Estimação de parâmetros para uma equação cúbica de estado generalizada via otimização multiobjetivo

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silva, Géssica Ramos da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Equations of state; Parameters estimation; Multiobjective optimization; Thermodynamic properties; Equações de estado; Estimação de parâmetros; Otimização multiobjetivo; Propriedades termodinâmicas; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18741

Para muitas aplicações da engenharia, especialmente na simulação de problemas de equilíbrio de fases, propriedades termodinâmicas podem ser estimadas de maneira acurada em situações em que não há dados experimentais disponíveis através de uma equação de estado. A capacidade preditiva de uma equação de estado é diretamente relacionada à utilização de métodos adequados e eficientes na estimação dos parâmetros do modelo. Desde o surgimento do modelo de van der Waals, várias equações de estado vêm sendo propostas para representar o comportamento PVT de compostos puros e misturas, como é o caso da GEOS3C, que é uma nova forma de equação cúbica de estado generalizada que utiliza uma função de temperatura dependente de três parâmetros ajustáveis. Recentemente, a otimização multiobjetivo começou a ser aplicada em diversos problemas da Engenharia Química. Esse método tem como principal vantagem fornecer um conjunto de soluções que mostram o conflito existente na tentativa de minimizar simultaneamente as propriedades de interesse em um problema de otimização. Nesse contexto, uma versão modificada do algoritmo do PSO multiobjetivo, que baseia-se no Princípio da Dominância de Pareto, é empregado na estimação dos parâmetros da função de temperatura da equação de estado GEOS3C que levam aos menores desvios na predição da pressão de vapor e do volume de líquido saturado quando ajustados a dados experimentais sintéticos ou reais. Substâncias de diferentes famílias químicas são utilizadas para avaliar a metodologia proposta neste trabalho e comparações com dados experimentais disponíveis na literatura são realizadas, usando os parâmetros obtidos via otimização multiobjetivo para o cálculo de propriedades termodinâmicas de interesse na indústria e no meio acadêmico. Os resultados mostram que os novos valores obtidos para os parâmetros ajustáveis da equação de estado GEOS3C levam a uma melhoria na predição das propriedades testadas ou produzem resultados equivalentes aos dos artigos originais. Além disso, nas regiões viáveis das frentes de Pareto consideradas, é possível observar uma correlação entre os parâmetros da função de temperatura da equação de estado GEOS3C. Finalmente, mostra-se que com a otimização multiobjetivo é possível incorporar facilmente outras propriedades termodinâmicas no problema de otimização, resultando em modelos que possibilitam uma melhoria na predição das propriedades avaliadas com uma pequena deterioração na qualidade das que são costumeiramente empregadas nessas aplicações.