Este documento analiza las propiedades de control de esquemas alternativos de destilación para la separación de mezclas ternarias en comparación con las secuencias convencionales de destilación térmicamente acopladas. Los sistemas de destilación térmicamente acoplados pueden lograr ahorros de energía del 30% pero se cree que tienen problemas potenciales de control debido a la presencia de reciclos. El documento evalúa dos esquemas alternativos propuestos por Agrawal y encuentra que exhiben los mismos consum

1. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
UNIDAD DE NIVELACION
CICLO DE NIVELACIÓN: SEPTIEMBRE 2013 / FEBRERO 2014
MÓDULO LOGICAS DEL PENSAMIENTO
Introducción a la Comunicación Científica
TEMA: SISTESIS DE UN ARTICULO CIENTIFICO
PROFESOR: MGS MIRIAN CARRILLO
NOMBRES: ELSA MARIVEL CAJILEMA MULLO
- FECHA: Octubre 28 de 2013
Riobamba – Ecuador
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2. TEMA: PROPIEDADES DE CONTROL DE ESQUEMAS DE DESTILACION ALTERNATIVOS A LAS SECUENCIAS TERMICAMENTE
ACOPLADOS CON COLUMNAS LATERALES PARA LA SEPARACION DE MEZCLAS TERNARIAS.
OBJETIVOS:
Identificar las propiedades de control de los esquemas de destilación
Determinar a través de esquemas el ahorro de energía
Analizar las propiedades de las columnas de destilación
APLICACIÓN DE ESTRATEGIAS DEE PROCESAMIENTO DE INFORMACION
Analizar las
propiedades
Destilación
térmicamente
acoplada
Destilación
Dinámica de
columnas de
destilación
Ahorrar
energía
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3. Sistema de destilación
térmicamente acoplados
Son las más estudiadas
para la separación de
mezclas ternarias
Secuencias de rectificador
lateral
Secuencias de agotador
lateral
Secuencias de destilación
térmicamente acoplados
Secuencia térmicamente
acoplada directa
Secuencia térmicamente
acoplada indirecta
3
Columna petlyuk

4. INTRODUCCION
Con este artículo científico en los últimos años se han comenzado a analizar las propiedades de control de las columnas de térmicamente
acopladas para la separación de mezclas ternarias. En algunos trabajos se ha establecido que la presencia de reciclo en tipo de esquemas puede
degradar las propiedades dinámicas y por lo tanto convertir estas columnas en sistemas difíciles de controlar.
En el trabajo se analizan las propiedades de control mediante la técnica de descomposición en valores singulares a frecuencia cero de dos
secuencias térmicamente acopladas, directas e indirectas, y sus respectivos arreglos alternativos. Los resultados muestran equivalentes consumos
de energía y que las columnas térmicamente presentan mejores propiedades de control que los esquemas con disminución del número de reciclos .
Estos resultados indican que el incremento de número de reciclos no necesariamente causa problemas adicionales de control. Con este artículo
científico se da conocer los diferentes esquemas que tienen para la destilación de las mezclas ternarias. Ya que para la destilación de mezclas se
utiliza gran cantidad de energía que de otro forma podría ser utiliza en otras cosas y se desea que estos esquemas alternos sean más operables
manteniendo el ahorro de energía.
Con este artículo científico de química se pretende adquirir conocimientos, enriquecer el vocabulario y sobre todo la comprensión del texto.ya que
los estudiantes henos recibido la asignatura de introducción a la comunicación que los conocimientos adquiridos durante el modulo tiene que ser
aplicados en el texto científico para que el estudiante tenga, coja el habito de leer pero también de comprender dicha información científica.
