Síntese de redes de trocadores de calor e análise de controlabilidade dinâmica

Abstract

Neste trabalho foi avaliada a síntese de redes de trocadores de calor (projeto nominal) e foi apresentada uma abordagem para a análise do comportamento dinâmico de redes. Para o processo de síntese foi explorado um estudo de caso obtido na literatura. Foi usado o método simultâneo Synheat, e seu resultado foi comparado com um fornecido na literatura usando‐se a tecnologia Pinch (síntese manual). O modelo Synheat é um problema do tipo MINLP, e tem o objetivo de minimizar o custo operacional e de investimento simultaneamente. Os resultados foram comparados considerando‐se o custo de investimento e de operação, o uso total de utilidades e a área total de troca térmica. Para o estudo de caso foi obtida uma rede com menor custo total anualizado e com maior integração energética das correntes. Para a análise do comportamento dinâmico, foi usado um exemplo obtido da Tese de Doutorado do Dr. Marcelo Escobar Aragão, onde o autor faz considerações de flexibilidade e controlabilidade no processo de síntese de redes. A abordagem do comportamento dinâmico é uma extensão do trabalho do autor, e vem a complementar sua metodologia proposta. Um modelo dinâmico do sistema foi projetado com o uso de controladores com dinâmica em malha aberta. Distúrbios foram aplicados no sistema, e sua influência foi avaliada na temperatura de saída das correntes para quatro estratégias de controle diferentes. A abordagem proposta representou o comportamento dinâmico das redes na forma desejada e se encaixa na metodologia de análise de redes proposta pelo autor.