Optimización de redes de agua mediante contracción de cotas

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Química
• Ingeniería Ambiental
• Investigación de Operaciones

Sus antecedentes:

• El uso industrial de agua genera un consumo significativo de agua dulce y generación de efluentes.
• La optimización de las redes de reutilización de agua es crucial para la sostenibilidad y la reducción de costos en los procesos de fabricación.
• Los modelos existentes pueden no tener en cuenta completamente las unidades de pretratamiento o los escenarios complejos de contaminantes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo de optimización de programación no lineal de enteros mixtos (MINLP) para la síntesis de redes industriales de reutilización de agua.
• Incorporar escenarios con y sin unidades de pretratamiento en el diseño de la red de agua.
• Minimizar la ingesta de agua dulce, la descarga de efluentes y los costos anuales generales.

Principales métodos:

• Formulación de un modelo MINLP con términos bilineales para la síntesis de redes de reutilización de agua.
• Implementación de la técnica de contracción de cotas para mejorar la eficiencia de la optimización.
• Codificación del modelo en el Sistema de Modelado General Algebraico (GAMS) para la aplicación práctica.

Principales resultados:

• El modelo de optimización desarrollado identificó con éxito soluciones óptimas globales para redes de reutilización de agua.
• La técnica de contracción de cotas redujo eficazmente el espacio de búsqueda de soluciones óptimas.
• Los estudios de caso con contaminantes simples y múltiples demostraron la aplicabilidad del modelo, incluidas las unidades de pretratamiento.

Conclusiones:

• La estrategia de optimización propuesta permite el diseño y la reevaluación eficientes de las redes industriales de reutilización de agua.
• El modelo contribuye al desarrollo de configuraciones de gestión del agua más sostenibles y rentables.
• Los hallazgos respaldan una mejor gestión de los recursos hídricos en entornos industriales.