Optimização de um sistema de enchimento de garrafas(parte3)

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4.1.1. Simulação de base do caso existente
IMAGEM12
IMAGEM12
Um ponto de partida para esta investigação foi um estado inicial em que os compressores estavam ligados diretamente para os sopradores de PET e nas suas linhas correspondentes. Simulação de eventos discretos foi completa num plano de produção de ventiladores como se observa na IMAGEM14. Para o propósito da simulação as mesmas condições foram tomadas como no último caso com o recetor adicional de 10 m3, sendo que na prática os compressores que foram conectados diretamente aos ventiladores têm recetores significativamente menores e isso leva a um problema adicional relacionado com o seu controlo. Podendo ser causada por uma necessidade de ter em conta um número limitado de compressores para ligar ou desligar e esse problema pode ser resolvido com técnicas de controlo que não permitem compressores desligarem-se completamente.
IMAGEM13IMAGEM13
Normalmente permanecem num movimento livre sem que o fluxo da produção de fluxo com uma produção de 50% do fluxo nominal e esta forma de compressores operacionais traz o consumo de energia adicional. No entanto a fim de investigar o impacto de apenas da solução proposta a simulação é feita com tais requisitos e os resultados são apresentados nas IMAGEM12 à IMAGEM15.
IMAGEM14
IMAGEM14
Como resultado a ligação de todos os compressores num conjunto recetor e várias combinações de compressores podem satisfazer as exigências necessárias como mostrado na TABELA06.
IMAGEM15IMAGEM15
Com base num determinado critério para de combinações de compressores para combinações necessárias dos sopradores a primeira combinação com produção superior ao consumo real e várias combinações de compressores foram eliminados, por exemplo a combinação do soprador D23 requer pelo menos 0,04269 bar/s de produção de ar comprimido a fim de não perder a pressão no tanque e com esta pressão a primeira combinação do compressor que é adequada e é K23. Essa combinação também é adequada para a combinação de sopradores de D13. Assim a combinação K13 não era útil e de acordo com isto três combinações de compressores foram deixados. A Tabela 7 mostra uma correspondência adequada para a primeira ronda de optimização.
IMAGEM16
IMAGEM16

Combinação do compressor Produção dos compressores [bar/s] Combinatória Consumo dos sopradores [bar/s] Combinação dos sopradores
K41 0,130773 <-- 0,118072 D41
K34 0,116961 <-- 0,105234 D34
K31 0,098319 <-- 0,088220 D31
K32 0,095020 <-- 0,082518 D32
K24 0,084507 <-- 0,078244 D33
K33 0,082019 <-- 0,075382 D24
K22 0,081208 <-- 0,069680 D22
K21 0,068207 <-- 0,065406 D21
K26 0,062566 <-- 0,052666 D26
K25 0,049565 <-- 0,048392 D25
K13 0,048754 <-- 0,042690 D23
K23 0,046266 <-- 0,039828 D13
K12 0,035753 <-- 0,035554 D12
K11 0,032454 <-- 0,029852 D11
K14 0,013812 <-- 0,012838 D14
K40 0,000000 <-- 0,000000 D40
TABELA06
De acordo com TABELA07 para o plano de produção dos sopradores da IMAGEM11 o esquema de produção de compressores é dado na IMAGEM16, e a simulação é feita com o mesmo pré-requisito como no caso da primeira a solução existente e obtido através do diagrama de variação de pressão no reservatório é dado na IMAGEM16.

