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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 1
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
UNIDAD II
EJERCICIOS CAPÍTULO 9, 10 Y 11
“Diseño de Procesos en Ingeniería Química”
 
 
EQUIPO 3
HERNÁNDEZ ROMERO DIANA LAURA
IZQUIERDO ROSADO JENY ALEJANDRA
ROSAS MARTÍNEZ YESSICA SELENE
VALDIVIESO JACINTO CÉSAR AUGUSTO
VILLASECA MISS ADRIANA LUCERO
 
CATEDRÁTICO
M.C. RENÉ REYES ESTUDILLO
 
MINATILÁN , VERACRUZ 4 DE OCTUBRE 2017
INSTITUTO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MINATITLÁN
SÍNTESIS Y 
OPTIMIZACIÓN DE 
PROCESOS
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 2
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 3
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
INTROD
UCCION
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 4
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
CAPITULO
9 
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 5
Ejemplo 9.1
Lee, Masso y Rudd (Ind. And Eng. Chem. Fund., 9, 48, 1970) usaron el método de
Brach y Bound para generar redes optimas 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 6SP1) y 35,108 $/año
(para el problema 6SP1).
Corriente Flujo, lb/hr Tent, ºF Tsal, ºF Cp, Btu/lbºF
1 27,000 100 400 0.8
2 42,000 480 250 0.75
3 35,000 150 360 0.7
4 36,000 400 150 0.7
5 38,000 200 400 0.65
Problema 5SP1
Problema 6SP1
Corriente Flujo, lb/hr Tent, ºF Tsal, ºF Cp, Btu/lbºF
1 20,000 100 430 0.80
2 40,000 440 150 0.70
3 36,000 180 350 0.91
4 35,000 520 300 0.68
5 31,000 200 400 0.85
6 42,000 390 150 0.80
Datos de diseño
Presion de vapor 450 psia
Temperatura de agua de enfriamiento 100 ºF
Temperatura maxima de salida del agua de enfriamiento 180 ºF
Diferencias minimas de temperatura
 Intercambiadores de calor 20ºF
 Calentadores 25ºF
 Enfriadores 20ºF
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Coeficientes globales de transferencia de calor
 Intercambiadores de calor 150 Btu/hr ft2 ºF
 Calentadores 200 Btu/hr ft2 ºF
 
 Enfriadores 150 Btu/hr ft2 ºF
Tiempo de reparacion del equipo 380 hr/año
 Costo de intercambiadores 350 A0.6 (A en ft2)
 Costo de agua de enfriamiento 5 x 10-5 $/lb
Problema 5SP1
Solución 
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Intercambiador Área, ft2 Costo Vapor, lb/año Agua, lb/año Costo de servicio,$/año
1 0.930308842 335.1539433 0 0 
2 3.027319815 680.3040031 0 0 
Calentador 1 20 2111.961718 0.004438352 0 4.43835E-06
Calentador 2 4.5 862.9697105 0.014607111 0 1.46071E-05
CE 6102.351093 Cs 2.23321E-05
Costo de operación 610.2351115 $/año
Problema 6SP1
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Ejercicio 9.2 Use el método heurístico basado en el diagrama de contenido de
calor para encontrar una red de intercambiadores de calor que maximise la
recuperación de energía Suponiendo un valor de ∆Tmin de 10ºF, 
Solución.
1) Ajuste de la temperatura mínima.
Corriente Tent, ºF Tsal, ºF WCpBtu/hr°F
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Corriente T ent, °F Tsal ,°F WCp , kW/°F
h1 600 500 80
C1 450 590 110
C2 300 400 50
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h1 600 500 80
C1 460 600 110
C2 310 410 50
1) Ordenar mayor a menor la temperaturas ajustadas.
 Intervalo de T. 
250 – 220 600-500
 500-400
 400-410
 410-310
T Entrada T Salida
600 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- T2
500 ------- T6
450 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- T1
590 ------- T4
300 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------T5
400 ------ T3
3) Grafica de las corrientes de acuerdo a su temperatura modifica.
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T1 = 600
T2 = 500
T3 = 460
T4 = 410
T5 = 310
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 10
4) Balance Entalpico.
∆ H i=[ (∑Wc pcaliente−∑Wc p frio ) (T i−T 1+1 ) ]
∆ H 1 = (80)-110(600-500) = -3000 kW
∆ H2 =-110(500-460) = -4400 kW
∆ H3 = -50(460-410) = -2500 kW
∆ H4 = -50(410-310) = -5000 kW
5) Cascada de calor 
Regla heurística
T1 = 600 ºF Q1 = 0 kW
 ∆ H1 = -3000 kW
T2 = 500 ºF Q2 = 0 kW - 3000 kW = -3000 kW
 ∆ H2 = -4400 kW
T3 = 460 ºF Q3 = -3000kW + (-4400) kW = -7400 kW
 ∆ H3 = -2500 kW
T4 = 410 ºF Q4 = -7400 kW +(-2500) kW = -9900 kW
 ∆ H4 = -5000 kW
T5 = 310 ºF Q5 = -9900kW + (-5000 kW) = -14900 kW
Qh = Cantidad mínima de calentamiento
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Qh = -14900 kW
Qc = Cantidad mínima de enfriamiento
T1 = 600 ºF Q1 = -14900 kW
 ∆ H1 = -3000 kW
T2 = 500 ºF Q2 = 14900W +(-3000)kW = 11900 kW
 ∆ H2 = -4400 kW
T3 = 460 ºF Q3 = 11900kW + (-4400)kW = 7500 kW
 ∆ H3 = -25000 kW
T4 = 410 ºF Q4 = 7500 kW + (-2500) kW = 5000 kW
 ∆ H4 = -5000 kW
T5 = 310 ºF Q5 = 5000 kW + (-5000kW) = 0 kW
Qc = 0 kW 
Con respecto a las temperaturas originales el punto de pliegue para la
corriente caliente es 310 ºf y para la corriente fría es 300 ºf siguiendo las
reglas heurísticas cuando mi punto de pliegue sea en la última zona se toma
el anterior en este caso será 410 para las calientes y para las frías 400f
6) Grafica de corriente de problema de diseño ubicada con respecto al punto
de pliegue.
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 12
El número mínimo de unidades que se requiere para cada lado de la red se estima
con la siguiente formula
U MIN=N c+N s−1
UMIN = Numero mínimo de intercambiadores
Nc = Numero de corrientes involucradas
NS= Numero de servicios
a) Para la zona de arriba del punto de pliegue o zona de calentamiento.
U MIN=1+1−1=1
b) Para la zona abajo del punto de pliegue o zona de enfriamiento.
U MIN=3+1−1=3
Se debe elegir el intercambiador adecuado siempre y cuando se apli
WCpfria≥WCpcaliente
7) Generar cascada de calor.
Arriba del punto de pliegue
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 13
Qh1 =80 Kw/ºF (600-410) ºC = 15200 kW
Qc2= 110 kw/ºF (590-400)ºC = 20900 kw
Qc3=50 kw/ºF (300-400)ºC = 5000 kw
 
3 y 1
Abajo del punto de pliegue
Qc1 =80 Kw/ºF (500-410) ºF = 7200 kW
Qc2 =110Kw/ºF (450-400) ºF = 5500 kW
Qf1 = 10 kw/ºF (400-400)ºF = 0 kw
Corriente
F2-Q1
∆T fria=
15200 kW
80kW / ºF
=190 ºF
t a ocupar=190+410ºF=600 ºF
Red del intercambiador 
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Ejemplo 9.3 CONSIDERE LA SIGUIENTE TABLA DE DATOS.
corriente Wcp Btu/hr°F T ent. ºF T sal. ºF
CI 1.44X10^4 140 320
C2 1.153X10^4 240 420
C3 1.600X10^4 100 430
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C4 3.276X10^4 180 350
H1 1.667X10^4 320 200
H2 2.000X10^4 480 280
H3 2.800X10^4 440 150
 (Vapor disponible (saturado)=450lb/in2 )
a) Obtenga una red de intercambiador de calor usando diagramas de
contenido de calor.
Compra los costoscon el caso de usar un solo servicios.
1) DIAGRAMA DE CONTENIDO DE CALOR. 
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 16
Corriente T ent, ºF T sal, ºF flujo Capacidad calorifica
1 250 100 9,500 1.0
2 180 100 12,000 0.7
3 110 200 10,000 1.0
4 110 230 10,000 0.9
Ejercicio 9.4 
Ejercicio 9.5 
Ejercicio 9.6 
Ejercicio 9.10 
Ejercicio 9.12 
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 17
9.4 Dos corrientes necesitan enfriarse y dos calentarse de acuerdo con la 
siguiente tabla:
∆Tmin=20° F
Use el método del punto de pliegue y obtenga:
a) Los requerimientos mínimos de servicios.
b) El punto de pliegue para las corrientes caientes y frías.
c) El número mínimo de unidades para este problema.
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.
Solucion.
1) Ajuste de la temperatura mínima.
2)
2)
2)
2)
2)
Ordenar mayor a menor la temperaturas ajustadas.
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Corriente Tent, ºF Tsal, ºF Cp BTU/Lb °F
C1 250 100 1
C2 180 100 0.7
F1 130 220 1
F2 130 250 0.9
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 18
3) Grafica de las corrientes de acuerdo a su temperatura modifica.
4) Balance Entalpico.
∆ H i=[ (∑Wc pcaliente−∑Wc p frio ) (T i−T 1+1 ) ]
∆ H1 = (9500-9000) (250-200) = 15000 Btu/hr
∆ H 2 = (9500-(1000+9000))*(220-180) = -380000 Btu/hr
∆ H3 = (9500+8400-(10000+9000))*(180-130) = -55000 Btu/hr
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 19
∆ H4 = (9500+8400) (130-100) = 537,000 Btu/hr
5) Cascada de calor 
Regla heurística
T1 = 250 ºF Q1 = 0 Btu/hr
 ∆ H 1 = 15000 Btu/hr
T2 = 220 ºF Q2 = 0 Btu/hr + 15,000 Btu/hr = 15000 Btu/hr
 ∆ H 2 = -380,000 BTU/Hr
T3 = 180 ºF Q3 = 15000 Btu/hr+ (-380,000 Btu/hr) = -365,000 Btu/hr
 ∆ H3 = -55,000 Btu/hr
T4 = 130 ºF Q4 =-365,000 Btu/hr + (-55,000Btu/hr) = -420,000 Btu/hr
 ∆ H4 = 537,000 Btu/hr
T5 = 100 ºF Q5 = -420,000 Btu/hr + 537,000 Btu/hr = 117,000 Btu/hr
Qh = Cantidad mínima de calentamiento
Qh = -420,000 Btu/hr
Qc = Cantidad mínima de enfriamiento
T1 = 250 ºF Q1 = 420,000 Btu/hr
 ∆ H 1 = 150,000 Btu/hr
T2 = 220 ºF Q2 = 420,000 + 15,000 = 435,000 Btu/hr
 ∆ H2 = -380,000 Btu/hr
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 20
T3 = 180 ºF Q3 = 435,000 – 380,000 = 55,000 Btu/hr
 ∆ H3 = -55000 Btu/hr
T4 = 130 ºF Q4 = 55,000 – 55,000 = 0 Btu/hr
 ∆ H4 =537,000 Btu/hr
T5 = 100 ºF Q5 = 0 + 537,000 = 537,000 Btu/hr
Qc = 537,000 Btu/hr 
Con respecto a las temperaturas originales el punto de pliegue para la 
corriente caliente es 130ºF y para la corriente fría es 110 ºF.
6) Grafica de corriente de problema de diseño ubicada con respecto al punto 
de pliegue.
El número mínimo de unidades que se requiere para cada lado de la red se estima
con la siguiente formula
U MIN=N c+N s−1
UMIN = Número mínimo de intercambiadores
Nc = Número de corrientes involucradas
NS= Número de servicios
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 21
c) Para la zona de arriba del punto de pliegue o zona de calentamiento.
U MIN=4+1−1=4
d) Para la zona abajo del punto de pliegue o zona de enfriamiento.
U MIN=2+1−1=2
Tenemos dos corrientes calientes por lo tanto cálculo y verifico lo siguiente.
Carga térmica (Q) del primer enfriador
Q1= Wcp * ∆T = (9,500)*(130-100) = 285,000 Btu/hr
Carga térmica (Q) del segundo enfriador
Q1= Wcp * ∆T = (8400)*(130-100) = 252,000 Btu/hr
Q1 + Q2 = Consumo mínimo de enfriamiento.
Se debe elegir el intercambiador adecuado siempre y cuando se aplique el criterio 
siguiente.
WCpfria≥WCpcaliente
Por arriba del punto de pliegue se tienen dos corrientes calientes y frías, por lo 
tanto tenemos dos posibilidades para comenzar el diseño de red.
A) 1-4 y 2-3
B) 1-3 y 2-4 ✔
7) Generar cascada de calor.
Cálculo del calor para cada una de las corrientes:
QC1 =9500Btu/hr (250-130)ºF = 1,140,000 Btu/hr
QC2= 8400 Btu/hr* (180-130) °F = 420,000 Btu/hr
QF1 = 10,000 Btu/hr(200-110)°F = 900,000 Btu/hr
QF2 = 9,000 Btu/hr*(230-110) °F= 1,080,000 Btu/hr
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Arriba del punto de pliegue
-
QC1 = 9500Btu/hr (250-130)ºF = 1,140,000 Btu/hr
QF1 = 10,000 Btu/hr(200-110)°F = 900,000 Btu/hr
 
