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Título : Desarrollo de una RNA para la predicción de la destilación azeotrópica por oscilación de presión para la separación de isopropanol
Autor : Castillo Cevallos, Adriana Lizbeth
Director(es): Chuquín Vasco, Daniel Antonio
Tribunal (Tesis): Cepeda Godoy, Carlos Ramiro
Palabras claves : DWSIM (SOFTWARE;ISOPROPANOL;RED NEURONAL ARTIFICIAL;MATLAB (SOFTWARE);ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD;BAYESIAN REGULARIZATION (ALGORITMO);DIISOPROPIL ÉTER
Fecha de publicación : 27-nov-2023
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Castillo Cevallos, Adriana Lizbeth. (2023). Desarrollo de una RNA para la predicción de la destilación azeotrópica por oscilación de presión para la separación de isopropanol. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba
Identificador : UDCTFC;96T00956
Abstract : The main objective of this study is to perform a simulation and validation of a pressure swing distillation system, widely used in the chemical and pharmaceutical industry to separate the azeotropic isopropanol-water mixture. The central objective consisted of the development of an Artificial Neural Network (ANN) with the ability to predict the molar concentrations of isopropanol and diisopropyl ether in the distillate outlet streams and the bottom of the three columns. To develop the ANN, a database from the DWSIM simulator was used. This database consists of 400 records, with six input variables including feed temperature, IPA feed mole fraction, DIPE mole fraction at the inlet and the pressures of the three distillation columns (Col-1, Col-2, Col-3). Four output variables comprising the concentrations of IPA and DIPE in the distillate and residue were also obtained. In the process of development, training, validation and testing of the ANN, MATBLAB software was used in conjunction with the Neural Net Fitting application. The network architecture was based on the Bayesian Regularization algorithm, with six inputs and four outputs, and was configured with a hidden layer consisting of 50 neurons. The ANN achieved a (MSE)Mean Squared Error of 0.00075905 and a linear regression coefficient R of 0.99188, indicating good performance. However, to assess the reliability of the network, the percentage error between ANN predictions and the actual values obtained in DWSIM was calculated. This analysis included internal and external validation. In addition, a statistical program was used to perform ANOVA to support the results obtained. Finally, a process improvement was performed with the purpose of determining the operating conditions that allowed the separation of isopropanol-water obtaining a high purity IPA and DIPE.
Resumen : El objetivo fundamental de este estudio consiste en realizar una simulación y validación de un sistema de destilación por oscilación de presión, ampliamente empleado en la industria química y farmacéutica con el fin de separar la mezcla azeotrópica de isopropanol-agua. El objetivo central fue el desarrollo de una Red Neuronal Artificial (RNA) con la capacidad de pronosticar las concentraciones molares de isopropanol y diisopropil éter en las corrientes de salidas del destilado y del fondo de las tres columnas. Para desarrollar la RNA, se ha empleado una base de datos a partir del simulador DWSIM. Esta base de dato consta de 400 registros, con seis variables de entrada incluyendo la temperatura de alimentación, fracción molar de alimentación de IPA, fracción molar de DIPE en la entrada, las presiones de las tres columnas de destilación (Col-1, Col-2, Col-3). Asimismo, se obtuvieron cuatro variables de salidas que comprenden las concentraciones de IPA y DIPE en el destilado y residuo. En el proceso del desarrollo, adiestramiento, validación y pruebas de la RNA se empleó en el a software MATBLAB junto con la aplicación Neural Net Fitting. La arquitectura de la red se basó en el algoritmo de Bayesian Regularization, con seis entradas y cuatro salidas, y se configuró con una capa oculta que consta de 50 neuronas. La RNA alcanzó un (MSE)Error Cuadrático Medio de 0,00075905 y un coeficiente de regresión lineal R de 0,99188, lo que indica un buen rendimiento. Sin embargo, para evaluar la confiabilidad de la red, se calculó el error porcentual entre las predicciones de la RNA y los valores reales obtenidos en DWSIM. Este análisis incluyó una validación interna y externa. Además, se utilizó un programa estadístico para realizar el ANOVA para respaldar los resultados obtenidos. Finalmente, se realizó una mejora del proceso con el propósito de determinar las condiciones de operación que permitieron la separación de isopropanol-agua obteniendo un IPA y DIPE de alta pureza.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/20357
Aparece en las colecciones: Ingeniero/a Químico/a

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