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Calor residualEs el calor no recuperado de un proceso dado, que no es aprovechado en el

mismo o en otro que se desarrolla en paralelo y al mismo tiempo que elprimero.

La existencia de una corriente de calorde desperdicio saliente de un sistema oproceso, puede ser una oportunidadpara utilizar esta energa de bajatemperatura en otro proceso.

Se convierte en una uenteutilizable de energa paraeconomizar recursos yoptimizar el suministro.

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!or lo tanto larecuperaci"n de

calor es

Es el aprovechamientodel calor residualgenerado en un

proceso, implicandomover energa en ormade calor de un sistemahacia otro por medio deun equipo #recuperadorde calor$ paraconvertirlo en unauente utilizable deenerga paraeconomizar recursos yoptimizar suministro.

El calor residual de unproceso se escapasiempre a trav%s de un

&uido #gas, liquido,aire$

El prop"sito de lossistemas derecuperaci"n de calores mantener larentabilidad de laplanta a trav%s de lareducci"n del uso deenerga.

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Caloresresidualesa considerar

Calor en los humos. Calor en el exceso de aire

asociado a procesos decombusti"n.

Calor contenido en el aire

expulsado de procesos deventilaci"n. Calor perdido a trav%s de paredes

y cerramientos hacia el exterior delos equipos.

Calor contenido en el agua dererigeraci"n. Calor contenido en aguas

residuales de los procesos. Calor almacenado en los productos

manipulados en un proceso.

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S'S(E)*S +E EC-!E*C'/+E C*L0

En general los equipos de recuperaci"n decalor residual son intercambiadores t%rmicosmas o menos complejos. El sistema masecon"mico y mas e1caz ser2 el que permita

emplear directamente el &uido que lo contieneen otro proceso donde el calor puedaaprovecharse. 'ntercambiadores de envolventes y tubos.

'ntercambiadores de placas. 'ntercambiadores gas3gas acoplados por lqui ecuperadores. uedas t%rmicas o intercambiadores rotativos (ubos de calor. bombas de calor.

Equipos

actualmenteutilizados para larecuperaci"n decalor4

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'ntercambiadores de envolventes y tubos.

Es el mas utilizado en el intercambio de calor liquido3lquido

y gas3lquido. 5eneralmente est2n constituidos por un hazde tubos met2licos en paralelo contenidos en unaenvolvente met2lica. El &uido circula por lo tubos y el otropor el interior de la envolvente y por el exterior del haztubular.

Esquema de un intercambiador de tubos y

E1cientes

cuando( altas

ecuperaci"nde calor en&uidos muycalientes.

!urgas de calderas.Calderas de

recuperaci"n.ecuperaci"n de

calor de

disolventes.

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'ntercambiadores de placas.*$ lquido3lquido .Est2 constituida por un conjunto de placas paralelas,

separadas unas de otras por juntas de elast"mero, entre lasque , de modo alternativo, van circulando los lquidos, elcaliente y el rio. Las placas presentan unas embuticioneshechas a prensa que aumentan la super1cie de intercambioy producen en los lquidos una turbulencia avorable alintercambio de calor.

E1cientes

cuando( baja

ecuperaci"n decalor en procesos deindustriasalimentarias.6a7os de tintura.

!rocesos deevaporaci"n.

Esquema de circulaci"n de los lquidos ro ycaliente en un intercambiador de placas

8luidosviscosos

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'ntercambiadores de placas.

*$ 5as3gas.

Se utilizan intercambiadores del tipo de placas 1jas, es decirse utilizan en conjunto placas met2licas paralelas,separada unas de las otras de modo rgido y sinposibilidad de desmontaje, de modo que un gas pasaentre dos placas y el otro gas entra una de ellas y la

siguiente , y esto alternativamente. 5eneralmente son de*luminio.ecuperadores

Se de1nen as a los intercambiadores que recuperan calor de

los humos de combusti"n para cederlo al aire decombusti"n. Cuando los humos de la combusti"n escapan amuy alta temperatura los intercambiadores trabajan porradiaci"n consistiendo en un conducto que abraza oenvuelve una parte de la chimenea de evacuaci"n y el airea calentar circula por la envolvente.

Empleados en hornos cer2micos hornos de undici"n de metales , de vidrio.

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'ntercambiadores rotativos.(ambi%n llamados ruedas t%rmicas. Es una matriz absorbente delcalor que se caliente al pasar a trav%s de ella gas caliente y se

enra despu%s al pasar por ella un gas que deba calentarse.8unciona intermitentemente, permite una regeneraci"n continuade la matriz caliente y por ende una mayor uniormidad detemperatura en el gas a calentar.

Corte esquem2tico de los &ujos degases en un intercambiadorrotativo.

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(ubos de calor

Se puedeSe puedeadecuaradecuar

en bateraen batera

((39: a ;

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ecuperaci"n de calor portubos de calor acoplada a una

m2quina textil.

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La bomba de calor es unam2quina a compresi"nque trans1ere energa de

una uente ra a unauente caliente, utilizandoun &uido intermedio queabsorbe o cede calor alrecorrer un ciclotermodin2mico adecuado.Es un sistema capaz deabsorber calor de unambiente a bajatemperatura paratranserirlo a otro a mayor

temperatura,

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Sistemas deSistemas debombas debombas decalorcalorindustrialesindustriales

SistemSistemasas

cerradcerradosos

SistemSistem

asasabiertabiertosos

-tilizan un &uido de trabajo-tilizan un &uido de trabajogeneralmente ungeneralmente unrerigerante en un sistemarerigerante en un sistemasellado. !uede emplear elsellado. !uede emplear elprincipio de absorci"n oprincipio de absorci"n ocompresi"n.compresi"n.

-tilizan el &uido de proceso-tilizan el &uido de procesopara elevar la temperatura depara elevar la temperatura dela energa calor1cala energa calor1cadisponible mediantedisponible mediantecompresi"n de vapor. Lacompresi"n de vapor. Lacompresi"n se realiza por uncompresi"n se realiza por un

compresor mec2nico o concompresor mec2nico o conun eyector deun eyector determocompresi"n utilizandotermocompresi"n utilizandovapor de alta presi"n. Suvapor de alta presi"n. Suaplicaci"n mas importante esaplicaci"n mas importante esen la evaporaci"n.en la evaporaci"n.

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Criterios para la aplicaci"n debombas de calor en operaciones

unitarias?.3!ara integrar una bomba decalor debe tenerse uente y undep"sito de calor en el proceso.@.3+ierencia peque7a detemperatura entre la uente y eldeposito de calor.;.3)onto grande de calortranserido.9.3(iempo de vaporizaci"n grande.

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60)6*S +E C*L0 !**EC-!E* C*L0.

La recuperaci"n de calor utilizando bombas de calor puedehacerse con sistemas integrados o como sistemas derecuperaci"n de calor.La aplicaci"n de bomba de calor integradas a procesos signi1caenriamiento y calentamiento en la misma unidad de proceso o

en una cercana.El &ujo deprocesos seenriar2 ucalentar2 en dosdierentes sitios

en el proceso.

Enriar un &ujo ycalentar otrosimult2neamente.

8orma ? 8orma @

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6ombas de calor para larecuperaci"n de calor en general

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CRISTALIZADOREl principal objetivo de un cristalizador es,primero, crear una soluci"n sobresaturada, y

luego omentar la creaci"n y el crecimientode los cristales.

COMO GENERARSOBRESATURACION

E/8'*)E/(0

E/8'*)E/(0EB*!0*('B0

EB*!0*C'/()'C*

EVAPORACINTRMICA AL

VACO

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EQUIPOS DECRISTALIZACIN.

'/(E)'(E/(ES C0/('/-0S #(ES ('!0S$

(anques agitados con

sistemas de vaco yenriamiento.

(ipo 0slo.

!roceso de @ a D horas. *l vaco y con circulaci"norzada de magma.

La mayora de los productos

biotecnol"gicos involucraneste tipo de cristalizaci"n.

Con tubo de tiro y mampara.

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CRISTALIZADOR INTERMITENTE

Consiste en un tanqueagitado por lo general con elondo de cono, conteniendoserpentines de enriamiento.

