Refino_do_Petroleo
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Refino_do_Petroleo

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custoso, por forçar as variáveis da unidade a alcançar valores que
comumente não são utilizados.

Para escapar deste problema, se utilizou um conjunto de dados gerados em
testes na unidade de destilação feitos entre 26/08/2004 e 21/02/2005. Estes foram
realizados pela empresa KBC, que tinha como objetivo gerar dados para um
simulador desta unidade.

Este conjunto de dados foi o escolhido para a calibração de todos os
coeficientes do programa de inferências, já que, apesar de serem apenas oito
dias, foi tomado um grande cuidado por evitar perturbações na operação da
unidade, e de se obter um universo relativamente espaçado de pontos.

8.1: Criação dos Primeiros Arquivos de Leitura, e Correções
Visando Total Utilização

Com base nas horas de início e fim de cada teste, foram criados, com o
auxílio de uma tabela montada no software Excel, arquivos texto de entrada para o
programa de inferências, contendo os valores a serem lidos [ 10 ].

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Inicialmente, se apoiando no fato da pouca variação do valor das variáveis
da unidade em torno de seus setpoints, também praticamente constantes, durante
o período de testes e de consulta com pessoas ligadas a destilação, se buscou
utilizar uma média destes valores no tempo da realização do teste.

Já de partida, foram encontrados alguns problemas. Dos oito dias que se
tinham dados, em quatro faltavam dados sobre o fator de caracterização KW do
diesel, valor necessário para ser lido pelo programa. Observando-se os valores
normalmente alcançados por essa variável no passado, em conjunto com a
compreensão de como o programa operava, se concluiu que esta variável não era
vital para o sucesso da inferência. Daí foram escolhidos empiricamente valores
para esses quatro dias, dentro de uma faixa normalmente alcançada pela variável.

Um outro problema muito mais crítico foi a descoberta da falha do
instrumento que obtinha a temperatura do refluxo circulante intermediário em três
dos oito dias, o que impossibilitava o seu uso para a calibração.

Depois de novas consultas com engenheiros do setor, se percebeu uma
maneira de contornar este problema, e utilizar todos os oito dias para a calibração
do inferidor.

A maneira encontrada se baseia no diagrama da unidade mostrado na
figura 36. Assim, ao invés de utilizar o tag responsável por armazenar a
temperatura do refluxo circulante intermediário (21-TI082), que apresentou o
problema, se realizou uma estimação utilizando os tags que armazenavam as
medições de temperatura e vazão das duas correntes em que o RCI é dividido
antes de passar pelos permutadores de calor da unidade (21-TI080, 21-TI081, 21-
FRC23 e 21-FRC24) [ 10 ].

Figura 36: Diagrama do RCI

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Pode-se estimar a temperatura do refluxo circulante intermediário ao se
somar a multiplicação da temperatura de cada ramo por sua respectiva vazão, e
depois dividindo esta soma pela soma da vazão dos dois ramos.

Um outro problema que se observava em todos os dias teste que se
possuía era a falta da temperatura de 85% de vaporização da curva ASTM, e em
conseqüência disto, a impossibilidade de se calibrar este ponto para todos os
produtos.

A maneira adotada para se contornar este problema pode ser entendida ao
se analisar a figura 37.

Figura 37: Detalhe da Curva ASTM de um Produto.

Nesta observa-se que a inclinação entre os pontos setenta por cento
vaporizados e noventa por cento é relativamente constante. Isto permite, através
da equação mostrada, se encontrar aproximações para o valor do ponto oitenta e
cinco por cento vaporizados, completando os arquivos de entrada. De posse
desses valores, é possível a calibração de toda curva de destilação ASTM dos
produtos (exceto a nafta pesada).

Já que o produto anterior a nafta pesada (nafta intermediária) ser obtido em
outra torre, onde não há inferências, não é possível realizar um inferência de
qualidade dos pontos inicias de destilação da mesma. Esse fato não traz
problemas significativos para o resto das inferências, nem para o blend do diesel,
inferência mais importante.

