Aplicación de diferentes métodos de la Inteligencia Artificial a la Optimización de intercambiadores de calor de tubo y coraza
Item
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Tipo do ITEM
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Artigo Ciêntifico
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Título do Artigo
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Aplicación de diferentes métodos de la Inteligencia Artificial a la Optimización de intercambiadores de calor de tubo y coraza
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Descrição
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Los intercambiadores de calor de tubo y coraza (ICTC) son el tipo más común de los intercambiadores de calor. Los mismos se aplican en numerosas instalaciones industriales. La minimización de los costes de estos intercambiadores de calor es un objetivo clave tanto para los diseñadores como para los usuarios. El diseño del intercambiador de calor implica procesos complejos, incluyendo la selección de los parámetros geométricos y parámetros de funcionamiento. El enfoque tradicional de diseño para los intercambiadores de calor de tubo y coraza consiste en la evaluación de un determinado número de geometrías diferentes del intercambiador para identificar aquellas que satisfacen un requerimiento de calor y un conjunto de restricciones geométricas y operacionales. Sin embargo, este enfoque es lento, poco preciso y no garantiza una solución óptima. En el presente trabajo se analizan y aplican diferentes algoritmos evolutivos para optimizar económicamente los mismos, entre ellos la optimización con enjambre de partículas, por algoritmos genéticos y por colonia de hormigas mixto, este último desarrollado por los autores. Como función objetivo se consideró la minimización del costo total anual. Para la optimización se consideraron como variables independientes de diseño el diámetro interior de la coraza, el diámetro exterior del tubo y el espaciamiento entre los deflectores. También se consideraron para la optimización dos disposiciones o arreglos de tubos: en forma de triángulo y en forma de cuadrado. Se presentan tres estudios de caso de la optimización de un intercambiador de calor. Los resultados de la optimización usando la técnica de colonia de hormigas mixta son comparados con aquellos obtenido usando enjambre de partículas y algoritmos genéticos.
Palabras Clave: Intercambiadores de Calor, optimización, colonia de hormigas.
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Abstract
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Los intercambiadores de calor de tubo y coraza (ICTC) son el tipo más común de los intercambiadores de calor. Los mismos se aplican en numerosas instalaciones industriales. La minimización de los costes de estos intercambiadores de calor es un objetivo clave tanto para los diseñadores como para los usuarios. El diseño del intercambiador de calor implica procesos complejos, incluyendo la selección de los parámetros geométricos y parámetros de funcionamiento. El enfoque tradicional de diseño para los intercambiadores de calor de tubo y coraza consiste en la evaluación de un determinado número de geometrías diferentes del intercambiador para identificar aquellas que satisfacen un requerimiento de calor y un conjunto de restricciones geométricas y operacionales. Sin embargo, este enfoque es lento, poco preciso y no garantiza una solución óptima. En el presente trabajo se analizan y aplican diferentes algoritmos evolutivos para optimizar económicamente los mismos, entre ellos la optimización con enjambre de partículas, por algoritmos genéticos y por colonia de hormigas mixto, este último desarrollado por los autores. Como función objetivo se consideró la minimización del costo total anual. Para la optimización se consideraron como variables independientes de diseño el diámetro interior de la coraza, el diámetro exterior del tubo y el espaciamiento entre los deflectores. También se consideraron para la optimización dos disposiciones o arreglos de tubos: en forma de triángulo y en forma de cuadrado. Se presentan tres estudios de caso de la optimización de un intercambiador de calor. Los resultados de la optimización usando la técnica de colonia de hormigas mixta son comparados con aquellos obtenido usando enjambre de partículas y algoritmos genéticos.
Palabras Clave: Intercambiadores de Calor, optimización, colonia de hormigas.
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Língua do arquivo
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inglês
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Data da Publicação
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Ano 2015
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Palavra-chave
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Intercambiadores de Calor
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optimización
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colonia de hormigas
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Autores
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Maida Bárbara Reyes Rodríguez
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Jorge Laureano Moya Rodríguez
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Sergio R. Pérez León
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Gonzalo Nápoles Ruiz
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Eduardo Miguel Fírvida Donéstevez
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Jandecy Cabral Leite
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Local
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UFPA - Novembro, 2015
