La optimización para mejorar procesos industriales y experimentales

Saber cómo se comportan los procesos o sistemas en las diferentes áreas operativas es una de las principales líneas de estudio del doctor Jesús Carrillo Ahumada, profesor investigador de la Universidad del Papaloapan, campus Tuxtepec, Oaxaca.

Con doctorado en ciencias en alimentos y maestría en ciencias en ingeniería química, el doctor describió que la dinámica, control y optimización de procesos o sistemas son importantes para determinar una región de operación segura y factible, además de garantizar las respuestas requeridas del proceso. “Estos estudios los he enfocado para sistemas que presentan en sí puntos de operación estables e inestables, sistemas con una-entrada-una-salida, sistemas con múltiple-entrada-múltiple-salida tanto en simulación numérica como en prototipos reales (por ejemplo, maquetas aeronáuticas)”.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el catedrático dijo que por la parte de dinámica, le interesa saber cómo se comportan los procesos o sistemas. Por ejemplo, en un reactor bioquímico le interesa saber cuál parámetro y en qué cantidad puede afectar el punto de operación normal del reactor.

“El control de procesos se refiere a una estrategia que se aplica a un sistema en la cual este proporcionará una respuesta que se desea, aunque existan parámetros externos que puedan afectar su funcionamiento. Un ejemplo es el piloto automático de un avión, en donde se establecen las coordenadas deseadas (respuesta requerida) y, por lo tanto, el control automático de este sistema establecerá una trayectoria (estrategia) que aunque exista cualquier turbulencia (parámetros externos) el avión alcance el punto deseado. La búsqueda de estas estrategias se refiere a la sintonización de controladores, y la estructura en la que me he especializado es la de controladores lineales”, expresó.

Señaló que actualmente su principal interés es para las aplicaciones industriales y, posteriormente, para las aplicaciones industriales involucradas con la economía y seguridad, además del área de la salud.

La optimización multiobjetivo se refiere a la minimización y/o maximización de varias características o respuestas simultáneas del proceso o sistema, como son por ejemplo calidad, costo y diseño en un espacio de búsqueda. Lo anterior implica qué es lo que se quiere optimizar, cuáles son las restricciones y qué soluciones son prácticas en el proceso o sistema.

“La optimización la he utilizado para encontrar esas estrategias para controlar procesos (la optimización tiene muchas aplicaciones), aunque no todas las estrategias encontradas dan el mismo resultado, es importante por lo tanto una evaluación de cada una de ellas para determinar cómomejoran el proceso”.

Como resultados publicados sobre el control y la optimización de procesos, se tienen “la evaluación del funcionamiento de procesos en diferentes escenarios que permiten desarrollar una buena estrategia de control”, recientemente se ha enfocado en el uso de la optimización multiobjetivo para mejorar procesos experimentales del laboratorio, esto es, utilizar algunos datos experimentales obtenidos en el laboratorio y procesarlos in silico (en computadora) para, posteriormente, proporcionar al experimentador estrategias que puedan ser realizadas en el laboratorio con el fin de obtener resultados deseados sin necesidad de realizar demasiadas pruebas experimentales, con lo que se obtiene ahorro de reactivos y tiempo.

Detalló que en la maestría empezó con los estudios del control automático, específicamente de cristalizadores y evaporadores, además del uso de otra estrategia llamada observadores de estado, esto es que con “mínima” información de las respuestas de un proceso se puede tener un panorama “completo” del comportamiento del mismo, lo cual tiene muchas aplicaciones a nivel industrial. El control de procesos tiene que ver con las mejoras, permite que sea seguro, que se tengan resultados factibles y relacionados con la calidad y economía, evitando así errores humanos.

El también miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), además de líder del cuerpo académico Optimización de Procesos Alimentarios y Funcionalización de Biopolímeros, resaltó que actualmente está desarrollando nuevas metodologías para encontrar estrategias de sintonización de controladores trabajando con colaboradores nacionales e internacionales.

“Lo que se está desarrollando es que se pueda tener una metodología general para cualquier tipo de proceso, ya sea para puntos de operación estables o inestables, en la que se obtengan las respuestas requeridas mediante la optimización”, agregó.

Con una gran trayectoria en la dinámica, control y optimización de procesos, el científico puntualizó que “la optimización multiobjetivo es muy importante si se considera como estrategia obtener resultados factibles ya sea para un proceso industrial o bien, para un experimento realizado en el laboratorio. Para la optimización, no es necesario un equipo tan sofisticado, los tiempos en obtener resultados son cortos y las propuestas factibles”.

Jornada de Ingeniería de Alimentos

La Universidad del Papaloapan, campus Tuxtepec, a través de la carrera de ingeniería en alimentos y los cuerpos académicos Optimización de Procesos Alimentarios y Funcionalización de Biopolímeros, Recursos Naturales e Innovación Tecnológica e Investigación en Salud invitan a la IV Jornada de trabajo con motivo del Día Mundial de la Alimentación (Meeting of food engineering) que se llevará a cabo en las instalaciones de la universidad los días 30 y 31 de octubre de 2017.

“El objetivo de este evento es ser un espacio para poder compartir ideas y trabajos de investigación de instituciones regionales y de todo el país. Habrá expositores nacionales e internacionales de alto nivel que se dedican a la investigación en el área de ingeniería en alimentos, además habrá sesiones orales y de carteles”, expresó el profesor.

Fuente: CONACYT.