Com o objetivo de aumentar o lucro de plantas químicas, a Otimização em Tempo Real (RTO) é uma ferramenta que busca determinar as condições ótimas operacionais do processo em estado estacionário, respeitando as restrições operacionais estabelecidas. Neste trabalho foi realizada a implementação prática de um ciclo RTO em um processo de destilação por recompressão de vapor (VRD), propileno-propano, da Refinaria de Paulínia (Petrobras S.A.), a partir de dados históricos da planta. Foram consideradas as principais etapas de um ciclo clássico de RTO: identificação de estado estacionário, reconciliação de dados, estimação de parâmetros e otimização econômica. Essa unidade foi modelada, simulada e otimizada em EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), um simulador de processos orientado a equações desenvolvido no Brasil. Foram analisados e comparados dois métodos de identificação de estado estacionário, um baseado no teste estatístico F e outro baseado em wavelets. Ambos os métodos tiveram resultados semelhantes e mostraram-se capazes de identificar os estados estacionários de forma satisfatória, embora seja necessário o ajuste de parâmetros na sua implementação. Foram identificados alguns pontos estacionários para serem submetidos ao ciclo RTO e foi possível verificar a importância de partir de um estado estacionário para a continuidade do ciclo, já que essa é uma premissa do método. A partir dos pontos analisados, os resultados deste estudo mostram que o RTO é capaz de aumentar o ganho econômico entre 2,5-24%, dependendo das condições iniciais consideradas, o que pode representar ganhos de até 18 milhões de dólares por ano. Além disso, para essa unidade, verificou-se que o compressor é um equipamento limitante no aumento de ganho econômico do processo. / In order to increase the profits of chemical plants, the Real-Time Optimization (RTO) is a tool that seeks to determine the steady-state optimal process operating conditions to maximize its profit under the operational restrictions. In this work, a practical implementation of a RTO cycle was implemented in a vapor recompression distillation (VRD) process, propylene-propane, from Paulínia Refinery (Petrobras S.A.), from historical plant data. The main steps of a classical RTO cycle are considered: steady-state identification, data reconciliation, parameter estimation and economical optimization. This unit was modeled, simulated and optimized in EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), which is an equation oriented simulator conceived and developed in Brazil. Two steady state identification methods were analyzed and compared, one based on a F-like test and other based on wavelets. Both methods had similar results and showed to be able to identify the stationary states satisfactorily, although parameter tuning is necessary in their implementation. Some stationary points were identified and submitted to the RTO cycle. It was possible to verify the importance of start from a steady-state to continue the cycle, since this is a premise of the method. From the points analyzed, the results of this study show that the RTO is able to increase the economic gain between 2.5- 24%, depending on the initial conditions that is considered, which may represent gains of up to 18 million dollar per year. Furthermore, for this unit, it was found that the compressor is a limiting equipment in increasing economical gain.

Neste trabalho foi estudado o tratamento simultâneo por biofiltração de emissões de compostos orgânicos voláteis, COV e gás sulfídrico, H2S, em estações de tratamento de despejos industriais, de refinaria de petróleo, ETDI. A biofiltração dos gases emanados da EDTI mostrou ser uma técnica de alta eficiência, atingindo valores de 95 a 99 % para tratamento simultâneo de COV e H2S em concentrações de 1000 e 100 ppmv, respectivamente. Foram realizados testes em 95 dias consecutivos de operação, em uma planta piloto instalada na Superintendência da Industrialização do Xisto, SIX, em São Mateus do Sul, Paraná, de março a agosto de 2006. O biofiltro foi do tipo fluxo ascendente, com 3,77 m3 de leito orgânico, composto de turfa, carvão ativado, lascas de madeira, serragem brita fina além de outros componentes menores. Foi realizada inoculação biológica com lodo filtrado de estação de tratamento de esgoto sanitário. As vazões de gás aplicadas variaram de 85 a 407 m3/h, resultando em taxas de carga de massa de 11,86 a 193,03 g de COV/h.m3 de leito e tempos de residência de 24 segundos a 6,5 minutos, com tempo ótimo de 1,6 minutos. A capacidade máxima de remoção do sistema encontrada, nas condições testadas, foi de 15 g de COV/h. m3, compatível com os valores encontrados na literatura para depuração biológica de COV na escala