 Corriente
C1-F1= 240,000 Btu/hr
∆T Caliente=
240,000 Btu/hr
9,500
Btu
hr
° F
=25.26 ºF
TcC1=250 °−25.26 ºF=224.13 ºF=225° F
- Abajo del punto de pliegue
QC2= 8400 Btu/hr (180-130) °F= 420,000 Btu/hr
QF4= 9,000 Btu/hr (230-110) °F=1,080,000 Btu/hr
QF=1, 080,000-420,000= 660,000 Btu/hr
∆T fría=
240,000Btu /hr
9,000
Btu
hr
° F
=46.66 ºF
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 23
T que voy aocupar=110 ° F+156.66° F=157 ° F
C1-F2
Q1=240,000 Btu/hr
QF=660,000 Btu/hr
∆T=
240,000 Btu
hr
9,000
Btu
hr
=26.66
TBuscar=157 ° F+26.66 ° F=183.66 ° F=184 ° F
Como ya no existen corrientes calientes disponibles se ajusta la temperatura de la 
corriente 4 hasta su nivel mediante el servicio de calentamiento.
Por lo tanto la cantidad de calentamiento requerida es de Qh= 420,000 Btu/hr.
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 24
9.5 Considere el siguiente problema
Corriente Tent, ºc Tsal, ºc WCpKcal/hr°C
C1 90 50 6
C2 50 20 9
F1 20 200 12
F2 20 90 10
Usando el método del punto de pliegue, obtenga:
a) El punto de pliegue para cada tipo de corriente
b) Los requerimientos mínimos de servicios.
c) Una red de intercambiadores de calor que consuma la cantidad mínima de
servicio
Solucion:
1) Ajuste de la temperatura mínima.
Corriente Tent, ºc Tsal, ºc WCpKcal/hr°C
C1 90 50 6
C2 50 20 9
F1 30 210 12
F2 30 100 10
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 25
2) Ordenar mayor a menor la temperaturas ajustadas.
 Intervalo de T. 
T1=210 ˃ 210—100
T2=100 > 100—90
T3 = 90 > 90—50
T4 = 50 > 50—30
T5 = 30 > 30—20
T6 = 20
T Entrada T Salida
90 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- T 3
 50 ------- T4
50 -----------------------------------------------------------------------------------------------DUPLICADA
 20------- T6
30 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- T 5
210 ------ T1
30-------------------------------------------------------------------------------------------------
DUPLICADA
 100-------T2
3) Grafica de las corrientes de acuerdo a su temperatura modifica.
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 26
4)
4)
4)
4)
4)
4)
4)
4)
Balance Entalpico.
∆ H i=[ (∑Wc pcaliente−∑Wc p frio ) (T i−T 1+1 ) ]
∆ H 1 = (-12)*(210-100) = -1320Kcal/hr °c
∆ H2 = -(10+12)*(100-90) = -220 Kcal/hr°c
∆ H3 = ((6)-(12+10))*(90-50) = -640Kcal /hr °c
∆ H4 = ((9)-(10+12))*(50-30) = -260Kcal /hr °c
∆ H5 = (9)*(30-20) = 90 Kcal/hr °c
5) Cascada de calor 
Regla heurística
T1 = 210ºC Q1 = 0 Kcal/hr°c
 ∆ H1 = -1320 Kcal/hr°c
T2 = 100 ºC Q2 = 0 Kcahr°cl/+ (-1320Kcal/hr°c = -1320Kcal/hr°c
 ∆ H 2 = -220 K cal/hr°c
T3 = 90 ºC Q3 = (-1320Kcal/hr°c)+ (-220 Kcal/hr°c= -1540Kcal/hr°c
 ∆ H3 = -640Kcal/hr°c
T4 = 50 ºC Q4 = (-1540Kcal/hr°c + (-640Kcal/hr°c) = -2180Kcal/hr°c
 ∆ H4 = -260Kcal/hr°c
T5 = 30 ºC Q5 = -2180Kcal/hr°c+(-260Kcal/hr°c=-2440Kcal/hr°c
 ∆ H5 = 90Kcal/hr°c
T6 = 20 ºC Q6 = -2440Kcal/hr°c+ 90Kcal/hr°c = -2350Kcal/hr°c
Qh = Cantidad mínima de calentamiento
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 27
Qh = 2440Kcal/hr°c
T1 = 210 ºC Q1 = 2440Kcal/hr°c
 ∆ H1 = -1320 Kcal/hr°c
T2 = 100 ºC Q2 = 2440Kcal/hr°c+ (-1320 Kcal/hr°c) = 1120Kcal/hr°c
 ∆ H2 = -220 K cal/hr°c
T3 = 90 ºC Q3 = 1120Kcal/hr°c+-220 K cal/hr°c = 900Kcal/hr°c
 ∆ H3 = -640Kcal/hr°c
T4 = 50 ºC Q4 = 900Kcal/hr°c+ (-640Kcal/hr°c )= 260 Kcal/hr°c
 ∆ H4 = -260Kcal/hr°c
T5 = 30 ºC Q5 =260 Kcal/hr°c +(-260Kcal/hr°c)= 0
 ∆ H5 = 90Kcal/hr°c
T6 = 20 ºC Q6 = 0 Kcal/hr°C+90Kcal/hr°c = 90Kcal/hr°c
Qc = Cantidad mínima de enfriamiento
Qc = 90 K cal/hr°c
Con respecto a las temperaturas originales el punto de pliegue para la 
corriente caliente es 30 ºC y para la corriente fría es 20 ºC.
6) Grafica de corriente de problema de diseño ubicada con respecto al punto 
de pliegue.
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 28
El número mínimo de unidades que se requiere para cada lado de la red se estima
con la siguiente formula
U MIN=N c+N s−1
UMIN = Numero mínimo de intercambiadores
Nc = Numero de corrientes involucradas
NS= Numero de servicios
e) Para la zona de arriba del punto de pliegue o zona de calentamiento.
U MIN=4+1−1=4
f) Para la zona abajo del punto de pliegue o zona de enfriamiento.
U MIN=4+1−1=4
Se debe elegir el intercambiador adecuado siempre y cuando se aplique.
WCpfria≥WCpcaliente
4-2 10kcal/hr°C---9Kcal/hr°C
3-1 10Kcal/hr°C---- 6 Kcal/hr°C
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 29
1) Generar cascada de calor.
Arriba del punto de pliegue
Qc1 =6Kcal/hr°c(90-30)°C =360Kcal_/hr
Qc1 = 9Kcal/hr°c (50-30)°c =180Kcal/hr°
Qf1 =12Kcal/hr°C (210-20)°C =2280Kcal/hr
Qf2 =10Kcal/hr°C (100-20)°c =800Kcal/hr 
Abajo del punto de pliegue
Qc1 =6Kcal/hr°c(50-30)°C =120Kcal_/hr
Qc1 = 9Kcal/hr°c (30-20)°c =90Kcal/hr°
Qf1 =12Kcal/hr°C (30-20)°C =120Kcal/hr
Qf2 =10Kcal/hr°C (30-20)°c =100Kcal/hr 
Corriente
2-4
∆T fria=
180Kcal
hr
° c
10kcal /hrºC
=18 ºC
T aocupar=80 ºC+20 ºC=38 ºC
1-3
∆T fria=
360Kcal
hr
° c
12kcal /hrºC
=30 ºC
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 30
T aocupar=30 ºC+20 ºC=50 ºC
2-4
QF = 800 – 180 = 620 Kcal/hr°c
∆T cal=
620
Kcal
hr
° c
10kW / ºC
=51.67ºC
T aocupar=51.67 ºC+50 ºC=101.67 ºC
Red de intercambiador de calor.
9.7 Considere los siguientes datos.
Corrientes Tentrada °C Tsalida WCp Kcal/hra°C
H1
H2
170
80
100
20
5
10
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 31
C1
C2
30
20
220
70
6
3
Suponiendo un valor de ∆tmin= 10°C, use el método del punto de pliegue y reporte
lo siguientes.
a) El consumo mínimo de servicios.
b) El punto de pliegue para las corrientes calientes y para las corrientes frías.
c) El diseño de una red de intercambiadores de calor que consuma la mínima 
cantidad de servicios.
Solucion.
1) Ajuste de la temperatura mínima.
Corrientes Tentrada °C Tsalida WCp Kcal/hra°C
H1
H2
C1
C2
170
180
40
30
100
20
230
80
5
10
6
3
2) Ordenar mayor a menor la temperaturas ajustadas.
 
