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DESARROLLO DE UNA HERAMIENTA COMPUTACIONAL PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE GASODUCTOS Y REDES DE DISTRIBUCIÓN DE GAS - PDF
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Juan Antonio Ruiz Gallego
1 DESARROLLO DE UNA HERAMIENTA COMPUTACIONAL PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE GASODUCTOS Y REDES DE DISTRIBUCIÓN DE GAS PROPONENTES GERMÁN JOAQUÍN LÓPEZ FORERO Ingeniero Químico de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, actualmente estudiante de Maestría en Ingeniería Química, experiencia como docente, también en el sector industrial en realización de estudios ambientales y tratamiento de agua para consumo humano y residual, actualmente se desempeña como ingeniero de procesos en una empresa reconocida de Colombia dedicada el diseño y construcción de procesos del sector Oil and Gas. Correo: Movil: PAULO CÉSAR NARVÁEZ RINCÓN Profesor Asociado del Programa Curricular de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, amplia experiencia docente, ha liderado infinidad de proyectos de investigación, ha prestado asesoría a múltiples empresas del sector industrial. Correo: OBJETIVOS General Desarrollar un modelo y una herramienta computacional que permita diseñar redes de flujo de gas minimizando una función de costos. Específicos Plantear un modelo que describa adecuadamente la operación de redes de transporte de gas natural en estado estable.2 Implementar un algoritmo de optimización capaz de minimizar el costo total anualizado de una red de transporte de gas natural. Implementar una herramienta computacional que sirva para el dimensionamiento óptimo de gasoductos y redes de transporte de gas natural en estado estable. Evaluar el desempeño de la herramienta usando tipologías de red trabajadas por otros autores y contrastándola con programas comerciales usados para el diseño de redes de transporte de gas. METODOLOGÍA Las actividades se encuentran clasificadas en cuatro grandes bloques y se proyecta un tiempo de dieciséis meses para su realización. El investigador contará con el apoyo de un estudiante de últimos semestres de pregrado en ingeniería para el desarrollo de algunas actividades, este estudiante aprovechará su participación en el proyecto para cumplir con su requisito de grado. A continuación se describe cada uno de los bloques de desarrollo del proyecto: Revisión bibliográfica Durante toda la investigación se planea realizar revisión bibliográfica de investigaciones relacionadas, textos y demás fuentes de investigación, con el fin de hacer retroalimentación continua para enriquecer el proyecto. Adicionalmente, en este bloque de actividades, entre los meses dos y seis, se realizará consecución de los costos de las estaciones de compresión, tuberías y demás accesorios disponibles en el mercado con el fin de establecer una base de datos que se utilizará en el programa para el cálculo de los costos de las redes y gasoductos. Selección del software y capacitación En esta etapa, comprendida entre los meses dos y seis, se definirá cual es el software que mejor se acomoda a los requerimientos de implementación de la herramienta, teniendo en cuenta su fácil manejo, bajo costo de licencia y disponibilidad en el mercado. Adicionalmente, se realizará la capacitación del3 investigador y el estudiante de pregrado de ingeniería en el manejo de dicha herramienta. Se escogerá la(s) herramienta(s) de modelamiento disponible(s) en el mercado para contrastar el producto final de la investigación. Modelamiento y optimización Esta etapa tiene una duración de trece meses. En ella se realizará el desarrollo del modelo y se implementará en la herramienta computacional de dimensionamiento y optimización, y las bases de datos establecidas. Posteriormente se validará su funcionamiento comparándolo con tipologías de redes de transporte de gas estudiadas en la literatura y comparando el desempeño de la herramienta frente a otras. Adicionalmente se espera poder aplicar la herramienta en algún diseño que se esté realizando a nivel nacional y comparar con los resultados obtenidos por profesionales dedicados al diseño de procesos basados en su experiencia y heurística, Finalmente, se realizará la comparación de los costos de una red diseñada teniendo en cuenta reglas heurísticas y los costos utilizando la estrategia de optimización implementada, para probar que tan eficiente es la herramienta desarrollada. Redacción y publicación Este último bloque de actividades se divide en tres partes, la primera en lo referente a la elaboración del documento final tesis, la cual se piensa redactar a la par con el desarrollo de los tres bloques de actividades ya expuestos, se espera que esté terminada a mediados del último trimestre de trabajo. La segunda actividad de este bloque corresponde a la publicación de dos artículos, para lo cual se pretende publicar el primero de ellos a mediados del tercer trimestre y estará enfocado a mostrar la revisión bibliográfica realizada y la obtención del modelo. El segundo se someterá a evaluación a mediados a finales del quinto trimestre y en él se mostrará la implementación de la herramienta, su comparación con otras investigaciones y su posible aplicación a nivel industrial. En esta instancia también se proyecta participar en algún congreso para mostrar los resultados obtenidos.4 RESUMEN A pesar de la tendencia mundial de enfocar todos los esfuerzos hacia la obtención de fuentes renovables de energía que sean amigables con el medio ambiente, el gas natural sigue siendo un combustible de gran importancia para la humanidad. Hoy en día es común desarrollar actividades cotidianas tales como preparar alimentos o calentar agua usando gas natural. No obstante existe un aspecto que limita su uso y es que, en la mayoría de los casos, los sitios de producción se encuentran distantes de los centros de consumo, lo que implica la construcción de redes de transporte que requieren una alta inversión de capital. El objetivo principal de la presente investigación es generar una herramienta que facilite el diseño de gasoductos y redes de distribución de gas, en especial el gas natural, minimizando los costos de capital, operación y mantenimiento asociados, por medio de la implementación de un modelo que realice de manera simultánea el dimensionamiento y la optimización. Este trabajo se proyecta para un tiempo de 16 meses y la herramienta desarrollada servirá de apoyo a profesionales que laboren en empresas del sector energético, cuya principal dedicación sea el diseño de infraestructura para el transporte de gas, facilitando la obtención de5 configuraciones de red que cumplan con los requerimientos técnicos al menor costo. Palabras clave: Gasoductos, redes de distribución, gas natural. CONCLUSIONES El proyecto de investigación como se puede observar en el cronograma se encuentra en desarrollo, no obstante ya se han logrados algunos avances los cuales se listan a continuación: Se ha desarrollado el modelo sobre el cual se implementará en los próximos meses la herramienta computacional que permita diseñar redes de flujo de gas en estado estable que permita minimizar una función de costos. Se está trabajando en la implementación del algoritmo de optimización evolutivo sobre la cual trabajará el software a desarrollar. Cuando se desarrolle la herramienta se evaluará su desempeño usando tipologías de red trabajadas por otros autores y contrastándola con programas comerciales usados para el diseño de redes de transporte de gas. Documentos relacionados
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