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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
Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Sumário
1 Uso de Simuladores de ProcessosIntroduçãoHistórico
2 Estratégias de CálculoSimulação Modular-SequencialSimulação Orientado a Equações
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Introdução aos Simuladores de Processos
Engenharia de Processos
Ciências Básicas
Fundamentos
Engenharia de Equipamentos
Engenharia de Processos
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
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).
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Histórico dos Simuladores de Processos
Breve Histórico dos Simuladores de Processos
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).
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Histórico dos Simuladores de Processos
Breve Histórico dos Simuladores de Processos
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.
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
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.
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Simulação Modular-Sequencial
Estratégia Modular-Sequencial
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Simulação Modular-Sequencial
Estratégia Modular-Sequencial
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Simulação Modular-Sequencial
Estratégia Modular-Sequencial
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.
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
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.
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Uso de Simuladores de Processos Estratégias de Cálculo
Simulação Orientado a Equações
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.
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