Bentajas4 bajo costo inicial,operaci"n sencilla.

+esventajas4 requiere unaamplia mano de obra y elproducto es muy desigual.

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CRISTALIZADOR AL VACIO Y CIRCULACIN FORZADA DE MAGMA

La lechada #maga$, que sale delcuerpo se bombea a trav%s deuna tubera de circulaci"n, porun intercambiador de calor decoraza.Su temperatura se eleva de @ aA =C.

Los materiales de solubilidadnormal no deber2n producirsedimentaci"n en los tubos.

El liquido calentado, que regresaal cuerpo mediante una lnea derecirculaci"n, se mezcla con la

lechada #magma$ y eleva sutemperatura, cerca del punto deentrada, lo que provoca laebullici"n en la super1cie dellquido.

+urante el enriamiento y la vaporizaci"n La cantidad y la velocidad de la

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+urante el enriamiento y la vaporizaci"npara alcanzar el equilibrio entre el lquido yel vapor, la sobresaturaci"n que se creaprovoca sedimentaciones en el cuerpo deremolino de los cristales suspendidos, hastaque vuelven a alejarse por la tubera de

circulaci"n

La cantidad y la velocidad de larecirculaci"n, el tama7o del cuerpoy el tipo y la velocidad de la bombade circulaci"n son conceptoscrticos de dise7o

La alimentaci"n se admite a la lnea decirculaci"n, en un punto situadosu1cientemente por debajo de la

super1cie libre del lquido, para evitar lavaporizaci"n instant2nea durante el

0pera bajo vaco y cuando laelevaci"n del punto deebullici"n no es alta losvapores pueden usarsecomprimi%ndolos como medio

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CRISTALIZADOR CON TUBO DE TIRO Y MAMPARA

Se han desarrollado muchosdise7os que utilizancirculadores situados dentrodel cuerpo del cristalizador,reduciendo en esta orma lacarga de bombeo que seejerce sobre el circuladorcomo es el caso de este

cristalizadorEsto reduce el consumo depotencia y la velocidad depunta del circulador y, porende, la rapidez denucleaci"n.

La suspensi"n de los cristales

de productos se mantienemediante una h%lice grande yde movimiento lento, rodeadapor un tubo de extracci"ndentro del cuerpo.

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Ti d R

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Tipos de Reaco!esSegn las Fases que Ale!gan"Reaco!es "o#o$e%eos.

Reaco!es "ee!o$e%eos.

De a#ue!$% al M%$% $e O&e!a#'(n"Reaco!es Co%i%&os.

Reco!es de '(&)o Pis*% Reaco!es de Me+c(a Co#p(ea

Reaco!es Disco%i%&os ,I%e!#ie%e- po! Loes o ac/0.Reaco!es Se#i1co%i%&os ,Reaco!es de '(&)o %o Esaccio%a!io0.

No Caa(2icos 3 S*(ido14as 3 L25&ido14as 3 S*(ido1L25&ido

Caa(2icos Lec/o 'i)o Lec/o '(&idi+ado

3 S*(ido14as

3 L25&ido14as 3 S*(ido1L25&ido14as

Segn el T'&% $e Flu)% In*e!n%"Reaco!es Idea(es.

Reaco!es No Idea(es.

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Se$6% (as 'ases 5&e (oA(7e!$a%

Sistemas omogeneos4 *quel que presenta una solaase y por tanto su composicion es identicaa encualquier parte del sistema.

Sistemas eterogeneos4 Cuando se requiere lapresencia de m2s de una ase para que la reacci"n selleve a cabo.

eactor Cataltico4 Los reactores catalticos tienen la

unci"n de permitir la reacci"n qumica entre dos om2s reactivos mediante la presencia de un catalizadorpara dar el producto o productos deseados bajounascondiciones de operaci"n espec1cas detemperatura, presi"n, &ujos, etc.

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Reaco!es Caa(2icos

Rea#*%! $e Le#+% F')%,Le#+% E-&a#a$%." Los

!eaco!es de (ec/o 8i)oco%sise% e% &%o o #9s &7ose#pacados co% pa!2c&(as decaa(i+ado!- 5&e ope!a% e%posici*% :e!ica(. Laspa!2c&(as caa(2icas p&ede%:a!ia! de a#a;o < 8o!#a.

