Introducción a la Integración de Procesos

Introducción a la Integración de Procesos
Program for North American Mobility in Higher Education NAMP Módulo 8 Introducción a la Integración de Procesos Tier I Introducing Process integration for Environmental Control in Engineering Curricula PIECE Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

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Tabla de contenido Resumen del Proyecto
Instituciones participantes Creadores del Módulo Estructura del módulo y Propósito Tier I Enunciado de Propósito Secciones 1.1 Introducción y Definición de Integración de Procesos (Process Integration, PI) Breve historia de la PI Contexto moderno de la PI definición de PI de IEA Definición de PI de M. El-Halwagi Definición de PI de Nick Hallale Definición NAMP-PIECE de PI Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tabla de contenido (2) Tier I
1.1 Introducción y Definición de Integración de Procesos (PI) Objetivos posibles de PI Resumen de elementos de PI Conclusión 1.2 Panorama de las herramientas de PI Generalidades de las herramientas de PI Simulación de Procesos Tratamiento y reconciliación de Datos Análisis Pinch Optimización por Programación Matemática Métodos de Estocásticos de Búsqueda Análisis de Ciclo de Vida Modelamiento de procesos impulsado por datos Diseño y Control Integrado de Procesos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tabla de contenido (3) Tier I 1.2 Panorama de herramientas de PI
Optimización en Tiempo Real Modelo de negocios y Modelamiento de la Cadena de Suministro 1.3 Tour alrededor del mundo de profesionales de PI Instituciones – Mapa Mundial Instituciones – América del Norte y del Sur Instituciones – Europa Instituciones – Asia, África & Oceanía Compañías Quiz Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Resumen del Proyecto Objetivos Instituciones Participantes
Crear módulos web para ayudar a las universidades a realizar la introducción de la Integración de Procesos a la currícula de Ingeniería Hacer de estos módulos ampliamente disponibles en cada uno de los países participantes Instituciones Participantes Dos universidades de tres países (Canadá, México y Estados Unidos de América) Dos institutos de investigación en diferentes sectores industriales: petróleo (México) y pulpa y papel (Canadá) Cada una de las seis universidades ha patrocinado a 7 estudiantes de intercambio durante el periodo de la beca, subvencionados en parte por cada uno de los gobiernos de los tres países Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

PIECE Process integration for Environmental Control in Engineering Curricula Paprican École Polytechnique de Montréal Universidad Autónoma de San Luis Potosí University of Ottawa Universidad de Guanajuato North Carolina State University Instituto Mexicano del Petróleo University of Texas A&M NAMP Program for North American Mobility in Higher Education Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Este módulo fue creado por: Institución Anfitriona
Carlos Alberto Miranda Alvarez Paul Stuart De Institución Anfitriona Profesor Anfitrión Martin Picon-Nuñez Jean-Martin Brault Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

¿Cuál es la estructura de este módulo?
Estructura del Módulo 8 ¿Cuál es la estructura de este módulo? Todos los módulos están divididos en 3 tiers, cada uno con una meta específica: Tier I: Antecedentes Tier II: Aplicaciones a Caso de Estudio Tier III: Problema de Diseño Propuesto-Resuelto Se pretende completar estos tiers en ese orden particular. Los estudiantes son evaluados en varios puntos para medir su grado de comprensión, antes de proseguir al siguiente nivel. Cada tier contiene un enunciado de propósito u objetivo al inicio y un quiz al final. Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

¿Cuál es el propósito de este módulo?
Propósito del Módulo 8 ¿Cuál es el propósito de este módulo? Es el objetivo de este módulo cubrir los aspectos básicos de los Métodos y herramientas de Integración de Procesos , y colocar a la Integración de Procesos en una perspectiva más amplia. Está identificado como un prerrequisito para otros módulos relacionadas con el aprendizaje de Integración de Procesos. Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I Antecedentes Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I Enunciado de Propósito
La meta de este tier es proveer un panorama general de las herramientas de Integración de Procesos, centrado en su relación con el análisis de rentabilidad. Al final del Tier I, el estudiante debe ser capaz de: Distinguir las herramientas clave de Integración de Procesos Comprender el alcance de cada herramienta de Integración de Proceso Tener una visión general de cada herramienta de Integración de Proceso Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

