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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo

Tópicos em Simulação e Otimização de ProcessosAula 3: Uso de Simuladores de Processos

Prof. Rodolfo Rodrigues, [email protected]

Curso de Engenharia QuímicaUniversidade Federal do Pampa

Campus Bagé

29 de janeiro de 2013

Prof. Rodolfo Rodrigues Engenharia Química

BA000379 – Tópicos em Simulação & Otimização de Processos 1 / 13


Sumário

1 Uso de Simuladores de ProcessosIntroduçãoHistórico

2 Estratégias de CálculoSimulação Modular-SequencialSimulação Orientado a Equações




Introdução aos Simuladores de Processos

Engenharia de Processos

Ciências Básicas

Fundamentos

Engenharia de Equipamentos

Engenharia de Processos




Histórico dos Simuladores de Processos

Breve Histórico dos Simuladores de Processos

1958 M. W. Kellog Corp. apresentou o sistema Flexible Flow.1966 Simulation Science (Los Angeles, EUA) tem ideia de

comercializar um programa genérico de computador parasimular colunas de destilação.

1969 ChemShare (Houston, EUA) lança um programa paraaplicações na indústria de óleo e gás.

1970’s Grande companhias desenvolvem seus própriosprogramas para simulação de processos.

1976 Departmento de Energia dos EUA e MIT lançam o projetoASPEN (Advanced System for Process Engineering).






1981 É fundada a AspenTech a partir do projeto ASPEN.1982 Chega ao mercado os computadores pessoais.

1980’s Novos conceitos, interfaces gráficas amigáveis. Novaslinguagens de programação. Algoritmos numéricos maispoderosos.

1980’s Novas aplicações são lançadas dentre elas ChemCAD daChemStations (Houston, EUA) e Hysys da HyproTech(Calgary, Canadá).






1990’s A interface gráfica se tornou a parte central nodesenvolvimento do software. O poder dos antigossupercomputadores está disponível em computadorespessoais.

1990 Nasce o simulador gPROMS a partir de um centro depesquisa do Imperial College London.

2001 Surgem a proposta de um padrão de comunicação entresimuladores de processos: CAPEN-OPEN.

2002 AspenTech adquire a companhia canadense HyproTech.




Simulação Modular-Sequencial

Estratégia Modular-Sequencial

Cálculo é feito unidade por unidade seguindo umasequência de cálculos.Processos com reciclos são decompostos em uma oumais sequência de cálculos.Foi a primeira estratégia usada por simuladores deprocessos e ainda domina o mercado dos simuladores emestado estacionário.






Vantagens:1 Desenvolvimento modular de capacidades.2 Fácil programação e manutenção.3 Fácil controle de convergência em ambos os níveis (unidade e

processo).Desvantagens:

1 Necessidade de análises sistemáticas para inicialização decorrentes de amarração.

2 Dificuldade para tratar sequências de cálculos complexos.3 Dificuldade para tratar especificações com relação a variáveis

de operações internas.4 Não adequada para simulação dinâmica de sistemas com

reciclos.




Simulação Orientado a Equações

Estratégia Orientado a Equações

Equações do modelo são reunidas em um sistema deequações produzindo:

1 Equações algébricas não-lineares (NAE) para simulaçãoem estado estacionário e

2 Equações algébrico-diferenciais rígidas (DAE) parasimulação dinâmica.





Estratégia Orientado a Equações

Vantagens:1 Ambiente flexível para especificações, as quais podem ser

entrada, saídas e varíaveis de unidades internas.2 Melhor tratamento de reciclos e sem necessidade de

correntes de amarração.Desvantagens:

1 Maior esforço para programação.2 Necessidade de recursos computacionais substanciais

porém, este é cada vez mais o menor dos problemas.3 Dificuldades para tratar largos sistemas de DAE.4 Dificuldades para convergência e depuração.





Estratégia Orientada a Equações



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