Formulación de un modelo de predicción de ensuciamiento de los intercambiadores de calor del tren de precalentamiento de la unidad de destilación de crudo u-2000 de la refinería de Barrancabermeja

Abstract

Los intercambiadores de calor son equipos diseñados para la transferencia de calor, y su mayor problema es la perdida de eficiencia debido a la acumulación de depósitos indeseados sobre su superficie de transferencia, fenómeno llamado ensuciamiento. La unidad de destilación de crudos U-2000 tiene un tren de precalentamiento diseñado para aportar el 60% de la energía necesaria para su operación, y la pérdida de transferencia de calor por ensuciamiento causa un mayor costo energético y restricciones en su capacidad de carga y producción. En este trabajo de aplicación se desarrollaron para cada intercambiador del segundo tren de precalentamiento de la U-2000 unos modelos empíricos para la predicción del ensuciamiento. Partiendo de cinco años de datos históricos de la unidad, se calculó el factor ensuciamiento de los intercambiadores (Rf) a partir del coeficiente global de transferencia (U) y la diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD), obteniéndose así una tendencia del ensuciamiento durante su tiempo de operación. Posteriormente mediante un análisis de regresión lineal múltiple se obtuvo un modelo del factor de ensuciamiento en función del tiempo, del flujo de las corrientes fría y caliente, y la diferencia de temperatura media logarítmica, los cuales tuvieron significancia estadística con un intervalo de confianza del 95%. También se simularon de manera rigurosa los intercambiadores de calor, obteniéndose datos de su comportamiento mediante un análisis de sensibilidad, con los que se desarrollaron modelos similares a los estimados con los datos históricos. Igualmente se obtuvieron datos para estimar los costos causados por operar los intercambiadores evaluados con un alto grado de ensuciamiento. Por ultimo con los modelos empíricos de predicción de ensuciamiento obtenidos con los datos históricos, se estimó mediante una función objetivo, el tiempo en que los intercambiadores alcanzan un nivel de ensuciamiento que afecta la operación y deben iniciar su programa de limpieza.