 Intervalo de T. 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 32
4) Balance Entalpico.
∆ H 1 = (-6)*(230-180) = -300 Kcal/hra
∆ H2 = (10-6-3)*(180-170) = 10 Kcal/hra
∆ H3 = (10+5-6-3)*(170-100) = 420 Kcal/hra
∆ H4 = (10-6-3)*(100-40) = 60 Kcal/hra
∆ H5 = (10-3)*(40-30) = 70 Kcal/hra
∆ H6 = (10)*(30-20) = 100 Kcal/hra
5) Cascada de calor 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 33
Regla heurística
T1 = 230 ºC Q1 = 0 kW
 ∆ H1 = -300 Kcal/hra
T2 = 180 ºC Q2 = (0 --300) Kcal/hra = -300 Kcal/hra
 ∆ H2 = 10 Kcal/hra
T3 = 170 ºC Q3 = (10 - 300 ) Kcal/hra = -290 Kcal/hra
 ∆ H3 = 420 Kcal/hra
T4 = 100 ºC Q4 = (-290 + 420 ) Kcal/hra = 130 Kcal/hra
 ∆ H4 = 60 Kcal/hra
T5 = 70 ºC Q5 = (130 + 60 ) Kcal/hra = 190 Kcal/hra
 ∆ H5 = 70 Kcal/hra
T6 = 30 ºC Q6 = (190 + 70 ) Kcal/hra = 260 Kcal/hra
 ∆ H6 = 100 Kcal/hra
T7 = 20 ºC Q6 =( 260 + 100 ) Kcal/hra = 360 Kcal/hra
Qh = Cantidad mínima de calentamiento
Qh = -300 kW
Qc = Cantidad mínima de enfriamiento
T1 = 230 ºC Q1 = -300 Kcal/hra
 ∆ H1 = -300 Kcal/hra
T2 = 180 ºC Q2 = -300 + 300 = 0 Kcal/hra
 ∆ H2 = 10 Kcal/hra
T3 = 170 ºC Q3 = 0 + 10 = 10 Kcal/hra
 ∆ H3 = 420 Kcal/hra
T4 = 100 ºC Q4 = 10 + 420 = 430 Kcal/hra
 ∆ H4 = 60 Kcal/hra
T5 = 80 ºC Q5 = 430 + 60 = 490 Kcal/hra
 ∆ H5 = 70 Kcal/hra
T6 = 30 ºC Q6 = 490 + 70 = 560 Kcal/hra
∆ H6 = 100 Kcal/hra
T7 = 20 ºC Q6 = 560 + 100 = 660 Kcal/hra
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 34
Qc = 660 Kcal/hra
Con respecto a las temperaturas originales el punto de pliegue para la 
corriente caliente es 180 ºC y para la corriente fría es 170 ºC.
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 35
EJERCICIO 9.7 
CORRIENTE Tent, °C Tsal, °C WCp, kcal/hr°C
h1 170 100 5
h2 80 20 10
C1 30 220 6
C2 20 70 3
Suponiendo un valor de ∆Tmin = 10 °C, use el método del punto de pliegue y 
reporte lo siguiente:
a) El consumo mínimo de servicios.
b) El punto de pliegue para las corrientes calientes y para las corrientes frías. 
c) El diseño de una red de intercambiadores de calor que consuma la mínima 
cantidad de servicios. 
Para la solución seguimos los siguientes pasos:
Inciso A
1) Las temperaturas arregladas se obtienen sumando a las frías el intervalo 
mínimo de 10°C y se ordenan de mayor a menor.
CORRIENTE
TEMPERATURA ORIGINAL TEMPERATURA AJUSTADA
ORDEN
Tent T sal T ent T sal
H1 170 170 T2
100 100 T3
H2 80 80 T4
20 20 T7
C1 30 40 T5
220 230 T1
C2 20 30 T6
70 80 Duplicada 
2) Se ordena por intervalos de temperaturas en °C
T1 230
T2 170
T3 200
T4 80
T5 40
T6 30
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
(230-170)
(170-200)
(200-80)
(80-40)
(40-30)
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 36
2) Grafico de las corrientes; acuerdo a sus intevalos.
230
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆ H 1
170
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆ H2
100
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆ H3
80
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆ H4
40
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
∆ H5
30
∆ H6
20
H1 H2 C1 C2
3) Calculo de las entalpias.
∆ H i=(∑W Cp , cal−∑W C p , frias) (T i−T i+ 1)
 ∆ H1=(0 Kcalhr∗°C−6Kcal
hr∗°C ) (230 °C−170 °C )=−360
KCal
hr
 ∆ H2=[(5 Kcalhr∗° C )−(6 Kcalhr∗° C ) ](170 ° C−100°C )=−70 KCalhr
 ∆ H3=[(0 Kcalhr∗°C )−(6 Kcalhr∗° C )] (100° C−80 °C )=−120 KCalhr
 ∆ H4=(10 Kcalhr∗°C )−(6
Kcal
hr∗°C
+3
Kcal
hr∗°C )(80 °C−40 ° C )=40
KCal
hr
 ∆ H5=[(10 Kcalhr∗° C )−(3 Kcalhr∗° C )] ( 40° C−30 °C )=70 KCalhr
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 37
 ∆ H6=[(10 Kcalhr∗°C )−(0 Kcalhr∗° C )] (30° C−20 °C )=100 KCalhr
5) Cascada de calor 
TEMPERATURA Q OPERACIONES VALORES CONSIDERANDO QH
Kcal/hr Qi Q Qi
T1=230 0 Q1 Q1 ¿550 Q1=Qh
∆ H1=−360 Q2=Q1+∆H 1 Q2=Q1+∆ H1
T2=170 Q2=−360 Q2=0+(−360) Q2=190 Q2=550+(−360)
∆ H2=−70 Q3=Q2+∆H 2 Q3=Q2+∆H 2
T3=100 Q3=−430 Q3=−360+(−70) Q3=¿ 120 Q3=190+(−70)
∆ H3=−120 Q4=Q3+∆ H 3 Q4=Q3+∆H 3
T4=-80
Q4=¿
-550
Q4=−430−120 Q4=0 Q4=120+(−120)
∆ H4=40 Q5=Q4+∆H 4 Q5=Q4+∆H 4
T5=40 Q5=−510 Q5=−550+40 Q5=−40 Q5=0+(−40)
∆ H5=70 Q6=Q5+∆H 5 Q6=Q5+∆H 5
T6=30 Q6=−440 Q6=−510+70 Q6=30 Q6=−40+70
∆ H6=100 Q7=Q6+∆ H 6 Q7=Q6+∆ H6
T7=20
Q7=¿ -
340
Q7=−440+100
Q7=¿ 130 Q7=30+100
Se puede analizar qué;
Qh=550
KCal
hr
yQ c=130
KCal
hr
La tabla del paso 5 nos proporciona los siguientes datos: 
a) La cantidad mínima de calentamiento: 550 Kcal/hr
b) La cantidad mínima de enfriamiento: 130 Kcal/hr
c) Temperatura de Punto de pliegue: 80 °C 
Por lo tanto, para las corrientes originales el punto de pliegue en las corrientes 
calientes es 80 °C y para las corrientes frías son 90°C
Inciso B
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 38
1) Se necesita encontrar el número mínimo de unidades (intercambiadores) que se 
requieren mediante la fórmula siguiente. 
Umin=NC+NS−1
WCp
H1 170 ---------- 80 80 5
H2 80 80 80 ----------- 20 10
220 70 C1 70 30 6
C2 70 20 3
2) Zona caliente
Umin=2+1−1=2
3) Zona fría
Umin=3+1−1=3
Inciso D
1) Comprobar cantidad mínima de enfriamiento por debajo del punto de pliegue se 
tiene 1 corriente caliente y dos frías por lo tanto se obtiene la siguiente condición
Q=(WCp )(∆T )
 Qh2=10
Kcal
hr∗°C
(80−20 )=200
Kcal
hr
 ≥ Qc
2) Por encima del punto de pliegue las condiciones se dan por las condiciones
W CP−frio≥W CP−Caliente
Para que las condiciones se vean cumplidas se tiene que dar el arreglo
Intercambiador h1−c 16>10
Intercambiador h2−c 13>5
Conclusión: No se cumplen las condiciones para realizar el arreglo. 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 39
EJEMPLO 9.8
Considere las siguientes corrientes:
CORRIENTE WCp ×104 , 
Btu/hr°F
Tent, °F Tsal, °F
h1 10 150 70
h2 4 220 150
C1 5 80 270
C2 3 50 120
Tomando ∆Tmin igual a 20°F, identifique el punto de pliegue y los requerimientos mínimos
de servicios. Diseñe una red de intercambiadores que cumpla con esos requerimientos
mínimos. 
Para la solución se siguen los siguientes pasos:
Inciso A
1) Las temperaturas arregladas se obtienen sumándole a las frías el intervalo mínimo
de 20 °F se ordenan de mayor a menor.
CORRIENTE T ORIGINAL T AJUSTADA ORDEN
Tent Tsal Tent Tsal
1 150 150 T3
70 70 DUPLICADA
2 220 220 T2
150 150 DUPLICADA
3 80 100 T5
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 40
270 290 T1
4 50 70 T6
120 140 T4
2) Ordenar por intervalos de temperaturas 
T1 270
T2 220
T3 150
T4 140
T5 100
T6 70
3) Grafico de las corrientes de acuerdo a sus intevalos
290
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆ H1
220
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆ H 2
150
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆ H3
140
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆ H4
100
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆ H5
70 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
h1 h2 C1 C2
1) Calculo de las entalpias
∆ H i=(∑W Cp , cal−∑W C p , frias) (T i−T i+ 1)
 ∆ H1=(−5 BTUhr∗° F ) (290−220 )=−350
BTU
hr∗° F
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
270-220)
(220-150)
(150-140)
(140-100)
(100-70)
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 41
 ∆ H2=(4 BTUhr∗° F−5
BTU
hr∗° F )(220−150 )=−70
BTU
hr∗° F
 ∆ H3=(10 BTUhr∗° F−5
BTU
hr∗° F )(150−140 )=50
BTU
hr∗° F
 ∆ H4=[10 BTUhr∗° F−(5 BTUhr∗° F +3 BTUhr∗° F )] (140−100° C )=80 BTUhr∗° F
 ∆ H5=(10 BTUhr∗° F−3
BTU
hr∗° F ) (100−70 )=210
BTU
hr∗° F
4) Cascada de calor 
Q Qi Q Qi
T1=270 0 Q1 420 Q1=Qh
∆ H1=−350 Q2=Q1+∆H 1 Q2=Q1+∆H 1
T2=220 Q2=−350 Q2=0−350 Q2=70 Q2=420−350
∆ H2=−70 Q3=Q2+∆H 2 Q3=Q2+∆H 2
T3=150 Q3=−420 Q3=−350−70 Q3=0 Q3=70−70
∆ H3=50 Q4=Q3+∆H 3 Q4=Q3+∆ H 3
T4=140 Q4=−370 Q4=−420+50 Q4=50 Q4=0+50
∆ H4=80 Q5=Q4+∆H 4 Q5=Q4+∆ H 4
T5=100 Q5=−290 Q5=−370+80 Q5=130 Q5=50+80
∆ H5=210 Q6=Q5+∆H 5 Q6=Q5+∆H 5
T6=70 Q6=−70 Q6=−290+210 Q6=340 Q6=130+210
Con los datos anteriores se puede analizar que: 
Qh=420
BTU
hr
yQ c=340
BTU
hr
Por lo tanto: 
a) La cantidad mínima de calentamiento: 420
BTU
hr
 