El estudiante entenderá el artículo científico y también transmitirá información a sus compañeros acerca del tema de las propiedades de control de
esquemas de destilación alternativos a las secuencias térmicamente acoplados con columnas laterales para la separación de mezclas ternarias que
consiste en buscar diseños alternativos donde el proceso de destilación de mezclas ternarias ocupe menos energía, ya que la destilación consume
grandes cantidades de energía , para lo cual se han propuesto diseños alternativos que son la SDI y la SIS, pero a lo largo de analizar los estudios
que han comprobado que las secuencias de destilación térmicamente acopladas presentan mejore propiedades de control y de estas la STAD que
presenta mejor desempeño dinámico
Los sistemas de destilación térmicamente acoplados han sido propuestos ya que pueden efectuar la tarea de separación de una
mezcla utilizando bajos consumos energéticos en comparación con los esquemas convencionales de destilación. La estructura de
estos sistemas complejos ofrece retos en el área de control debido a la transferencia de corrientes de vapor (o líquido) entre las
columnas. En particular, la presencia de los reciclos en estos sistemas acoplados ha generado la noción de que algunos problemas
de control pueden ser detectados durante la operación de dichos sistemas en comparación con el buen desempeño de las
secuencias de destilación convencionales. Esta es una de las principales razones para que no haya un amplio uso de las columnas
térmicamente acopladas a nivel industrial. Recientemente algunos esquemas alternos a la columna Petlyuk han sido propuestos.
En este trabajo se analiza las propiedades de control de dos esquemas alternativos a la columna Petlyuk. El desempeño dinámico
de los sistemas es analizado utilizando la técnica de la descomposición en valores singulares y mediante simulaciones dinámicas
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5. rigurosas. Los resultados muestran que las estructuras alternativas muestran mejores propiedades de control que la estructura
Petlyuk convencional.
JUSTIFICACIÓN:
Para realizar esta investigación el autor ha buscado muchas fuentes de las cuales ha extraído información, dela cual se ha valido para realizar sus
investigaciones, ya que el autor tenia referencias de las palabras claves como la destilación térmicamente acoplada, el ahorro de energía,
propiedades del control, dinámica de las columnas de destilación. Ya que el propósito de investigar era de buscar nuevos esquemas que optimicen
el buen funcionamiento de las propiedades y ahorro de energía, a traves de esquemas alternos que cumplan estas condiciones. Después de haber
realizado varias Investigaciones el autor ha determinado que la propiedad de control no tiene fallas al número de reciclos.
Con este paper científico de química con el tema de propiedades de control de esquemas de destilación alternativos a las secuencias térmicamente
acoplados con columnas laterales para la separación de mezclas ternarias se busca conocer las propiedades de dichos diseños alternativos para
después ser analizados y optimizados para ver su desempeño y que sean fácilmente controlables ya que la destilación que es un proceso muy
utilizado para la separación de mezclas ternarias ocupa grandes cantidades de energía para lo cual se ha propuesto una estrategia prometedora en
donde se logre el buen funcionamiento de las propiedades de control manteniendo el ahorro de energía.
ya que se tenía una idea de desarrollar más esquema alternativos los cuales tienen que ser más operables , para un buen ahorro de energía se han
realizado muchos estudios que han establecido que la presencia de interconexiones no necesariamente puede causar problemas adicionales de
control, son muchas las investigaciones que se han realizado con el apoyo de los científicos expertos en estos temas como agrawal que ha
aportado mucho acerca de este tema , y que desconocían como podrían ser las propiedades de control y el ahorro de energía en los esquemas
alternativos.
SISNTESIS.
La destilación es un proceso que sirve para separar las mezclas ternarias, pero a su vez consume grandes cantidades de energía por lo que se han
realizado trabajos para tener una mejor capacidad energética en los sistemas de destilación y una estrategia prometedora el uso de acoplamientos
térmicos con el que se lograra transferencia de calor y un procedimiento en el cual se ahorra energía , una secuencia convencionales ocupan más
energía que los esquemas acoplados de la SDTA para la separación de mezclas ternarias.