El Tier I está dividido en tres secciones
Tier I Contenido El Tier I está dividido en tres secciones 1.1 Introducción y definición de Integración de Procesos (PI) 1.2 Generalidades de las herramientas de PI 1.3 Tour Alrededor del Mundo de profesionales de PI centrado en su habilidad Habrá un quiz corto de opción múltiple al final de este tier. Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I Resumen 1.1 Introducción y definición de Integración de Procesos 1.2 Generalidades de las herramientas de Integración de Procesos 1.3 Tour Alrededor del Mundo de profesionales de PI centrado en su habilidad Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

1.1 Introducción y definición de Integración de Procesos
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.......... pero debería. Veamos por qué...
Introducción y Definición de Integración de Procesos El presidente de tu compañía probablemente no sabe lo que la Integración de Procesos puede hacer por la empresa pero debería. Veamos por qué... Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Breve historia de la Integración de Procesos
Introducción y Definición de Integración de Procesos Breve historia de la Integración de Procesos 1960’s-1970’s Linnhoff inició el área Pinch (identificación de cuellos de botella) en la Universidad Manchester Institute of Science and Technology (UMIST), centrándose en el área de Pinch térmico. Casi al mismo tiempo, el Departamento de Integración de Procesos de UMIST fue creado, poco después la firma consultora Linnhoff-March Inc. fue formada 1980’s-1990’s Expansión del concepto de energía a diseño de procesos 1990’s-2000’s Analogías usadas para derivar el concepto Pinch de las redes de intercambio de calor a la transferencia de masa, tratamiento de agua y sistemas de hidrógeno La PI no es fácil de definir… Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Contexto Moderno de Integración de Procesos
Introducción y Definición de Integración de Procesos Contexto Moderno de Integración de Procesos La Integración de Procesos puede ser considerada como un grupo de técnicas de las primeras etapas de proceso para diseño original y de modernización Los objetivos comerciales llevan al desarrollo de PI: Énfasis en proyectos de modernización en la "nueva economía" guidados por el Retorno en Capital Empleado (Return on Capital Employed, ROCE) La PI está encontrando valor en los datos, especialmente cuando sistemas de datos en tiempo real se implementan Las corporaciones quieren tomar más decisiones bien informadas: Para operaciones Durante el diseño de procesos Una fuerte tendencia hoy en dia es alejarse de las operaciones unitarias y enfocarse en los fenómenos. Ahora no solo buscamos la integración entre unidades, sino también la integración dentro de las unidades (Process Integration Primer, IEA) Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Definición de Integración de Procesos
Introducción y Definición de Integración de Procesos Definición de Integración de Procesos Definición de Integración de procesos (1993) de la International Energy Agency (IEA) es: “Métodos sistemáticos y generales para diseñar sistemas de producción integrados, que oscilan desde procesos indivudales hasta emplazamientos totales, con énfasis especial en el uso eficiente de energía y en reducir los efectos ambientales " “Integración de Procesos es el término común usado para al aplicación de metodologías desarrolladas para enfoques integrados y orientados por el sistema al diseño de procesos industriales para aplicaciones nuevas y de modernización." “Tales metodologías pueden ser modelos, métodos y técnicas matemáticas, termodinámicas y económicas. Ejemplos de estos métodos incluyen: Inteligencia Artificial, Análisis Jerárquico, Análisis Pinch y Programación Matemática. La integración de Procesos se refiere al diseño óptimo; ejemplos de aspectos son: inversión de capital, eficiencia energética, emisiones, operabilidad, flexibilidad, controlabilidad, seguridad y rendimiento. La Integración de Procesos también se refiere en algunos aspectos de operación y mantenimiento".  Desarrollo Sostenible Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Introducción y Definición de Integración de Procesos Definición de Integración de Procesos El-Halwagi, M. M., Pollution Prevention through Process Integration: Systematic Design Tools. Academic Press, 1997. “Un proceso químico es un sistema integrado de unidades y corrientes interconectadas, y debe ser tratado como tal. La Integración de Procesos es un enfoque holístico del diseño de procesos, retrofitting, y operación que enfatiza la unidad del proceso. En vista de la fuerte interacción entre las unidades de proceso, corrientes y objetivos, la Integración de Procesos ofrece un marco de referencia único para comprender fundamentalmente, los elementos globales del proceso, determinar metódicamente sus objetivos factibles de desempeño, y tomar decisiones sistemáticamente para la realización de esos objetivos. Existen tres componentes clave en cualquier metodología exhaustiva de Integración de Procesos: síntesis, análisis y optimización." Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Introducción y Definición de Integración de Procesos Definición de Integración de Procesos Nick Hallale, Aspentech – CEP July 2001 – Burning Bright Trends in Process Integration “La Integración de Procesos es más que solo tecnología Pinch y Redes de Intercambio de Calor. Hoy en día, tiene un alcance mucho más amplio y toca cada área del diseño de procesos. Las industrias cambiantes están obteniendo más dinero de sus materias primas y activos de capital al hacerse más limpias y más sostenibles" Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Introducción y Definición de Integración de Procesos Definición de Integración de Procesos North American Mobility Program in Higher Education (NAMP)-January 2003 “La Integración de Procesos (PI) es la síntesis de control de procesos, ingeniería de procesos y modelamiento y simulación de procesos con herramientas que pueden lidiar con las grandes cantidades de datos operacionales ahora disponibles por los sistemas de información de proceso. Es un área emergente, que ofrece la promesa de control y gestión mejoradas de eficiencias operacionales, uso de energía, impactos ambientales, efectividad de capital, diseño de procesos y administración de operaciones." Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Introducción y Definición de Integración de Procesos Definición de Integración de Procesos ¿Qué pasó? Además de la termodinámica (el fundamento de Pinch), otras técnicas están siendo basadas en análisis holístico, en particular: Modelamiento de Procesos Estadística de Procesos Optimización de Procesos Economía de Procesos Control de Procesos Diseño de Procesos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Introducción y Definición de Integración de Procesos
Aquí se muestran algunas de las actividades de diseño a las que estas técnicas y métodos están dirigidas hoy en día: Modelamiento y simulación de procesos, y validación de resultados para obtener información confiable y precisa del proceso tanto para diseño de modificación como para diseño de innovación Minimizar el costo total anualizado por intercambio óptimo entre energía, equipo y materia prima. Dentro de este intercambio: minimizar energía, mejorar el uso de materia prima y minimizar el costo de capital Incrementar el volumen de producción por debottlenecking Reducir los problemas de operación con el uso correcto (no con el uso máximo) de la Integración de Procesos Incrementar la flexibilidad y controlabilidad de la planta Minimizar las emisiones indeseables y promover la prevención de la contaminación Sumar a los esfuerzos conjuntos de las industrias a la sociedad para un desarrollo sostenible Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Objetivos Posibles Reducción COSTOS CONTAMINACIÓN ENERGÍA Incremento
Introducción y Definición de Integración de Procesos Objetivos Posibles Menor costo de capital, para el mismo diseño objetivo Aumento Incremental de la producción, para la misma base de activos Costos unitarios de producción marginalmente reducidos por optimización de procesos Mejor desempeño energía/ambiental, sin comprometer la posición competitiva Reducción COSTOS CONTAMINACIÓN ENERGÍA Incremento RENDIMIENTO PRODUCCIÓN GANANCIAS Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Datos de Proceso en Tiempo Real Conocimiento del Proceso
Introducción y Definición de Integración de Procesos Resumen de Elementos de Integración de Procesos La mejora de las instalaciones de la planta en general, de la eficiencia energética y de la productividad requiere un análisis múltiples vías involucrando una variedad de habilidades técnicas, incluyendo: Conocimiento del ejercicio de la industria convencional y tecnologías del estado del arte (state-of-the-arte) comercialmente disponibles Familiarización con los temas y tendencias de la industria Metodología para determinar costos marginales correctos Procedimientos y herramientas para revisiones de conservación de energía, agua y materias primas Sistemas de Información de Procesos Datos de Proceso en Tiempo Real Conocimiento del Proceso (modelos) Sistemas de PI y herramientas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Sistemas y herramientas
Introducción y Definición de Integración de Procesos Conclusión La integración de Procesos ha evolucionado desde la metodología de recuperación de calor en los 80's para convertirse en lo que un número de compañías industriales líderes y grupos de investigación en el siglo 20 consideran el análisis holístico de procesos, involucrando los siguientes elementos: Datos de proceso Sistemas y herramientas Principios de ingeniería de Procesos y sector de conocimiento a profundidad Establecimiento de objetivos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I Outline 1.1 Introducción y definición de Integración de Procesos 1.2 Generalidades de las herramientas de Integración de Procesos 1.3 Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI centrado en su habilidad Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