b) La cantidad mínima de enfriamiento: 340
BTU
hr
c) Punto de pliegue: 150 °C 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 42
Inciso B
Por lo tanto, para las corrientes originales el punto de pliegue para las corrientes calientes
es 150 °F y para las corrientes frías son 130°F
Inciso C
1) Se utiliza la fórmula: 
Umin=NC+NS−1
WCp
1 150 ---------- 150 150 ----------
-
70
10
2 220 ---------- 150 150 ----------
-
150
4
270 ---------- 130 3 130 ----------
-
80
5
120 ---------- 130 4 130 ----------
-
50
3
1.1) Zona caliente
Umin=2+1−1=2
1.2) Zona fría
Umin=4+1−1=4
Inciso D
1) Por debajo del punto de pliegue se obtiene la condición:
10 (150−70 )−3 (120−130 )−5 (130−80 )−3 (130−50 )=
BTU
hr
=340=Qc
2) Por encima del punto de pliegue las condiciones se dan por:
W CP−frio≥W CP−Caliente
Para que las condiciones se cumplas se tiene que dar el arreglo:
Intercambiador 2−35>1
Intercambiador 2−43>3
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 43
3) Se genera la cascada de calor para la parte superior
QC=W C p∆ t
QC 1=10 (0 )=0
BTU
hr
QC 2=4 (220−150 )=280
BTU
hr
QF 1=5 (270−130 )=700
BTU
hr
¿3 (120−130 )=−30
BTU
hr
3.1) Para cada corriente
 Corriente 2-3 QC 2=280
BTU
hr
 Corriente 3 ∆T calculada=
Q2
W CP
=
280
5
=56° F
T Real=130+56=186 ° F
 Corriente 3 ∆T calculada=
Q2
W CP
=
140
3
=46.66 ° F
T Real=50+46.66=97 ° F
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 44
4) Red de Intercambiadores
5) Carga térmica de hervidores y condensadores.
 QH=5 (270−186 )=420
BTU
hr
=Qh
 QC 1=3 (130−120 )=30
BTU
hr
 QC 2=10 (150−70 )=800
BTU
hr
 QC 3=5 (80−130 )=−250
BTU
hr
 QC 3=3 (50−130 )=−240
BTU
hr
 QCT=QC 1+QC 2+QC3+QC 4=340
BTU
hr
=Qc
Ejercicio 9.14
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 45
Considere tres corrientes que quieren usarse para diseñar una red de
intercambiadores de calor.
 
Usando Δ𝑇𝑚𝑖�=20ºF, se ha encontrado que el punto de pliegue es de 180 ºF para
las corrientes frías
A) Diseñe una red de intercambiadores de calor que consuma la mínima cantidad
de servicios
B) Justifique el hecho de que la red obtenida consume exactamente la mínima
cantidad de servicio. 
Solución: 
Paso 1. Calculo de (wcp) = W
W1 = (1200) (0.3) = 3600 
W2= (10000) (0.9) = 9000
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 46
Paso 1. 1 Ya teniendo el punto de pliegue se realizan los acoplamientos y se hace
lagráfica de corriente de problema. 
 