praticada. Também foi verificada a redução de componentes específicos de BTX, demonstrando boa degradabilidade dos compostos orgânicos. Finalmente o biofiltro demonstrou boa robustez biológica diante dos desvios operacionais intencionalmente provocados, tais como falta de umidade do leito, baixa temperatura, alta vazão, falta de carga de COV e baixo pH do leito. Depois de retomada a condição de operação estável, a biofiltração rapidamente atingiu o estado de equilíbrio, assegurando o uso eficiente e confiável da técnica no tratamento de gases de EDTI na indústria do hidrocarbonetos ou em refinarias de petróleo. / In this project the biofiltration technique was applied as air pollution control technology to treat simultaneously emissions containing volatile organic compounds, VOC and hydrogen sulfide, H2S, in hydrocarbon processing industries and oil refinery Waste Water Treatment Plant, WWTP. The technique demonstrated high biological efficiency up to 95 and 100 % of simultaneous biofiltration of VOC and H2S, with inicial concentration of 1000 and 100 ppmv, respectively. Tests were conducted at UN-SIX/ Petrobras Oil Shale Processing Unit facilities through 95 consecutives days, from March to August 2006. The chosen reactor model was an up stream system, pilot plant scale with volume of 3.77 m3 of an organic compost media made out a blend of peat, rotten wood chips, activated carbon, lime, among other minor components. The biological inoculation was done with sanitary sludge from WWTP. The pilot plant capacity was able to treat from 85 to 480 m3/h of WWTP off-gas, resulting COV application rate from 11.86 to 193.03 g VOC/ h. m3 of media, and residence time from 24 sec to 6.5 minutes, with optimum value at 1.6 minutes. The system maximum elimination rate was about 15 g VOC/h. m3, value comparable to ones presented in open literature. The specific BTX compounds depuration was observed, demonstrating relevant media specificity to treat organic compounds. Finally the biofiltration systems demonstrated good biological toughness considering the operational provoked upsets, as lack of media bed humidity, low biofiltration temperature, high flow rate, lack of VOC flow and acid pH. After normal operational conditions were retaken all process characteristics and efficiency [was] reached the correspondent values, showing reliable and efficient use of the technique to treat off gases in WWTP of hydrocarbon processing industries and Oil Refineries.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-29Bitstream added on 2014-06-13T19:49:24Z : No. of bitstreams: 1 silva_mtp_me_rcla_parcial.pdf: 116883 bytes, checksum: 61778c76199cfbad5330e0aa6a61f5d0 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-08-22T14:57:08Z: silva_mtp_me_rcla_parcial.pdf,Bitstream added on 2014-08-22T15:02:10Z : No. of bitstreams: 1 000728772.pdf: 562519 bytes, checksum: d2e60974d6cd959b15f3b431318de958 (MD5) / A industrialização apresenta inúmeros benefícios, mas também está associada à emissão constante de substâncias tóxicas no meio ambiente. As atividades industriais lançam diversos produtos químicos que contaminam os vários meios físicos como o solo, o ar e a água. A indústria de refino de petróleo representa um importante setor da economia, mas, em contra partida, produz efluentes que podem ser ricos em metais pesados e outros compostos inorgânicos perigosos, além de uma infinidade de substâncias orgânicas com potencialidade de interagir com os organismos vivos. Dentre os contaminantes orgânicos derivados do petróleo, os mais importantes são os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA). Os HPAs são reconhecidamente estrogênicos, ou seja, possuem potenciais de ação no sistema endócrino. Dentre os efeitos causados pelas substâncias com ação semelhante à endócrina estão a diminuição da capacidade reprodutiva, inversão sexual, problemas no desenvolvimento embrionário e câncer. Devido a estes fatores, tem havido um incentivo ao desenvolvimento e aplicação de novas técnicas que possam avaliar, de maneira eficiente, os contaminantes ambientais, decorrentes das atividades humanas. