1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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4. Instituto Tecnológico Superior de Huichapan (Divulgación)
5. MAESTRÍA EN INGENIERÍA EN MECATRONICA
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Title:	Control de Temperatura en la Destilacón de un Azeótropo
Authors:	Olguín Camacho, Juan
Issue Date:	2021-04-01
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico Superior de Huichapan
Description:	El presente trabajo tuvo como finalidad determinar un control de temperatura para un proceso de destilación del azeótropo etanol-agua. El control influye directamente en la concentración final de la destilación prefiriendo respuestas sobre- amortiguadas que dan lugar a curvas de temperatura suaves. En el cap´ıtulo 1 se realizo´ una revisión de la importancia de la obtención del etanol y la necesidad de implementarlo como sustituto de la gasolina mostrando las ventajas de su uso. Se reviso´ la implementación de sistemas de control en los procesos de destilación observando el uso generalizado de controladores PI y predictores. Se analizaron las condiciones actuales para el uso de los biocombustibles a nivel nacional e internacional, observando las pol´ıticas aplicables, as´ı como las regulaciones existentes. Del análisis de costos de producción del etanol se determino´ que la destilación impacta en los gastos de proceso mostrándose como el sub-proceso más costoso. Finalmente se realizo´ la vigilancia tecnologica de los sistemas de destilación concluyendo que esta se realiza a altas presiones y temperaturas en las que se busca reducir el coste energético. Para el capítulo 2 de describió la metodología a seguir en el presente trabajo divida en 5 partes: i) Modelado 3D, se determinaron las configuraciones de un evaporador y un destilador, integrando así la planta de estudio; ii) fabricación, se describen las pormenores de la fabricación de la planta previamente modelada generado la caldera y un destilador de platos; iii) Instrumentación, se describe el tipo de sensores utilizados así como las características de muestreo aplicadas; iv) Modelado, a partir de los datos muestreados en una prueba se expone la identificación de la planta comparando 3 modelos, se explica la obtención de la curva de temperatura de evaporación y fracción molar mediante el software ChemSep. Posteriormente se desarrolla el procesamiento la información en el software Matlab donde se describe la obtención de una ecuación que relaciona la densidad y la fracción molar de etanol as´ı como el cálculo del tiempo de calentamiento de la mezcla, también se explica el ajuste de curva que relaciona la temperatura de evaporación con la concentración de etanol; v) Controlador, se detalló el análisis de un control PI y un predictor Smith por medio de la simulación en Matlab partiendo de la respuesta escalón unitario, finalmente se describe la simulación de referencias escalón diferentes al unitario y una entrada rampa. Por otra parte en el capítulo 3 se reportan los resultados obtenidos de la metodología´ıa planteada en el párrafo anterior, iniciando por la fabricación de la planta mostrando las partes fabricadas y su ensamble, seguido del análisis de esta donde se reportan las funciones de transferencia de los 3 modelo obtenidos y su grado de ajuste determinado la mejor aproximación, posteriormente se analiza el perfil binario obtenido en ChemSep y se estima el tiempo de calentamiento de las mezcla a través una gráfica utilizando la ecuación de densidad vs fracción molar obtenida a partir de un polinomio de segundo grado, después de lo cual se obstine una función acotada que relaciona la temperatura con la contracción de la que se determina valor de la temperatura de separación; seguidamente se reporta el resultado de las simulaciones del control confrontando la respuesta del controlador PI y el predictor Smith ante las diferentes entradas, en último lugar se comparan los resultados obtenidos con los de dos autores que realizaron trabajos similares. Finalmente, en el cap´ıtulo 4 se reportan las conclusiones de presente tesis en el siguiente orden: i) planta, ii) instrumentación iii) análisis de la planta, iv) controlador y v) comparacio´ n, puntualizando las caracter´ısticas obtenidas en cada apartado y los aportes principales. Por último, se marcan las perspectivas de este trabajo.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
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