Diseño de la estructura de estimación de composiciones para columnas de destilación binaria: un enfoque geométrico - Fernández Zavala, Carlos Rubén (Universidad Autónoma Metropolitana, 2009)
En esta tesis se estudia el problema de estimación de composiciones en la clase de columnas de destilación con mezclas binarias, en base a la combinación de un modelo con mediciones de temperatura, atendiendo a objetivos específicos de estimación y frente a las características físicas y termodinámicas de la columna. El problema de diseño incluye: (i) la estructura (modelo completo o truncado, número de mediciones de temperatura y su ubicación, así como el mecanismo de asimilación y transmisión de la información de las mediciones), (ii) y el algoritmo ( elección, construcción y sintonización del procesador dinámico de datos que realiza la tarea de estimación). El punto de partida metodológico es el reciente rediseño del estimador geométrico (del tipo Luenberger o alta ganancia no-lineal) que tiene: (i) a la estructura como grado de libertad, (ii) procedimiento sistemático de sintonización para cualquier estructura, y (iii) se puede implementar con jacobianos del modelo en vez de las derivadas direccionales de alto orden. Específicamente, en esta tesis se abordan dos problemas. El primer problema consiste en valorar los siguientes resultados obtenidos mediante estudio teórico (Álvarez y Fernández, 2009) con datos experimentales: (i) la factibilidad de implementar un estimador no lineal del tipo Luenberger sin calcular derivadas direccionales (que en caso del sistema experimental empleado en este trabajo son doce y a sabiendas que no se puede ir más allá de tres) y (ii) la equivalencia entre el estimador geométrico y el filtro extendido de Kalman.; El segundo problema consiste en diseñar la estructura de estimación, que para un objetivo específico de estimación (v.g. perfil completo o parcial, dos efluentes o un efluente), logra el mejor desempeño del algoritmo en términos de velocidad de reconstrucción y robustez. En el diseño estructural se incluyen como grados de libertad: (i) la elección de modelo o parte de él, (ii) el número de mediciones y su ubicación, y (iii) el mecanismo de asimilación y transmisión de la información desde las mediciones de temperatura hasta las concentraciones de interés. Como un aspecto importante del trabajo se diseña y realizan corridas experimentales para probar, validar e ilustrar la metodología propuesta.