Sistema de apoyo a las decisiones en la optimización global de operaciones de oleoductos

La operación de una estación de bombeo típica involucra el manejo simultáneo de varios aspectos complejos. El proyecto atenderá tres de los más importantes que son: la distribución del producto, la minimización de los costos y la supervisión de los límites de seguridad en la operación de la línea. E...

Full description

Autores:
Agudelo Acuña, Edgar
Álvarez Velandia, German Enrique
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1329
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1329
Palabra clave:
Mathematical optimization
Math programming
Oil industry
Decision making
Systems Engineering
Industrial applications
Mathematical models
Investigations
Analysis
Product distribution
Cost reduction
Pump station
Optimización matemática
Programación matemáticas
Industria del petróleo
Toma de decisiones
Ingeniería de sistemas
Aplicaciones industriales
Modelos matemáticos
Investigaciones
Análisis
Distribución del producto
Reducción de los costos
Estación de bombeo
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description La operación de una estación de bombeo típica involucra el manejo simultáneo de varios aspectos complejos. El proyecto atenderá tres de los más importantes que son: la distribución del producto, la minimización de los costos y la supervisión de los límites de seguridad en la operación de la línea. El primer aspecto tiene que ver con la administración de los elementos que componen a una estación de bombeo ya que es muy importante para la empresa. Cuando se están transportando tantos productos al día y con unas rutas largas, las operaciones en estas estaciones se vuelven demasiado complejas y se requiere de un esfuerzo al máximo. El proyecto tiene como producto final crear un sistema que el usuario pueda manejar de una manera más sencilla todos estos elementos y que a la vez la aplicación sirva como herramienta de trabajo para el manejo de una estación de bombeo sin riesgo alguno. El segundo es el costo elevado por la utilización de los recursos. El reducir este problema conlleva a que la empresa ahorre una cantidad alta de dinero la cual puede ser empleada en otras áreas que lo necesitan. Toda empresa de transporte de productos derivados del petróleo, tienen como objetivo preservar los recursos que intervienen en el desarrollo de las operaciones diarias en estaciones de bombeo de tal forma que se utilice la mínima energía de los elementos para transportar el mayor producto posible de un lugar a otro. El proyecto toma como herramienta de solución, la programación matemática, creando un modelo matemático que minimice el costo por la utilidad de los elementos y se pueda transportar la máxima cantidad de producto. El último está dado por las dos razones anteriormente dichas. El ahorro del 5% de un recurso significa un ahorro de dinero alto, lo cual el proyecto da como resultado un sistema que ayuda al usuario a tomar la decisión correcta previniendo un error en las actividades y una reducción en los costos.
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Cuando se están transportando tantos productos al día y con unas rutas largas, las operaciones en estas estaciones se vuelven demasiado complejas y se requiere de un esfuerzo al máximo. El proyecto tiene como producto final crear un sistema que el usuario pueda manejar de una manera más sencilla todos estos elementos y que a la vez la aplicación sirva como herramienta de trabajo para el manejo de una estación de bombeo sin riesgo alguno. El segundo es el costo elevado por la utilización de los recursos. El reducir este problema conlleva a que la empresa ahorre una cantidad alta de dinero la cual puede ser empleada en otras áreas que lo necesitan. Toda empresa de transporte de productos derivados del petróleo, tienen como objetivo preservar los recursos que intervienen en el desarrollo de las operaciones diarias en estaciones