Desenvolvimento de software para a sintese de rede de trocadores de calor considerando projeto detalhado e a flexibilidade do sistema

Autor(es)

Marcia Cristina Roque

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Quimica
• Data de defesa: 2000-09-28

Membros da banca

Liliane Maria Ferrareso Lona; Mauro Antonio da Silva Sa Ravagnani; Roger Josef Zemp

• Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona

Resumo

Dentro do contexto de minimização de custos e máximo retomo econômico aliado ao atual interesse pela preservação ambientaI, a minimização energética em uma indústria química vem ao encontro as principais tendências do mercado. Ao minimixar o gasto energético (fontes de aquecimento e resfriamento), a indústria estará reduzindo o custo de produção e consequentemente alterando diretamente o custo do produto fmal. Além disso, a empresa estará diminuindo o impacto ambientaI causado pelos processos de geração de energia (caldeiras e torres de resfriamento). Contudo, em plantas já existentes, qualquer alteração implica em custo e no caso de projetos ainda não implantados, o custo pode advir da implantação de novas unidades de troca térmica e tubulações, bem como de bombas e compressores, além de instrumentação. Neste contexto, o presente trabalho visa a elaboração de um "software" que gere a configuração da uma rede de trocadores de calor (R TC) que possa atender os requisitos energéticos com o mínimo custo possível através da otimização do número de unidades de transferência de calor e da área de troca térmica requerida por estes equipamentos. Isto será feito utilizando-se técnicas de análise técnico econômica, que se valem de correlações de custo que calculem o custo das unidades. As técnicas de otimização visam a redução da área de troca térmica e dos custos de implantação da RTC em conjunto. Para a síntese de uma RTC, existem métodos baseados em heurísticas e em modelos de otimização. No presente trabalho, visa-se a integração dos métodos heurísticos, a fnn de se aproveitar os pontos fortes dos métodos isolados. Outro ponto relativo aos trabalhos realizados até a atualidade é que o projeto dos trocadores de calor nem sempre é levado a cabo durante a síntese da RTC, o que pode levar a inviabilidade da implantação da rede devido a elevadas quedas de pressão nos equipamentos de troca térmica. No presente trabalho, serão levadas em consideração a queda de pressão dos trocadores e a redução na quantidade de calor realmente trocada por estes equipamentos em virtude de incrustações nos equipamentos. O cálculo dos coeficientes de troca térmica será efetuado pelos métodos de Bell Delaware e de Kem, a fim de facilitar uma comparação entre os resultados fornecidos por estes dois métodos e o projeto dos trocadores será efetuado em paralelo com a síntese da RTC. Com o projeto da RTC podem aparecer "laços" após a síntese, que senam "caminhos" com trocadores que podem ser eliminados sem prejudicar a troca térmica efetiva da RTC e que caso não sejam retirados podem afetar o custo anual total da RTC. Neste trabalho, será utilizado um algoritmo para quebra de laços baseado na construção da "Matriz de Incidência" proposta por Pethe et aI. (1989). Levando-se em consideração os múltiplos períodos de operação de um único processo químico, será efetuada uma análise de flexibilidade segundo a metodologia proposta por Ravagnani e Módenes (1996) (AU)

• Processo FAPESP: 98/07548-0 - Desenvolvimento de software para a síntese de rede flexível de trocadores de calor considerando análise econômica detalhada
• Beneficiário: Marcia Cristina Roque Corrêa Marques
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado