Microwave applicator optimization through metaheuristic algorithms for the mining industry

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dc.contributor.advisorCorrea Cely, Carlos Rodrigo
dc.contributor.authorAmaya Contreras, Iván Mauricio
dc.date.accessioned2024-03-03T21:55:36Z
dc.date.available2015
dc.date.available2024-03-03T21:55:36Z
dc.date.created2015
dc.date.issued2015
dc.description.abstractEsta tesis se enfoca al desarrollo de una estrategia de optimización que permita encontrar las dimensiones y frecuencia de resonancia de un aplicador microondas, tal que su distribución de campo corresponda a una definida por el usuario. Se reservan tres capítulos a discutir los pilares principales para establecer dicha estrategia: el modelo matemático de resonadores microondas analizados a través de análisis circuital, las propiedades dieléctricas experimentales de diferentes muestras minerales que cambian con la temperatura, y la formulación de diferentes técnicas de optimización moderna. Luego, se realizó la sinergia de esta información (es decir, el modelo, las propiedades, y los algoritmos de optimización). Se inicia por ejecutar algunas pruebas simples con los algoritmos, para determinar la mejor combinación de ellos. Posteriormente, se abordan algunos escenarios de diseño que incluyen materiales con y sin pérdidas. Se encontraron varias cosas de interés. Pero, la más relevante se refiere a la factibilidad de utilizar la estrategia propuesta. En algunos escenarios (especialmente a altas frecuencias) fue posible lograr un nivel de ajuste mayor a 50 [dB]. Sin embargo, en otros escenarios este valor cayó hasta 20 [dB] (especialmente, cerca del modo fundamental del aplicador). Esto significa que el modelo matemático debe ser refinado. Aun así, luego de comparar los datos respecto a software comercial (CST), se encontró que incluso en los casos donde CST sobrepasó a la estrategia propuesta en esta tesis, la segunda generó una distribución de campo más uniforme. Por tanto, se considera como exitosa la propuesta, así que se recomienda su uso y se sugiere que se trabaje en expandir el modelo a las direcciones restantes y a otros sistemas de coordenadas. Además, se sugiere incluir una métrica que considere el factor de forma de las distribuciones de campo, quizás a través de una suma ponderada. 1
dc.description.abstractenglishThe current dissertation aims at developing an optimization strategy able to find the dimensions and resonant frequency of a microwave applicator, such that the field distribution matches a user-defined one. Three chapters are reserved to discuss the main pillars required for establishing such strategy: the Mathematical model of microwave resonators analyzed through circuital analysis, the experimental dielectric properties of different mineral samples that change with temperature, and the formulation of different modern optimization techniques. Afterwards, some design scenarios that include lossless and lossy materials were boarded. Several things of interest were found. But, the most relevant one relates to the feasibility of the proposed strategy. A level of agreement as good as over 50 [dB] was possible in some scenarios (especially for higher frequencies). However, in other scenarios this value dropped to 20 [dB] (especially near the fundamental mode of the applicator), meaning that the Mathematical model needs to be improved. Even so, after a comparison with commercial software (CST), it was found that even in those cases where CST outperformed the strategy proposed in this dissertation, the latter yielded more uniform field distribution. Hence, the approach is deemed as successful. So, its use is recommended, as well as suggestion is made to work on expanding the model to the remaining directions and to other coordinate systems. Also, the inclusion of a metric that considers the form factor of the field distributions, perhaps through a weighted sum approach, is suggested.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/31832
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectMicroondas
dc.subjectAnálisis Circuital
dc.subjectOptimización Moderna
dc.subjectMinerales
dc.subjectPropiedades Dieléctricas.
dc.subject.keywordMicrowaves
dc.subject.keywordCircuital Analysis
dc.subject.keywordModern Optimization
dc.subject.keywordMineral Ores
dc.subject.keywordDielectric Properties.
dc.titleMicrowave applicator optimization through metaheuristic algorithms for the mining industry
dc.title.englishMicrowave applicator optimization through metaheuristic algorithms for the mining industry3.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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Doctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica