PROJETO DE HIDROCICLONES USANDO OTIMIZAÇÃO ROBUSTA E ESTUDO DO EFEITO DA ROBUSTEZ
Os hidrociclones são equipamentos
utilizados em diversos setores industriais
para promover a separação entre uma fase
discreta, normalmente um sólido particulado,
e uma fase contínua líquida. O desempenho
destes equipamentos é determinado através
de três características: poder de separação,
concentração e consumo energético. Tais
aspectos apresentam comportamento
conflitante entre si e são altamente
dependentes das dimensões do separador.
Dessa forma, a determinação das dimensões
de um hidrociclone que resultam em valores
satisfatórios das características mencionadas
constitui um problema de otimização multiobjetivo. Nos hidrociclones existem diversas
fontes de incertezas nas medições e na
fabricação do equipamento, por essa razão é
necessário a utilização do conceito de robustez
para reduzir a sensibilidade dos resultados a
pequenas perturbações no vetor de variáveis de
projeto e/ou parâmetros. Assim, neste trabalho
são estimados modelos das respostas eficiência
total, razão de líquido e número de Euler do
hidrociclone, de forma nominal (sem robustez)
e robusta. Os dois tipos de modelos gerados
são comparados quanto à sua sensibilidade
a perturbações. Por fim, é realizado o projeto
robusto das dimensões do hidrociclone para a
obtenção de separadores de alto desempenho
em todos os aspectos. Os resultados obtidos
demostram que a inserção de robustez no
ajuste dos modelos os deixa menos sensível
a perturbações, todavia, conforme esperado,
reduz o valor do coeficiente de determinação.
Além disso, na otimização das dimensões
do hidrociclone observou-se que o aumento
do nível de robustez reduz a diversidade dos
hidrociclones ótimos obtidos. Finalmente, foram
encontrados separadores de bom desempenho
em todas as características consideradas.
PROJETO DE HIDROCICLONES USANDO OTIMIZAÇÃO ROBUSTA E ESTUDO DO EFEITO DA ROBUSTEZ
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DOI: 10.22533/at.ed.37119030411
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Palavras-chave: Hidrociclone, Otimização, Evolução Diferencial, Robustez.
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Keywords: Hydrocyclone, Optimization, Differential Evolution, Robustness.
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Abstract:
The hydrocyclones are equipment
used in multiple areas of industry to separate a
discrete phase, normally a particulate solid, and
a continuous liquid phase. The hydrocyclone’s performance is evaluated by three characteristics: separation and concentration
capacity and energy demand. These aspects have a conflicting behavior with each
other and present a high dependence with the separator’s dimensions. Thus, the
determination of a hydrocyclone’s dimensions configures a multi-objective optimization
problem. During the design of this equipment there are many uncertainties associated
with measure and manufacture. In this case, it is necessary to use the robustness
concept to determine results less sensible to perturbations in parameters and design
variables vectors. In this work, mathematical models that represent the total efficiency,
liquid ratio and Euler number are estimated in nominal (without robustness) or robust
context. The estimated models are compared in terms of sensitivity to perturbations.
Different optimization problems are formulated to obtain the hydrocyclone’s dimensions
in relation to separators performance. The results demonstrated that the robustness
insertion lead with models less sensible to perturbations, but with the reduction of
determination coefficient. Additionally, in the hydrocyclone’s dimensions optimization,
it was noticed that the increase of robustness level implies in reduction of diversity of
obtained hydrocyclones. Finally, it was obtained separators with good performance in
relation to separation and concentration capacity and energy demand.
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Número de páginas: 15
- Vitor Alves Garcia
- Luiz Gustavo Martins Vieira
- Fran Sérgio Lobato
