Taller de matemáticas en ingeniería química

Indice
Control Optimo y Geométrico de
Procesos de Fermentación.
Proposición de un Modelo para la
Cinética Clásica de Evolución
Poblatoria.
Nonlinear Discrete-Time of a
Chemical Reactor.
Perfiles de Concentración en
Columnas empacadas utilizando adaptación de Malla.
Producción de la distribución de masas moleculares en la polimerización por lotes.
Métodos numéricos para la simulación de una reacción. de curado.
El ruido en los procesos químicos.
Comparación de soluciones de problemas de valores en la frontera generados en procesos de difusión y reacción.
Reducción de modelos de columnas
de destilación.
Solución numérica de un modelo de polimerización en suspensión a alta conversión.
Diseño del sistema de control de un cristalizador industrial.
Teoría de tensión superficial
de líquidos:
Efecto de la forma y polaridad molecular.
Control no lineal de redes de reacción

Desde un punto de vista industrial, fermentación es todo proceso en el cual se utiliza un microorganismo específico para producir en cultivo una sustancia química bajo condiciones particulares y a partir de materias primas que
productos agrícolas brutos o subproductos de la industria alimenticia.
proceso de fermentación
consiste esencialmente de un recipiente en donde
Un
existe un medio de cultivo donde crecen los microorganismos. En el recipiente
mantiene una presión, temperatura, agitación, acidificación
oxigenación taies
que el crecimiento se dé en la mejor forma. Al recipiente se le alimenta un flujo
que contiene los nutrientes adecuados. A partir de la manera en que este flujo es alimentado, los
procesos de fermentación industriales se clasifican en tres
tipos: por lote, por lote alimentado o continuo. De éstos, los procesos
continuos
presentan
un interés especial debido a su economía
de operación y su
alta
productividad.
El control de procesos de fermentación es de interés debido a su empleo común en la elaboración de medicinas y alimentos. La tecnología digital actual permite obtener un buen desempeño del mismo; sin embargo, el comportamiento dinámico de los procesos de fermentación presenta no linealidades que hace difícil tanto su análisis como el diseño de algoritmos de control eficientes y robustos.
En
realidad, sólo es posible obtener un buen desempeño de su operación si las no linealidades esenciales son consideradas en el diseño de los sistemas de control.
Recientemente se han empezado a aplicar algunas herramientas matemáticas no convencionales en el análisis y diseño de algoritmos
control dinámico para
sistemas no lineales, mostrando en principio resultados interesantes que podrían conducir al diseño de mejores metodologías de control. Algunas de estas
meto-
dologías son brevemente descritas
en este documento, así como su aplicación
especifica a diferentes modelos dinámicos de fermentadores.
2 MODELO DINAMICO DE UN PROCESO DE FERMENTACION.
En un
proceso industrial de fermentación, el objetivo primario de control es
mantener
al proceso operando en condiciones de productividad óptima. Esto
requiere definir un criterio de productividad, calcular el punto de operación que proporcione una productividad máxima y diseñar el sistema de control tal que mantenga al proceso lo más cercano posible a este punto óptimo.
Los criterios de productividad normalmente están relacionados con la transformación máxima de biomasa (microorganismos que contienen la sustancia de interés)
a costo mínimo, estando el costo mayor
asociado al sustrato de alimentación (el
nutriente que alimenta a la biomasa y la hace crecer), así como a la energía necesaria para la operación. En este sentido, productividad óptima significa producir el máximo de biomasa con el mínimo de sustrato residual y/o en el mínimo

Ingeniería Ambiental