Wilian Jeronimo dos Santos
Título
Análise De Sistemas Otimizados De Proteção Catódica Usando Métodos Numéricos Dependentes Da Função De Green
Resumo
O proposito deste trabalho de pesquisa e estudar e aplicar o metodo dos elementos de contorno (MEC) e o metodo das soluções fundamentais (MSF) a simulações numericas de sistemas de proteção catodica. Alem das simulações numericas, e elaborado o acoplamento de um algoritmo genetico (AG) com o MSF objetivando resolver problemas de otimização e de analise inversa relacionados a engenharia da corrosão. Para a analise inversa proposta nesta tese, um AG e acoplado ao MSF para identicos parâmetros que caracterizam determinadas curvas de polarização a partir de valores de potencial conhecidos sobre ou distantes do metal. O metodo dos gradientes conjugados tambem foi testado para esta analise inversa, onde os resultados obtidos pelo AG se mostraram mais e cazes para o teste proposto, independente da posição dos potenciais conhecidos ou dos valores de condutividade do eletrolito. Finalizando a tese, e proposta a otimização de projetos de sistemas de proteção catodica. O objetivo e determinar a localização otima e a mnima intensidade de corrente para a proteção catodica de estruturas metalicas na presenca de um eletrolito. O processo de otimização e feito por um AG onde, em algumas situações, tambem se determinou a quantidade otima de anodos para um sistema de proteção catodica.
Abstract
The purpose of this work is to study and apply the boundary element method (BEM) and the method of fundamental solutions (MFS) to the numerical simulation of cathodic protection systems. In addition to the numerical simulations, a two-dimensional MFS coupled with a genetic algorithm (GA) is presented to solve optimization and inverse problems in corrosion engineering. Here, a genetic algorithm is coupled with the method of fundamental solutions to identify the basic parameters that describe the polarization curves as functions of observed potential values either on the metal surface or away from it. The accuracy and eciency of the numerical procedures have been veri ed in comparison with standard conjugate gradient techniques. As a result of the comparison, the GA approach has been found to be more robust, being also independent of the position of the observed potentials and of the electrolyte conductivity. Finally, the optimized design of cathodic protection systems is proposed. The goal has been to optimize anodes positioning and minimum respective impressed current values to guarantee optimum protection levels over metallic structures placed in the electrolyte. The optimization process is carried out by a GA that, in some examples, also provided the optimum number of anodes for the design of the cathodic protection system.
