Anàlisis pinch

L'anàlisis pinch (en anglés Pinch Analysis, o lliteralment, anàlisis de "pessic"), també cridat método pinch de disseny de processos o tecnologia pinch, és una metodologia per a optimisar la recuperació energètica en un procés químic industrial, minimisant l'inversió de capital.

Com va ser conceptualizado inicialment a finals de la década de 1970 per Linnhoff i Vredeveld, este anàlisis quantifica els servicis que existixen en una planta industrial (vapor, aigua, i en general els servicis de calfament i refredat), i els analisa front a les necessitats d'intercanvi de calor de la planta.

A través d'un disseny correcte de la ret de bescanviadors de calor, l'anàlisis pinch indica de quin modo es poden aprofitar aquelles corrents calentes i fredes d'una planta, per a intercanviar calor entre elles, minimisant aixina l'us de servicis de calfament o refredat.

El procediment inclou diferents passos. Inicialment es determina la temperatura Pinch i el requeriment mínim de refredat i calfament establint les curves compostes o la taula de problemes. El disseny de la ret de bescanviadors de calor permet situar els bescanviadors dins del procés.

La metodologia Pinch té les següents ventages:

• És una metodologia sistemàtica per al disseny integrat de plantes de procés
• Identifica el mínim consum d'energia necessari
• Permet considerar diferents opcions de disseny
• Considera al mateix temps el cost d'energia i de capital
• Es pot aplicar en plantes de procés noves o ya existents.

Durant les dos décades següents, esta metodologia va ser aplicada posteriorment a processos de transferència de massa, recuperació d'hidrogen i disseny de processos de destilació. El resultat va ser el desenroll d'una de les principals metodologia de disseny de processos industrials de finals de sigle.

Bases teòriques

Eixemple:

• Es té la corrent de producte A, la qual deu gelar-se per a poder ser processada posteriorment. La temperatura deu baixar de 200 °C a 100 °C. En un disseny normal, esta operació implica gastar aigua de refredat per a satisfer esta necessitat.
• Per un atre costat, la corrent B necessita calfar-se per al seu procés. La seua temperatura deu pujar de 80 °C a 200 °C. En un disseny normal, esta operació requeriria d'una despesa de vapor per a este calfament.
• Si en lloc d'usar els servicis d'aigua i vapor per a estes operacions, es reunix dins d'un mateix bescanviador de calor a les corrents A i B (la calor de calfa a B, mentres As va gelant), s'aforra gran part del vapor, i casi tota l'aigua de refredat.

Curves compostes.

En este eixemple, no és possible aplegar a un 100% d'aforro de servicis ya que la primera llei de la termodinàmica no ho permet. No obstant, l'aforro en cost d'operació pot ser substancial. En l'eixemple, esta llei nos demana un gradient mínim de temperatures entre les dos corrents per a que puga haver transferència de calor entre elles (ΔT mínima). A este valor de ΔT se li coneix com el "punt de pinch", ya que és la regió més pròxima entre les dos corrents. El valor del pinch és un grau de llibertat del dissenyador, que deu considerar que a menor valor de pinch es tindrà major recuperació energètica i major inversió de capital en bescanviadors de calor; i viceversa.

El número de corrents fredes i calentes que es pot usar en este anàlisis és infinit. Quan es treballa en múltiples corrents, la metodologia pinch propon la creació d'una curva composta que combina totes les corrents a gelar (curva calenta), i una curva composta que combina totes les corrents a calfar (curva freda). Estes dos curves compostes es poden manejar de la mateixa forma per a determinar el punt de pinch, i calcular en base en este la despesa d'operació (servicis) i el cost de capital (número de bescanviadors implicat).

L'us d'este anàlisis permet, puix, dissenyar la ret d'intercanvi de calor que més economia va a representar, inclusivament abans de escomençar l'inversió en l'equip.