Dessa maneira, se contava agora com oito arquivos de entrada para a
calibração do programa.

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8.2: Calibração do Programa com o Conjunto Inicial de Dados
Baseado em Médias

Nessa etapa, foram criadas tabelas especiais, novamente no software
Excel, onde foram criados “solucionadores” para cada produto, visando
correlacionar os dados reais, obtidos do teste KBC, com os gerados pelo
programa de inferências.

A tabela foi montada de acordo com a figura 38, onde se pode visualizar as
principais partes do solucionador:

• Coeficientes: Área vermelha do solucionador, onde aparecem os
coeficientes necessários para cada faixas de destilação ASTM. Cada
coluna representa uma faixa de destilação ASTM;

• Valores para o inferidor: Área azul do solucionador, onde aparecem os
valores utilizados pelo inferidor, de acordo com o apresentado no Capítulo
7, para a realização das inferências das varias faixas de destilação ASTM.
Cada coluna representa um dia teste;

• Faixa de Destilação: Área verde do solucionador, onde aparecem os
valores reais de temperatura (y) para aquela faixa de destilação, o valor de
temperatura que seria calculado (yi) pelo inferidor utilizando os coeficientes
e valores apresentados, o erro entre estes dois valores e o erro quadrado.
Cada linha representa um dia. Na caixa do topo à direita é mostrada a
soma dos erros quadrados, valor que se objetiva minimizar para alcançar
uma boa correlação. Nota-se que, para cada faixa de destilação, existe uma
caixa destas;

• Produtos: Na área amarela do solucionador, se encontra a seleção do
produto que se está considerando.

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Figura 38: Solucionador

Inicialmente, foram utilizados os coeficientes antigos do programa, e
utilizando a ferramenta “solver” do Excel, foram buscados valores para os
coeficientes que minimizassem a soma dos erros quadráticos.

Com essa idéia, se gerou a primeira família de coeficientes. Quando os
mesmos oito dias testes foram novamente utilizados no programa, dessa vez com
os novos valores de coeficientes, se chegaram a novos resultados, diferentes dos
desejados na escolha dos coeficientes. Isso se deu pela maneira que o programa
foi construído.

Apesar de os valores lidos pelo programa serem exatamente os mesmos da
iteração inicial, os coeficientes do T30% haviam mudado, e em conseqüência
disto, os valores de T30%. Como todo o resto da curva se baseia na inclinação
entre os T30% dos produtos, todos os outros valores de destilação foram
modificados.

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Dessa maneira, houve a necessidade de rodar novamente o programa, com
o mesmo conjunto de dados de entrada, para o ajuste destes coeficientes, já que
era preciso que os valores de T30% convergissem. Assim a inclinação entre os
pontos permaneceria constante, permitindo o ajuste correto dos coeficientes para
o restante dos pontos da curva.

Foi assim obtida uma nova família de coeficientes, que para alguns
componentes, com o diesel leve, se comportava de maneira muito boa, enquanto
para todos os outros apresentava erros consideráveis, forçando uma nova busca
por soluções.

Para se avaliar qualidade de uma correlação, foi utilizada a ferramenta
Proj.Lins do software Excel, que serve para calcular as estatísticas para uma linha
usando o método de "mínimos quadrados", devolvendo uma linha reta com o
ajuste perfeito para seus dados e retorna uma matriz que descreve a linha.

Dentre as estatísticas devolvidas, existe o coeficiente de determinação,
que, quanto mais próximo de um, melhor é a correlação entre os dados estimados
e os valores reais.

Para esse conjunto de coeficientes, o coeficiente de determinação de cada
faixa de destilação para cada produto é mostrado na Tabela 3.

 PIE 5% 10% 30% 50% 70% 85% 90% 95% PFE
NP - - - - 0,947 0,929 0,857 0,845 0,778 0,769
QR 0,874 0,925 0,955 0,985 0,959 0,861 0,762 0,646 0,693 0,586
DL 0,957 0,966 0,959 0,982 0,97