Otimização de Processos e Operações

Conhecimentos de Base Recomendados

Programação e Métodos Numéricos; Modelação, Simulação e Optimização, e disciplinas relacionadas com fundamentos/aplicações de processos químicos 

Métodos de Ensino

Aulas tradicionais, com apresentação de fundamentos, formulações de problemas e sua resolução; apresentação de casos de estudo do quais emergem conclusões mais genéricas (método indutivo); trabalhos de casa de resolução de problemas (em grupos de 2-3 alunos).

Resultados de Aprendizagem

Objectivos/competências: perceber a variedade e hierarquia de problemas de optimização relevantes na indústria química (projecto e operação); conhecer os fundamentos e ferramentas necessários para formular e resolver esses problemas (optimização contínua e discreta, métodos heurísticos); ser capaz de formular e resolver diversos problemas (projecto e operação de uma ou várias unidades, síntese de diagramas de fabrico, planeamento e escalonamento da produção, projecto e gestão da cadeia de valor e logística). 

Estágio(s)

Não

Programa

1. Introdução. Optimização em engenharia química. Projecto e operações. Tipos de problemas. Visão multiescala (espaço e tempo). Formulação de problemas. Solução por optimização matemática vs solução heurística.

2. Ferramentas matemáticas. Optimização linear e não-linear, contínua e discreta..Alguns problemas clássicos de investigação operacional e problemas de redes. Modelação com variáveis discretas. Optimização multi-objectivos. A plataforma GAMS.

3. Optimização de uma só unidade processual. Exemplos de reacção química e separação.

4. Optimização de processos químicos. Síntese óptima com base em superestruturas. Redes de reactores químicos e redes de separação. Simulação e optimização de diagramas de fabrico.

5. Planeamento agregado da produção. Problemas multi-períodos.

6. Projecto e escalonamento de processos descontínuos. Instalações multiprodutos.

7. Projecto e gestão da cadeia de valor. Logística. Exemplos.

Docente(s) responsável(eis)

Fernando Pedro Martins Bernardo

Métodos de Avaliação

Avaliação
Resolução de problemas: 30.0%
Exame: 70.0%

Bibliografia

- Edgar TF, Himmelblau DM, Lasdon LS. Optimization of Chemical Processes. 2nd ed. Boston: McGraw-Hill; 2001.

- Biegler LT, Grossmann IE, Westerberg AW. Systematic Methods of Chemical Process Design. London: Prentice-Hall; 1997.

- Mah RSH. Chemical Process Structures and Information Flows. Boston: Butterworths, 1990.

- Williams HP. Model Building in Mathematical Programming. 5th ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2013.

- Winston WL. Operations Research: Applications and Algorithms. 4th ed. Belmont, CA: Thomson Learning; 2006.

- Chen DS, Batson RG, Dang Y. Applied Integer Programming. New York: John Wiley & Sons, 2010.

- Mencarelli L, Chen Q, Pagot A, Grossmann IE. A review on superstructure optimization approaches in process system engineering. Comput. Chem. Eng. 2020;136: published online, doi.org/10.1016/j.compchemeng.2020.106808.