Combinação do compressor Produção dos compressores [bar/s] Combinatória Consumo dos sopradores [bar/s] Combinação dos sopradores
K41 0,130773 <-- 0,118072 D41
K34 0,116961 <-- 0,105234 D34
K32 0,095020 <-- 0,088220 D31
K24 0,084507 <-- 0,082518 D32
K22 0,081208 <-- 0,078244 D33
<-- 0,075382 D24
<-- 0,069680 D22
K21 0,068207 <-- 0,065406 D21
K26 0,062566 <-- 0,052666 D26
K13 0,048754 <-- 0,048392 D25
K23 0,046266 <-- 0,042690 D23
<-- 0,039828 D13
K12 0,035753 <-- 0,035554 D12
K11 0,032454 <-- 0,029852 D11
K14 0,013812 <-- 0,012838 D14
K40 0,000000 <-- 0,000000 D40
TABELA07
Consumo de energia elétrica para esta solução é dado na IMAGEM17 sendo o consumo total de 182.885 kW/h.
IMAGEM17
IMAGEM17
4.1.2. Melhorar a solução inicial com critérios de eficiência energética
Além disso após a introdução de critérios de eficiência energética a combinação da harmonização das operações dos sopradores com as combinações adequadas dos compressores foi alterada. Ou seja se o consumo da energia eléctrica efectiva dos compressores deve ser tomado em consideração como se vê na TABELA08 algumas observações devem ser atribuídas.
Compressor Potencia Electrica Nominal kW Caudal Nominal Nm3/h Caudal Nominal por 1 kW de potência Rácio do aumento da pressão de um reservatório de 10m3, bar/s
ABC 250 1198 4,792 0,03245
CE46 B 250 1320 5,28 0,03575
B&M 292 1800 6,164 0,04875
CE24 A 132 510 3,864 0,01381
TABELA08

Pode ser visto que os compressores ABC e CE46 B que têm a mesma potência nominal 250 kW, mas eles diferem na capacidade. Compressor CE46 B para a mesma potência eléctrica consumida, produz mais o fluxo de ar comprimido do compressor de ABC. A consequência prática dessa verdade é que cada combinação com compressor ABC onde é possível deve ser substituído com a combinação em que o compressor é CE46B. Por exemplo a combinação K32 deve ser substituída com K31 e assim em diante.

Correspondência entre as combinações dos compressores e ventiladores e correção com a influência da eficiência energética
Consumo de eletricidade Combinação do compressor Produção dos compressores
kW/h [bar/s] 
924 K41 0,130773
792 K34 0,116961
674 K31 0,098319
542 K24 0,084507
500 K21 0,068207
424 K26 0,062566
292 K13 0,048754
250 K12 0,035753
132 K14 0,013812
0 K40 0
TABELA09

Então desta forma as combinações K32, K22, K23 e K11 ter sido excluídas da lista de combinações possíveis. Além disso como o compressor B&M é o mais eficiente da energia um, combinações onde têm sido incluídos são os preferenciais. Por exemplo a combinação K13 apenas B&M operacional tem capacidade apenas um pouco menor para aumentar a pressão 0,48754 bar/s da combinação K25 de 0,49565 bar/s mas ele usa menos 90 kW de energia elétrica. Por fim a combinação de K33 entre três compressores emprega dois compressores menos eficientes CE24A e ABC por isso vai ser alterado com a combinação K24, que tem um fluxo maior com 90 kW menos energia empregada. Esta correspondência de análise é dada na TABEALA09.
Eficiência energética dos compressores e a combinação da ordem de operação dos sopradores
D32 K31
D31 K31
D22 K24
D24 K24
D31 K31

TABELA10
A nova simulação tem sido feita para que se aplica a correspondência da TABELA08 com combinações escolhidas de compressores para dada ordem de operação do ventilador na TABELA09 e os resultados das TABELA10 e TABELA11.
t p Rácio de pressão aumento/diminuição 
0 39 0,015801
63 39,99546 -0,082520
87 38,01503 0,015801
212 39,99016 -0,082520
236 38,00972 0,015801
300 39,02099 0,010099
399 40,02079 -0,088220
422 37,99173 0,010099
600 39,78935 0,014827
614 39,99693 -0,069680
642 38,04589 0,014827
776 40,03271 0,069680
805 38,01199 0,014827
900 39,42055 0,009125
964 40,00455 -0,075380
990 38,04462 0,010099
1183 39,99373 -0,088220
1200 38,49399
TABELA11
4.2. Avaliação de uma estação de compressores múltiplos
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