Modelado Matemático y simulación de un Sistema de Fraccionamiento para subproductos líquidos de la Pirólisis de Polipropileno Mathematical Modeling and simulation of a Fractionation System for liquid by-products from Polypropylene Pyrolysis

Resumen

Los subproductos líquidos de la pirólisis de polipropileno presentan una composición multicomponente compleja que dificulta su tratamiento analítico directo y el diseño preliminar de operaciones de separación. En este contexto, el modelado matemático permite describir de manera estructurada las relaciones funcionales entre variables de diseño en sistemas de fraccionamiento asociados a este tipo de mezclas. Desarrollar un modelo matemático algebraico explícito que relaciona el número de etapas teóricas con el reflujo en un sistema de fraccionamiento aplicado a líquidos de la pirólisis de polipropileno. El sistema se representa mediante un conjunto finito de pseudocomponentes y el planteamiento del modelo se apoya en las ecuaciones estructurales de Fenske y Underwood para la determinación de los límites mínimos teóricos. A partir de estas bases, se introducen variables adimensionales normalizadas que permiten definir un cierre algebraico de tipo potencia, mediante el cual se obtiene una expresión explícita del reflujo en función del número de etapas. Los resultados muestran que el modelo cumple condiciones de existencia, unicidad y regularidad de la solución, garantizando un comportamiento positivo, continuo y monótonamente decreciente del reflujo respecto al número de etapas. La validación numérica, realizada mediante comparación con el sistema FUG, arrojó errores relativos acotados, con un valor promedio cercano al 0.4 % y un error máximo inferior al 1 % dentro del rango analizado. En conjunto, la formulación desarrollada constituye una herramienta algebraica explícita y analíticamente manejable para el análisis estructural y el diseño preliminar de sistemas de fraccionamiento asociados a procesos de la pirólisis de polipropileno