OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería...
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OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS
Diego C. CafaroIngeniería Industrial
Facultad de Ingeniería QuímicaUniversidad Nacional del Litoral
Santa Fe – Argentina
Director: Dr. Jaime Cerdá
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El uso de poliductos
Economía Confiabilidad Seguridad
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El problema Múltiples productos
líquidos derivados de petróleo
Único conducto Único punto de
inyección (refinería) Múltiples puntos de
descarga (depósitos)
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El problema
Depósito 1
Depósito 2
Depósito 3
Depósito 4
Depósito 5
Refinería
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandogasolina
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandogasolina
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandogasolina
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandogasolina
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandodiesel
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandodiesel
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El problema
inyectando
jet fuel
derivandodiesel
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El problema
inyectando
LPG
derivandogasolina
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El problema
inyectando
LPG
derivandogasolina
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El problema
inyectando
LPG
derivandogasolina
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Dimensiones
Longitud: 1000 km Diámetro: 50 cm Volumen involucrado: 196350
m3 (casi 200 millones de litros) Caudal de bombeo: 1000
m3/hora “Lead time”: 196 horas (8 días)
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Complejidad “Lead times” extensos Fluctuaciones en la demanda Planes de producción preestablecidos Capacidad limitada de almacenamiento Simultaneidad de inyección y descarga Variabilidad del costo de bombeo en
función de la franja horaria Generación de interfases
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Las interfases
Entre “batches” sucesivos de productos disímiles
No es común utilizar separadores físicos
La contaminación es inevitable
Jet fuel
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Las interfases
Jet fuelLPG
Entre “batches” sucesivos de productos disímiles
No es común utilizar separadores físicos
La contaminación es inevitable
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Las interfases
LPG Jet fuel
Entre “batches” sucesivos de productos disímiles
No es común utilizar separadores físicos
La contaminación es inevitable
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Las interfases
LPG Jet fuel
Entre “batches” sucesivos de productos disímiles
No es común utilizar separadores físicos
La contaminación es inevitable
![Page 21: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/21.jpg)
Las interfases
LPG Jet fuel
interfase Entre “batches”
sucesivos de productos disímiles
No es común utilizar separadores físicos
La contaminación es inevitable
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Las interfases
LPG Jet fuel
interfase Alternativas:
Reprocesamiento en tanques de segregación
Venta como producto de menor calidad
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El enfoque Modelo de Programación Lineal
Mixta Entera (MILP) Representación continua del
sistema En escala de:
Tiempo Volumen
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Decisiones involucradas Secuencia de productos a inyectar
desde refinería Programa de inyección y bombeo Programa simultáneo de descarga
a depósitos Programa de entrega a clientes
desde depósitos
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Restricciones
Satisfecer la demanda estimada de los mercados
Evitar las secuencias de productos prohibidas
No exceder los niveles máximos y mínimos admisibles de producto en tanques: En refinería En depósitos
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Función Objetivo Minimizar costos
Costo de reprocesamiento o subestimación de interfases
Costo de bombeo, en horario normal como en horas pico
Costo de mantenimiento en inventario, tanto en refinería como en depósitos
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Los resultados Para un horizonte de 75 horas:
Se redujo el “CPU solving time” de 10000 seg (Rejowsky & Pinto 2001) a 35 seg
Se obtuvo una solución de menor costo
Se extendió el horizonte de programación a 1 mes (720 horas), resultando un “CPU solving time”de 1000 seg
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Nuevos desafíos Programación de las operaciones
considerando un horizonte rodante de planificación
Operación de poliductos con múltiples puntos de inyección y descarga, y flujo bidireccional
