Procedure for equipment selection in mechanical systems based on capital cost minimization and optimal loading

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Pargas Carmona, Luis Alberto
• Orientador(a): Silva, Júlio Augusto Mendes da
• Banca de defesa: Reynoso Meza, Gilberto, Silva, Júlio Augusto Mendes da, Sant’Anna, Ângelo Márcio Oliveira, Fontes, Cristiano Hora de Oliveira, Alves, Lourenço Gobira, Albuquerque Neto, Cyro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Bahia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI)
• Departamento: Escola Politécnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: FPSO; Otimização monobjetivo; Otimização multiobjetivo; Problema da carga ótima; Seleção ótima de equipamentos; Sistemas de água gelada
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::PESQUISA OPERACIONAL
• Link de acesso: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37810

Proporcionar o máximo desempenho com o custo mínimo é um desafio importante no desenho de instalações mecânicas. Um dos principais problemas é determinar a configuração ótima de um conjunto de unidades funcionando em paralelo (como chillers ou turbinas) que minimize o consumo total de energia. Este problema é amplamente estudado na literatura e é conhecido como “despacho econômico” (em sistemas de geração de potência) ou como “problema da carga ótima” (em sistemas de climatização). No entanto, este problema precisa que as unidades sejam selecionadas previamente. O procedimento proposto neste trabalho objetiva resolver o problema da seleção e o problema da carga simultaneamente. Esta é uma proposta que permite determinar, de maneira rigorosa, as unidades que devem ser compradas e a correspondente configuração de operação. O procedimento foi aplicado a dois estudos de caso: i) seleção de chillers em sistemas de água gelada, e ii) seleção de turbinas a gás e motores em plataformas offshore de petróleo e gás. Ambos os casos foram analisados utilizando duas abordagens alternativas. Em primeiro lugar, uma otimização monobjetivo de uma função combinada baseada no custo e, em segundo lugar, uma otimização multiobjetivo do custo de capital e do consumo de energia. Os resultados em todos os casos mostraram que a capacidade nominal total das unidades selecionadas não é necessariamente próxima da carga pico, que é uma regra geral habitualmente utilizada na seleção de equipamentos. No caso do sistema de água gelada, a capacidade nominal total dos chillers selecionados alcançou até 1.6 vezes a demanda máxima requerida. No caso da planta de utilidades na plataforma FPSO, as melhores soluções consistiram na seleção de equipamentos de diferente porte. Estes resultados contraintuitivos demonstram a necessidade da utilização de um procedimento sistemático de seleção.