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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
ABORDAGEM PARA REUTILIZAÇÃO DE TROCADORES EM SÍNTESE E RETROFIT DE REDES DE TROCADORES DE CALOR
Submission Author:
Gustavo Pandolfo , DF , Brazil
Co-Authors:
Gustavo Pandolfo, Valter Bravim Junior, Roger Josef Zemp
Presenter: Valter Bravim Junior
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0210
Abstract
A síntese e otimização de redes de trocadores de calor tem um papel de grande importância na engenharia de processos por minimizar o gasto energético e econômico através da integração energética, assim também reduzindo impactos ambientais relacionados ao emprego de utilidades em processos de troca térmica. Dentro dos métodos de integração energética desenvolvidos nas últimas décadas, o Retrofit permite a alteração de redes de trocadores de calor de forma retroativa, pela realocação ou adição/remoção de trocadores ou a modificação das tubulações de processo, para tornar a rede mais energeticamente eficiente. O presente artigo apresenta um método desenvolvido para alocar trocadores de calor já disponíveis para uso, com dimensões e propriedades conhecidas, em um sistema de correntes de processo para a síntese de uma rede de trocadores de calor otimizada. Em comparação a outros métodos de integração energética, como a metodologia Pinch, este método visa o aproveitamento de equipamentos à disposição, otimizando a alocação dos mesmos, ao invés de focar no cálculo para aquisição de novos trocadores de calor. Esse modelo foi desenvolvido a partir da formulação de um algoritmo computacional, onde as equações de balanço de energia e restrições presentes no sistema são resolvidas por um método numérico simultâneo baseado em programação não-linear inteira mista (MINLP), em que a otimização desse sistema de equações é feita com a ajuda do software GAMS. Essas equações são organizadas com o auxílio do conceito de superestruturas, para determinar as possibilidades de alocação dos trocadores de calor na rede resultante. O algoritmo foi construído progressivamente e testado para diferentes estudos de caso para verificar sua utilidade em cenários gradativamente mais complexos, levando em conta condições como a natureza das correntes envolvidas e a divisão de correntes para alocação de trocadores em paralelo. Ao final do estudo, o algoritmo resultante será aplicado em um último estudo de caso mais complexo, retirado da literatura sobre o Retrofit de redes de trocadores de calor, onde se espera expor a praticidade e utilidade do algoritmo para o fim de aproveitamento de trocadores de calor disponíveis, comparando-o aos métodos clássicos encontrados na literatura sobre a síntese de redes de trocadores de calor.
Keywords
Redes de trocadores de calor, Retrofit, Superestrutura, Abordagem Simultânea, Otimização de Processos