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OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS
Diego C. [email protected]
Ingeniería Industrial
Facultad de Ingeniería QuímicaUniversidad Nacional del Litoral
Santiago del Estero 2829CP 3000 - Santa Fe
Argentina
Director: Dr. Jaime Cerdá
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El modelo Conjuntos
I conjunto ordenado de corridas de bombeo Iold conjunto ordenado de corridas dentro del
ducto al iniciar el horizonte de planificaciónInew conjunto ordenado de corridas a ser
inyectadas durante el horizonte de planificación
S conjunto de productos refinadosJ conjunto de depósitos a lo largo del poliductoO conjunto de campañas de producción en
refinería preestablecidas
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El modelo Parámetros
hmax longitud del horizonte de planificación
Pj coordenada volumétrica del depósito j a lo largo del ducto
vb caudal de bombeoqds,j demanda de producto s a ser satisfecha por el depósito j
vm máximo caudal de abastecimiento a mercados
s,s´ tiempo de “changeover” entre corridas sucesivas de producto s y s´
IFs,s´ volumen de la interfase generada entre productos s y s´
Bo tamaño de la corrida de producción en refinería o
ao , bo tiempo de inicio\fin de la corrida de producción o
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El modelo Variables:
Binarias (0-1):yi,s la corrida de bombeo i se compone de producto s
siempre que yi,s = 1
xi,j(i’) una fracción de la corrida i se transfiere al depósito j
durante la inyección de la corrida i´ siempre que xi,j(i’)=1
zui,o la corrida de bombeo i finaliza luego de iniciarse la campaña de producción o, siempre que zui,o=1
zli,o la corrida de bombeo i comienza luego de culminarse la campaña de producción o, zli,o=1
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El modelo ContinuasCi , Li tiempo de culminación/duración de la corrida i
Fi(i’) coordenada volumétrica superior de la corrida i dentro
del ducto a tiempo Ci’
Wi(i’) volumen de la corrida i a tiempo Ci’
Qi volumen inyectado en la corrida i
Pi,s volumen de producto s inyectado en la corrida i
Di,j(i’) volumen de la campaña i transferido desde el ducto al
depósito j durante la inyección de la corrida i´
DSi,s,j(i’)
volumen de producto s en la campaña i transferido desde el ducto al depósito j durante la inyección de la corrida i´
WIFi volumen de la interfase generada entre corridas i e (i-1)
IDs,j(i’)/IRs,
(i’) nivel de inventario de producto s en depósito j /refinería a tiempo Ci’
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El modelo Restricciones
Secuenciamiento de las corridas de bombeo
Volumen de la corrida de bombeo
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El modelo Volumen de las interfases
“Tracking” y evolución de los “batches” al inyectar nuevas corridas
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![Page 36: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/36.jpg)
El modelo Factibilidad de derivación y cantidad
máxima
Balance inyección - descarga
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![Page 37: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/37.jpg)
El modelo Producto asignado a cada corrida
Abastecimiento y satisfacción de la demanda de los mercados de influencia
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![Page 38: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/38.jpg)
El modelo Control de inventarios
Refinería
OoIizuhaCzua newoioioio ,** ,max,
OoIizlhbLCzlb newoioiioio ,** ,max,
OoIizuaCvpquzuBqu newoioiooioiooi ,)*(*;* ,,,,
OoIizlMaLCvpqlzlBql newoioiiooioiooi ,*)(*;* ,,,,
![Page 39: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/39.jpg)
El modelo Control de inventarios
Refineríanew
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![Page 40: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/40.jpg)
El modelo Control de inventarios
Depósitos
news
iji
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newssi
ijsi
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IiJjSsIiyDDS
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,,
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IiJjSsqmDSIDID
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![Page 41: OPERACIÓN ÓPTIMA DE POLIDUCTOS Diego C. Cafaro Ingeniería Industrial Facultad de Ingeniería Química Universidad Nacional del Litoral Santa Fe – Argentina.](https://reader036.fdocumento.com/reader036/viewer/2022062519/5665b4b51a28abb57c936812/html5/thumbnails/41.jpg)
El modelo Función Objetivo
Ss Inewi
iss
Jsj Inewi
ijsjsnew
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iSs Jj Ii Inewi
ijisjs
IRcirIDcidIcard
WIFcfDScpzMin
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1
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