Refervedores do tipo Kettle: uma nova abordagem de projeto Set-trimming

• Autor(a) principal: Sales, Guilherme de Magalhães
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13841
• topic: Trocadores de calor; Destilação; Modelagem; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA

Refervedores do tipo kettle são trocadores de calor utilizados principalmente em sistemas de destilação, com o intuito de fornecer energia térmica à corrente de fundo da coluna, causando sua ebulição e mantendo a funcionalidade do equipamento. O projeto de um refervedor tem como objetivo o detalhamento de um conjunto de variáveis geométricas que descrevem a construção do equipamento, garantindo através dos modelos termofluidodinâmicos que o serviço térmico requerido no processo será cumprido. Metodologias de projeto mais tradicionais são a escolha principal da prática industrial, envolvendo algoritmos iterativos fundamentados por heurísticas. É inerente a esse tipo de trabalho a dependência da experiência do engenheiro, bem como a impossibilidade de afirmar que a solução encontrada é a melhor possível dentre todas as alternativas viáveis, isto é, a solução ótima. O estudo de métodos de otimização no âmbito de projeto de equipamentos de processo é motivado por essas desvantagens dos métodos heurísticos, desencadeando uma busca por desenvolver e estudar algoritmos computacionais que sejam capazes de, a partir da formulação de um problema, retornar as características do melhor equipamento possível para a função desejada. Este trabalho apresenta como o projeto de kettles pode ser abordado como um problema de otimização utilizando o método set-trimming – uma técnica baseada em enumeração que utiliza operações sucessivas com subconjuntos do espaço de busca para obter, com garantia de otimalidade global, o melhor equipamento possível para o serviço térmico requerido. Descrevendo toda a modelagem e considerações termofluidodinâmicas do projeto, o trabalho mostra a aplicabilidade do set-trimming como uma nova abordagem para o projeto de kettles, centrada na busca pela solução ótima global, comparando seu desempenho com outros métodos otimizadores no que tange a sua performance.