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https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37810
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
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dc.creator | Pargas Carmona, Luis Alberto | - |
dc.date.accessioned | 2023-09-14T15:42:00Z | - |
dc.date.available | 2023-09-14T15:42:00Z | - |
dc.date.issued | 2023-08-04 | - |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37810 | - |
dc.description.abstract | Providing maximum performance at minimum cost is a major challenge in the design of mechanical systems. One of the key problems is determining the optimal schedule of a set of units operating in parallel (such as chillers or turbines) that minimizes the overall energy consumption. This is a widely studied problem in the literature known as “economic dispatch” (in power systems) or as “optimal loading problem” (in air-conditioning systems). However, the loading problem requires the units to be previously selected. This work proposes a procedure to solve the selection problem and the loading problem at the same time. The proposal is a novel procedure that allows determining, in a rigorous manner, the units that have to be purchased and the corresponding operation schedule. It was applied to two case studies: i) selection of chillers in cooling plants, and ii) selection of the utility plant in oil and gas offshore platforms. Both cases are analyzed using two alternative optimization approaches. First, a mono-objective optimization of a single cost-based function and, second, a multi-objective optimization of capital cost and energy consumption. The results in all cases showed that the total nominal capacity of the selected units is not necessarily closed to the peak load, which is a common rule-of-thumb guideline for equipment selection. In the case of the cooling plant, the nominal capacity of the chillers selected was up to 1.6 times the peak load demand. Likewise, the best solutions in the case of the utility plant consisted of very different-sized models. These counter-intuitive results demonstrate the importance of using a systematic selection procedure. | pt_BR |
dc.language | eng | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal da Bahia | pt_BR |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | FPSO | pt_BR |
dc.subject | Otimização monobjetivo | pt_BR |
dc.subject | Otimização multiobjetivo | pt_BR |
dc.subject | Problema da carga ótima | pt_BR |
dc.subject | Seleção ótima de equipamentos | pt_BR |
dc.subject | Sistemas de água gelada | pt_BR |
dc.subject.other | Chilled water systems | pt_BR |
dc.subject.other | FPSO | pt_BR |
dc.subject.other | Mono-objective optimization | pt_BR |
dc.subject.other | Multi-objective optimization | pt_BR |
dc.subject.other | Optimal equipment selection | pt_BR |
dc.subject.other | Optimal loading problem | pt_BR |
dc.title | Procedure for equipment selection in mechanical systems based on capital cost minimization and optimal loading | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.contributor.referees | Reynoso Meza, Gilberto | - |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::PESQUISA OPERACIONAL | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Silva, Júlio Augusto Mendes da | - |
dc.contributor.advisor-co1 | Sant’Anna, Ângelo Márcio Oliveira | - |
dc.contributor.referee1 | Silva, Júlio Augusto Mendes da | - |
dc.contributor.referee2 | Sant’Anna, Ângelo Márcio Oliveira | - |
dc.contributor.referee3 | Fontes, Cristiano Hora de Oliveira | - |
dc.contributor.referee4 | Alves, Lourenço Gobira | - |
dc.contributor.referee5 | Albuquerque Neto, Cyro | - |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2193388916834197 | pt_BR |
dc.description.resumo | 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. | pt_BR |
dc.publisher.department | Escola Politécnica | pt_BR |
dc.type.degree | Doutorado | pt_BR |
Appears in Collections: | Tese (PEI) |
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