Optimización de playas de almacenamiento de sustancias peligrosas (combustibles) ante escenarios de trench fire

SANTIAGO ORELLANO; NESTOR HUGO RODRIGUEZ; NICOLÁS J. SCENNA

Santa Fe

Congreso; X Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2019

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

En el presente trabajo se presenta un modelo MILP (Mixto Entero Lineal) aplicado a la optimización de playas de almacenamiento de sustancias peligrosas. El mismo ha sido planteado como un problema multiobjetivo, considerando además de los aspectos económicos relacionados a dicho diseño, el costo asociado al riesgo provocado por posibles incendios (trench fire). El problema podría enunciarse como sigue: dados el volumen total de sustancia a almacenar, la relación de aspecto de los tanques de almacenamiento (h/d) y la altura del endicamiento que los contiene, y dados los parámetros de naturaleza económica (costo del terreno, de las paredes divisoras, entre otros), determinar el número óptimo de tanques, su distribución en el terreno y agrupamiento (decisiones acerca de la construcción de paredes interiores) de modo de minimizar los costos totales y las consecuencias asociadas al incendio.Metodológicamente, el problema de optimización se implementó en GAMS, y ha sido resuelto paramétricamente en cuanto al número de tanques a considerar. Además de las restricciones impuestas por la legislación, se asume que todos los tanques son iguales y se han limitado las disposiciones (layout) a aquellas en que los tanques se agrupan en números iguales en los distintos endicamientos. Estas consideraciones implican una notoria disminución de los costos de acuerdo a las restricciones establecidas por la legislación; además de facilitar la resolución del problema de optimización reduciendo el espacio de búsqueda. La playa entera se ha modelado a través de un grafo, donde los vértices representan la existencia de potenciales tanques y las aristas a las paredes divisoras del endicamiento. El modelo programado en GAMS, y resuelto con el solver SCIP, contiene 9881 restricciones, 920 variables binarias, 71 discretas y 233 continuas. Se ha establecido un máximo de 16 tanques para dividir el volumen, obteniéndose la solución óptima en tiempos aceptables. El objetivo del trabajo es la minimización del costo, incluyéndose, el costo del terreno ocupado por la playa, el costo de los tanques, el costo de construcción del endicamiento, cañerías y demás costos de construcción. Desde el punto de vista de la métrica para medir el impacto exterior ante eventos accidentales, se calcula el área externa sujeta a un nivel de radiación superior al fijado y el costo asociado a la destrucción provocada. En el caso en el que un tanque este en contacto directo con la llama o bien al estar sujeto a un nivel de radiación superior a los límites fijados, se considera completamente destruido. El modelo incluye las restricciones que establece la ley 13.660 en sus artículos 321 y 329 acerca del volumen de contención de los endicamientos y sobre las distancias entre tanques. Se han incluido modelos rigurosos para la determinación de distancias de impacto (es decir a un nivel de radiación establecido), y se han considerado los efectos de borde para determinar el área susceptible a un nivel de radiación superior al fijado, debido a la consideración de los factores de visión propios del modelo de trench fire.Finalmente, se han analizado las soluciones obtenidas realizando un análisis paramétrico de la relación de aspecto de los tanques y de la altura del endicamiento, para determinar sus influencias en la solución y el desarrollo de heurísticos acerca de dichos parámetros de diseño.