Diseño para operabilidad: Una revisión de enfoques y estrategias de solución

In the last decades the chemical engineering scientific research community has largely addressed the design-foroperability problem. Such an interest responds to the fact that the operability quality of a process is determined by design, becoming evident the convenience of considering operability issues in early design stages rather than later when the impact of modifications is less effective and more expensive. The necessity of integrating design and operability is dictated by the increasing complexity of the processes as result of progressively stringent economic, quality, safety and environmental constraints. Although the design-for-operability problem concerns to practically every technical discipline, it has achieved a particular identity within the chemical engineering field due to the economic magnitude of the involved processes. The work on design and analysis for operability in chemical engineering is really vast and a complete review in terms of papers is beyond the scope of this contribution. Instead, two major approaches will be addressed and those papers that in our belief had the most significance to the development of the field will be described in some detail.En las últimas décadas, la comunidad científica de ingeniería química ha abordado intensamente el problema de diseño-para-operabilidad. Tal interés responde al hecho de que la calidad operativa de un proceso esta determinada por diseño, resultando evidente la conveniencia de considerar aspectos operativos en las etapas tempranas del diseño y no luego, cuando el impacto de las modificaciones es menos efectivo y más costoso. La necesidad de integrar diseño y operabilidad esta dictada por la creciente complejidad de los procesos como resultado de las cada vez mayores restricciones económicas, de calidad de seguridad y medioambientales. Aunque el problema de diseño para operabilidad concierne a prácticamente toda disciplina, ha adquirido una identidad particular dentro de la ingeniería química debido a la magnitud económica de los procesos involucrados. El trabajo sobre diseño y análisis para operabilidad es realmente vasto y una revisión completa en términos de artículos supera los alcances de este trabajo. En su lugar, se discutirán los dos enfoques principales y aquellos artículos que en nuestra opinión han tenido mayor impacto para el desarrollo de la disciplina serán descriptos con cierto detalle.Fil: Blanco, Anibal Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Dynamic Modelling and Optimisation of Large-Scale Cryogenic Separation Processes

In this work, the open loop dynamic optimisation of a large-scale natural gas processing plant is performed. A rigorous differential-algebraic equation (DAE) model has been formulated to represent main plant units, such as shell and tube heat exchangers, highpressure separator and demethanizing column. In the shell and tube heat exchangers, the hot stream partially condenses and equations to consider the partial condensation of the fluids have been included. A rigorous index one model for the demethanizing column has been developed. The DAE optimisation problem is solved with a simultaneous approach, in which both state and control variables are discretised and the original DAE optimisation model is transformed into a large-scale nonlinear problem (NLP), which is solved using Sequential Quadratic Programming (SQP) methods. Optimal profiles have been obtained for main operating variables to achieve an enhanced product recovery.Fil: Rodriguez, Mariela Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Díaz, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Simulation-Based Optimization for the Scheduling of Elective Surgery Under Uncertainty And Downstream Capacity Constraints

The generation of an optimal schedule of elective surgery cases for a hospital surgery services unit is a well-known problem in the operations research field. The complexity of the problem is greatly compounded when uncertainties in the parameters are considered and is an issue that has been addressed in few works in the literature. Uncertainties appear in surgery durations and the availability of downstream resources such as surgical intensive care units (SICU), presenting large deviations from their expected value and impacting in the performance of the scheduling process. The technique presented here addresses the uncertainties in the optimal scheduling of a given set of elective surgery cases by means of simulated-based optimization. The main advantage of this approach over previous works is that detailed systems? simulations can be constructed without losing computational performance, thus improving the robustness of the scheduling solution.Fil: Durand, Guillermo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentin

A stiff non-linear ODE simulation of a batch/continuous plant using matlab/simulink