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a genotoxicidade, mutagenicidade de amostras de águas dos rios Jaquari, Atibaia e Piracicaba, que estão em uma região sob a influência da atividade da refinaria de Paulínia – SP. Para a avaliação das águas destes rios (realizadas com os extratos obtidos por extração de fase sólida - EFS), foram aplicadas técnicas desenvolvidas células de hepatoma humano (HepG2) mantidas em cultura. Foram desenvolvidos com este sistema teste o ensaio do cometa e o teste de micronúcleo. As análises químicas realizadas por HPLC indicaram a presença de naftaleno nas amostras... / Industrialization presents countless benefits, but is also associated to the constant emission of toxic substances into the environment. Industrial activities release several chemical products that contaminate the several physical media such as soil, air and water. Petroleum refinery industry represents an important sector of the economy, however, in counterpart, produces effluents that can be rich in heavy metals and other hazardous inorganic compounds, besides infinitude of organic substances with the potential to interact with living organisms. Among the organic contaminants derived from petroleum, the most important are the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PHA). PHAs are known to be estrogenic, i.e., have the potential to act in the endocrine systems. Among the effects caused by endocrine substances are the decrease in the reproductive capacity, sex inversion, problems in the embryonic development and cancer. Due to these factors, there has been an incentive to the development and application of new techniques that can evaluate, efficiently, the environmental components resulted from human activities. Thus, the present study aimed to assess the genotoxicity and mutagenicity of water samples from Jaguari, Atibaia and Piracicaba rivers, which are in a region under the influence of the activity of a refinery of Paulínia – SP. For the evaluation of the waters of these rivers (performed with extracts obtained by solid phase extractions – SPE), it was applied techniques with human hepatoma cells (HepG2) maintained in culture. The comet assay and micronucleus test were developed with this test system. The chemical analyses showed the presence of naphthalene in the water samples of these rivers, as well as other compounds capable of inducing damages, even when at low concentrations. It was also possible... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4695.pdf: 3167935 bytes, checksum: a9a3d84d28d9b6ce53525c6fc66b43b1 (MD5) Previous issue date: 2012-09-27 / This work, developed by a partnership between Ergo&Ação ergonomic group from the Federal University of Sao Carlos and an oil refinery from the state of Sao Paulo, Brazil, has as its primary focus the dialogue between ergonomics and design in the face of a decoking operator work situation. The origin of this demand is related to the occurrence of accidents that happened in the coking unit of the refinery, specifically during the decoking operation. To contribute to the understanding of the determinants and conditioning factors and the mechanisms of this operation, we attempted to systematize the actions of the operators and use their perceptions in the development of the design process. The theoretical background for this work was based on the social process of design, on the Ergonomic Workplace Analysis method (EWA), that is aligned with the corporative guidelines and standards of Health, Safety and Environment of the refinery, and on the Future Activity Approach. The results show two distinct rationales that guide designers of the refinery in the development of conceptual design processes of the company. The interaction between ergonomics and design in the conceptual designs favored the collective construction, enabling ergonomics to act as a member that integrates the conflict of values, representing the various actors in this process. / Este trabalho, desenvolvido a partir de uma parceria entre o grupo de pesquisa em ergonomia Ergo&Ação da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e uma refinaria de petróleo, localizada no estado de São Paulo, Brasil, apresenta como foco a interlocução entre a ergonomia e projeto diante da situação de trabalho do operador de descoqueamento. A origem dessa demanda está relacionada à ocorrência de acidentes de trabalho na unidade de coque da refinaria, especificamente na operação de descoqueamento. Visando contribuir para a compreensão dos fatores condicionantes e determinantes e os mecanismos de funcionamento dessa operação, buscou-se sistematizar as ações dos operadores e utilizar a percepção destes no desenvolvimento do processo de projeto. Os pressupostos teóricos foram pautados no processo social de projeto, no método da Análise Ergonômica do Trabalho (AET), alinhado às diretrizes e padrões corporativos de Saúde, Meio Ambiente e Segurança (SMS) da refinaria e na Abordagem da Atividade Futura (AAF). Os resultados apontam duas racionalidades distintas que orientam os projetistas da refinaria no desenvolvimento dos processos de projetos de concepção da empresa. A interação entre ergonomia e projeto nos projetos de concepção favoreceu a construção coletiva, possibilitando que a ergonomia trabalhasse como um membro integrador dos conflitos de valores, representando os diferentes atores nesse processo.

Neste trabalho foi estudado o tratamento simultâneo por biofiltração de emissões de compostos orgânicos voláteis, COV e gás sulfídrico, H2S, em estações de tratamento de despejos industriais, de refinaria de petróleo, ETDI. A biofiltração dos gases emanados da EDTI mostrou ser uma técnica de alta eficiência, atingindo valores de 95 a 99 % para tratamento simultâneo de COV e H2S em concentrações de 1000 e 100 ppmv, respectivamente. Foram realizados testes em 95 dias consecutivos de operação, em uma planta piloto instalada na Superintendência da Industrialização do Xisto, SIX, em São Mateus do Sul, Paraná, de março a agosto de 2006. O biofiltro foi do tipo fluxo ascendente, com 3,77 m3 de leito orgânico, composto de turfa, carvão ativado, lascas de madeira, serragem brita fina além de outros componentes menores. Foi realizada inoculação biológica com lodo filtrado de estação de tratamento de esgoto sanitário. As vazões de gás aplicadas variaram de 85 a 407 m3/h, resultando em taxas de carga de massa de 11,86 a 193,03 g de COV/h.m3 de leito e tempos de residência de 24 segundos a 6,5 minutos, com tempo ótimo de 1,6 minutos. A capacidade máxima de remoção do sistema encontrada, nas condições testadas, foi de 15 g de COV/h. m3, compatível com os valores encontrados na literatura para depuração biológica de COV na escala praticada. Também foi verificada a redução de componentes específicos de BTX, demonstrando boa degradabilidade dos compostos orgânicos. Finalmente o biofiltro demonstrou boa robustez biológica diante dos desvios operacionais intencionalmente provocados, tais como falta de umidade do leito, baixa temperatura, alta vazão, falta de carga de COV e baixo pH do leito. Depois de retomada a condição de operação estável, a biofiltração rapidamente atingiu o estado de equilíbrio, assegurando o uso eficiente e confiável da técnica no tratamento de gases de EDTI na indústria do hidrocarbonetos ou em refinarias de petróleo. / In this project the biofiltration technique was applied as air pollution control technology to treat simultaneously emissions containing volatile organic compounds, VOC and hydrogen sulfide, H2S, in hydrocarbon processing industries and oil refinery Waste Water Treatment Plant, WWTP. The technique demonstrated high biological efficiency up to 95 and 100 % of simultaneous biofiltration of VOC and H2S, with inicial concentration of 1000 and 100 ppmv, respectively. Tests were conducted at UN-SIX/ Petrobras Oil Shale Processing Unit facilities through 95 consecutives days, from March to August 2006. The chosen reactor model was an up stream system, pilot plant scale with volume of 3.77 m3 of an organic compost media made out a blend of peat, rotten wood chips, activated carbon, lime, among other minor components. The biological inoculation was done with sanitary sludge from WWTP. The pilot plant capacity was able to treat from 85 to 480 m3/h of WWTP off-gas, resulting COV application rate from 11.86 to 193.03 g VOC/ h. m3 of media, and residence time from 24 sec to 6.5 minutes, with optimum value at 1.6 minutes. The system maximum elimination rate was about 15 g VOC/h. m3, value comparable to ones presented in open literature. The specific BTX compounds depuration was observed, demonstrating relevant media specificity to treat organic compounds. Finally the biofiltration systems demonstrated good biological toughness considering the operational provoked upsets, as lack of media bed humidity, low biofiltration temperature, high flow rate, lack of VOC flow and acid pH. After normal operational conditions were retaken all process characteristics and efficiency [was] reached the correspondent values, showing reliable and efficient use of the technique to treat off gases in WWTP of hydrocarbon processing industries and Oil Refineries.

Com o objetivo de aumentar o lucro de plantas químicas, a Otimização em Tempo Real (RTO) é uma ferramenta que busca determinar as condições ótimas operacionais do processo em estado estacionário, respeitando as restrições operacionais estabelecidas. Neste trabalho foi realizada a implementação prática de um ciclo RTO em um processo de destilação por recompressão de vapor (VRD), propileno-propano, da Refinaria de Paulínia (Petrobras S.A.), a partir de dados históricos da planta. Foram consideradas as principais etapas de um ciclo clássico de RTO: identificação de estado estacionário, reconciliação de dados, estimação de parâmetros e otimização econômica. Essa unidade foi modelada, simulada e otimizada em EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), um simulador de processos orientado a equações desenvolvido no Brasil. Foram analisados e comparados dois métodos de identificação de estado estacionário, um baseado no teste estatístico F e outro baseado em wavelets. Ambos os métodos tiveram resultados semelhantes e mostraram-se capazes de identificar os estados estacionários de forma satisfatória, embora seja necessário o ajuste de parâmetros na sua implementação. Foram identificados alguns pontos estacionários para serem submetidos ao ciclo RTO e foi possível verificar a importância de partir de um estado estacionário para a continuidade do ciclo, já que essa é uma premissa do método. A partir dos pontos analisados, os resultados deste estudo mostram que o RTO é capaz de aumentar o ganho econômico entre 2,5-24%, dependendo das condições iniciais consideradas, o que pode representar ganhos de até 18 milhões de dólares por ano. Além disso, para essa unidade, verificou-se que o compressor é um equipamento limitante no aumento de ganho econômico do processo. / In order to increase the profits of chemical plants, the Real-Time Optimization (RTO) is a tool that seeks to determine the steady-state optimal process operating conditions to maximize its profit under the operational restrictions. In this work, a practical implementation of a RTO cycle was implemented in a vapor recompression distillation (VRD) process, propylene-propane, from Paulínia Refinery (Petrobras S.A.), from historical plant data. The main steps of a classical RTO cycle are considered: steady-state identification, data reconciliation, parameter estimation and economical optimization. This unit was modeled, simulated and optimized in EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), which is an equation oriented simulator conceived and developed in Brazil. Two steady state identification methods were analyzed and compared, one based on a F-like test and other based on wavelets. Both methods had similar results and showed to be able to identify the stationary states satisfactorily, although parameter tuning is necessary in their implementation. Some stationary points were identified and submitted to the RTO cycle. It was possible to verify the importance of start from a steady-state to continue the cycle, since this is a premise of the method. From the points analyzed, the results of this study show that the RTO is able to increase the economic gain between 2.5- 24%, depending on the initial conditions that is considered, which may represent gains of up to 18 million dollar per year. Furthermore, for this unit, it was found that the compressor is a limiting equipment in increasing economical gain.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PriscillaMarianode_M.pdf: 10824605 bytes, checksum: 47b264ae4588180810a4be93864e2f1b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Visando subsidiar a gestão ambiental das indústrias do estado de São Paulo, aperfeiçoar o planejamento e execução de suas ações, a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo CETESB instituiu o monitoramento por indicadores ambientais envolvendo a captação de água, a geração e lançamento de efluentes versus produto principal produzido. Atendendo a estas especificações propõe-se a aplicação do Indicador de Geração de Efluente (IGE) permitindo as indústrias de refinaria de petróleo gerenciar sua emissão de efluentes em relação ao produto final produzido, o petróleo processado. Na Petrobras Refinaria de Paulínia, local de aplicação deste estudo, os sistemas de drenagens são abertos, sofrendo a influencia de precipitação, o que exigiu a aplicação de modelos de chuva-vazão para quantificar e descontar este incremento do volume de efluente real gerado. Na simulação do escoamento superficial utilizou-se do método NRCS para determinar a chuva efetiva e do método do hidrograma unitário adimensional para a obtenção dos hidrogramas relativos às áreas de diferentes usos e condições de impermeabilização, além do método da onda cinemática para a propagação na rede de canais de drenagem no âmbito da refinaria, permitindo a dedução dos volumes escoados. A partir disto, foram gerados os índices mensais de comparação entre os volumes de petróleo processado e efluente gerado pelo processo no período de um ano. Os resultados conduziram a obtenção de índices variando entre 1,0 a 2,3 % incluindo modificações na dinâmica de processo e a sazonalidade meteorológica. O IGE permite