Reconstrucción del perfil de temperatura transitorio y del flujo de calor superficial en un sólido calentado con microoondas, resolviendo mediante estrategias de optimización global , el problema térmico inverso correspondiente

Abstract

Este trabajo considera la reconstrucción del perfil de temperatura y del flujo de calor, a partir de mediciones de temperatura (simuladas), de una muestra que es calentada en un campo electromagnético uniforme. Para ello, se estima la conductividad térmica () y la capacidad calorífica () de la muestra a través de la solución del problema inverso. Estos valores se reemplazan en la solución del problema directo para obtener el perfil de temperatura, y poder calcular así su gradiente, para obtener el perfil del flujo de calor. La muestra de geometría conocida (i.e., cilindro) fue sometida a radiación electromagnética, lo que generó un flujo volumétrico interno de calor uniforme y constante en el tiempo. El perfil de temperatura medido fue simulado adicionando ruido blanco gaussiano a los datos obtenidos de la solución del modelo teórico. Para resolver el problema inverso se utilizaron tres algoritmos metaheurísticos de optimización modernos: el método de la espiral, el método de atracción ponderada y el método de la búsqueda en vórtice. Los resultados muestran que los algoritmos utilizados convergen a la solución esperada siempre y cuando la tasa de señal a ruido sea mayor o igual a 30 [dB], por lo que para propósitos prácticos esto significa que el proceso de reconstrucción aquí presentado requiere tanto de un buen diseño experimental, como de una instrumentación correctamente especificada.