Diseño de refrigerantes mediante optimización de la estructura molecular.

Abstract

En el presente trabajo se expone el diseño de moléculas refrigerantes que poseen propiedades físicas que satisfacen condiciones de presión y temperatura acordes a las especificaciones del problema. Las moléculas son encontradas mediante el planteamiento y solución de diferentes funciones objetivo que se maximizan o minimizan para encontrar el valor óptimo de la relación entre las propiedades físicas de la molécula candidata en dichas funciones. Para dar solución a las funciones objetivo se emplea el método de cálculo de programación no lineal de enteros mixtos (mixed integer non linear programing MINLP). Con el uso de solver de Excel y su algoritmo de gradiente generalizado no lineal (GRG no lineal) e incrementando las posibilidades de solución a través de diferentes configuraciones en las cuales se modifica parámetros como el límite inferior de la presión de vapor, la cantidad de grupos considerados y la manera en que se forman las uniones entre estos grupos, se encuentran moléculas candidatas a refrigerantes que no se encuentran reportadas en la literatura. Una vez establecidas las configuraciones que proporcionan los resultados esperados, se escribe el código fuente para Matlab de la resolución del problema obteniendo satisfactoriamente los scripts que permite optimizar funciones objetivo con la función “ga” (genetic algorithm por sus siglas en inglés). Posteriormente se comparan las moléculas obtenidas con solver de Excel y las obtenidas con Matlab para una misma función objetivo con el fin de observar el comportamiento de solución de cada algoritmo. Como nuevas moléculas candidatas a refrigerantes se encuentra CH2 = CFCH3, F2O2, y CH2OF2 las cuales cumplen todos los parámetros y restricciones del problema de estudio.