centralizar e aprimorar as informações sobre a produção de efluentes industriais em relação ao desempenho do processo da empresa, adquirindo dados e ferramentas de colaboração necessárias para enfrentar desafios na experiência na gestão de processo com foco ambiental promovendo a maximização de desempenho do seu ativo / Abstract: To subsidize the environmental management of industries in the state of Sao Paulo, improve the planning and execution of their actions, the Companhia Ambiental do Estado de São Paulo CETESB established the monitoring for environmental indicators involving water caption, the generation and release of effluent versus main product produced. Given these requirements it is proposed the application of the Effluent Generation Index (IGE) allowing industries to manage their oil refinery effluent emissions in relation to the final product produced processed oil. In the Petrobras Paulínia Refinaria REPLAN, local application of this study, the drainage systems are open, suffering the influence of precipitation, requiring the application of rainfall-runoff models to quantify and deduct this increase in the volume of effluent generated real. In the simulation of surface runoff NRCS method was used to determine effective rainfall and the dimensionless unit hydrograph method to obtain hydrographs of areas relating to different uses and conditions of waterproofing, in addition to the kinematic wave method for propagation in the network of drainage channels within the refinery, allowing the deduction of runoff volumes. From this, the monthly indices were generated to compare the volumes of oil and processed wastewater generated during the period of one year. The results led to obtain indices ranging from 1.0 to 2.3% including changes in process dynamics and the seasonal weather. The IGE allows centralize and improve the information on the production of industrial effluents in relation to the performance of the business process, acquiring data and collaboration tools needed to face challenges on experience in process management with a focus on promoting environmental maximizing performance of its assets / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T08:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossi_LucianoFernandodosSantos_D.pdf: 31189486 bytes, checksum: b5668903a52a4adff00b0520804c237d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Este estudo teve como objetivo a análise de processos industriais, os mais abrangentes possíveis, visando sua otimização do ponto de vista energético-econômico. Neste intento, buscou-se apresentar não apenas um único ponto de otimalidade, mas um conjunto de opções que permita a um decisor escolher a situação mais conveniente. No desenvolvimento deste estudo foram utilizados um conjunto de Métodos de Otimização, dentre os quais podem ser destacados a Metodologia Pinch de Recuperação de Energia, baseada em uma redistribuição de potenciais térmicos dentro do processo analisado, e os Métodos originários da Programação Matemática, em especial a Programação Linear. Analisou-se em profundidade o caso, relativo à lndúsrtria de refino de Petróleo, de uma etapa de Craqueamento Catalítico da Refinaria de Paulínia, da PETROBRÁS. Entretanto, o conjunto de procedimentos aplicados neste trabalho mostrou-se eficiente quando da análise de outros segmentos industriais, em particular das lndústrias Química, de Alimentos e Petroquímica, como apresentado no decorrer deste trabalho. Este estudo mostra que é perfeitamente possível fazer-se uma análise energética e uma avaliação econômica de sua implantação, de uma maneira muito satisfatória e rápida / Abstract: This work deals with the industrial process analysis, includingvarious types and sizes, looking for their optimization fiom the economic and energetic point of view. Not only a single point of optimality was searched but a set of options which could permit to a decision maker to choose the best situation in each case. ln the development of this study were utilized a set of Optimization Methods, among which it can be mentioned the "Pinch Point Methodology" to heat recovery in networks, which is based in a redistribution of the thermal potentials of the process analyzed, and the methods originated tfom the Mathematics Programming, in special the Linear Programming. A deep analysiswas made on the case relative to an oil refinery.More precisely a part ofthe catalytic cracking of the Paulinia's Oil Refinery of PETROBRAS. The set of procedures applied in this work, it can be shown efficient when the analysis is applied to other industrial branches, in particular in the Chemistry, Food and Petrochemistry industries, as shown in throughout this work. This study shows that is possible to make an energetic analysis and an economic cost evaluation on the implementationof a process, in a fast and sactisfatory manner / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Este trabalho apresenta modelos baseados em PLIM (Programação Linear Inteira Mista) com representação contínua do tempo com o objetivo de realizar o scheduling (programação ou agendamento) no parque de tanques de produtos finais em um órgão do tipo refinaria. O modelo é