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

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

Forest management with adjacency restrictions based on mathematical programming: effect of integer relaxation

Se estudian tres herramientas de gestión forestal, los modelos de optimización URM (Unit Restriction Model) y dos variantes, URM-E (Unit Restriction Model-E) y URM-T (Unit Restriction Model-T), limitan la cosecha de rodales adyacentes evitando apertura de extensas áreas boscosas, estos están definidos como NP-hard o NP-difíciles. Se simularon escenarios desde 30 × 3 (rodal × período) hasta 1000 × 10 con Pinus taeda L. bajo distintas condiciones de crecimiento. Se resolvieron los modelos con GAMS/CPLEX. Los escenarios menores a 50 × 6 convergen a un valor óptimo en un tiempo razonable, por encima de este escenario se requiere relajación del modelo. Con un gap de [0,01] se obtienen tiempos de resolución menores a 3 segundos sin cambios significativos en el valor objetivo. En la mayoría de los casos el modelo URM presenta mejores valores de la función objetivo seguido por URM-T y URM-E.In this paper was studies three mathematical models for forest management whose objective is to the decrease the human impact of the activity on the environment and maximizes economic benefits. Optimization models URM (Unit Restriction Model) and two variants, URM-E (Unit Restriction Model-E) and URM-T (Unit Restriction Model-T), limit the harvest of adjacent stands to avoid opening large forest areas, resulting in NP-hard or NP-hard problems. Scenarios were simulated from 30 × 3 (stand × period) to 1000 × 10 with Pinus taeda L. under different growth conditions. Models were solved with GAMS/CPLEX. Minor scenarios to 50 x 6 converge to an optimum value in a reasonable time, but larger required integer relaxation. With an integer gap greater than 1% a solution is obtained less than 3 seconds without significant changes in the target value. In most cases, the URM model results in better objective function value, followed by URM-T and URM-E.Fil: Broz, Diego Ricardo. 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: Durand, Guillermo Andrés. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Frutos, Mariano. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; 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

Algoritmos de optimización para la logística marítima y terrestre de una empresa salmonera de Chile

La industria salmonera es uno de los principales sectores de exportación de Chile. En la etapa de engorda en agua salada, los peces son cultivados en grandes jaulas flotantes agrupadas en centros de cultivo a lo largo de toda la Décima Región del sur de Chile. Al momento de la cosecha, cuando alcanzan un peso y volumen de venta, los peces deben ser transportados en barcos hasta los denominados centros de acopio, ubicados cerca de las plantas de faenado. Llegados al centro de acopio los peces son depositados en grandes jaulas en espera a ser enviados a las plantas de faenado. En estas plantas se realiza la faena y limpieza de los peces que luego son enviados hacia las plantas de proceso mediante transporte terrestre. Uno de los principales desafíos de las empresas salmoneras con este tipo de cadena de proceso es la planificación global de la logística marítima y terrestre, combinada con la planificación del stock en las jaulas en los centros de acopio y las líneas de producción en las plantas de faenado. En este trabajo, estudiamos este problema y presentamos un modelo de programación entera y un algoritmo heurístico para su resolución. Como resultado de este trabajo, se desarrolló un software de planificación que actualmente se utiliza en la empresa de mayor producción de salmones de Chile. Comparamos los resultados computacionales de ambos métodos y mostramos resultados sobre instancias reales de la empresa mencionada.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativa (SADIO

The aqueous Triton X-100 – dodecyltrimethylammonium bromidemicellar mixed system. Experimental results and thermodynamic analysis

