Ramirez, JorgeZamora Mata, Juan ManuelRAMIREZ, JORGE;#0000-0003-1780-6185ZAMORA MATA, JUAN MANUEL; 9449Lopez Yañez, Adrian2019-11-202019-11-202015-05https://hdl.handle.net/11191/605895 páginas. Maestría en Ingeniería de Procesos.En este trabajo se investiga el problema de síntesis y optimización de sistemas de tratamiento selectivo de corrientes efluentes. La motivación surge del hecho de que comúnmente en las industrias se da un tratamiento centralizado a sus residuos acuosos derivados de un proceso productivo, sin ofrecer alternativas que reduzcan el volumen de agua a tratar. Es decir, el diseño estructural y sus propiedades de flujo y remoción de contaminantes no se estudian de manera sistemática con el fin de producir un diseño eficiente que minimice la contaminación de los sumideros y reduzca simultáneamente los costos de tratamiento. Con este fin se desarrolló un modelo de programación matemática para la síntesis y optimización de sistemas de tratamiento selectivo de efluentes para la reducción electroquímica de cromo hexavalente (Cr(VI)) a cromo trivalente (Cr(III)). El modelo de programación no lineal (PNL) se desarrolló a partir de la superestructura básica propuesta por Hernández-Suárez (2004), la cual toma en cuenta tres unidades de tratamiento. Se utilizó un modelo cinético de orden variable obtenido por Rodríguez y col. (2009) para la tecnología electroquímica de reducción de Cr(VI). La función objetivo considera las variables de flujo, consumo eléctrico y volumen del reactor, lo cual permite diseñar la estructura particular de tratamiento y el cálculo de sus propiedades al menor costo total anualizado. Por otra parte, el modelo de PNL desarrollado involucra términos no convexos, por lo tanto, el problema puede contener mínimos locales los cuales dificultan la obtención de un óptimo global. La posibilidad de manejar múltiples corrientes residuales y unidades de tratamiento en el sistema, introduce complejidades adicionales y un gran número de posibles configuraciones topológicas. Éstas son algunas de las dificultades que fueron abordadas en este trabajo de investigación con el enfoque de programación matemática.The problem of synthesis and optimization of selective wastewater treatment systems was investigated in this work. The motivation arises from the fact that a centralized treatment of wastewaters derived from productive activities is a common practice in industry, with no alternatives to reduce the total treated volume. That is to say, the structural design, the flow properties and the contaminants removal are not studied systematically in order to generate an efficient design that minimizes the contamination of sinks reducing also the wastewater treatment costs. With this purpose, a mathematical programming model was developed for the synthesis and optimization of wastewater treatment networks in which hexavalent chromium (Cr(VI)) is electrochemically reduced to trivalent chromium (Cr(III)). The nonlinear programming model (NLP) is developed from the basic network superstructure proposed by Hernández-Suárez (2004), by taking into account three treatment units. The kinetic model with variable order developed by Rodríguez et al. (2009) for the electrochemical technology for the reduction of Cr(VI) is utilized. The objective function takes into account flow rate variables, the consumption of electrical power and the volume of the reactor, allowing the synthesis of a particular network design with a minimum total annual cost. On the other hand, the developed NLP model involves nonconvex terms, therefore the problem can exhibit local minima which cause difficulties to obtain a global optimum. The management of multiple wastewater streams and treatment units in the system, introduce additional complexities and a large number of possible topological configurations. These are some difficulties which were addressed in this study with the mathematical programming approach.pdfspaAtribución-NoComercial-SinDerivadashttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA::CIENCIAS TECNOLÓGICAS::INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE::TECNOLOGÍA DE AGUAS RESIDUALESTD224.V8Sewage--Purification--Mathematical models.Sewage--Purification--Chromium removal.Aguas residuales -- Purificación.Optimización matemática.Tesis de maestríaopenAccessBorn digital