uma contribuição para uma solução integrada que envolve outros elementos presentes na cadeia de suprimentos (CS) da indústria do petróleo. Deste modo, um ponto relevante na fundamentação teórica deste trabalho é a descrição do sistema integrado de refino. Este sistema pode ser dividido em quatro estágios (subsystems) que envolvem a movimentação de produtos dentro e fora da refinaria. O scheduling de tanques finais é parte de um desses estágios e solucioná-lo contribui para a operacionalização das atividades de transporte de produtos dentro da refinaria envolvendo a produção interna, a demanda local e as movimentações de recebimento e envio por poliduto. Neste trabalho, o scheduling dos eventos de carga e descarga nos tanques finais da refinaria é determinado considerando dados de problemas reais obtidos a partir da solução apresentada por Boschetto (2011). O scheduling determinado por Boschetto (2011) gera os parâmetros do modelo PLIM aqui proposto. Tais parâmetros consistem em informações sobre volumes, tempos e vazões das movimentações que devem ocorrer entre órgãos (refinarias, portos e terminais) da cadeia de suprimentos através da rede de polidutos. Essas informações juntamente com as informações de planejamento da refinaria sobre demanda e produção e ainda com os valores de estoque e capacidade volumétrica dos tanques fornecem os dados necessários para a realização do scheduling de tanques finais. O modelo PLIM aqui proposto busca minimizar o número de movimentações internas no parque de tanques da refinaria respeitando as condições estruturais, operacionais e os valores das movimentações impostas pelo scheduler dos polidutos de Boschetto (2011). Então, com o objetivo de encontrar soluções adequadas em um menor tempo computacional, uma abordagem PLIM combinada com um algoritmo iterativo e com a inserção de restrições de corte é proposta, no que foi chamado de modelo PLIM-AI. Os resultados permitem melhorar o desempenho de tempo computacional do modelo bem como analisar as violações de tempo e capacidade em tanques para cenários mensais. A proposta permitiu encontrar soluções em tempos computacionais relativamente reduzidos, respeitando as condições estruturais e operacionais da refinaria. As soluções obtidas contribuem para as atividades de transferência e estocagem (TE) da refinaria em dois pontos: (i) minimizam o número de movimentações internas, o que contribui para a operacionalização da busca por rotas disponíveis (atividade operacional do programador da refinaria); e (ii) permitem o feedback para o scheduler de polidutos, possibilitando verificar a factibilidade das movimentações que ocorrem na rede de polidutos. / This work presents a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model with continuous time representation to address the tank farm scheduling of finished products in refineries. The model is part of a larger solution process that involves other elements from oil industry supply chain (SC), where strategic, tactical, and operational decisions must be taken. In this context, the standard refinery system can be divided into four subsystems involving the flow of products among refinery internal (tank farm, production units) and external (vessels, pipelines, final costumers, other refineries) entities. The tank farm scheduling is part of one of these subsystems and its solution contributes to the operational activities of the refinery tank farm, enabling the integration that occurs between domestic production, domestic demand, and product transport by pipelines. In this work the scheduling of loading and unloading operations in the tank farm of finished products at each network node (refinery) is determined. Real scenarios are considered, which were obtained from the planning of refineries and external pipeline network scheduling, proposed by Boschetto (2011). The scenarios present volumes and values of stored product inventories, maximum capacity tanks, and start and end times to product movements at the refinery interfaces (production, demand, and pipelines). Thus, the pipeline scheduling determined by Boschetto (2011) is an input parameter to the considered approach. The proposed MILP model searches a scheduling that minimizes the movements within the refinery tank farm in order to respect the imposed operational and structural constraints. Further, for making feasible the scheduling in a smaller computational time, an iterative algorithm is developed and cutting restrictions are inserted in a new model approach, named MILP-IA. The results allow us to analyze the model computational time, the temporal and structural violations, and the number of product movements for each scenario. For the studied cases, we can also check for attending to time and monthly volume constraints to each interface. Finally, the results also indicate that the proposed MILP-IA approach finds solutions in computational times in the order of minutes. The obtained solutions contribute to improve the transfer and storage activities (TS) on two main points: (i) they minimize the number of movements, facilitating the plant operational tasks (searching for routes); and, (ii) they provide feedback to the pipeline scheduling.

