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Optimal MSF plant design
The aim of this paper is to present a rigorous model for Multi-Stage Flash Evaporation System (MSF). The MSF system is represented as a No Linear Programming (NLP) model. The model incorporates a high number of non-linear restrictions; so the achievement of the global optimum is difficult. Here, the study of an algorithm for the system optimisation is presented.Fil: Mussati, Sergio Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Cient铆ficas y T茅cnicas. Centro Cient铆fico Tecnol贸gico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo y Dise帽o. Universidad Tecnol贸gica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Instituto de Desarrollo y Dise帽o; ArgentinaFil: Aguirre, Pio Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Cient铆ficas y T茅cnicas. Centro Cient铆fico Tecnol贸gico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo y Dise帽o. Universidad Tecnol贸gica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Instituto de Desarrollo y Dise帽o; ArgentinaFil: Scenna, Nicol谩s J.. No especif铆ca
An谩lisis Econ贸mico de un Proceso Basado en Reactores Discontinuos Secuenciales (SBR) para la Reducci贸n de Nutrientes Biol贸gicos de Aguas Residuales
En este trabajo se presenta un an谩lisis econ贸mico de un proceso discontinuo c铆clico para remoci贸n de materia org谩nica, nitr贸geno y f贸sforo de efluentes l铆quidos mediante barros activados. El proceso es del tipo reactores discontinuos secuenciales con nitrificaci贸n externa. Se eval煤an y comparan mediante simulaci贸n los costos operativos y de inversi贸n de dos configuraciones de proceso alternativas para distintos caudales de dise帽o que cumplen con los l铆mites de descarga exigidos. Se determin贸 la escala de tratamiento (caudal de dise帽o) que conduce al m铆nimo costo total anual espec铆fico para cada configuraci贸n estudiada. Desde el punto de vista econ贸mico, se concluye que es m谩s conveniente para tratar grandes caudales de efluente instalar plantas peque帽as en paralelo operando al caudal nominal que determina el m铆nimo costo total anual espec铆fico de tratamiento que una planta de gran dimensi贸n
Reducci贸n del modelo ASM1 mediante invariantes de reacci贸n : Aplicaci贸n a etapas batch
En todo sistema existen algunas propiedades, elementos, cantidades o relaciones que permanecen inalteradas a pesar de las transformaciones que se apliquen sobre ellos, denominados invariantes del sistema. Para un sistema de reacci贸n en recinto cerrado con n reacciones linealmente independientes y m componentes (n<m), existen combinaciones lineales de las concentraciones que no son afectadas por las velocidades de reacci贸n y, por lo tanto, independientes del progreso de las reacciones: son los invariantes de reacci贸n. Se recurre al concepto de invariante de reacci贸n para implementar una metodolog铆a de reducci贸n de modelos para su aplicaci贸n al modelo de barros activados ASM1 de IWA para remoci贸n de C y N de aguas residuales municipales e industriales. El prop贸sito de contar con una metodolog铆a sistem谩tica y eficiente de reducci贸n de modelos se fundamenta en la necesidad de incorporar en las estrategias de optimizaci贸n din谩mica y control, desarrolladas en sistemas orientados a ecuaciones de tipo algebraico, modelos de peque帽o tama帽o y/o que disminuyan la complejidad num茅rica -tanto como sea posible-, pero que capturen fielmente la din谩mica del sistema. El objetivo que se persigue aqu铆 es disminuir tal complejidad num茅rica a trav茅s de la sustituci贸n de ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales que describen los estados del sistema por relaciones algebraicas lineales de esos estados, conservando la din谩mica exacta del modelo original. A diferencia de otros casos, el inter茅s central no radica en disminuir los tiempos de c贸mputo sino en describir la din谩mica exacta del fen贸meno con el m铆nimo n煤mero de ecuaciones diferenciales. La metodolog铆a seguida es apta para su aplicaci贸n a un sistema reaccionante de cualquier naturaleza operado en modo discontinuo o batch. La metodolog铆a se aplica a dos casos de estudio: el primero (1 invariante) es lo suficientemente sencillo y peque帽o para describir la metodolog铆a puntualmente; el segundo (5 invariantes) es m谩s realista, aplicado a la fase an贸xica de la etapa de bioconversi贸n de un proceso del tipo SBR (sequenced batch reactor). Se compara el comportamiento din谩mico que predice el modelo original y su versi贸n reducida.Sociedad Argentina de Inform谩tica e Investigaci贸n Operativa (SADIO