 Wcp (Btu/hr°F)
Paso 2. Calculo del número mínimo de unidades 
U MIN=N c+N s−1
UMIN = Número mínimo de intercambiadores
Nc = Numero de corrientes involucradas
NS= Numero de servicios 
a) Para la zona de calentamiento.
U MIN=2+1−1=2
b) Para la de enfriamiento.
U MIN=4+1−1=4
Se debe elegir el intercambiador adecuado siempre y cuando se aplica
WCpfria≥WCpcaliente
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 47
Paso 3. Calcular Q para cada uno 
Arriba del punto de pliegue
Qc1 =350 Kw/ºC (200-150) ºC = 18000 kW
Qf1 = 900 kw/ºC (220-180) ºC = 360 kw
Qc1-Qf1= 18000 kw/ºC -8000 kw/ºC = 10000kw 
Paso 3. 1 Cascada de calor
∆T C 1=
10000 kW
360 kW /ºC
=28 ºC
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 48
Red de intercambiador de calor 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 49
Ejercicio 9.15 
Considere tres corrientes que quieren usarse para diseñar una red de 
intercambiadores de calor. 
Usando ∆T min de 20°F, se ha encontrado que el punto de pliegue es de 200°F 
para las corrientes frías.
a) Diseñe una red de intercambiadores de calor que consuma mínima 
cantidad de servicios.
b) Justifique por qué la red obtenida consume exactamente la mínima cantidad
de servicios.
Solución 
1) ∆T=20 ° F
 NOTA: Como nos dan el punto de pliegue para las corrientes frías de 200°F a la 
corriente caliente le corresponde un punto de pliegue de 220°F.
Paso 1. Cálculo de W (wcp)
W1=(1200)*(0.3)=360 Btu/hr
W2= (1000)*(0.9)=900 Btu/hr
W3= (5000)*(0.8)=4,000 Btu/hr 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 50
Paso 2. Grafica de corriente de problema de diseño ubicada con respecto al punto
de pliegue 
Paso 3. Número mínimo de unidades
El número mínimo de unidades que se requiere para cada lado de la red se estima
con la siguiente formula
U MIN=N c+N s−1
UMIN = Número mínimo de intercambiadores
Nc = Numero de corrientes involucradas
NS= Numero de servicios
a) Para la zona de arriba del punto de pliegue o zona de calentamiento.
U MIN=1+1−1=1
b) Para la zona abajo del punto de pliegue o zona de enfriamiento.
U MIN=3+1−1=3
Se debe elegir el intercambiador adecuado siempre y cuando se aplique el criterio 
siguiente:
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 51
 3-1 y 2-1 
WCpfria≥WCpcaliente
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 52
Paso 4. Calculo de Q para cada uno
QC1 =360Btu/hr (250-220) ºF = 10,800 Btu/hr
QF1= 4000 Btu/hr* (200-150) °F = 450,000 Btu/hr
QF2 = 4000 Btu/hr (200-150) °F = 900,000 Btu/hr
Paso 4.1 Cascada de calor 
- Arriba del punto de pliegue
3 y 1
 Qc1 =360 Btu/hr (250-220) ºF = 10,800 Btu/hr
 QF2= 4000 Btu/hr (200-150) ºF = 200,000 Btu/hr
 Corriente
 F2-C1= 189,200 Btu/hr
TcC1=250 ° F−47.3ºF=202.7 ºF
- Abajo del punto de pliegue
2 y 1
 Qc1 =360 Btu/hr (250-220) ºF = 10,800 Btu/hr
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 53
 QF2= 900 Btu/hr (200-150) ºF = 450,000 Btu/hr
QF= 439,200 Btu/hr
∆T fria=
10,800Btu /hr
360Btu /hr
=30 ºF
T que voy a ocupar = 200°F + 30°F= 230°F
Paso 5. Red de intercambio de calor 
El arreglo final de la red de intercambiador consume la mínima cantidad de
energía debido a que la energía absorbida fue aplicada en la segunda corriente y
así disminuir el costo de servicios auxiliares. 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 54
 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
CAPITULO
10 
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 55
Ejercicio 10.1 Zamora y Grossmann (Computers Chem, Engng., 21, Suppl., S65-
S70, 1997) 
Corriente T ent, ºC Tsal ,ºC WCp , kW/ºK h, kW/m2*C
H1 180 75 30 0.15
H2 240 60 40 0.10
C1
C2
Agua
Vapor
40
120
25
325
230
300
40
325
35
20
0.20
0.10
0.50
2.00
Costo de intercambiadores y enfriadores ($/año)= 15,000 + 30 A0.8, A en m2
Costo de calentadores ($/año)= 15,000 + 60 A0.8, A en m2
Costo de agua de enfriamiento = 10 $/kW año
Costo de vapor de calentamiento= 110 $/kW año
a) Diseñe una red de intercambiadores de calor con minimo consumo de nergia
usando un valor de incremento de ∆Tmín entre 5 y 10°C. Compare el costo con el
optimo reportado por Zamora y Grossmann de 419.98x103 $/año.
b) Realice una preoptimización de ∆Tmin usando la formula Bath para la prediccion
del area requerida. Compare el valor optimo predicho de ∆Tmin con el usado en
laparte (a).
c) Diseñe la red al valor obtenido en el inciso (b) y compare el resultado con el
optimo reportado.
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 56
Usando un algoritmo de optimización global para resolver el siguiente problema:
Tabla 1: Datos del problema.
Corriente Ten °C Tsal °C WCp Kw/°C h,Kw/m2°C
C1 180 75 30 0.15
C2 240 60 40 0.1
F1 40 230 35 0.2
F2 120 300 20 0.1
1) Tmin.= 5 y 10 °C
Corriente Toriginal Tsal Tajustada Orden 
1 180 170 T3
 75 65 T5
2 240 230 T2
 60 50 T6
3 40 40 T7
 230 230 duplicada
4 120 120 T4
 300 300 T1
2) Ordenando las temperaturas de mayor a menor:
T1 300 °C
T2 230 °C
T3 170 °C
T4 120 °C
T5 65 °C
T6 50 °C
T7 40 °C
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3) Como el problema ya nos da los valores de W procedemos a graficar las 
corrientes de acuerdo a su temperatura modificada.
C1 C2
wCp T wCp T
30 180 40 170
30 75 40 50
F1 F2
wCp T wCp T
35 40 20 120
35 230 20 300
15 20 25 30 35 40 45
0
50
100
150
200
250
300
350
120
300
40
230
170
50
180
75
C1
C2
F1
F2
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4) Cálculo del balance entálpico:
Fórmula:
H1 700 Kw/hr
H2 -1500 Kw/hr
H3 750 Kw/hr
H4 3850 Kw/hr
5) Cascada de calor:
Por regla heurística el concepto es calor Q1=�
Fórmula: 
Resultados: 
Q
T1 300 °C 0 Q1
dH1 700 Kw/hr 
T2 230 °C 700 Q2
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dH2 -1500 Kw/hr 
T3 170 °C -800 Q3
dH3 750 Kw/hr 
T4 120 °C -50 Q4
dH4 3850 Kw/hr 
T5 65 °C 3800 Q5
Cantidad mínima de calentamiento:
Qh 3800 Kw/hr
6) Cantidad mínima de enfriamiento y el punto de pliegue:
Donde Qh=Q1
Q
T1 300 °C 3800 Q1
dH1 700 Kw/hr 
T2 230 °C 4500 Q2
dH2 -1500 Kw/hr 
T3 170 °C 3000 Q3
dH3 750 Kw/hr 
T4 120 °C 3750 Q4
dH4 3850 Kw/hr 
T5 65 °C 7600 Q5
Qc 7600 Kw/hr
P.P.C 170 °C
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P.P.F 120 °C
7) Número mínimo de intercambiadores 
Fórmula: 
a) Para la zona arriba del punto de pliegue o zona de 
calentamiento.
Nc 4
Ns 1
Umin. 4
b) Para la zona por abajo del punto de pliegue o zona 
de enfriamiento.
Nc 2
Ns 1
Umin. 2
8) Carga térmica del primer enfriador. 
Q1 2100 Kw/hr
9) Carga térmica del segundo enfriador.
Q2 2800 Kw/hr
10)Consumo mínimo de enfriamiento.
Q1+Q2 4900 Kw/hr
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11) Área de la red: 
Fórmula:
A 97.5 m2
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Ejercicio 10. 3 
La siguiente tabla muestra el caso propuesto por Yee y Grossman , que consiste
de una corriente fría y cinco corrientes calientes 
Tabla 1: Datos del problema
Corriente T ent, °K Tsal, °K Wcp, KW/°K
H1 500 320 6
H2 480 380 4
H3 460 360 6
H4 380 360 20
H5 380 320 12
C1 290 660 18
vapor 700 700
agua 300 320
Como no me dan ∆T la supongo
∆Tmin 20 °K
U = 1.0 Kw /m2°K para todos los intercambiadores 
Costo anual = 1.200 A0.86 , A en m2 
Costo de vapor = 140 $/ kW año 
Costo de agua = 10 $ / kW año 
Siga la secuencia de solución planteada en el problema 10.1 y compare los
resultados con el óptimo reportado de 575,000 $/año 
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Solución 
Paso 1. Suponiendo ∆Tmin = 20 K .Modificar temperatura fría 
Tc1 = 290 + 20 = 310 K 
Tc1 = 660 + 20 = 680 K 
Paso 3. Temperaturas modificadas 
Tabla 2: Temperaturas modificadas
Corriente T ent, °K Tsal, °K Wcp, KW/°K Solo se modifican las frías
H1 500 320 6
H2 480 380 4
H3 460 360 6
H4 380 360 20
H5 380 320 12
C1 310 680 18 T + ∆Tmin
Paso 4. Ordenamos temperatura de mayor a menor 
T1 680 K
T2 500 K 
T3 480 K
T4 460 K
T5 380 K
T6 360 K
T7 320 K
T8 310 K 
Paso 5. Diferencia de Temperatura 
∆t1 = 680 – 500 = 180 K 
∆t2 = 500- 480 = 20 K 
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∆t3 = 480 – 460 = 20 K 
∆t4 = 460 -380 = 80 K 
∆t5 = 380 – 360 = 20 K 
∆t6 = 360 – 320 = 20 K
∆t7 = 320-310 = 10 K 
Paso 6. Grafica de corrientes según su temperatura 
Paso 7. Balance entalpico 
Balance de entalpia
H1 720 KW
H2 200 KW
H3 -160 KW
H4 -1120 KW
H5 -160 KW
H6 400 KW
H7 40 KW
Paso 8. Cascada de calor 
Q1 = 0 + 720 = 720 kW
Q1 = 0 
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Q2 = 0 + 720 = 720 kW
Q3 = 720+200 = 920 kW
Q4 = 920+ (-160) = 760 kW 
Q5 = 760+ (-1120) = -360 kW
Q6 = -360 + (-160) = -520 kW
Q7 = -520 + 400 = -120 kW
Q8 = -120 + 40 = -80 kW
Qh = Q1= No hay fuente de calor externa 
Pasó 9. Cantidad Mínima de enfriamiento 
Q1 1019.616 KW Q1=Hh T1 271 °C
Q2 1112.456 KW Qi+1=Qi+Hi T2 260 °C
Q3 170.192 KW T3 249 °C
Q4 0 KW PUNTO DE PLIEGUE T4 227 °C
Q5 -55.176 KW T5 170 °C
Q6 994.336 KW T6 160 °C
Q7 1267.176 KW T7 150 °C
Q8 192.592 KW T8 146 °C
Q9 73.152 KW T9 138 °C
Q10 32.376 KW T10 126 °C
Q11 1282.336 KW T11 110 °C
 
Qc 1282.336 KW
Paso 9. 1 
Ubicación del 
punto de 
pliegue 
Para corriente 
caliente 227 °C
Para corriente 217 °C
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fría 
Paso 10. Número mínimo de intercambiadores 
Número mínimo de 
intercambiadores
Por arriba del punto 
Umin 6
Nc 3
Ns 1
Por abajo del punto 
Umin 4
Nc 4
Ns 1
Paso 10. 1 Cascada de calor corregida 
Cascada de calor corregida
Q1 185.68 MW
Q2 118.16 MW
Q3 1517.6 MW
Q4 846.336 MW
Q1-Q3 671.264 MW
Q1remandente
dTC1 95.4584755 °C
TCC1 64.5415245 °C
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Tabla 10: Tabla de costos
Tent, °C Tsal, °C MLDT Area,m2 costo Costo serv
Conexión 1 160
64.541524
5
37.921319
9
48964.540
3
184444.15
8 
enfriador 1
64.541524
5 110 70320
241352.00
4 1856800
enfriador 2 249 138 84400
276936.01
3 9368400
Calentador 
1 271 146 158.4
16725.541
5 217800000
U 100 KW/m2 °C 
719457.71
6 229025200
F.CALIENTE F. FRIO DIF
160 alta temp. 64.5415245
95.458475
5 DTh
106 baja temp. 96 10 DTc
54 diferencia
-
31.458475
5
85.458475
5 DT2-DT1
T2-T1 t2-t1
Costo total 229744658 USD
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 68
10.7 Las siguientes corrientes de proceso han sido consideradas Linnabof y Anhmad 
CORRIENTE T ent °C T sal °C WCp Kw/°C
H1 200 35 35
H2 200 20 2.0
C1 30 180 4.0
C2 50 51 532.0
C3 10 180 2.2
ACEITE 230 200
AGUA 1 15
U-100 W/m°C para todos los intercambiadores
a) Construya el diagrama de curvas compuestas para un valor de VT de 10°C. Estime los
requerimientos de ara arriba y abajo del punto de pliegue
b) Diseñe dos alternativas de intercambio de calor que consuman la minima cantidad de
servicios, una que agote completamente la corriente C1 y otra que agote la corriente C2
mediante integración de energía. Compara los requerimientos de área década una de estas
alternativas y comente las diferencias que os obtengan. 
Tabla 1: Datos del problema.
Corriente T ent, °K Tsal, °K Wcp,
MW/°K
C1 443 293 0.5
C2 416 393 2
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 69
C3 438 408 0.5
C4 448 423 1
F2 273 434 1
1) Tmin.=10 °K
Tabla 2: Temperaturas modificadas
Corriente T ent, °K Tsal, °K
Wcp, 
MW/°K
C1 433 283 0.5
C2 406 383 2
C3 438 408 0.5
C4 448 423 1
F1 118 265 1
2) Ordenando las temperaturas de mayor a menor:
Corriente T original Tmodificada 
C1 4 433 
 293 283
C2 416 406 
 393 383
C3 438 438 
 408 408
C4 448 448 
 423 423
F1 273 118 
 434 265
T1 448
T2 438
T3 433
T4 423
 T5 408
T6 406
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
dTmin 10 °K
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA
70
T7 383
T8 283
T9 265
10 118
3) Cálculo del balance entálpico:
Fórmula:
H1 5 Kw/hr
H2 -2.5 Kw/hr
H3 15 Kw/hr
H4 30 Kw/hr
H5 2 Kw/hr
H6 46 Kw/hr
H7 150 Kw/hr
H8 -9 Kw/hr
H9 -147 Kw/hr
4) Cascada de calor:
Por regla heurística el concepto es calor Q1=�
Fórmula:
Resultados: 
Q1 0 Kw/hr
Q2 5 Kw/hr
Q3 2.5 Kw/hr
Q4 17.5 Kw/hr
Q5 47.5 Kw/hr
Q6 49.5 Kw/hr
Q7 95.5 Kw/hr
Q8 245.5 Kw/hr
Q9 236.5 Kw/hr
Q10 89.5 Kw/hr
Cantidad mínima de calentamiento:
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DT1 10
DT2 5
DT3 10
DT4 15
DT5 2
DT6 23
DT7 100
DT8 18
DT9 147
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Qh 245.5 Kw/hr
5) Cantidad mínima de enfriamiento y el punto de pliegue:
Donde Qh=Q1
Q1 245.5 Kw/hr
Q2 250.5 Kw/hr
Q3 248 Kw/hr
Q4 263 Kw/hr
Q5 293 Kw/hr
Q6 295 Kw/hr
Q7 341 Kw/hr
Q8 491 Kw/hr
Q9 482 Kw/hr
Q10 335 Kw/hr
Qc 491 Kw/hr
6) Área de la red:
Fórmula: 
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A 0.789 m2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 72
Ejercicio 10. 11
Se desea diseñar una red de intercambiadores de calor para el siguiente caso
(colberg y morari Computers chem engng 14, 1,1-22,1990)
Corriente T ent,K T sal, K WCp, kW/K h.kW/m2
HI 393 343 4 2.0
H2 405 288 6 0.2
C1 293 493 5 2.0
C2 353 383 10 0.2
Vapor 520 520 2.0
agua 278 288 2.0
a) para una ∆min de 10 k, obtenga la predicción de energía y áreas para cualquier
red a partir del diagrama de curvas compuestas.
b) diseñe una red de intercambiadores que consuma la mínima cantidad de
servicios y compare los requerimientos de área con los predichos por la formula
Bath.
Paso 1. Para una ∆min de 10 K, se modificaron las corrientes calientes.
Corriente Ten K T sal K WCp kW/K
H1 383 333 4
H2 395 278 6
C1 293 493 5
C2 353 383 10
Paso 2. Ordenar de mayo a menor las temperaturas 
K
T1 493 K Intervalo 
de T
T2 395 K 493-395
T3 383 K 395-383
T4 353 K 383-353
T5 333 K 353-333
T6 293 K 333-293
T7 278 K 293-278
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 73
Corrient
e
T original (K) Tmodificada (K)
H1 393 383 T3
 34
3
 33
3
T4
H2 405 395 T2
 28
8
 27
8
T5
C1 293 293 Duplicad
a
 49
3
 49
3
T1
C2 353 353 Duplicad
a
 38
3
 38
3
duplicada
T1 493 T1 493
Duplicad
a
383 T2 405
T2 405 T3 393
T3 393 T4 343
T4 343 T5 288
Duplicad
a
293
T5 288
Duplicad
a
353
Paso 3. Grafica de corrientes según su temperatura 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 74
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
270
300
330
360
390
420
450
480
510
353
383395
278
293
493
393
343
C1 C2 F1 F2 H1 C1 H2 C2
H1 H2
wCp T wCp T
4 393 6 395
4 343 6 278
C1 C2
wCp T wCp T
5 293 10 353
5 493 10 383
Paso 4. Balance entalpico 
H1 -528 kW
H2 -132 Kw
H3 -250 Kw
H4 550 Kw
Paso 5. Cascada de calor 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 75
Q1 = 0 
Q2= 0+ (-528)= -528 kW
Q3 = -528+(-132) = -660 kW 
Q4 = -660 + ( - 250 ) = -910 kW 
Q5 = -910 + 550 = -360 kW
Q1 0 kW Qh=Q1=No hay fuente de calor externa
Q2 -528 kW
Q3 -660 kW
Q4 -910 kWQ5 -360 kW
Paso 5.1 Cantidad mínima de enfriamiento 
Qh = 910 kW 
Paso 6. Calculo del punto pinch y cantidad mínima de enfriamiento 
Q1 = 910 kW 
Q2 =910 + (-528) = 382 kW 
Q3 = 382 + (-132) = 250 kW
Q4 = 250 + (-250) = 0 
Q5 = 0 + 550 = 550 kW
Q1 91
0
K
w
Q1=Hh
Q2 38
2
Kw Qi+1=Qi+Hi
Q3 25 kW
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 76
0
Q4 0 kW PUNTO DE PLIEGUE
Q5 55
0
kW
Paso 6.1 Cantidad mínima de enfriamiento 
Qc = 550 kW 
Punto de pliegue 
Para la corriente caliente 353 K
Para la corriente fría 343 K
Paso 7. Calculo del número mínimo de intercambiadores 
 