de bombeo de tal forma que se utilice la mínima energía de los elementos para transportar el mayor producto posible de un lugar a otro. El proyecto toma como herramienta de solución, la programación matemática, creando un modelo matemático que minimice el costo por la utilidad de los elementos y se pueda transportar la máxima cantidad de producto. El último está dado por las dos razones anteriormente dichas. El ahorro del 5% de un recurso significa un ahorro de dinero alto, lo cual el proyecto da como resultado un sistema que ayuda al usuario a tomar la decisión correcta previniendo un error en las actividades y una reducción en los costos.INTRODUCCION 1 1. OBJETIVOS 2 1.1 OBJETIVO GENERAL 2 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 2 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN 3 3. ANTECEDENTES 6 4. MARCO TEÓRICO 7 4.1 PROGRAMACIÓN NO LINEAL ENTERA MIXTA 7 4.2 ALGORITMOS DE SOLUCIÓN DE LA PROGRAMACIÓN ENTERA 8 4.3 TÉCNICA DE RAMIFICACIÓN Y ACOTAMIENTO Y SU USO EN LA PROGRAMACIÓN ENTERA BINARIA 10 4.4 GRADIENTE REDUCIDO GENERALIZADO(GRG) 12 4.4.1 Algoritmo de Gradiente Reducido Generalizado 14 4.5 GAMS 15 4.6 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 16 4.6.1 Propiedades Fundamentales 16 4.6.1.1 Peso Unitario o Específico 16 4.6.1.2 Densidad 17 4.6.1.3 Gravedad Específica 17 4.6.1.4 Viscosidad 17 4.6.1.5 Cohesión 18 4.6.1.6 Adhesión 18 4.7 DINÁMICA DE LOS FLUIDOS 18 4.7.1 Ecuación de Continuidad 18 4.7.2 Ecuación de Bernoulli 19 4.7.3 Flujo Laminar 20 4.7.4 Flujo Turbulento 20 4.7.5 Número de Reynolds 21 4.7.6 Pérdidas por Fricción en Tuberías 21 4.7.7 Factor de Fricción 22 4.7.8 Pérdidas Menores 23 4.7.9 Gradiente Hidráulico 23 4.8 BOMBAS CENTRÍFUGAS 24 4.8.1 Funcionamiento de una Bomba Centrífuga 24 4.8.2 Características de las Bombas Centrífugas 24 4.8.3 Curvas de Sistema 25 4.9 ESTACIONES DE BOMBEO 27 4.9.1 Tipos de Estación 27 4.9.1.1 Estación Inicial 27 4.9.1.2 Estación Intermedia 27 4.9.1.3 Estación Mixta 27 4.9.1.4 Estación Terminal 27 5. DISEÑO METODOLÓGICO 28 5.1 ANÁLISIS 28 5.1.1 Viabilidad del Proyecto 28 5.1.1.1 Beneficios del Proyecto 28 5.1.1.2 Necesidad del Proyecto 29 5.1.2 Análisis y Estudio del Sistema Actual 30 5.1.2.1 Descripción General del Sistema Actual 30 5.1.2.2 Ventajas y Problemas 34 5.1.3 Análisis y Estudio del Sistema Propuesto 34 5.1.3.1 Objetivo General 34 5.1.3.2 Alcance del Proyecto 34 5.1.4 Diagramas 36 5.1.4.1 Diagrama de Contexto 36 5.1.4.2 Diagrama de Flujo de Datos 36 5.1.4.3 Diagrama de Entidad Relación 36 5.2 DISEÑO 37 5.2.1 Ámbito 37 5.2.1.1 Objetivos del Sistema 37 5.2.1.2 Principales Requisitos del Hardware y Software 37 5.2.1.3 Restricciones de Diseño, Limitaciones 39 5.2.2 Diseño de Datos 41 5.2.3 Diseño Arquitectónico 41 5.2.3.1 Revisión de Datos y del Flujo de Control 41 5.2.3.2 Estructura del Programa 41 5.2.3.3 Normas de Diseño de Interfaz 41 5.2.4 Diseño Procedimental 42 5.3 DESARROLLO 42 5.4 PRUEBAS Y RESULTADOS 42 6. CONCLUSIONES 45 BIBLIOGRAFIA 46 ÍNDICE 48 ANEXOS 50PregradoThe operation of a typical pump station involves the simultaneous handling of several complex aspects. The project will address three of the most important, which are: the distribution of the product, the minimization of costs and the supervision of the safety limits in the operation of the line. The first aspect has to do with the administration of the elements that make up a pumping station since it is very important for the company. When so many products are being transported per day and with long routes, the operations in these stations become too complex and requires a maximum effort. The final product of the project is to create a system that allows the user to manage all these elements in a simpler way and that at the same time the application serves as a work tool for managing a pumping station without any risk. The second is the high cost of using resources. Reducing this problem leads the company to save a high