A nivel industrial no se han implementado los esquemas acoplados debido a los problemas potenciales de control, pero ya se ha n demostrado que
en la actualidad son controlables y lo ahorros de energía pueden ser logrados en la práctica industrial. La búsqueda de ahorro de energía y buen
desempeño, ha hecho que se desarrolle esquemas adicionales por ejemplo el de agrawal, rong entre otros han reportado esquemas que parecen
tener mejores propiedades de control, debido a que no tienen muchas interconexiones. Con el diseño de esquemas alternos se desea lograr que
sean más operables manteniendo el ahorro de energía.Agrawal a propuso modificaciones en los esquemas, en el primer arreglo modificado elimina
la corriente del reciclo reproduciendo la sección de agotamiento de la primera columna en la segunda columna, en la segunda columna afecta la
estructura original.
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6. Los sistemas de secuencias de destilación térmicamente acoplados más estudiados para la separación de mezclas ternarias son las secuencias
con rectificador lateral (STAD) o con agotador lateral (STAI), algunos científicos han demostrado que se puede lograr ahorros de energía en un 305
en comparación con las secuencias convencionales.
En este trabajo se analiza en forma teoría las propiedades de control de dos esquemas alternativos a las secuencias térmicamente acoplados con
columnas laterales utilizando la descomposición en valores singulares a frecuencia cero.
Agrawal ha propuesto dos modificaciones en el primer arreglo una secuencia directa con una corriente lateral en la primera columna, elimina la
corriente del reciclo, reproduciendo la sección de agotamiento de la primera columna en la segunda columna, lo cual afecta la estructura original y
en la segunda alternativa una secuencia indirecta con una corriente lateral en la primera columna, la corriente de vapor de la STAI es eliminada y la
sección rectificadora de la primera columna es añadida en la segunda columna afectando el agotador original.
Estas dos alternativas que propuesto el científico agrawal, eliminan la transferencia de vapor entre las columnas y la segunda columna de cada
secuencia es transformada en una columna convencional. Estas nuevas estructuras parecen proveer esquemas más simples de controlar y operar,
pero sin embargo dos científicos que son Ramírez y Jiménez han mostrado que exhiben los mismos consumos de energía equivalente a las
secuencias acopladas con columna lateral.
Los análisis mediante la descomposición en valores singulares para cada una de las secuencias de la mezcla se ha establecido que las secuencias
acoplados en este caso la STAD Y STAI sean más fácilmente controlables que las secuencias alternativas de la SDI Y SIS que son difícilmente
controlables.
Las secuencias alternativas de SDI Y SIS fueron diseñados para proveer esquemas más simples de controlar y operar, debido a la disminución de
los reciclos y al mismo tiempo que tuvieron el mismo consumo de energía que las STAD y la STAI, la presencia de reciclos no causa deterioro del
desempeño dinámico de las secuencias ni tampoco la disminución de interconexiones afectan la controlabilidad.
Los arreglos alternativos de las SDI y la SIS no son una propuesta que presenten mejores propiedades de control.
Diseño de las secuencias, para el diseño de los sistemas de destilación térmicamente acoplados se obtuvieron sus contrapartes convencionales
una secuencia directa para STAD y una secuencia indirecta para STAI mediante un procedimiento de analogías de secciones a partir del diseño de
secuencias convencionales y para los diseños alternativos de la SDI Y SIS fueron obtenidos directamente de los arreglos térmicamente acoplados
es decir de las STAD Y STAI siguiendo una analogía de secciones.
Todos estos diseños acoplados y alternativos han sido sometidos a un procedimiento de optimización, para detectar los valores de lso flujos de las
corrientes laterales que minimizan los consumos de energíaestámás restringido para los diseños acoplados debido al balance de la materia.
Descomposición en valores singulares puede ser utilizada para analizar la robustez de los sistemas a lazo cerrado, establecer que también un
proceso responde a diversos casos de estudios como la perturbación en el proceso, cambio de set point y que tan sensible puede ser el momento
de resolver dichas problemáticas. las respuestas a lazo abierto corresponde al mínimo consumo de energía, para cada configuración se obtuvieron
el simulador aspen plus.