A sugarhouse is one stage in the production of beet sugar. The purpose of the sugarhouse is to crystallize and separate sugar from the thick juice obtained in previous stages. These crystallization and separation processes are carried out in batteries of batch units, while the upstream and downstream stages are continuous. The dynamics of such plant generate a highly non-linear model, and the sequencing of the batch and intra-batch operations makes the simulation a problem with heavy stiff characteristics. The simulation is an ODE problem and is carried out in a MATLAB/Simulink© environment. But the choice of the correct ODE solver depends on their performance to handle the model’s stiff and non-linear characteristics. This project studies each ODE solver present in the Simulink suite. The study will consider also how the solver parameters affect its capacity to solve this simulation problem. The final purposes of the sugarhouse simulation are: a) provide a test-bed where to apply proposed schedules for the batch units in order to obtain the optimal operation, and b) generate a training tool for operators and plant managers.Fil: Durand, Guillermo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Dynamic optimization with a simultaneou method: Application to a heat exchanger

In this work we use a numeric method based on a combined discretization and simultaneous dynamic optimization approach to solve a system consisting of partial differential and algebraic equations. The spatial derivatives are discretized by finite differences while the resulting DAE (Differential-Algebraic Equations) optimization problem is transformed into a large-scale NLP (Nonlinear Programming) problem through collocation over finite elements. This method is implemented in a computer package resident in a remote computer located at the Department of Chemical Engineering Carnegie Mellon University, which is accessed via a high-speed internet connection (Internet 2) from a client computer at the Centro Regional de Investigaciones Basicas y Aplicadas Bahia Blanca (CRIBABB). We have applied this strategy to the resolution of the dynamic optimization model of a gas - gas heat exchanger, which is part of a larger model under development. The goal is to minimize the transient between two set points of an outlet stream temperature. The dynamic model provides profiles of controlled and manipulated variables which are in agreement with available data, and the remote optimization system performed very well.Fil: Rodriguez, Mariela Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Díaz, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Estimation of domains of attraction in epidemiological models with constant removal rates of infected individuals

ABSTRACT: The spread of infections is commonly represented through the so-called Susceptible – Infectious – Recovered models (SIR). Treatment based on isolation of infected individuals is often applied to decrease the spread of certain diseases. Such situation is considered in the SIR model through a constant removal rate term. It has been shown that in such cases, the outcome of the disease spread may depend on the position of the initial states for certain range of the model parameters. The estimation of the domains of attraction of the equilibrium points may therefore be useful to understand the dynamic behavior of the infection spread as a function of the initial population distribution. In this contribution, a Lyapunov based approach to estimate the domain of attraction of the endemic steady state point in SIR models is propose

Planeamiento operativo de redes de evaporación

La evaporación es una operación crítica para un manejo eficiente del agua y la energía en ciertos procesos industriales. En este trabajo se aborda el planeamiento operativo de sistemas de evaporación de múltiple efecto. El objetivo del estudio es determinar la secuencia de paradas de las líneas de evaporación para realizar la limpieza de los equipos. Se presenta un modelo no lineal mezcla entera basado en una representación discreta del tiempo que tiene en cuenta la pérdida de eficiencia por ensuciamiento con el uso. El modelo se aplica al sector de evaporación de una planta de producción de azúcar de caña obteniéndose la secuencia de paradas, los tiempos de operación de las líneas y los perfiles de concentración y caudal alimentado a cada una de ellas. La optimización de la operación del sistema de evaporación del caso de estudio, permite obtener una mayor concentración del producto de la evaporación con el consecuente ahorro de energía del arreglo evaporación/cristalización.Fil: Heluane, Humberto. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Ingenieria En Procesos y Gestion Industrial; ArgentinaFil: Blanco, Anibal Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química (i); Argentina. Universidad Nacional del Sur; ArgentinaFil: Hernández, María Rosa. Universidad Nacional de Tucuman. Facultad de Cs.exactas y Tecnologia. Departamento de Ingenieria En Procesos y Gestion Industrial; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química (i); Argentina. Universidad Nacional del Sur; Argentin

