Reformulación del problema de modelización termodinámica y su resolución con técnicas estocásticas de optimización y relaciones estructura-propiedad

Resumen

La modelización termodinámica tiene una repercusión relevante en el diseño riguroso y optimización de procesos químicos (modelos de alta fidelidad), así como en el diseño de nuevos productos (modelos de elevada capacidad predictiva). En este trabajo de Tesis Doctoral se desarrollan avances en las aproximaciones correlativa y predictiva al problema de modelización termodinámica. Se revisa el problema de correlación de propiedades con modelos semiempíricos incidiendo en el enfoque de modelización multipropiedad para ampliar el intervalo pT de las parametrizaciones obtenidas. Se incorpora el concepto de complejidad del modelo en la construcción de las funciones objetivo, mejorando la estabilidad numérica de las parametrizaciones y la confiabilidad de las estimaciones. La reformulación del problema de modelización se resuelve bajo el paradigma de la optimización multiobjetivo, principalmente mediante técnicas estocásticas, resultando beneficioso en un contexto donde las limitaciones teóricas y funcionales de los modelos disponibles en la literatura no permiten proporcionar descripciones con igual nivel de precisión todas las propiedades de un sistema fluido. La evaluación predictiva de propiedades se ha abordado mediante dos propuestas metodológicas diferentes. Con un enfoque basado la metodología de contribución de grupos la definición del modelo se realiza a partir de información interaccional deducida del análisis de espectros IR de compuestos puros y sus mezclas. Se observó una coherencia cualitativa entre los cálculos del modelo y el análisis espectral. Otro enfoque consistió en interrelacionar descriptores moleculares y los parámetros de interacción energética de un modelo propuesto por nuestro grupo de investigación. La conexión entre la escala molecular y macroscópica se realiza mediante relaciones estructura-propiedad (QSPR). Los resultados obtenidos posibilitan una interpretación molecular de los parámetros del modelo empleado, así como una estimación precisa de propiedades energéticas de mezclado probada sobre una base de datos de 832 sistemas de la serie éster+alcano.