Modelado y simulación dinámicos
Simulación y modelado de procesos
Los documentos que conforman esta sección reúnen un amplio número de estudios de caso sobre la aplicación de modelamiento y simulación dinámicos en distintos campos (polimerización, procesamiento de alimentos, reformado catalítico, desalinización, entre otros).
Advanced tabulation techniques for faster dynamic simulation, state estimation and flowsheet optimization
Técnicas de tabulación avanzadas para simulación dinámica rápida, estimación de estado y optimización de diagramas de flujo
Los procesos de gran escala que son modelados utilizando ecuaciones algebraicas diferenciales basadas en cálculos de balances de materia y energía requieren a menudo tiempo excesivo de cómputo para simularse. Dependiendo de la complejidad del modelo, tales simulaciones pueden exigir varias iteraciones para converger y, en algunos casos, no lo hacen en absoluto.
En esta investigación se propuso la aplicación de una técnica de almacenamiento y recuperación tabulación adaptativa in situ (in situ adaptive tabulation, ISAT) para una convergencia más rápida de los modelos de simulación de procesos. Se llevó a cabo una comparación con redes neuronales y se presentó un desempeńo mejor utilizando ISAT para extrapolación. En particular, se discute la exigencia de simulación dinámica en tiempo real para simuladores de capacitación operativa (operating training simulators, OTS).
Se muestra la integración de ISAT a un simulador de procesos (CHEMCAD®) utilizando solamente datos de entrada y salida. Se sugiere una técnica de regresión basada en mínimos cuadrados parciales para aproximar la sensibilidad sin accesar el modelo de primeros principios. Se proponen distintas estrategias de distribución de registros para construir una base de datos de ISAT y se presenta un mejor desempeńo utilizando las técnicas sugeridas para diferentes casos. Se describe un algoritmo ISAT modificado (mISAT) para mejorar la tasa de recuperación y se compara su desempeńo con respecto al enfoque original en un estudio de caso.
Esta tesis doctoral fue preparada por Sidharth Abrol para obtener su título en el Department of Chemical Engineering de la University of Texas at Austin (Austin, TX, Estados Unidos, 2009). Se encuentra alojada en el University of Texas Digital Repository UTDR, sitio virtual que almacena, preserva y difunde la producción académica y científica de esta institución estadounidense.
A dynamic simulation model of reverse osmosis desalination systems
Un modelo de simulación dinámica de sistemas de desalinización de ósmosis inversa
Es sabido que la industria de desalinización de agua tiene sus orígenes en los primeros ańos del siglo XX y que su expansión ocurrió en la década de los sesenta. La unidad flash multietapa (multi-stage flash unit, MSF) y el proceso de ósmosis inversa (reverse osmosis, RO) son los sistemas de desalinización más populares para los estándares industriales. En ańos recientes la participación en el mercado de la desalinización RO ha crecido considerablemente debido a las mejoras y ventajas en tecnología de membranas. Para obtener las condiciones de operación adecuadas de estos sistemas es necesario contar con un modelo del proceso exacto y eficiente.
En esta investigación se analizaron las características dinámicas y los aspectos operativos de una planta de desalinización RO a gran escala. En primer lugar, se estudiaron los modelos matemáticos en estado estacionario y dinámicos para los módulos de membranas y plantas RO existentes en la literatura. Luego se utilizaron los modelos dinámicos factibles de RO para desarrollar los diagramas de flujo del proceso global para la desalinización RO a escala industrial a través de simuladores comerciales y robustos de diseńo de procesos.
Este documento fue preparado por Chen-Jen Lee, You-Syuan Chen y Gow-Bin Wang (Department of Chemical and Materials Engineering, Green Technology Research Center, Chang Gung University, Kwei-Shan Tao-Yuan, Taiwán) para “The 5th International Symposium on Design, Operation and Control of Chemical Processes” (25-28 de julio de 2010, Singapúr). Se encuentra alojado en la Office of Research and Development de la Chang Gung University.