Reducci贸n del modelo ASM1 mediante invariantes de reacci贸n : Aplicaci贸n a etapas batch
En todo sistema existen algunas propiedades, elementos, cantidades o relaciones que permanecen inalteradas a pesar de las transformaciones que se apliquen sobre ellos, denominados invariantes del sistema. Para un sistema de reacci贸n en recinto cerrado con n reacciones linealmente independientes y m componentes (n<m), existen combinaciones lineales de las concentraciones que no son afectadas por las velocidades de reacci贸n y, por lo tanto, independientes del progreso de las reacciones: son los invariantes de reacci贸n. Se recurre al concepto de invariante de reacci贸n para implementar una metodolog铆a de reducci贸n de modelos para su aplicaci贸n al modelo de barros activados ASM1 de IWA para remoci贸n de C y N de aguas residuales municipales e industriales. El prop贸sito de contar con una metodolog铆a sistem谩tica y eficiente de reducci贸n de modelos se fundamenta en la necesidad de incorporar en las estrategias de optimizaci贸n din谩mica y control, desarrolladas en sistemas orientados a ecuaciones de tipo algebraico, modelos de peque帽o tama帽o y/o que disminuyan la complejidad num茅rica -tanto como sea posible-, pero que capturen fielmente la din谩mica del sistema. El objetivo que se persigue aqu铆 es disminuir tal complejidad num茅rica a trav茅s de la sustituci贸n de ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales que describen los estados del sistema por relaciones algebraicas lineales de esos estados, conservando la din谩mica exacta del modelo original. A diferencia de otros casos, el inter茅s central no radica en disminuir los tiempos de c贸mputo sino en describir la din谩mica exacta del fen贸meno con el m铆nimo n煤mero de ecuaciones diferenciales. La metodolog铆a seguida es apta para su aplicaci贸n a un sistema reaccionante de cualquier naturaleza operado en modo discontinuo o batch. La metodolog铆a se aplica a dos casos de estudio: el primero (1 invariante) es lo suficientemente sencillo y peque帽o para describir la metodolog铆a puntualmente; el segundo (5 invariantes) es m谩s realista, aplicado a la fase an贸xica de la etapa de bioconversi贸n de un proceso del tipo SBR (sequenced batch reactor). Se compara el comportamiento din谩mico que predice el modelo original y su versi贸n reducida.Sociedad Argentina de Inform谩tica e Investigaci贸n Operativa (SADIO
Optimizaci贸n del Proceso de Separaci贸n de Gases por Membranas
Este trabajo trata sobre la optimizaci贸n del dise帽o del proceso de captura de CO2 por membranas a partir de gases generados en una planta de combusti贸n de carb贸n. Diferentes configuraciones alternativas son embebidas simult谩neamente en una superestructura a partir de la cual se deriva el modelo matem谩tico que permite determinar la configuraci贸n 贸ptima del proceso de separaci贸n, el 谩rea de membrana y consumo de potencia en cada etapa, y las correspondientes condiciones de operaci贸n. Precisamente, se propone minimizar el 谩rea total de membrana, adoptando como metas de dise帽o una recuperaci贸n de CO2 del 85.00% y pureza de 98.00% en la corriente enriquecida de CO2. Dicho problema se resolver谩 para dos tipos de flujos: contra-corriente y co-corriente. Las soluciones 贸ptimas obtenidas para cada tipo de flujo son analizadas y comparadas en t茅rminos de la distribuci贸n de 谩reas, flujos, composiciones y la contribuci贸n individual de cada compresor al consumo total de potencia
Estudio comparativo de sistemas SBR para eliminaci贸n de C, N y P. convencional versus nitrificaci贸n externa
Se presentan resultados de la simulaci贸n din谩mica de sistemas SBR para la remoci贸n de C, N y P de efluentes l铆quidos, en base al modelo de barros activados ASM3+BioP. Se incluyen resultados de la comparaci贸n entre el proceso SBR convencional y SBR con nitrificaci贸n externa, en base a la eficiencia de remoci贸n de contaminantes y costos de inversi贸n, operaci贸n y total, para diferentes condiciones de operaci贸n que cumplen con los l铆mites de descarga considerados. Para el efluente estudiado, ambos procesos permiten cumplir los l铆mites de descarga sin la adici贸n de una fuente externa de C. El proceso SBR con nitrificaci贸n externa alcanza mayor remoci贸n de N-nitratos y P total, mientras que la remoci贸n de N-amoniacal se ve limitada. Si bien ambos procesos presentan costos totales espec铆ficos similares, el proceso SBR tiene un menor costo espec铆fico de inversi贸n, mientras que el proceso SBR con nitrificaci贸n externa presenta menores costos de operaci贸n debido a una mayor eficiencia.