Por arriba del
punto
 
Umin 4
Nc 4
Ns 1
Por abajo del
punto
 
Umin 2
Nc 2
Ns 1
Paso 11. Carga térmica 
Q1=Wcp*∆T 
QH1 = 4 kW/ K (383-333) K = 200 K 
Qc1 200 kW Qh1 400 kW
Qc2 520 kW Qh2 132 kW
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 77
Paso 12. Área 
Suponiendo que el coeficiente de película es constante para todas las corrientes
Coeficiente de película 400 kW/m2°K
LMTD=∆T1-∆T2/Ln ∆T1/∆T2 
LMTD 312.57355
LMTD
378.40470
5
LMTD 441.112453
LMTD
378.40470
5
A 1= 200 kW / (400 kW/ m2*K) (312.57355 K) = 1.5996 x 10 – 3 m2
A2 = 500 kW / (400) (378.4047 K) = 3.3003 x 10 – 3 m2 
A3 = 400 kW/ (400) (441.11245 K) = 2.266 x 10 – 3 m2 
A4 = 400 kW / (400) (378.4047 K) = 2.6467 x 10 – 3 m2 
 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
0.00817418 M2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 78
Ejemplo 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
H1 626 586 9.602 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 ∆min de 20 k y obtenga las predicciones de área y energía parta 
este problema. Diseñe la red y corrobore las predicciones hechas.
Paso 1. ∆min de 20 K, se modificaron las corrientes calientes.
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
Corriente T ent, °C Tsal, °C Wcp, 
MW/°C
H1 606 566 9.602
H2 600 499 2.931
H3 528 353 6.161
C1 497 613 7.179
C2 389 576 0.641
C3 326 386 7.627
C4 313 566 1.69
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 79
Paso 2. 
Corriente T original T Mod 
H1 626 606 
 586 566
H2 620 600 
 519 499
H3 528 528 
 353 353
C1 497 497 
 613 613
C2 389 389 
 576 576
C3 326 326 
 386 386
C4 313 313 
 566 566
T 606 T1 613 DT1 7
T 566 T2 606 DT2 6
T 600 T3 600 DT3 24
T 499 T4 576 DT4 10
T 528 T5 566 DT5 38
T 353 T6 528 DT6 29
T 497 T7 499 DT7 2
T 613 T8 497 DT8 108
T 389 T9 389 DT9 3
T 576 T10 386 DT10 33
T 326 T11 353 DT11 27
T 386 T12 326 DT12 13
T 313 T13 313 
T 566
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 80
Paso 3. Graficar las corrientes de acuerdo a su temperatura modificada 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
313
566
326
386389
576
497
613
528
353
600
499
626
586
H1 H2 H3 C1 C2 C3 C4
H1 H2 C4
wCp T wCp T wCp T
9.602 626 2.931 600 1.69 313
9.602 586 2.931 499 1.69 566
H3 C1
wCp T wCp T
6.161 528 7.179 497
6.161 353 7.179 613
C2 C3
wCp T wCp T
0.641 389 7.627 326
0.641 576 7.627 386
Paso 4. Balance entalpico 
H1 -2.492 Btu/hr
H2 -54.552 Btu/hr
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 81
H3 -211.368 Btu/hr
H4 -8.95 Btu/hr
H5 -156.218 Btu/hr
H6 134.125 Btu/hr
H7 9.962 Btu/hr
H8 507.168 Btu/hr
H9 -9.648 Btu/hr
H10 605.154 Btu/hr
H11 495.126 Btu/hr
H12 41.808 Btu/hr
Paso 5. Cascada de calor 
Q1 0 Btu/hr
Q2 -2.492 Btu/hr
Q3 -57.044 Btu/hr
Q4 -268.412 Btu/hr
Q5 -277.362 Btu/hr
Q6 -433.58 Btu/hr
Q7 -299.455 Btu/hr
Q8 -289.493 Btu/hr
Q9 217.675 Btu/hr
Q10 208.027 Btu/hr
Q11 813.181 Btu/hr
Cantidad mínima de calentamiento 
Qh = 813.181 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 82
Paso 6. Cantidad mínima de enfriamiento 
 
