Scenna, Nicolás J.2025-06-242024https://hdl.handle.net/20.500.12272/13303En las últimas tres décadas, la sostenibilidad de los procesos ha cobrado un papel fundamental en la industria química. Esto implica, entre otros aspectos, seguridad operativa y de diseño. A su vez, la necesidad de operar plantas a costos reducidos y con mayor eficiencia, manteniendo altos estándares de seguridad, ha generado un creciente interés en el diseño del layout de las plantas de procesos químicos. El diseño del layout de plantas químicas es un proceso crucial que determina la distribución espacial de los equipos y las estructuras en una planta con sus interconexiones asociadas. Un adecuado diseño del layout exige un eficiente uso del espacio proporcionando un equilibrio entre diversos factores, como los costos, la seguridad y la operabilidad, entre otros. Si bien en las últimas décadas se han propuesto métodos y modelos para optimizar layouts, el problema es complejo y las estrategias actuales se caracterizan por ciertas carencias que limitan su aplicación a casos realistas, especialmente cuando se incorpora la seguridad como un aspecto crucial. Restan superar muchos retos para la masificación de estrategias para la optimización del layout de procesos y de la planta en su totalidad, considerando todas las aristas intervinientes en el problema. Objetivo General Esta tesis tiene como objetivo desarrollar soluciones innovadoras para optimizar el layout de plantas químicas, integrando la seguridad como un elemento fundamental y reduciendo significativamente las prin-cipales deficiencias de los métodos actuales. Los algoritmos y estrategias propuestas buscan reducir la bre-cha existente entre las estrategias utilizadas por los diseñadores experimentados y los modelos matemáticos, que a menudo están sujetos a un elevado número de hipótesis simplificadoras. Por otro lado, las metodologías actuales de diseño de procesos tienden a potenciar la conexión entre las distintas etapas de diseño, buscando la interacción de ingeniería desde las primeras etapas del proceso por-que revertir las decisiones tomadas en etapas tempranas sobre las últimas suele ser costoso. En este con-texto, surge la necesidad de desarrollar metodologías tendientes a acoplar las etapas de diseño, buscando obtener diseños óptimos integralmente. En otras palabras, desarrollar modelos y estrategias de resolución que permitan considerar las etapas iniciales del diseño conceptual; y en lo posible, optimizar simultánea-mente el layout y el diseño de las instalaciones que lo componen. Objetivos Específicos ▪ Desarrollar modelos determinísticos eficientes para optimizar layouts de pequeña escala (menos de 15 unidades) mediante la evaluación de distintas estrategias de modelado disyuntivo (GDP) y de la imple-mentación de distintas reformulaciones a modelos MILP (Mixto Entero Lineales). ▪ Desarrollar metodologías para obtener layouts eficientes en problemas de gran tamaño considerando la limitación de los métodos determinísticos para abordar problemas de gran dimensión. ▪ Desarrollar metodologías y modelos de optimización para obtener diseños eficientes de layouts en múl-tiples niveles simultáneamente, particularmente aplicables a la optimización simultánea del block y el plot layout. ▪ Desarrollar estrategias que permitan incorporar las distintas filosofías de diseño actuales para la consi-deración de la seguridad (Diseño Inherentemente más Seguro -ISD- y Diseño Basado en Riesgos -RBD-). En este contexto, se propone: - Desarrollar estrategias para la generación automática de matrices de distancias de seguridad a partir de métodos basados en el Análisis Cuantitativo de Riesgos (ACR o QRA) considerando el efecto dominó y el daño sobre las personas. - Desarrollar modelos reducidos eficaces para la estimación de distancias de seguridad ante ciertos eventos accidentales, ya que son fundamentales para explicitar el vínculo entre variables críticas para el diseño del layout y simultáneamente de las instalaciones a ubicar en el mismo. ▪ Desarrollar conceptualmente los lazos que vinculan las distintas etapas del diseño de plantas, y obtener modelos adecuados para optimizar diseños de distintas etapas en simultáneo. Particularmente, obtener modelos para la optimización simultánea del block layout y el diseño de las instalaciones relevantes que lo componen (particularmente las zonas de almacenamiento). Si bien individualmente los capítulos representan avances significativos en distintos aspectos de la optimización del layout en sí mismo, un aporte significativo de esta tesis lo constituye la compatibilidad entre éstos y la posibilidad de sistematizar una metodología eficiente y automática para la optimización del layout de plantas químicas considerando el riesgo tecnológico; al igual que el iniciar un camino para el diseño de ciertos componentes críticos del proceso simultáneamente con la optimización del layout. Los desarrollos presentados constituyen un avance notorio en las estrategias para el diseño de plantas químicas actuales, permitiendo la creación de layouts más seguros, eficientes y adaptables a diferentes contextos industriales.pdfesAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Optimización de LayoutPlantas químicasDiseño basado en riesgosMILPPool fireinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOrellano, Santiagohttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/