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Rea#*%! $e Le#+% Flu'$'/a$%" Se &i(i+a pa!a !eaccio%es5&2#icas do%de i%e!:e%$a% &% s*(ido < &% 8(&ido,$e%e!a(#e%e &% $as0. E% esos !eaco!es (a co!!ie%e de $asse /ace pasa! a !a:=s de (as pa!2c&(as s*(idas- a &%a

:e(ocidad s&8icie%e pa!a s&spe%de!(as- co%e( #o:i#ie%o !9pido de pa!2c&(as se o7ie%e &% a(o $!adode &%i8o!#idad e% (a e#pe!a&!a.

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Reaco! Co%2%&oMie%!as ie%e (&$a! (a

!eacci*% 5&2#ica a( i%e!io!de( !eaco!- =se se a(i#e%aco%sa%e#e%e de #ae!ia(!eaca%e- < a#7i=% se !ei!ai%i%e!!pida#e%e (osp!od&cos de (a !eacci*%.

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Tipos de Reaco!es Co%2%&os

Rea#*%! $e Me/#la C%-&le*a"Se !ea(i+a odo (o posi7(e pa!ae%e! #e+c(adas odas (as

co!!ie%es de%!o de( !eaco!.

Rea#*%! $e Flu)% P's*(n" Sedice 5&e &% 8(&ido ci!c&(a po!&% &7o e% 8(&)o pis*% c&a%do%o e>ise% $!adie%es !adia(es< c&a%do %o /a< %i%$6% ipode #e+c(a.

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Reaco! Disco%i%&o

El reactor 'ntermitente de (aque *gitado, tambi%nconocido como eactor 6atch, es aquel en donde noentra ni sale material durante la reacci"n, sino masbien, al inicio del proceso se introducen los materiales,se lleva a las condiciones de presi"n y temperatura

requeridas, y se deja reaccionar por un tiempopreestablecido, luego se descargan los productos de lareacci"n y los reactantes no convertidos.

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' i" d l

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'ntegraci"n de columnasde destilaci"n0

-na columna de destilaci"n es unequipo donde el proceso de separaci"nse consigue mediante un FpasajeG deenerga desde el reboiler, donde se

entrega calor, hasta el condensador detope, donde se retira #8igura 8 ?$.

Es una operaci"n altamenteintensiva en energa, lo que laconvierte en uno de los principalesobjetivos al momento de realizar unan2lisis de integraci"n energ%tica.

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/ormalmente, la columna se abastece

de calor desde una uente auxiliar,vapor, por ejemplo, y lo cede a un mediorerigerante, externo a las corrientes deproceso, como el agua o el aire.

La integraci"n t%rmica de una torre dedestilaci"n busca aprovechar cantidadesde calor disponibles en algHn punto delproceso para abastecerse de energa,

corrientes calientes, o de necesidadesde calentamiento, corrientes ras, paraceder el calor del condensador.

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*coplamiento t%rmico.

-na manera de reducir la demanda de energa endestilaci"n es usando secuencias de destilaci"nt%rmicamente acopladas, las cuales puedenproporcionar ahorros de energa de arriba del ;:K

en el costo total anual para la separaci"n dealgunas mezclas multicomponentes.

(ales secuencias de destilaci"nacopladas pueden serimplementadas eliminando unrehervidor o un condensador eintroduciendo corrientes de reciclo

en la ase vapor o ase lquida

rreg o e est ac n

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rreg o e est ac ntermodin2micamente

acoplados

ecti1cadorlateral

*gotador lateral

Columna !etlyu

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La secuencia de destilaci"nt%rmicamente acoplada m2simportante es la columna

!etlyu #con acoplamientot%rmico total$ que usa unpreraccionador unido pordos corrientes de reciclo#8ig. ?$.

La e1cienciatermodin2mica de estascolumnas se ha atribuidoa la ausencia deremezclado en la columnaprincipalM por ejemplo, lacorriente lateral escolocada donde el valor deconcentraci"n m2ximo del