Operadores Exergéticos: uma Nova Abordagem de Diagnóstico Termoeconômico para Identificar Anomalias Intrínsecas em Ciclos Térmicos de Potência.

Abstract

Nesta tese uma nova abordagem de diagnóstico termoeconômico é apresentada. A abordagem integra a formulação matemática do método de diagnóstico termoeconômico do impacto no combustível com dois novos conceitos: “Operador exergético” e “Estrutura de Transição” para atingir o três aspectos principais do diagnóstico termoeconômico, que são: detecção, identificação e quantificação das anomalias intrínsecas com uma aplicabilidade geral a qualquer ciclo térmico de potência , dentro de uma complexidade moderada e sem requer um conhecimento a priori das anomalias. A nova abordagem dos operadores exergéticos permite desagregar o impacto no consumo de combustível de cada equipamento de um ciclo térmico em seus três componentes: anomalia intrínseca, anomalia induzida e disfunção, permitindo identificar o equipamento degradado e seus impactos. Para mostrar o seu funcionamento, a metodologia dos operadores exergéticos é aplicada inicialmente a um sistema hipotético simples e logo a um ciclo com turbina a gás de queima externa EFGT para testar sua efetividade na presença de mais de uma anomalia intrínseca. Para estes dois casos, a metodologia é complementada usando redes de neurônios artificias. As RNA foram programadas no software comercial MatLab®. Logo, a metodologia é aplicada a um ciclo Rankine de potência para testar sua capacidade de identificar anomalias em equipamentos dissipativos, assim como a possibilidade de ser usado com diferentes modelos termoeconômicos. Por último, o diagnóstico usando operadores exergéticos é aplicado ao ciclo combinado do que é conhecido como o problema TADEUS para que possa ser comparado com outras abordagens que têm sido testadas neste ciclo combinado. Nestes dois últimos casos, não foram utilizadas as RNA. Os ciclos EFGT, Rankine e Combinado, e todos os dados necessários para aplicar a metodologia, foram simulados utilizando o software comercial GateCycle™. A abordagem proposta nesta tese foi capaz de identificar anomalias intrínsecas, anomalias induzidas e disfunções, e calcular o impacto destas três componentes no consumo adicional de combustível, em todos os casos que foram testados. Foi mostrados, também que, quando existem degradações em um ou vários dos componentes de um ciclo térmico de potência, os valores obtidos para as anomalias intrínsecas são independentes do modelo termoeconómico usado.