División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Ingeniería de procesos en equipos de absorción empacada y con membranas para el endulzamiento de gas natural(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-09) Romero-Bustamante, Jorge ArturoEl gas natural se ha posicionado como uno de los combustibles alternativos para enfrentar la crisis energética y la disminución de gases de efecto en la atmósfera. Por ende, operar las plantas de endulzamiento de gas natural dentro de las normativas para la obtención de un producto de calidad es de suma importancia. En este proceso, el elevado consumo energético es una de las principales problemáticas que enfrenta actualmente. Esto ha motivado la búsqueda de procesos de mayor eficiencia y de menor costo. En el presente trabajo, se realizó un estudio de ingeniería de procesos en la operación unitaria de absorción con la finalidad de buscar alternativas para la mejora de una planta actualmente en operación. Como alternativa principal se propone la sustitución del equipo de absorción empacado por un equipo de contactor de membranas. Para ello, se parte del modelado de los procesos de absorción para la implementación de trayectorias de optimización y control. Se realizó un análisis de costo-beneficio comparando 3 escenarios: i) operación actual de la planta, ii) operación con proceso de absorción empacado optimizado y controlado y iii) operación con proceso de contactor de membrana optimizado y controlado. Los resultados muestran que las simulaciones realizadas permiten la sustitución teórica de la columna de absorción empacada por un sistema de contactor de membrana con errores menores al 5% respecto a lo reportado por la planta. La estrategia de optimización y control permitió encontrar mejoras en los procesos de absorción reduciendo hasta en 80% el CO₂ y en 70% el H₂S de la corriente de gas natural. El esquema de control basado en la compensación de error de modelado se sugiere como una alternativa potencial para controlar los procesos de absorción. La sustitución teórica de la columna empacada por el sistema de membranas representa una reducción del 44% y el 27% en costos y gasto energético, respectivamente. Lo anterior favorece al desarrollo de conocimiento de frontera para la posible implementación a futuro de esta tecnología de absorción a nivel industrial.
- Estudio de los esquemas de control de cascada basados en múltiples mediciones de temperatura(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014) Ramírez Castelán, Carlos EduardoLos reactores tubulares son difíciles de operar debido al acoplamiento entre los fenómenos de transporte, cinética no-lineal y su naturaleza distribuida. El objetivo esencial del control de reactores tubulares es la regulación de la concentración a la salida. Dado que las mediciones de composición generalmente conllevan retardos considerables debido a restricciones como el tiempo de respuesta de los equipos de medición y el transporte interno, un lazo cerrado de control basado únicamente en la composición puede sufrir un pobre desempeño e incluso inestabilidades. Para contrarrestar esta situación, un esquema de control en cascada de composición-temperatura es propuesto. El control en cascada propuesto se compone de una configuración anidada que consiste en un lazo interno de control de temperatura dirigido a cumplir el objetivo de estabilización y un lazo externo de composición con el objetivo de regular la concentración a la salida. En las configuraciones de control en cascada de reactores tubulares, el número apropiado además de la localización de sensores es un problema abierto. Diversos estudios demuestran que los sensores pueden ser colocados en las posiciones más sensibles, es decir la posición del punto más caliente del reactor (Hot spot). En este trabajo se estudió el problema de la localización de sensores para una configuración de control en cascada simple empleando dos métodos. El primero utilizando series de tiempo obtenidas a partir de condiciones de entrada del reactor forzadas aleatoriamente para las cuales se realiza un análisis fractal con el objetivo de localizar las zonas más sensibles del reactor. Por otra parte, se realiza un análisis de sensibilidad numérica local aproximada. Dos casos de estudio son tratados que consisten en modelos de reactor tubular de dispersión axial exhibiendo comportamientos tipo Hot spot y cuasi lineal.