Areas de Investigación
El área de investigación enfocada hacia el estudio de columnas de destilación térmicamente acopladas, principal interés del grupo, permite desarrollar tres grandes áreas de trabajo:
1.1 Estudios en estado estacionario
- En este sentido algunos de los principales proyectos a trabajar son:
- Desarrollar técnicas de diseño y optimización para esquemas alternativos a las columnas de destilación térmicamente acopladas. Este tema es de gran actualidad debido al hecho de que en múltiples estudios se ha establecido que nuevos esquemas con menos interconexiones deben tener mejores propiedades de control.
- Llevar a cabo estudios sobre los consumos de energía y eficiencias termodinámicas en secuencias de destilación térmicamente acopladas para separación de mezclas multicomponentes. La síntesis y diseño óptimo de columnas térmicamente acopladas para mezclas multicomponentes es uno de los mayores retos de investigación hoy día.
- En publicaciones recientes se han propuesto nuevos esquemas denominados con integración de energía. Parece ser que estos arreglos presentan importantes ahorros en el consumo de energía. Técnicas de diseño, optimización y estudios energéticos deben llevarse a cabo para analizarse la viabilidad de estos arreglos.
- La síntesis de nuevos esquemas de destilación que presentan en forma simultánea ahorro en el consumo de energía y bajos costos de operación debe ser uno de los principales retos para desarrollar en el área de procesos.
1.2 Estudios en estado dinámico
- En el área de dinámica y control importantes líneas de investigación se pueden establecer:
- Cualquier nuevo esquema que sea desarrollado y que presente interesantes ahorros de energía debe ser estudiado en estado dinámico para analizar su desempeño, con el objetivo de visualizar sus posibilidades para futuras implementaciones industriales.
- Estudios teóricos con las técnicas de Descomposición en Valores Singulares (SVD), del Arreglo de Ganancias Relativas (RGA), entre otras, deben efectuarse para analizar las propiedades de control de los esquemas térmicamente acoplados. Este tipo de estudios permite conocer las respuestas que tendrán las columnas ante perturbaciones y cambios en las columnas.
- Simulaciones dinámicas rigurosas (implementando controladores, por ejemplo, Proporcionales – Integrales) en las columnas son necesarias para estudiar el desempeño dinámico bajo control retroalimentado.
- Las tendencias actuales en control apuntan hacia el planteamiento de leyes de control robusto retroalimentado que aseguren la operación de los procesos. Es decir, nuevos esquemas de control robusto que garanticen el buen desempeño dinámico de los esquemas acoplados: control robusto no lineal, control con estimación de perturbaciones, control multivariable, etc.
1.3 Enfoques Alternos
- El gran avance presentado en las dos últimas décadas en el área de cómputo y en el desarrollo de equipos permite desarrollar nuevas técnicas de análisis en el área de procesos:
- Efectuar la síntesis y el desarrollo de metodologías de diseño y optimización de las columnas acopladas utilizando técnicas de Programación Matemática (como aquellas presentadas, por ejemplo, por Yeomans y Grossmann, 2000).
- Este tipo de metodologías puede ser también aplicado para el estudio del control de estos esquemas.
- El estudio teórico de estos arreglos debe de ser complementado con estudios a nivel experimental que permitan corroborar y complementar los resultados, tanto en estado estacionario como en estado dinámico.
- Llevar a cabo estudios de la viabilidad de uso de estos esquemas, y en caso de ser factible, las técnicas de diseño para el caso de destilación reactiva y azeotrópica multicomponente.
- Analizar las ventajas que la sustitución de esquemas convencionales de destilación por esquemas acoplados lograrían en procesos globales, tanto en ahorro de energía, costos de operación global como en efectos de tiempos de recuperación de inversión.
