000 Cos e ins alación (€) 18243 20460 22803 Cos e o al ins alación (€) 36660 45171 50145 Cos e adicional o sob ecos e sob e A (€) - 8511 13485 Vida es imada (años) 10 11 12 Cos e es imado man enimien o po año 4500 3500 3000 Cos e anual sus i ución 3666 4107 4179 Cos e o al anual 9612 7607 7179 Aho o anual sob e A - 2005 2433 Tasa sob e aho o (20%) - 401 487 Aho o ne o - 1604 1956 Re o no de la in e sión sob e A - 18,84 % 14,5% Annexos 54 Como se puede e en la abla de compa ación económica, la mejo opción es el caso B ya que exis e un e o no más al o de la in e sión sob e el más ba a o; omando como base la opción A, la ecupe ación con la opción B es supe io a la opción C. Queda po an o bien jus i icado que la mejo opción es la B, ya que no sólo se selecciona el mejo in e cambiado en unción del ma e ial más adecuado, de acue do con los eque imien os es ánda de esis encia a la co osión, sino que dicha selección iene en cuen a además un c i e io económico de en abilidad, es deci , se combinan ambos aspec os pa a la op imización en la selección inal del ma e ial. Aquí po ana el í ol del os e TFG/TFM 55 Bibliog a ía [1] R. K. Sinno (1999). Coulson & Richa dson’s chemical enginee ing, ol 6. [2] Max. S. Pe e s, Klauss. D. Timme haus (1958). Plan design and economics o chemicals enginee s. [3] Pan eac Quimica SA (1996). Pan eac Ca álogo Gene al. 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