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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE
COATZACOALCOS
MATERIA
Herramientas de simulación de procesos industriales
DOCENTE
I.S.C....
Simulación dinámica de procesos.
El objetivo de estas actividades es la construcción de modelos, entornos de
simulación y ...
estudios consideran los casos de uso de superestructuras e incertidumbre en la
operación, así como el desarrollo de entorn...
de procesos, entre los que se encuentran sistemas mixtos continuos y batch, o
el control de temperatura criogénica del LHC...
control predictivo y la optimización dinámica para el desarrollo de nuevas
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En el área de simulación civil tenemos una larga experiencia en simuladores todo
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Lineas de investigación sobre el área de simulación

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Lineas de investigación sobre el área de simulación

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Lineas de investigación sobre el área de simulación

  1. 1. INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS MATERIA Herramientas de simulación de procesos industriales DOCENTE I.S.C. Lizbeth Hernández Olán ACTIVIDAD Lineas de investigación sobre el área de simulación ESTUDIANTE LEAFAR GELAN ROMERO AGUILAR CARRERA INGENIERIA INFORMATICA SEMESTRE Y GRUPO NOVENO “B
  2. 2. Simulación dinámica de procesos. El objetivo de estas actividades es la construcción de modelos, entornos de simulación y simuladores que permitan disponer de un entorno realista de emulación de diferentes procesos para su uso en diversos ámbitos. Estos comprenden simuladores de sala de control para entrenamiento de personal, en particular de factorías azucareras completas, simuladores de procesos petroquímicos para predicción y soporte de sistemas de control y optimización y para enseñanza, simuladores de plantas desaladoras, sistemas eléctricos con fuentes de energía renovables, etc. Los modelos están basados fundamentalmente en leyes físico-químicas y los estudios involucran también problemas multi-escala, métodos de identificación de parámetros y validación de dichos modelos, así como el desarrollo de librerías en el entorno del lenguaje EcosimPro. Monitorización de procesos. En este punto, se trata de estimar el estado de un proceso a partir de medidas parciales o imprecisas del mismo en funcionamiento normal, utilizando una combinación de valores medidos, modelos, indicadores y algoritmos de cálculo. Ejemplos típicos están ligados al estudio y aplicación de métodos de reconciliación de datos y estimación de variables no medidas en sistemas de gran escala como fábricas azucareras o redes de distribución de hidrógeno en refinerías de petróleo. Otro campo de estudio comprende los métodos de supervisión automática de controladores para seleccionar aquellos que necesitan resintonía. Diseño Integrado del proceso y su sistema de control. Esta línea de trabajo va orientada al desarrollo de métodos para el diseño conjunto de un proceso y su sistema de control garantizando simultáneamente el cumplimiento de sus especificaciones de operación y unas determinadas características dinámicas minimizando un cierto índice de coste económico. Los
  3. 3. estudios consideran los casos de uso de superestructuras e incertidumbre en la operación, así como el desarrollo de entornos de cálculo. Sistemas complejos de gran escala. Esta línea de trabajo comprende actividades de control y optimización de procesos complejos, tanto por su dimensión como por la incertidumbre asociada a su operación. Normalmente se usa un enfoque jerárquico y se busca plantear un problema integrado de optimización económica en un marco de control predictivo del proceso con consideración explícita de la incertidumbre en la toma de decisiones. Campos de aplicación incluyen la gestión óptima del vapor en factorías azucareras, la gestión optima de la energía en sistemas combinados de producción de agua potable y electricidad con energías renovables y plantas desaladoras, la gestión óptima de las redes de hidrógeno o de plantas HDS en refinerías de petróleo y el control multivariable de una red de distribución de oxígeno. Control predictivo e híbrido. El control predictivo utiliza un modelo interno del proceso para predecir su comportamiento futuro y permitir la selección de las acciones que optimizan dicho comportamiento. Junto a la consideración de no-linealidades, restricciones, factibilidad, estabilidad, etc., en este contexto, esta línea de trabajo incorpora el control de sistemas híbridos. Muchos procesos reales involucran no solo variables o sistemas que evolucionan continuamente en el tiempo, si no también decisiones discretas, restricciones lógicas, operaciones por lotes, etc., que dan un carácter híbrido a los sistemas de proceso. En este punto se han formulado soluciones al control y optimización de dichos procesos y se pretende desarrollar métodos eficientes que permitan resolver estos problemas en tiempo real en el contexto de control predictivo. En particular, se estudian soluciones para transformar los problemas MIDO en NLP y se aplican a una amplia gama