PETROBRAS / Este trabalho apresenta uma abordagem para otimização do scheduling de uma rede dutoviária real com uma origem e múltiplos destinos, a rede OSBRA. A rede é composta por uma refinaria que abastece cinco órgãos ligados por um único poliduto. Decisões sobre bateladas (volumes operacionais) de diferentes produtos a serem enviados pela refinaria e recebidos nos órgãos de consumo ao longo de um horizonte de tempo devem ser tomadas de modo otimizado de forma a controlar os níveis de estocagem, respeitando limites operacionais da rede de dutos. Propõe-se uma abordagem de solução por decomposição que utiliza Programação Linear Inteira Mista (PLIM) em conjunto com algoritmos heurísticos. A abordagem está dividida em 2 etapas: (i) alocação e sequenciamento e (ii) programação das entregas. A etapa de alocação e sequenciamento é responsável por determinar a ordem, o volume e a vazão de cada batelada que deverá ser bombeada da refinaria para os órgãos. Esta etapa é composta por um modelo PLIM que é executado iterativamente em uma abordagem com horizonte com tempo rolante. Em seguida, a etapa de programação de entregas detalha como ocorrem as entregas das bateladas em cada órgão, considerando a operação de rebombeio no último trecho de duto. Para o rebombeio, executa-se um modelo matemático iterativamente também utilizando o conceito de horizonte rolante, definindo uma nova sequência de bateladas que deverão ser bombeadas pelo órgão de Goiânia para Brasília, ou seja, no trecho de duto mais distante da refinaria. Consideram-se características próximas da realidade de operação da rede OSBRA, como controle de inventário, limites de vazão, variação diária de demanda, manutenção de tanque, manutenção de duto (total ou parcial). Dois estudos de caso são apresentados considerando cenários baseados em dados reais com horizontes de programação de 30 dias, no qual o segundo foi submetido a diversas modificações com o intuito de evidenciar funcionalidades da abordagem proposta. A análise dos resultados permite concluir que a abordagem de solução apresenta resultados adequados para a operação dos especialistas da rede, dessa forma podendo auxiliar no processo de decisão do scheduling da rede OSBRA. / This work presents an approach to optimize the scheduling of a real pipeline network with one source and multiple destinations, the OSBRA network. The network consists of a refinery that supplies five terminals, which are connected by a single pipeline. Batches of different products are sent from refinery and received by terminals during a time horizon. Optimized scheduling decisions must be taken to attend inventory issues at the same time that operational constraints are respected. This work proposes a decomposition approach solution using Mixed Integer Linear Programming (MILP) combined with heuristic algorithms. The solution approach is divided into two phases: (i) allocation and sequencing and (ii) scheduling of deliveries. The allocation and sequencing phase is responsible for determining the order, volume, and flow rate of each batch to be pumped from the refinery to the terminals. This phase is composed of an MILP model that runs iteratively in a rolling horizon approach. In a following step, the scheduling of deliveries phase details how the batches' deliver will occur in each terminal, considering the repumping operation in the last pipeline segment. For the repumping, a mathematical model is executed iteratively, also using the concept of rolling horizon, setting a new sequence of batches to be pumped from Goiânia to Brasília, the farthest pipeline segment from the refinery. Similar characteristics of the real OSBRA network are considered, such as inventory control, flow limits, daily demand, tank maintenance, total or partial pipeline maintenance. Two study cases considering scenarios based on real data with a 30-day programming horizon are presented, in which the second case was subjected to a series of modifications in order to evidence the proposed approach functionalities. The result's analysis supports the conclusion that the solution approach provides adequate results for the operation of the network experts. Thus, the obtained results can aid the operational scheduling decision of OSBRA network.