Modelo de minimización de costos asociados al consumo de agua en una industria de refrescos

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.36561/ING.17.8

Palabras clave:

Minimización de costos operacionales, Redes de distribución, NLP

Resumen

En Brasil algunas industrias hidro-intensivas vienen actuando de forma preventiva con respecto a la potencial aprobación de leyes que autoricen el cobro por uso de agua de pozos artesanales. Con el objetivo de conocer posibilidades para minimizar el impacto en los cotos, derivados del consumo de agua en las operaciones de la planta, se evaluaron alternativas para la resolución de un modelo de optimización del uso de recursos hídricos en una planta de refrescos. Específicamente se presenta en este trabajo, el resultado de la aplicación del algoritmo Generalized Bender´s Decomposition. El problema se planteó como una superestructura de distribución con el objetivo de minimizar el costo por consumo de agua en las operaciones de la planta. El modelo NLP resultante es del tipo no-convexo. La resolución utilizando descomposición permitió alcanzar sin embargo una respuesta óptima global que derivó en una estructura de distribución de agua con costos menores que la obtenida por la resolución tradicional, que sólo produjo un óptimo local con mayor costo. El problema se resolvió en Gams ® con Minos y BDM-LP, obteniendo en menos de 1 segundo los valores que conforman una estructura de distribución con el potencial de reducir los costos por consumo de agua en hasta 17,5% durante la temporada alta.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Congreso Nacional de la República Paraguaya (2007). Ley N° 3239 de los recursos hídricos de Paraguay. Disponible en http://www.bacn.gov.py/leyes-paraguayas/2724/de-los-recursos-hidricos-del-paraguay

Senado y cámara de diputados de la provincia de Buenos Aires (1999). Ley 12.257 Código de aguas. Disponible en: http://www.oas.org/usde/environmentlaw/waterlaw/documents/Argentina-Codigo_de_Aguas_[Beunos_Aires]_(1999).pdf

Governo do estado de Paraná. (1999). Lei 12726, Política estadual de recursos hídricos e outras providências. Disponible en: https://www.legisweb.com.br/legislacao/?id=241036

Senado y câmara de representantes de la República Oriental del Uruguay. (2009). Ley 18610. Política Nacional de Aguas. Disponible en: http://www.ose.com.uy/descargas/documentos/leyes/ley_18_610.pdf.

N. Franqueiro y J. Alburquerque. Prospecção de ações recomendadas para a gestão estratégica de aguas subterrâneas. Anais XX Congresso Brasileiro de Águas subterrâneas, 2018. Doi: https://doi.org/10.14295/ras.v0i0.29310

A. da C. Reboucas, “Água subterrânea, fator de competitividade,” en Anales XIII Congresso Brasileiro de águas subterrâneas. RELOC – Rede Latinoamericana de Organizações de Bacia, 2000.

F. Wilkendorf, Antonio Espuña, y Luis Puigjaner, “Minimization of the Annual Cost for Complete Utility Systems,” Chemical Engineering Research and Design, vol. 76, pp. 239-245, 1998. Doi: https://doi.org/10.1205/026387698524866

J. Caballero y I. Grossmann, “Una revisión en el estado del arte en optimización,” Revista Iberoaméricana de automática e Informática Industrial, vol. 4, nº 1, pp. 5-23, 2007.

I. Grossmann, J. Caballero, y H. Yeomans, “Mathematical programming approaches to the synthesis of chemical process systems,” Korean J. Chem. Eng., vol. 16, pp. 407-426, 1999. Doi: https://doi.org/10.1007/BF02698263

C. Demirhan, W. Tso, G. Ogumerem, y E. Pistikopoulos, “Energy systems engineering,” BMC Chemical Engineering, vol. 11, nº 1, pp. 2-19, 2019. Doi: https://doi.org/10.1186/s42480-019-0009-5

T. Edgar y E. Pistikopoulos, “Smart manufacturing and energy systems,” Computers and Chemical Engineering, vol. 114, pp. 130-144, 2018. Doi: https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2017.10.027

L. Levente, N. Osterwalder, U. Fischer y K. Hungerbühler, “Systematic Retrofit Method for Chemical Batch Processes Using Indicators, Heuristics, and Process Models,” Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 47, nº 1, pp. 66-80, 2008. Doi: https://doi.org/10.1021/ie070044h.

A. Alva-Argaez, y A. Joule, “Optimal design of distributed effluent treatment system in steam assisted gravity drainage oil sand operation,” Journal of Cleaner Production, vol. 149, pp. 1233-1248, 2017. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.02.131

A. Floudas, y R. Ciric, R., “Strategies for overcoming uncertainties in the heat exchangers network synthesis”, Computers Chemical Engineering, vol. 13, nº 10, pp. 1133-1152, 1989.

A. Floudas, M. Tan y J. Broach, “A novel clustering approach and prediction of optimal number of clusters: global optimum search with enhanced positioning,” Journal of Global Optimization, vol. 39, nº 2, pp. 323–346, 2007. https://doi.org/10.1007/s10898-007-9140-6

A. M. Geofrion, “Generalized Benders Decomposition,” Journal of Optimization Theory and Applications, vol. 10, nº 4, pp. 237-260, 1972.

SANEPAR, Tabela de evolução tarifária, 2018. Disponible en: http://site.sanepar.com.br/sites/site.sanepar.com.br/files/clientes2012/tabeladeevolucaotarifaria2018.pdf

SUDERHSA, Plano diretor de drenagem para a Bacia do Rio Iguaçu na Região Metropolitana de Curitiba. Curitiba: Instituto das Águas do Paraná, 2002. Disponible en: http://www.aguasparana.pr.gov.br/arquivos/File/pddrenagem/volume3/SUD0103_WR102_FI.pdf

SANEPAR, Manual de Projeto de Saneamento. Modulo 1, 2018. Disponible en: https://site.sanepar.com.br/sites/site.sanepar.com.br/files/informacoes-tecnicas/mps-versao-2018/modulo_01_-_prescricoes_para_elaboracao_e_apresentacao_de_etp.pdf

B. Murtagh, y M. Saunders, Minos 5.51 user’s guide. Standford: Standford University, 2003.

M. Alhaider, L. Fan, y Z. Miao, “Benders Decomposition for stochastic programming-based PV/Battery/HVAC planning,” 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), Boston, MA, 2016. Doi: https://doi.org/10.1109/PESGM.2016.7741775

R. Jamalzadeh, F. Zhang, y M. Hong, “An economic dispatch algorithm incorporating voltage management for active distribution systems using generalized benders decomposition,” 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), Boston, MA, 2016. Doi: https://doi.org/10.1109/PESGM.2016.7741977

A. Diniz y T. Santos, “Feasibility and optimality cuts for the multi-stage benders decomposition approach: Application to the network constrained hydrothermal scheduling,” 2009 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Calgary, AB, 2009. Doi: https://doi.org/10.1109/PES.2009.5275442

W. Yeh, “Optimization methods for groundwater modeling and management,” Hydrogeology Journal, vol. 23, pp. 1051–1065, 2015. Doi: https://doi.org/10.1007/s10040-015-1260-3

Descargas

Publicado

2019-11-29

Cómo citar

[1]
A. Russi da Cunha y U. Pawlowsky, «Modelo de minimización de costos asociados al consumo de agua en una industria de refrescos», Memoria investig. ing. (Facultad Ing., Univ. Montev.), n.º 17, pp. 181–200, nov. 2019.

Número

Sección

Artículos