  4. 4. de procesos, entre los que se encuentran sistemas mixtos continuos y batch, o el control de temperatura criogénica del LHC en el CERN. Optimización dinámica. Esta línea de trabajo está asociada al desarrollo de herramientas para optimización dinámica de procesos, asociadas al entorno de simulación EcosimPro. Se busca la integración eficiente de métodos de optimización en EcosimPro, en particular mixta-entera, que permitan abordar la resolución de problemas de control y optimización y la generación de código para la implementación en tiempo real de las soluciones obtenidas en el marco de sistemas SCADA. Control, planificación de experimentos y optimización de procesos biotecnológicos. Esta línea de actividad se relaciona con el desarrollo de algoritmos para optimización y control de reactores biológicos usando modelos eficientes. Combina aspectos de desarrollo de modelos con el nivel de detalle apropiado para el uso esperado (control u optimización), con enfoques específicos para el tratamiento de la incertidumbre asociada y diseño óptimo de experimentos. Se evalúan los modelos realizando un análisis de su sensibilidad. El objetivo de este análisis es determinar el grado de respuesta (sensibilidad) del comportamiento del modelo a cambios en algunos de sus componentes. Para cuantificar la importancia de los parámetros y sus interacciones con la salida del modelo se quieren utilizar y comparar distintos métodos de análisis de sensibilidad global que servirá como paso previo al diseño de experimentos óptimos. Para la optimización dinámica usando modelos se aborda la problemática de una optimización iterativa de la política de operación a partir de una secuencia de experimentos que permiten una reducción sistemática de la incertidumbre de los modelos empleados por medio de un programa óptimo de muestreos en cada experimento y discriminación de modelos alternativos. También se investiga una adecuada integración de modelos cibernéticos de reactores biológicos en el
  5. 5. control predictivo y la optimización dinámica para el desarrollo de nuevas metodologías de operación de biorreactores. Sistemas de parámetros distribuidos. Muchos sistemas reales están descritos por ecuaciones en derivadas parciales, tanto por su distribución espacial como por involucrar balances de población y su control presenta retos especiales por la dimensionalidad de los mismos. En este campo se estudian problemas que abarcan desde el modelado, y en particular la reducción de modelos con técnicas como POD, hasta el control y optimización en sistemas de cristalización, de filtrado con membranas, de reactores de placas, o fabricación de helados. Los profesores que trabajan en esta área son: César de Prada Moraga, Mª Jesús de la Fuente Aparicio, Mª Teresa Alvarez Alvarez, Fernando Tadeo Rico, Jesús María Zamarreño Cosme, Smaranda Cristea, Gloria Gutiérrez Rodríguez, Enrique Baeyens Lázaro, Alberto Herreros López, José Ramón Perán González. Simulación El grupo ARTEC lleva muchos años investigando y desarrollando aplicaciones de bajo coste orientadas a aplicar las tecnologías de simulación al área de formación e investigación en factores humanos. Podemos destacar dentro del grupo la línea de trabajo en simulación de conducción, donde se han desarrollado varias tesis tratando temas de modelado de carreteras, gestión del tráfico autónomo y gestión de ejercicios de simulación. En esta área el grupo viene desarrollando desde hace años sistemas visuales y de gestión de tráfico en simuladores de conducción como el SIRCA financiado por NISSAN y la Universidad Tecnológica de Dresde, o TUTOR el simulador combinado de autobús y camión. Además se han creado simuladores multipuesto orientados a la formación en seguridad vial de conductores profesionales, o a la prevención de riesgos como el simulador SIAUTO, así como proyectos basados en estudios de factores humanos .
  6. 6. En el área de simulación civil tenemos una larga experiencia en simuladores todo tipo orientados a la formación como los simuladores de salvamento marítimo y bote o los simuladores de construcción (Edificio Virtual de Riesgos, Simulador de construcción para DRAGADOS).También hemos creado simuladores colaborativos, simuladores de grúas portuarias, de helicóptero u otros simuladores orientados al entretenimiento como el simulador de ala delta. En todos ellos el grupo ARTEC ha investigado en las líneas de desarrollo de sistemas de visualización e interacción adecuados para la inmersión en estos entornos, así como en la creación de modelos físicos adecuados y entornos virtuales altamente realistas. Realidad Aumentada La realidad aumentada, a diferencia de la realidad virtual, no pretende sumergir al usuario en un mundo virtual, sino aumentar su percepción del mundo real utilizando información virtual. Con este objetivo de aumentar la percepción del usuario, el grupo ARTEC se centra en aumentar el sentido de la vista, diseñando y creando, tanto aplicaciones como dispositivos de visualización adecuados a las necesidades de cada caso. Aunque esta tecnología es relativamente nueva, desde 2005 hemos desarrollado ya un gran número de proyectos, en los que se ha aplicado a diversos campos: formación (Virtual Fire, Supervisar y Supervisar 2.0), diseño y prototipado (BIOMIMO), construcción y obra civil (SICURA), ayuda a personas con autismo (Pictogram Room), publicidad (Agencia Virtual) ó entretenimiento (Sagrada Familia AR, Observar, FITUR 2011).

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