amount of money which can be used in other areas that need it. All petroleum products transportation companies aim to preserve the resources involved in the development of daily operations in pumping stations in such a way that the minimum energy of the elements is used to transport the largest possible product from a place. to another. The project takes as a solution tool, mathematical programming, creating a mathematical model that minimizes the cost for the usefulness of the elements and can transport the maximum amount of product. The latter is given for the two reasons mentioned above. Saving 5% of a resource means a high money saving, which the project results in a system that helps the user to make the right decision, preventing an error in activities and a reduction in costs.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaSistema de apoyo a las decisiones en la optimización global de operaciones de oleoductosDecision support system for global optimization of pipeline operationsIngeniero de SistemasBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería de Sistemasinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMathematical optimizationMath programmingOil industryDecision makingSystems EngineeringIndustrial applicationsMathematical modelsInvestigationsAnalysisProduct distributionCost reductionPump stationOptimización matemáticaProgramación matemáticasIndustria del petróleoToma de decisionesIngeniería de sistemasAplicaciones industrialesModelos matemáticosInvestigacionesAnálisisDistribución del productoReducción de los costosEstación de bombeoAgudelo Acuna, Edgar, Álvarez Velandia, German Enrique, García Díaz, Juan Carlos (2004). Sistema de apoyo a las decisiones en la optimización global de operaciones de oleoductos. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABINSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Tesis y otros trabajos de grado. Bogotá: ICONTEC, 2000.SIMULUTIONS - a division of TCEnet Inc. Products and Services – PipeWorks. Calgary: Canada. http://www.simulutions.com/html/p&s-pipeworks.htmABADIE, J. The GRG Method for Nonlinear Programming, Design and Implementation of Optimization Software, Sijthoff and Noordhoof, pp. Greenberg, H.J.(Ed). pp 325-363.LASDON, L.S, WAREN A.D. Generalized Reduced Gradient Software for Linearly and Nonlinearly Constrained Problems. Design and Implementation of Optimization Software, Sijthoff and Noordhoof. Greenberg H.J. (Ed). pp 363-397.LASDON, L.S., A.D. WAREN, A. JAIN y M. RATNER(1978): Design and Testing of a Generalized Reduced Gradient Code for Nonlinear Constrained Programming, ACM Transactions on Mathematical Software, vol. 4, pp. 34-50.RÍOS, S. Investigación operativa. Centro de Estudios Ramón Areces. Madrid. (1988).HILLIER, Frederick S. Introduccion a la Investigación de Operaciones. Capítulo 12. McGraw Hill. 510-533.SAHINIDIS, Nikolaos V., TAWARMALANI, Mohit. GAMS/BARON 5.0 Global Optimization of Mixed-Integer Nonlinear Programs. 2002. http://www.gams.com/solvers/baron.pdfGAMS On-line Documentation. GAMS Development Corporation, Washington, DC 20007. http://www.gams.com/docs/document.htmANÁLISIS Y DISEÑO DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN. WHITTEN, Jeffrey, BENTLEY, Lonnie, BARLOW, Victor. Análisis y Diseño de Sistemas de Información. Tercera Edición. McGraw Hill.PERRY, Robert. Manual del ingeniero Químico. Sexta edición. México McGraw Hill. 1992. Tomo 2.VALENCIA, Hugo. Dinámica de los fluidos aplicada a la ingeniería Química. Colombia. Universidad Industrial de Santander.STREETER, Victor L., Wylie, E. Benjamín. Mecánica de los fluidos. Octava edición. México. McGraw Hill. 1988.P.Y.A. AUTOMATION LTDA., Seminario Transporte de hidrocarburos líquidos por ductos y su equipo de bombeo. Bogotá D.C. 2002.WHITTEN, Jeffrey L., BENTLEY, Lonnie D., BARLOW, Victor M. Análisis y diseño de sistemas de información. Tercera Edición. 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