The micellization process of the aqueous mixed system triton X-100 (TX100) – dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB) has been studied with a battery of techniques: surface tension, static and dynamic light scattering and ion-selective electrodes. Results have been also analysed with two thermodynamic procedures: the Regular Solution Theory or Rubingh's model and the recently developed Equation Oriented Mixed Micellization Model (EOMMM). For α DTAB ≤ 0.40 (α DTAB : total molar fraction of the system without considering the water), the micelles are predominantly TX100 with scarce solubilized DTA + ions, with TX100 acting as a nearly ideal solvent. In the range 0.50 ≤ α DTAB ≤ 0.75, it seems that none of the components acts as a solvent. Above α DTAB ≈ 0.75 there are noticeable changes in the size and electrophoretic mobility of the micelles. These phenomena have been interpreted in the light of the thermodynamic results and literature on some TX100-ionic surfactant mixtures. The case under study is an almost ideal but very asymmetric mixed surfactants system, what is very interesting in view of the very different nature and structures of the components.Fil: Serafini, Patricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; ArgentinaFil: Fernández Leyes, Marcos Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; ArgentinaFil: Sánchez Morales, Jhon Freddy. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; ArgentinaFil: Pereyra, Romina Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Schulz, Erica Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; 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; ArgentinaFil: Schulz, Pablo Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Ritacco, Hernán Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; Argentin

Equation oriented mixed micellization modeling based on asymmetric Margules-type formulations

The determination of the composition of mixed micellar systems is a major problem since only the composition ofthe total micellar solution is accessible to the experimenter. A new approach is introduced in the present work based on Equation Oriented Optimization and Margules asymmetric formulations whichisnot restricted to thenumber of components and guarantees the applicability ofthe Gibbs–Duhem relation. The method is validated through its application to systems from literature and the quality of the solutions is tested with already published data and by comparison with other approaches. We do also show how excess properties can be predicted and that the excess entropy is not zero as assumed by the original regular and sub-regular solution theories.Fil: Schulz, Erica Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; 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

Minimization of inequity in the financing of the Argentine pension system: modeling of three scenarios.

One mechanism for influencing income redistribution through a pension system is to incorporate non-contributory financing. Using mathematic modelling tools, this study compares two arrangements for financing Argentina’s pension system that emerged from an optimization exercise. One arrangement permits financing through income tax and the other does not. The former is found to be preferable in terms of equality and proves robust to changes in the investment rate and the inequality aversion parameter. The use of mathematical modelling tools by decision-makers with access to sufficient high-quality data would allow for a credible assessment of the extent to which a particular parametric reform might (or might not) contribute to improved income distribution.Fil: Geri, Milva. 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: 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: Lago, Fernando. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Economía; Argentin

Determination of storage tanks location for optimal short-term scheduling in multipurpose/multiproduct batch-continuous plants under uncertainties

A multipurpose/multiproduct plant has to deal with many combinations of tasks sequences and operation rates that lead to accumulation problems. These problems can be handled using storage tanks, but usually their location within the flowsheet is predetermined and not subject to optimization, missing the opportunity to better satisfy the customers. In this work we will determinate the optimal location of storage tanks for the short-term scheduling under uncertainty. A hybrid simulation-based optimization (SBO) strategy was developed and implemented to solve the problems combining stochastic and deterministic solution algorithms.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: Mele, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología; 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 of the mashing process

This work aims to demonstrate the applicability of dynamic optimization to improve the time-temperature schedule of a brewery mashing process, based on kinetic models available in the literature. The mashing process consists in the enzymatic degradation of the polysaccharides present in the malt. This is a fundamental step within the brewery activity since the composition of the mashing wort determines the quality of the final product. The main reactions that take place in the mashing are the degradation of starch, β-glucans and arabinoxylans into small chain fermentable and non-fermentable carbohydrates. The manipulation of the temperature profile of the batch reactor is the main mechanism to control the extent of the ongoing reactions. Since high temperatures favor the production of fermentable matter but also increases the concentration of undesirable species in the wort, the choice of an adequate temperature profile is not obvious. Dynamic optimization studies with a complete mashing model demonstrate that profiles of "temperature averages" of about 51 °C are preferred over typical industrial mashings of 64 °C to optimize the operation. © 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.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: Corazza, M. L.. Universidad Regional Integrada; BrasilFil: 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: Corazza, F. C.. Universidad Regional Integrada; Brasi