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7. Hay dos parámetros el valor singular mínimo es una medida de la invertibilidad del sistemas y representa una medida de problemas potenciales del
sistema al operar, y el otro parámetro es el número de condición que refleja la sensibilidad bajo incertidumbre en los parámetros del proceso y en
errores de modelado.
Estos parámetros proporcionan información cualitativa de las propiedades teóricas de control.
Se analizaron 3 mezclas ternarias con diferentes valores de índice de separación con el efecto de volatilidad relativa de componentes.
Los resultados del análisis muestran que las propiedades dinámicas de las secuencias acopladas no se ven deteriorada por la presencia del reciclo
y que los arreglos alternativos para conservar el ahorro de energía de las columnas acopladas en estructuras más simples no son una propuesta
que presentes mejores propiedades de control, el número de interconexiones no afecta la controlabilidad en los arreglos acoplados.
CONCLUCIONES.
En el presente estudio se llevó a cabo un estudio a lazo abierto, mediante la descomposición en valores singulares, y un estudio a lazo cerrado,
mediantes simulaciones dinámicas rigurosas, para analizar las propiedades de control de la STAD y de la STAI en diferentes condiciones de
operación, mediante un procedimiento de optimización, utilizando esquemas alternativos, se encontró el diseño que minimiza el consumo de
energía. En condiciones de operación fuera del valor óptimo del flujo de interconexión, las columnas reactivas acopladas presentaron mejores
propiedades de control que en el valor óptimo mínimo consumo de energía. En el caso de flujos de interconexión no óptimos, el consumo de
energía es mayor que en la configuración en condiciones óptimas. No obstante, el consumo de energía en condiciones no óptimas sigue siendo
inferior que el consumo de energía en los sistemas convencionales. Los resultados obtenidos mediante la descomposición en valores singulares
son similares a los obtenidos cuando se llevaron a cabo simulaciones dinámicas rigurosas. Los resultados parecen indicar que cuando se desea en
secuencias de tipo directo, la mejor opción es trabajar una columna térmicamente acoplada reactiva en condiciones de no óptimas; cuando se
desea operar el caso reactivo en secuencias de tipo indirecto, la mejor opción es llevar a cabo la reacción en una secuencia de tipo convencional.
Comparando los resultados obtenidos entre la STAD en condiciones no óptimas y la secuencia convencional indirecta reactiva, la mejor alternativa
es la STAD, pues es
Quien presenta el mejor desempeño dinámico. Este Resultado es importante ya que permite establecer que para la destilación de mezclas es
factible encontrar un diseño donde pueda existir un compromiso entre ahorro de energía y buenas propiedades de control que serán mucho mejor a
la hora de ejecutarlas.
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8. GLOSARIO.
SDTA: secuencias de destilación térmicamente acoplada
DVS: descomposición en valores singulares
RECICLO: Someter materiales usados o desperdicios a un proceso de transformación o aprovechamiento para que puedan ser nuevamente utilizables
SET POINT: punto de control
CONVENCIONAL: Que es muy común o no tiene nada de espontáneo u original.
SINONIMOS:
INVERTIBILIDAD: invertir
OPTIMIZACION: optimar, mejorar, perfección
DESRILAR: refinar, rezumar, denotar
PARAMETRO: cuantificación, medida
ACOPLADO: adaptado, encajado
RECTIFICA: corrección, enderezar
DINAMICO: activo, enérgico
ROBUSTEZ: vigor, fuerza
PRELIMINAR: preámbulo, inicial, preparación
INTERVALO: alto, descanso, distancia
ATONIMOS:
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9. EXHIBIR: ocultar, esconder
OPTIMIZAR: empeorar, desmejorar
TERMICO: frio, helado
TRANSFORMAR: permanecer, durar
SEPARACION: unión, vinculación
SECUENCIA: eventualidad
CONSUMAR: comenzar, iniciar
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