Diseño de Plantas Batch Multiproducto con Unidades en Serie Incluyendo Modelos de Performance

MORENO, MARTA SUSANA; IRIBARREN, OSCAR ALBERTO; MONTAGNA, JORGE MARCELO

Complejo Vaquerías, Valle Hermoso, Córdoba, Argentina

Encuentro; RITeQ Primer Encuentro Interdisciplinario de Tecnología y Procesos Químicos; 2008

PLAPIQUI - UNC

Los modelos de diseño descritos por factores de tamaño y tiempo fijos (formulación posinomial) han sido aplicados extensamente en plantas batch multiproducto. Para calcular estos factores, las variables de proceso que caracterizan cada operación unitaria se fijan en determinados valores. Así, se simplifica la formulación pero se pierden mejores soluciones al no participar las variables del proceso en el modelo, pues no se tienen en cuenta relaciones de compromiso que se pueden resolver razonablemente mediante su inclusión en el modelo.Para superar estas limitaciones, se incluyen en el diseño de planta los modelos de performance que describen los factores de tamaño y tiempo como función de las variables de proceso seleccionadas como las de mayor impacto sobre el proceso. Sin embargo, esto implica introducir ecuaciones complejas, generalmente no lineales y no convexas pero que incrementan el nivel de detalle del modelo (Pinto et al. 2001).Por otro lado, se dispone de opciones estructurales para lograr un diseño más eficiente: duplicación de unidades en paralelo, y la asignación de tanques de almacenamiento intermedios. Moreno y Montagna (2007) introdujeron la duplicación de unidades en serie como una nueva opción, diferente a las anteriores, pues su efecto depende del tipo de operación y además afecta las restantes operaciones del proceso. Para usarla en ese trabajo, se incluyeron suposiciones adicionales que aseguraban que se conservaban propiedades de una batchada entre operaciones.Considerando estos elementos, se propone un modelo MINLP general no convexo que incluye la información del proceso en el diseño de una planta batch multiproducto considerando las decisiones estructurales de duplicar unidades en serie y en paralelo. La inclusión de los modelos de performance permite asegurar un uso menos restrictivo de la duplicación en serie, superando limitaciones previas. Específicamente, el modelo propuesto considera simultáneamente la estructura de la planta (unidades en paralelo fuera de fase y en serie), las variables de decisión de la planta batch (tamaños de los equipos, número de bachadas, tiempo de operación de las unidades semicontinuas) y las variables de decisión del proceso (por ejemplo en la operación de extracción, la relación solvente a sólidos, grado de avance de la extracción).El modelo se aplica a la producción de oleorresinas. Se analizan las relaciones de compromiso que se establecen entre diferentes componentes del proceso de producción.