Design of stable metabolic networks

In this work, we propose eigenvalue optimization combined with Lyapunov theory concepts to ensure stability of the Embden—Meyerhof–Parnas pathway, the pentosephosphate pathway, the phosphotransferase system and fermentation reactions of Escherichia coli. We address the design of a metabolic network for the maximization of different metabolite production rates. The first case study focuses on serine production, based on a model that consists of 18 differential equations corresponding to dynamic mass balances for extracellular glucose and intracellular metabolites, and thirty kinetic rate expressions. A second case study addresses the design problem to maximize ethanol production, based on a dynamic model that involves mass balancesfor 25 metabolites and 38 kinetic rate equations. The nonlinear optimization problem including stability constraints has been solved with reduced space Successive Quadratic Programming techniques. Numerical results provide useful insights on the stability properties of the studied kinetic models.Fil: Di Maggio, Jimena Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Blanco, Anibal Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Diaz Ricci, Juan Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto Superior de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Tucumán. Instituto Superior de Investigaciones Biológicas; ArgentinaFil: Díaz, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Assessing the spatial efficiency in the location of primary health care facilities: A local application in Argentina

If scarce resources are not used efficiently, welfare could be increased without any cost. Efficiency metrics have a long tradition in economics. However, measures of spatial efficiency (SE) are far less common in the literature. In health care, SE is crucial to guarantee population’s access to health care providers. We develop a metric of SE of Primary Health Care Centres (PHCCs) location based on the comparison of the minimum distances users must travel to reach a PHCC, considering their current location, against the distances they should travel if all PHCCs were optimally located. We apply this metric to assess the spatial efficiency of the PHCCs of Bahía Blanca City (Argentina). To determine the optimal location of the centres we used a capacitated P-Median model. The annual demand for medical consultations of each demand node was estimated by adjusting the number of inhabitants of that node by a socioeconomic index.Fil: Arnaudo, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Economía. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur; ArgentinaFil: Lago, Fernando Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Economía. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Durand, Guillermo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Desarrollo de Herramientas de Soporte a la Toma de Decisiones en el Servicio de Quirófanos del Hospital Municipal "Dr. Leónidas Lucero" de Bahía Blanca

La cirugía es una de las actividades más importantes desarrollada en los hospita-les debido principalmente al impacto que brinda sobre la calidad de vida de los pacientes. Adicionalmente, una gran cantidad de recursos humanos, económicos y materiales se encuentran afectados al desarrollo de esta actividad. Por estas ra-zones, la organización eficiente del servicio de quirófanos es una de las priorida-des de sus responsables. Esta actividad puede verse beneficiada por la adopción de herramientas computacionales, basadas en modelos matemáticos de optimiza-ción, que ayuden en la planificación de las cirugías programadas. En este trabajo se describe una herramienta de estas características, que se encuentra en desarro-llo en el marco de un proyecto DETEM (Desarrollo Tecnológico Municipal), para el hospital municipal de la ciudad de Bahía Blanca. El objetivo del proyecto es generar un software basado en un modelo de planificación óptima que proporcio-ne un programa factible de cirugías para los próximos días y permita estudiar sis-temáticamente el sistema identificando cuellos de botella y oportunidades de me-jora.Fil: Blanco, Anibal Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Moreno, Graciela Alicia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Economía. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur; ArgentinaFil: Kees, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bandoni, Jose Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Moscoso, Nebel Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Economía. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur; ArgentinaFil: Lago, Fernando Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Economía. Instituto de Investigaciones Económicas y Sociales del Sur; ArgentinaFil: Ocampo, Analia. Hospital Municipal Doctor Leonidas Lucero.; ArgentinaFil: Durando, Marcos. Hospital Municipal Doctor Leonidas Lucero.; ArgentinaFil: Moreno, Marta Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina50º Jornadas Argentinas de Informática: 12º Congreso Argentino de Informática y Salud 2021 “Construyendo el futuro de la salud con datos que generan confianza”Jornadas VirtualesArgentinaSociedad Argentina de Informátic