Pesquisadores da Texas A&M University desenvolveram recentemente uma estrutura matemática mais abrangente que pode ajudar engenheiros em plantas petroquímicas a não apenas reduzir os custos de produção e aumentar o ganho econômico, mas também tornam essas fábricas mais seguras e ecologicamente corretas. Os pesquisadores disseram que seu novo algoritmo é uma solução completa que pode ajudar os engenheiros a selecionar o projeto mais adequado para unidades de processamento químico em suas plantas operacionais.

"A novidade de nosso algoritmo é que ele fornece uma ferramenta sofisticada de tomada de decisão que pode ser usada por engenheiros de projeto para decidir entre projetos concorrentes para suas unidades de processamento químico, "disse a Dra. Prerna Jain, que trabalhou no Centro de Segurança de Processos Mary Kay O'Connor como estudante de graduação na Texas A&M e atualmente é engenheiro em uma empresa de petróleo e gás. "Nossa ferramenta integra dados de riscos potenciais de equipamentos, dados econômicos, e mais importante, complexo, interações homem-máquina para gerar uma única saída numérica. Esse número aponta para um projeto que maximiza o lucro enquanto reduz os impactos ambientais e perigosos. "

Um artigo sobre as descobertas da equipe de pesquisa foi publicado em outubro na ACS Sustainable Chemistry and Engineering.

Antes que os produtos à base de petróleo sejam usados ​​para fins diários, como aquecer casas ou alimentar veículos, o petróleo bruto passa por uma série de etapas de processamento para refinamento e embalagem. Contudo, cada fase de processamento pode ser projetada de várias maneiras, usando tecnologias diferentes e uma quantidade variável de mão de obra. E entao, cada projeto pode diferir muito em termos de custo, segurança, impacto ambiental e manutenção.

Para selecionar um design entre muitas opções possíveis, os engenheiros costumam recorrer a um valor numérico denominado retorno sobre o investimento. Esta métrica, em sua versão mais simples, indica o benefício financeiro ou lucro resultante de um determinado investimento monetário inicial em um determinado projeto. Contudo, os engenheiros costumam usar algoritmos mais extensos que incluem fatores como impacto ambiental e segurança do trabalhador para calcular o retorno sobre os valores do investimento.

Mas Jain observou que mesmo esses algoritmos mais complexos negligenciaram amplamente os fatores sociais, como a frequência com que os manuais de procedimentos operacionais em uma fábrica de produtos químicos são atualizados ou a frequência com que a manutenção do equipamento é realizada. É importante incluir esse elemento humano ao calcular o retorno do investimento, ela disse, porque as interações homem-equipamento defeituosas muitas vezes são a base de desastres em fábricas de produtos químicos, como incêndios e explosões.

Dr. Mahmoud El-Halwagi, professor e Presidente de Pesquisa e Engenharia Bryan no Departamento de Engenharia Química Artie McFerrin da Texas A&M, apontaram que os fatores sociais e de segurança são normalmente considerados depois que as principais decisões de projeto relacionadas à fábrica de produtos químicos foram tomadas. "Nesta fase, os principais componentes do design já estão finalizados, e torna-se bastante difícil fazer modificações substanciais no projeto, " ele disse.

Para resolver esses déficits, Jain e sua equipe desenvolveram uma estrutura matemática ainda mais elaborada que poderia ser implementada ao projetar unidades de processamento químico. Além disso, seu algoritmo agora incluía interações homem-máquina.

No novo algoritmo, eles conectaram uma quantidade chamada resiliência, ou a capacidade de uma fábrica de produtos químicos de se recuperar de um estado de estresse.

"Assim como um elástico só pode ser esticado até seu limite elástico antes de quebrar, Fábricas de produtos químicos, se usado em sua capacidade máxima e sem medidas de segurança em vigor, pode degradar, levando a catástrofes, "disse Jain." Ao incorporar resiliência em nosso algoritmo, queríamos incluir as complexas interações entre o homem e a tecnologia que podem afetar a resiliência e, por extensão, a estimativa do retorno do investimento. "

Uma vez que o algoritmo foi totalmente desenvolvido, os pesquisadores usaram para comparar diferentes projetos de sistemas de compressores de gás frequentemente usados ​​em fábricas de produtos químicos. Em particular, eles compararam o valor do retorno sobre o investimento de um sistema de compressão existente em uma fábrica de produtos químicos com cinco outros projetos hipotéticos.

Jain e seus colegas descobriram que, depois de levar os fatores sociais em consideração, o projeto de sistema de compressor mais promissor não era o que já estava na planta existente, mas aquele que os pesquisadores criaram.

Jain observou que suas observações indicam a viabilidade de usar seu algoritmo para avaliar novas idéias de projeto de processo que existem na teoria, mas não foram testadas em uma planta existente.

"Muitas vezes, há uma hesitação na indústria de energia em investir em um novo design de processo se ainda não foi avaliado, "disse Jain." Com nosso algoritmo, agora temos a capacidade de debater ideias para novos designs de processos e testá-los virtualmente, sem realmente precisar que eles estejam fisicamente configurados e funcionando. Além disso, podemos alimentar o algoritmo com números correspondentes a diferentes fatores sociais pertencentes a fábricas de produtos químicos. No processo, podemos tropeçar em um novo, melhor design, mais seguro para os trabalhadores e mais ecológico. "