Dado el elevado n煤mero de compromisos existentes entre las variables de operaci贸n, surge la necesidad de formular un modelo de optimizaci贸n algor铆tmica que permita determinar simult谩neamente las condiciones de operaci贸n que minimicen costos bajo especificaciones de descarga.Sociedad Argentina de Inform谩tica e Investigaci贸n Operativ
Estudio comparativo de sistemas SBR para eliminaci贸n de C, N y P. convencional versus nitrificaci贸n externa
Se presentan resultados de la simulaci贸n din谩mica de sistemas SBR para la remoci贸n de C, N y P de efluentes l铆quidos, en base al modelo de barros activados ASM3+BioP. Se incluyen resultados de la comparaci贸n entre el proceso SBR convencional y SBR con nitrificaci贸n externa, en base a la eficiencia de remoci贸n de contaminantes y costos de inversi贸n, operaci贸n y total, para diferentes condiciones de operaci贸n que cumplen con los l铆mites de descarga considerados. Para el efluente estudiado, ambos procesos permiten cumplir los l铆mites de descarga sin la adici贸n de una fuente externa de C. El proceso SBR con nitrificaci贸n externa alcanza mayor remoci贸n de N-nitratos y P total, mientras que la remoci贸n de N-amoniacal se ve limitada. Si bien ambos procesos presentan costos totales espec铆ficos similares, el proceso SBR tiene un menor costo espec铆fico de inversi贸n, mientras que el proceso SBR con nitrificaci贸n externa presenta menores costos de operaci贸n debido a una mayor eficiencia.
Dado el elevado n煤mero de compromisos existentes entre las variables de operaci贸n, surge la necesidad de formular un modelo de optimizaci贸n algor铆tmica que permita determinar simult谩neamente las condiciones de operaci贸n que minimicen costos bajo especificaciones de descarga.Sociedad Argentina de Inform谩tica e Investigaci贸n Operativ
N煤mero 脫ptimo de Etapas de Equilibrio en un Proceso de Destilaci贸n Extractiva Etanol-Agua-Etilenglicol
This paper deals with the optimal design of a production process of anhydrous ethanol by extractive distillation using ethylene glycol as a solvent. The process has two distillation towers, an extractive where ethanol is separated and a recovery from which the solvent is recycled. A mixed integer nonlinear programing (MINLP) model based on a superstructure that embeds all the attractive and technologically feasible configurations is proposed. The proposed model allows to determine the optimal number of equilibrium stages, the feed location and optimal operating conditions of both towers simultaneously. The model is implemented in GAMS, and the results were successfully validated with those thrown by commercial simulators (HYSYS). A case of application is presented to show the ability of the model and discuss the results.Este trabajo aborda el dise帽o 贸ptimo de un proceso de producci贸n de etanol anhidro mediante destilaci贸n extractiva utilizando etilenglicol como solvente. El proceso cuenta con dos torres de destilaci贸n, una extractiva donde se separa el etanol y otra de recuperaci贸n a partir de la cual se recircula el solvente. Se propone un modelo matem谩tico de optimizaci贸n mixto entero no lineal (MINLP) basado en una superestructura que embebe todas las configuraciones atractivas y factibles tecnol贸gicamente. El modelo propuesto permite determinar el n煤mero 贸ptimo de etapas de equilibrio, la ubicaci贸n de la alimentaci贸n y las condiciones 贸ptimas de operaci贸n de ambas torres en simult谩neo. El modelo se implement贸 en GAMS, y los resultados obtenidos fueron validados satisfactoriamente con aqu茅llos arrojados por simuladores comerciales (HYSYS). Un caso de aplicaci贸n es presentado para mostrar la capacidad del modelo y discutir los resultados