Aplicação do Método de Adomian modificado e modelos termodinâmicos locais para a simulação de colunas de destilação

• Autor(a) principal: Pinheiro, Pedro Glowatzki
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/150666
• topic: Engenharia química

A modelagem e simulação de equipamentos industriais assume um papel cada vez mais importante em trabalhos de otimização e acompanhamento em tempo real. As colunas de destilação se encaixam nesse contexto, entretanto, seu equacionamento complexo e muito correlacionado acaba por tornar o esforço computacional requerido muito alto para a utilização em hardwares básicos. Para tanto, o método de decomposição de Adomian surge como uma alternativa à simulação tradicional numérica e transforma o conjunto de equações diferenciais do problema de valor inicial em uma série de polinômios que são tratados de forma semi-analítica. Assim, a resolução do problema se torna mais simplificada e aplicável. O presente trabalho tem como objetivo empregar o método de decomposição de Adomian em uma coluna de destilação em modo dinâmico, com duas modificações, que consistem na subdivisão em intervalos de integração e na substituição da integral simbólica, conforme propostas em estudos prévios. O trabalho foi desenvolvido em uma coluna de destilação multiestágios e multicomponente (simulada), e validado com uma mistura de acetona, benzeno e etanol. Para aumentar a precisão dos resultados, implementou-se os modelos termodinâmicos locais simplificados ao equacionamento, com o intuito de se trabalhar com a razão de equilíbrio de vaporização em função da composição e da temperatura de cada estágio O modelo foi implementado no software Maple 2015 da Maplesoft. Os resultados mostraram que a substituição de integrais simbólicas deixou o método cerca de 2,8 vezes mais rápido do que o ADM modificado apenas pela divisão em subintervalos. Ao se comparar com a resolução numérica por Runge-Kutta-Fehlberg, o Adomian foi em média 2 vezes mais rápido, podendo chegar a 5 vezes em casos mais extremos. O erro computacional da decomposição desenvolvida ficou na ordem de 10−5 e a variação no número de estágios da coluna não foi um problema para o ADM. A resposta em estado estacionário divergiu, comprovando o problema de convergência de séries polinomiais.