Cantidad mínima de enfriamiento 
Qc = 1626.362 Btu / hr 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
Q1 813.181 Btu/hr
Q2 810.689 Btu/hr
Q3 756.137 Btu/hr
Q4 544.769 Btu/hr
Q5 535.819 Btu/hr
Q6 379.601 Btu/hr
Q7 513.726 Btu/hr
Q8 523.688 Btu/hr
Q9 1030.856 Btu/hr
Q10 1021.208 Btu/hr
Q11 1626.362 Btu/hr
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 83
EJERCICIO 10.19
Repita el problema anterior para un valor de delta T minima de 10°C. Compare
resultados Problema 10.8 Ahmad, Linnhoff y Smith (Computers Chem. Engng.,
10, 7, 751-767, 1990) reportan el siguiente problema de 5 Corrientes:
CORRIENTE Tent °C Tsal °C WCp, kw/°c h, kw/ m2 *°C
h1 159 77 22.85 1.0
h2 267 80 2.04 0.40
h3 343 90 5.38 5.00
C1 26 127 9.33 0.10
C2 118 265 19.61 5.00
Vapor 300 300 0.50
Agua 20 60 2.00
Usando un valor de ∆Tmin de 30 °C, se reporta un requerimiento de área de
3000 m^2. Construya un diagrama de curvas compuestas y corrobore ese
resultado. Diseñé una red de intercambiadores de calor y evalué el área requerida
por el diseño. ¿Es la predicción de requerimientos de área satisfactoria?
Se siguieron los siguientes pasos para la solución:
1) Primero obtenemos las temperaturas arregladas sumándole a las frías el 
intervalo mínimo de 10 °C y las ordenamos de mayor a menor
CORRIENTE TEMPERATURA ORIGINAL TEMPERATURA AJUSTADA ORDEN
Tent Tsal Tent Tsal
h1 159 159 T4
77 77 T9
h2 267 267 T3
80 80 T8
h3 343 343 T1
90 90 T7
C1 26 36 T10
127 137 T5
C2 118 128 T6
265 275 T2
2) Ordenar por intervalos de temperaturas
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 84
3) Grafico de las corrientes deacuerdo a sus intevalos
343 – 333
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
275 – 265
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
267 – 257
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
159 – 149
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------
137 – 127
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
128 – 118
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
90 – 80 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
80 – 70
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
77 – 67 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
36 – 26
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
(343-275)
(275-267)
(267-159)
(159-137)
(137-128)
(128-90)
(90-80)
(80-77)
(77-36)
T1 343
T2 275
T3 267
T4 159
T5 137
T6 128
T7 90
T8 80
T9 77
T10 36
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 85
h1 h2 h3 C1 C2
4) Cantidad de calor para cada tipo de corriente 
4.1) Corriente caliente
 ∆ H1=(80−77 ) (1.0 )=3KW
 ∆ H2=( 90−80 ) (1.0+0.4 )=14KW
 ∆ H3= (128−90 ) (1.0+0.4+5.00 )=243.2KW
 ∆ H4=(137−128 ) (1.0+0.4+5.00 )=57.6KW
 ∆ H5= (159−137 ) (1.0+0.4+5.0 )=140.8KW
 ∆ H6= (267−159 ) (0.4+5.00 )=583.2KW
 ∆ H7= (275−267 ) (5.00 )=40KW
 ∆ H8= (343−275 ) (5.00 )=340KW
4.2) Corriente fría
 ∆ H1=(67−26) (0.1 )=4.1KW
 ∆ H2=(70−67 ) (0.1 )=0.3KW
 ∆ H3= (80−70 ) (0.1 )=1KW
 ∆ H4=(118−80 ) (0.1 )=3.8KW
 ∆ H5= (127−118 ) (0.1+5.00 )=5.4KW
 ∆ H6= (149−127 ) (5.00 )=110 KW
 ∆ H7= (257−149 ) (5.00 )=540KW
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 86
 ∆ H8= (265−257 ) (5.00 )=40KW
4.1 4.4 5.4 9.2 14.6 124.6 664.6 704.6
0
50
100
150
200
250
300
350
400
CFRIA
CCALIENTE
 Cantidad mínima de enfriamiento: 4.1kw
 Cantidad mínima de calentamiento: 960.4 kw
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
CORRIENTES CALIENTES CORRIENTES FRÍAS
T h T h
77 0 26 4.1
80 3 67 4.4
90 17 50 5.4
128 260.2 60 9.2
137 503.4 118 14.6
159 561 127 124.6
267 1285.5 129 664.6
295 1325 237 704.6
343 1665
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 87
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
CAPITULO
11
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 88
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 89
tabla 1 
datos del 
problema
Corriente T ent, °C Tsal, °C Wcp, KW/°C
h, 
W/m2*°C
C1 150 75 100 500
C2 250 80 50 400
F1 80 140 70 300
F2 65 270 40 200
∆Tmin 10 °C
Tabla 2: Temperaturas 
modificadas
Corriente T ent, °C Tsal, °C
Wcp, 
MW/°C
Solo se modifican las 
frias
C1 150 75 100
C2 250 80 50
F1 90 150 70
F2 75 280 40 T + ∆Tmin
Tabla 4: Lista de mayor a menor de las 
temperaturas
Corriente T original Tmodificada 
C1 150 150 
 75 75
C2 250 250 
 80 80
F1 80 90 
 140 150
F2 65 75 
 270 280
T1 280 °C
T2 250 °C
T3 150 °C
T4 90 °C
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 90
T5 80 °C
T6 75 °C
∆T1 30 °C
∆T2 100 °C
∆T3 60 °C
∆T4 10 °C
∆T5 5 °C
Tabla 5: Balance de entalpia
H1 1500 KW
H2 15000 KW
H3 4800 KW
H4 400 KW
H5 400 KW
Tabla 6: Cascada de calor
Q1 0 KW
Qh=Q1=No hay fuente de calor 
externa
Q2 1500 KW
Q3 16500 KW
Q4 21300 KW
Q5 21700 KW
Q6 22100 KW
Cantidad minima de calentamiento
Qh 22100 BTU/hr
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 91
Cantidad mínima de 
enfriamiento
Q1 22100 MW Q1=Hh T1 280 °C
Q2 23600 MW
Qi+1=Qi+H
i T2 250 °C
Q3 15000 MW T3 150 °C
Q4 0 MW PUNTO DE PLIEGUE T4 90 °C
Q5 400 MW T5 80 °C
Q6 22500 MW T6 75 °C
Qc 23600 MW
P.P.C 90 °F
P.P.F 80 °F
Numero mínimo de intercambiadores
Por arriba del punto 
Umin 3
Nc 3
Ns 1
Por abajo del punto 
Umin 4
Nc 4
Ns 1
Tabla 9: Cascada de calor corregida
Q1 6000 MW
Q2 8000 MW
Q3 4200 MW
Q4 7600 MW
Q1-Q3 1800 MW
dTC1 18 °C
TCC1 132 °C
Tabla 10: Tabla de 
costos
Tent, °C Tsal, °C MLDT Area,m2 costo Costo serv
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 92
Conexión 1 150 132
34.923717
5
1718030.1
6 149662597 
enfriador 1 132 75 1000000
95512258.
6 60000000
enfriador 2 250 80 500000
53734125.
6 85000000
Calentador 
1 65 270 400000
44651520.
6 902000000
U 100 W/m2 °C 343560502
104700000
0
F.CALIENTE F. FRIO DIF
150 alta temp. 132 18 DTh
140 baja temp. 80 60 DTc
10 diferencia 52 -42 DT2-DT1
T2-T1 t2-t1
Costo total
139056050
2 USD
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 93
Tabla 1: Datos del problema.
Corriente Ten °C Tsal °C WCp Kw/hr°C h,Kw/°Cm2
C1 750 350 45 0.1
C2 550 250 40 0.4
F1 300 900 43 0.2
F2 200 550 20 0.2
dTmin 50 °C
1) Tmin.=50 °C
Corriente Toriginal Tsal Tajustada Orden 
1 750 700 T2
 350 300 T5
2 550 500 T4
 250 200 T6
3 300 300 duplicada
 900 900 T1
4 200 200 duplicada
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 94
 550 550 T3
2) Ordenando las temperaturas de mayor a menor:
dTmin. 50 °C
T1 900 °C
T2 700 °C
T3 550 °C
T4 500 °C
T5 300 °C
T6 200 °C
3) Como el problema ya nos da los valores de W procedemos a graficar las corrientes de 
acuerdo a su temperatura modificada.
C1 C2
wCp T wCp T
45 750 40 550
45 350 40 200
F1 F2
wCp T wCp T
43 300 20 200
43 900 20 550
15 20 25 30 35 40 45 50
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
200
550
300
900
550
200
750
350
C1
C2
F1
F2
4) Cálculo del balance entálpico:
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 95
Fórmula:
dH1 5000 Kw/hr
dH2 -2700 Kw/hr
dH3 -55000 Kw/hr
dH4 17000 Kw/hr
5) Cascada de calor:
Por regla heurística el concepto es calor Q1=�
Fórmula: 
Resultados: 
Q
T1 900 °C 0 Q1
dH1 5000 Kw/hr 
T2 700 °C 5000 Q2
dH2 -2700 Kw/hr 
T3 550 °C 2300 Q3
dH3 -55000 Kw/hr 
T4 500 °C -52700 Q4
dH4 17000 Kw/hr 
T5 300 °C -35700 Q5
Cantidad mínima de calentamiento:
Qh 52700 Kw/hr
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 96
6) Cantidad mínima de enfriamiento y el punto de pliegue:
Donde Qh=Q1
Q
T1 900 °C 52700 Q1
dH1 5000 Kw/hr 
T2 700 °C 57700 Q2
dH2 -2700 Kw/hr 
T3 550 °C 55000 Q3
dH3 -55000 Kw/hr 
T4 500 °C 0 Q4
dH4 17000 Kw/hr 
T5 300 °C 17000 Q5
Qc 17000 Kw/hr
P.P.C 550 °C
P.P.F 500 °C
7) Número mínimo de intercambiadores 
Fórmula: 
c) Para la zona arriba del punto de pliegue o zona de calentamiento.
Nc 4
Ns 1
Umin. 4
d) Para la zona por abajo del punto de pliegue o zona de 
enfriamiento.
Nc 2
Ns 1
Umin. 2
8) Carga térmica del primer enfriador. 
Q1 9000 Kw/hr
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 97
9) Carga térmica del segundo enfriador.
Q2 8000 Kw/hr
10) Consumo mínimo de enfriamiento.
Q1+Q2 17000 Kw/hr
11) Área de la red: 
Fórmula: 
EJERCICIO 11.3
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
A 17.3 m2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 98
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/m^2*°C
h1 10 0.2
h2 40 0.2
C1 20 0.2
C2 15 0.2
Los valores de las áreas de los equipos instalados son:
INTERCAMBIADO
R
AREA (m2)
h1 267
h2 359
C2 256
C1 217
a) Demuestre que para una ∆Tmin de 10 °C, la carga mínima de
calentamiento es de 300 KW.
b) Compare los requerimientos energéticos mínimos con los reales, y en caso
de haber diferencia proponga los cambios que puedan mejorar la eficiencia
de la red. De ser posible, proponga una red revisada que consuma la
mínima cantidad de energía.
c) Calcule los requerimientos mínimos de área proceso-proceso y
comparemos con el respectivo valor de área instalada. ¿Cuál es la
eficiencia de uso de área en la red original? ¿Cuánto mejora este valor en
la red revisada?
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 99
d) Estime el tiempo de recuperación de capital suponiendo que los costos de
inversión adicional y de servicios pueden calcularse mediante las siguientes
expresiones:
Inversión adicional: a+b (area )2
Donde a= 30800; b=750 y c=0.83, con área en m2
Costo de servicios=d (servicio de calentamiento) +e (servicio de enfriamiento)
Donde d=110 y e=10$/kW
