Simulación y Optimización de Procesos
Biotecnológicos
Alicia Román Martínez
Profesor Investigador
UASLP FCQ
Programa de Verano Internacional
17-28 Junio 2012
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Modelación de Sistemas de Proceso: Diseño de Modelos y Análisis de Sistemas Cerrados, Monografías, Ensayos de Ciencias
El tema de la modelación de sistemas de proceso, enfocándose en el diseño de modelos y el análisis de sistemas cerrados. Se abordan conceptos como el proceso de modelación, las características de los modelos, el proceso de generación de modelos matemáticos y la importancia de las ecuaciones constitutivas.
Tipo: Monografías, Ensayos
2021/2022
1 / 92
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Simulación y Optimización de Procesos
Biotecnológicos
Alicia Román Martínez
Profesor Investigador
UASLP FCQ
[email protected]
Programa de Verano Internacional 17 - 28 Junio 2012
Modelación de Procesos
1^ Introducción^ a la^ Modelación^ de^ Procesos
2^ Un^ marco^ de^ trabajo^ para^ la^ construcción^ de^ modelos
3^ Principios^ de^ conservación
4^ Relaciones^ constitutivas
(^5) Lecture 1: Course (June 2013
1. Introducción a la modelación de procesos
- Algunas aplicaciones de la modelación
- Qué es un modelo?
- Los pasos clave para la modelación del mundo real
- ¿Dónde se usan los modelos?
- ¿Cómo se ven los modelos?
- ¿Qué forma toman los modelos?
- ¡Algo de sabiduría de modelación!
Reactor Metalúrgico Fed Batch 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320 0 20 40 60 80 100 Time (minutes) Bath Temperature (C) Características del modelo : ❖ Modelo híbridol (discreto + continuo) para control óptimo ❖ Comportamiento de fase complejo (más de 9 fases apareciendo/desapareciendo) ❖ Modelación de la radiación compleja ❖ Modelo de balance de población para disolución de partículas Temperature versus time during fed batch operation
Control de secado del azúcar 0 20 40 60 80 100 0
time (minute) Sugar flow (kg/s) Características del modelo ❖ modelo de caja-grisl basado en transferencia de masa y calor combinado con transporte de partículas ❖ modelo validado contra datos de planta piloto ❖ provee la base para diseño de sistemas de control basado en modelos Sugar flowrate versus time under startup and airflow changes
El Concepto de un Modelo en Ingeniería de Sistemas de Proceso
- ¿Qué es un “modelo”?
“Un modelo (M) para un sistema (S) y un
experimento (E) es cualquier representación para
la cual M puede ser aplicado para contestar
preguntas acerca de S” (Minsky, 1965)
- Modelo en ingeniería de procesos
“Una representación matemática (M) de un
sistema físico (S) para un propósito específico (P)
y experimento (E)”
El proceso de Modelación
Problema
del mundo
real
Problema
matemático
Solución
matemática
Interpretación
Problema
del mundo
real
Problema
matemático
Solución
matemática
Interpretación
El proceso de modelación
Modelación de procesos (bio)químicos
k k k j j j i i i
f ( X ) N C w M D z O E
Comportamiento predictivo*
Monomer A Monomer B Solvent ( S ) Initiator ( I ) Transfer agent ( T ) Inhibitor ( Z ) MIXER REACTOR SEPARATOR Copolymer product Separator effluent
El proceso de generar modelos abstractos o
conceptuales, esto es, que representen la
realidad virtualmente para un propósito!
Problema
del mundo
real
Problema
matemático
Solución
matemática
Interpretación
El proceso de Modelación
El Proceso de Modelación
Definición
del problema
Características
del sistema
Datos del
problema
Construcción
del modelo
Solución
del modelo
Verificación
Calibración^ del^ modelo
y validación
del modelo
Un proceso iterativo
Áreas de aplicación de los modelos
- Diseño de procesos
- Control de procesos y diagnóstico
- Troubleshooting
- Seguridad de procesos
- Entrenamiento de operarios
- Evaluación del impacto ambiental
Clasificación de los Modelos
- Mechanistico vs. Empirico
- Estocástico vs. Deterministico
- Agrupado vs. Distribuido
- Lineal vs. Nonlineal
- Continuo vs. Discreto
- Dynamico vs. Estado estacionario