Otimização operacional do sistema termoelétrico de uma refinaria de petróleo.

• Ano de defesa: 2005
• Autor(a) principal: Micheletto, Sandra Regina
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Linear programming; Mixed programming; Programação linear; Programação mista; Refinarias; Refineries; Thermal power plants; Usinas termoelétricas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-04092025-142001/

O objetivo da dissertação é desenvolver um modelo de programação matemática, aplicado à central termoelétrica da Refinaria de Capuava (RECAP) e suas interligações com as demais unidades de processo, para otimização estrutural e de parâmetros operacionais, visando atender a demanda e distribuir energia a mínimo custo. O modelo apresenta diversas restrições impostas pelo processo, tais como balanços de massa e energia, limites operacionais dos equipamentos, limite de demanda e contratos de importação de energia elétrica. O resultado esperado é a carga ótima para cada equipamento e o custo operacional mínimo. O trabalho pode ser usado para estudos de viabilidade técnico-econômica de modernização ou ampliação da planta industrial. O primeiro passo na construção do modelo é elaborar um fluxograma simplificado de processo que contenha todos os equipamentos e alinhamentos capazes de representar as possíveis configurações operacionais da central termoelétrica, considerando os aspectos de produção, compra e distribuição de utilidades. A seguir, esta configuração é modelada, de forma simplificada, considerando na modelagem apenas os sistemas passíveis de otimização, usando técnicas de Programação Linear Mista Inteira (MILP) onde as variáveis contínuas são usadas para representar as condições operacionais e as variáveis discretas para indicar o estado de cada equipamento. Para a elaboração do modelo são necessários dados de processo. Para isto foi feita uma tomada deoperação da planta industrial, em um dia escolhido aleatoriamente, contendo todas as informações disponíveis no processo. Foram elaborados balanços de massa e energia e, este conjunto de dados, denominado Caso Base, foi usado como referência para avaliar a eficácia do modelo proposto. ) Ele serviu também, para análise crítica das simplificações introduzidas no problema nos fechamentos dos balanços de massa e energia reais, por exemplo, consumo de utilidades dos acionadores de equipamento rotativos, estimado a partir da curva de performance quando não há medição de vazão. Além disto, possibilitou a validação do modelo proposto. São considerados dois cenários distintos. No primeiro, a configuração e as condições operacionais não mudam ao longo do tempo, a demanda de utilidades é constante. O segundo cenário é mais complexo, pois considera a flexibilidade existente na planta industrial que está sujeita a mudanças nas condições operacionais e de configuração dos processos, importação de energia elétrica, preço de energia elétrica, parada de equipamentos ou unidades, e resulta numa demanda de utilidades variável ao longo do tempo. Neste caso, o problema é resolvido como um modelo MILP multiperíodo e são analisadas as situações anormais mais freqüentes, como parada da Unidade de Propeno, interrupção no fornecimento de energia elétrica pela concessionária local, parada do conjunto turbo-expansor/gerador elétrico e da caldeira recuperadora de calor da Unidade deCraqueamento Catalítico de Resíduos. Com o modelo validado, o problema é resolvido de modo a obter a configuração ótima e o mínimo custo operacional. É calculada a variação de custo operacional em relação ao Caso Base, demonstrando a eficácia da aplicação de técnicas de otimização, restritas à central termoelétrica, na performance financeira da planta industrial sem qualquer investimento de capital.