Se siguen los siguientes pasos para la solución:
a) Temperaturas ajustadas
CORRIENTE TEMPERATURA ORIGINAL TEMPERATURA AJUSTADA ORDEN
Tent Tsal Tent Tsal
1 150 150 T2
45 45 T7
2 125 125 T3
65 65 T5
3 20 30 T8
155 165 T1
4 40 50 T6
112 122 T4
b) Grafico de las corrientes deacuerdo a sus intevalos
165
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 1
150
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆ H2
125
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 3
122
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 4
65
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆H 5
50 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 100
∆H 6
45
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆ H 7
30 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
h1 h2 C1 C2
a) Calculo de las entalpias
∆ H i=(∑W Cp , cal−∑W C p , frias) (T i−T i+ 1)
∆ H1=(−5 BTUhr∗° F ) (165−150 )=−350
BTU
hr∗° F
∆ H2=(4 BTUhr∗° F−5
BTU
hr∗° F )(220−150 )=−70
BTU
hr∗° F
∆ H3=(10 BTUhr∗° F−5
BTU
hr∗° F )(150−140 )=50
BTU
hr∗° F
∆ H4=[10 BTUhr∗° F−(5 BTUhr∗° F +3 BTUhr∗° F )] (140−100° C )=80 BTUhr∗° F
∆ H5=(10 BTUhr∗° F−3
BTU
hr∗° F ) (100−70 )=210
BTU
hr∗° F
b) Cascada de calor 
Q Qi Q Qi
T1=270 0 Q1 420 Q1=Qh
∆ H1=−350 Q2=Q1+∆H 1 Q2=Q1+∆H 1
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 101
T2=220 Q2=−350 Q2=0−350 Q2=70 Q2=420−350
∆ H2=−70 Q3=Q2+∆H 2 Q3=Q2+∆H 2
T3=150 Q3=−420 Q3=−350−70 Q3=0 Q3=70−70
∆H 3=50 Q4=Q3+∆H 3 Q4=Q3+∆ H3
T4=140 Q4=−370 Q4=−420+50 Q4=50 Q4=0+50
∆ H4=80 Q5=Q4+∆H 4 Q5=Q4+∆ H4
T5=100 Q5=−290 Q5=−370+80 Q5=130 Q5=50+80
∆ H5=210 Q6=Q5+∆H 5 Q6=Q5+∆H 5
T6=70 Q6=−70 Q6=−290+210 Q6=340 Q6=130+210
c) Cantidad de calor para cada tipo de corriente 
1) Corriente caliente
∆ H1=(50−45 ) (10 )=50KW
∆H2=(65−50 ) (10 )=150KW
∆H3= (122−65 ) (10+40 )=2850KW
∆H4=(125−122 ) (10+40 )=150KW
∆H5= (150−125 ) (10 )=250KW
2) Corriente fría
∆ H1=(35−20 ) (20 )=300KW
∆H2=( 40−35 ) (20 )=100KW
∆H3= (55−40 ) (20+15 )=525KW
∆H4=(112−55 ) (20+15 )=1995KW
∆H5= (115−112 ) (20 )=60KW
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 102
∆ H6= (140−115 ) (20 )=500KW
∆H7= (155−140 ) (20 )=300KW
 Para las corrientes calientes 
Para las corrientes frías 
T H
45 0
50 50
65 200
122 3050
125 3200
150 3450
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Punto de pliegue 125 para la zona caliente y 115 para la zona fría la carga mínima
de calentamiento no es de 300 sino resulta de 370 KW.
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
T H corregida
20 50
35 350
40 450
55 975
112 2970
115 3030
140 3530
155 3830
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 103
EJERCICIO 11.4 
Considere la red instalada del problema anterior. Si se fija un valor de ∆Tmin de
20 °C, la carga mínima de calentamiento es de 605 KW. Repita el análisis para
este nuevo valor de ∆Tmin .
Se llevaron a cabo los siguientes pasos:
Inciso A
CORRIENT
E
TEMPERATURA ORIGINAL TEMPERATURA AJUSTADA
Tent Tsal Tent Tsal
1 150 150
45 45
2 125 125
65 65
3 20 40
155 175
4 40 70
112 132
1) Grafico de las corrientes deacuerdo a sus intevalos
175 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 104
∆ H 1
150
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 2
132
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 3
125
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 4
70
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
∆H 5
65
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆H 6
45
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
∆H 7
40 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
h1 h2 C1 C2
2) Cantidad de calor para cada tipo de corriente 
2.1) Corriente caliente
∆ H1=(65−45 ) (10 )=200KW
∆H2=(70−65 ) (10+40 )=250KW
∆H3= (125−70 ) (10+40 )=2750KW
∆H4=(132−125 ) (10 )=70KW
∆H5= (150−132 ) (10 )=180KW
2.2) Corriente fría
∆ H1=(25−20 ) (20 )=100KW
∆H2=( 45−25 ) (20 )=300KW
∆H3= (50−45 ) (20 )=100KW
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 105
∆ H4=(105−50 ) (20+15 )=1925KW
∆H5= (112−105 ) (20+15 )=245KW
∆H6= (130−112 ) (20 )=360KW
∆H7= (155−130 ) (20 )=500KW
Corrientes frías
Corrientes calientes
T H
45 0
65 200
70 450
125 3200
132 3270
150 3450
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
20
40
60
80
100
120
140
160
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
T H corregida
20 200
25 300
45 600
50 700
105 2625
112 2870
130 3230
155 3730
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 106
Gráfico final. 
Ejercicio 11.2 
Ejercicio 11.3 
Ejercicio 11.4 
Ejercicio 11.6 
 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 107
Ejercicio 11.12. Se ha propuesto la siguiente red de recuperación de calor para
una refinería (G.T. Polley.M.H Panjeh Shani y F.O . Heredé, Trans IchemE. 68. Part
A. 211. 1990). 
Las temperaturas se indican en °C y las cargas térmicas asociadas con cada
intercambiador se representan en MW. 
a) Indique si la red propuesta tiene un nivel máximo de recuperación de
energía si se toma un valor de ∆T min de 20 °C 
b) Si la red tiene campo para ahorro adicional de energía, muestre los
cambios que llevarían el diseño hasta su máxima eficiencia térmica. 
c) Si se toman en cuenta los siguientes valores esperados de los coeficientes
de película para cada corriente calcular el área adicional proceso-proceso
que requiere para la nueva red. 
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 108
Solución 
Tabla 1: Datos del problema
Corriente T ent, °C Tsal, °C Wcp, MW/°C h,kw/m2º
C
C1 180 30 0.08 444
C2 270 40 0.115 654
C3 350 30 0.034 368
C4 380 50 0.145 300
C5 150 100 0.659 353
C6 290 190 0.386 689
H1 20 290 0.523 295
Paso 1. Datos del problema 
∆T min 20 °C
Paso 2. Modificar las temperaturas frías 
Tabla 2: Temperaturas modificadas
Corriente T ent, °C Tsal, °C Wcp, MW/°C Solo se modifican las 
frias
C1 180 30 0.08
C2 270 40 0.115
C3 350 30 0.034
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 109
C4 380 50 0.145
C5 150 100 0.659
C6 290 190 0.386
H1 40 310 0.523 T + dTmin
Paso 3. Ordenas las temperaturas de mayor a menor 
Corriente T original Tmodificada
C1 180 180
 30 
C2 270 270
 40 
C3 350 350
 30 
C4 380 380
 50 
C5 150 150
 100 
C6 290 290
 190 
H3 40 40
 290 
T1 380 °C
T2 350 °C
T3 310 °C
T4 290 °C
T5 270 °C
T6 190 °C
T7 180 °C
T8 150 °C
T9 100 °C
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 110
T10 50 °C
T11 40 °C
T12 30 °C
Paso 4. Diferencia de temperaturas 
∆t1 = 380- 350 = 30 °C 
∆t2 = 350-310 = 40 °C 
∆t3 = 310- 390 = 20 °C 
∆t4 = 290 – 270 = 20 °C 
∆t5 = 270 – 190 = 80 ° C 
∆t6 = 190 – 180 = 10 °C
∆t7 = 180 – 150 = 30 °C
∆t8 = 150 – 100 = 50 °C
∆t9 = 50 – 40 = 10 °C
∆t10 = 40 – 30 = 10 °C 
∆T1 30 °C
∆T2 40 °C
∆T3 20 °C
∆T4 20 °C
∆T5 80 °C
∆T6 10 °C
∆T7 30 °C
∆T8 50 °C
∆T9 50 °C
∆T10 10 °C
∆T11 10 °C
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 111
Paso 5. Balance de entalpia 
H1 13320 MW
H2 26160 MW
H3 7360 MW
H4 6000 MW
H5 28240 MW
H6 6890 MW
H7 8850 MW
H8 44.8 MW
H9 21.5 MW
H10 5.1 MW
H11 8.96 MW
Paso 6. Cascada de calor 
Q1 = 0 
Q2 = 0 + 13320 = 13320 
Q3 = 13320+ 26160 = 39480 
Q4 = 39489 +6000 = 46840Q5 = 46840 +28240 = 52840 
Q6 = 52840+6890 = 81080 
Q7 = 81080 + 8850 = 87970 
Q8 = 87970+44.8 = 96820 
Q9 = 96820 + 21.5 = 96865
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 112
Q10 = 96865+ 5.1 = 96886 
Q11 = 96886+ 8.96 = 96891 
Qi+1=Qi+ΔH i
Cascada de calor 
Q1 0 MW
Q2 13320 MW
Q3 39480 MW Qh=Q1=No hay fuente de calor externa
Q4 46840 MW
Q5 52840 MW
Q6 81080 MW
Q7 87970 MW
Q8 96820 MW
Q9 96865 MW
Q10 96886 MW
Q11 96891 MW
Cantidad mínima de calentamiento 
Qh = 96891 MW 
Paso 8. Calculo del punto de pliegue y cantidad mínima de enfriamiento 
Q1 = 96891 MW 
Q2 = 96891 + 13320 = 110211.4 
Cantidad mínima de enfriamiento
Q1 96891.4 MW T1 380 °C
Q2 110211.4 MW T2 350 °C
Q3 123051.4 MW T3 310 °C
Q4 104251 MW T4 290 °C
Q5 102891.4 MW T5 270 °C
Q6 125131 MW T6 190 °C
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 113
Q7 103781.4 MW T7 180 °C
Q8 0 MW T8 150 °C
Q9 96936.2 MW T9 100 °C
Q10 96912.9 MW T10 50 °C
Q11 96896.5 MW T11 40 °C
Q12 96900.36 MW T12 30 °C
Qc 125131.4 MW
Para 
corriente 
caliente 150 °F
Para 
corriente 
fría 130 °F
Paso 9. No. Mínimo de intercambiadores 
Número mínimo de intercambiadores
Por arriba del punto 
Umin 7
Nc 3
Ns 1
Por abajo del punto 
Umin 2
Nc 2
Ns 1
Paso 10 
Tabla 9: Cascada de calor corregida
Q1 2.4 MW
Q2 13.8 MW
Q3 6.8 MW
Q4 33.35 MW
Q5 0 MW
Q6 54.04 MW
Q7 73.22 MW
Q1-Q3 4.4 MW
Q1remandente
dTC1 55 °C
TCC1 235 °C
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 114
Tabla de costos 
Tent, °C Tsal, °C MLDT Area,m2 costo Costo serv
Conexión 
1
180 235 8.3810687
5
2863.5966 32484.399
7
 
enfriador 
1
235 30 800 21303.666
7
24000
enfriador 
2
270 40 1150 23427.126
8
264500
Calentado
r 1
50 380 4279.0909
1
39110.291
7
15533100
U 100 W/m2 °C 116325.48
5
15821600
F.CALIENT
E
 F. FRIO DIF DTh
180 alta temp. 235 55 DTc
380 baja temp. 50 330 DT2-DT1
200 diferencia 185 15
T2-T1 t2-t1
Costo 
total
15705274.
5
USD
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 115
SINTESIS Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS | UNIDAD 2
DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 116
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DISEÑO DE PROCESOS EN INGENIERÍA QUÍMICA 117
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