1.2 Generalidades de las Herramientas de Integración de Procesos

Optimización en Tiempo Real Tratamiento y Reconciliación de Datos
Generalidades de las Herramientas de Integración de Procesos Modelo Comercial y Administración de la Cadena de Suministro Optimización en Tiempo Real Análisis Pinch Optimización por Programación Matemática Tratamiento y Reconciliación de Datos Métodos Estocásticos de Búsqueda Simulación de Procesos Estado Estable Dinámicos Análisis de Ciclo de Vida Modelamiento de Procesos Impulsado por Datos Diseño y Control Integrado de Procesos Datos de Proceso Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Optimización en Tiempo Real Tratamiento y Reconciliación de Datos
Generalidades de las Herramientas de Integración de Procesos Modelo Comercial Administración de la Cadena de Suministro Optimización en Tiempo Real Análisis Pinch Optimización por Programación Matemática Tratamiento y Reconciliación de Datos Métodos estocásticos de búsqueda Simulación de Procesos Estado Estable Dinámicos Análisis de Ciclo de Vida Modelamiento de Procesos impulsado por datos Diseño y Control Integrado de Procesos Datos de Proceso SIGUIENTE Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Simulación de Procesos

Simulación: experimentación “what if” con un modelo
Simulación de Procesos Simulación: experimentación “what if” con un modelo La simulación involucra realizar una serie de experimentos con un proceso modelo Un modelo no incluye todo: n>m y k>t “Todos los modelos están errados, algunos modelos son útiles” George Box, PhD, Universidad de Wisconsin Entrada Salida PROCESO X1, ..., Xn Y1, ..., Yk Entrada Salida MODELO X1, ..., Xm Y1, ..., Yt Figura 1 En la industria de procesos, encontramos dos niveles de modelos: modelos de planta y modelos de operaciones unitarias como reactores, columnas, bombas, intercambiadores de calor, tanques, etc. Hay dos tipos de simulación: en estado estable y dinámica Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

¿Para qué se usa un modelo?
Simulación de Procesos - Modelamiento de Procesos El modelamiento de procesos es la comprensión de los fenómenos de un proceso determinado y su transformación d en un modelo. ¿Para qué se usa un modelo? Un modelo es una abstracción de una operación de proceso usado para construir, cambiar, mejorar, controlar y responder preguntas sobre ese proceso Un modelo puede ser usado para diferentes formulaciones de problemas básicos: simulación, identificación, estimación y diseño Un modelo puede ser usado para resolver problemas en las áreas de diseño de procesos, control y optimización, entrenamiento del operador, análisis de riesgos, evaluación de riesgos y ingeniería de software para ambientes ingenieriles asistidos por computadora Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Simulación de Procesos - Estado Estable y Dinámico
¿Por qué es importante la simulación en estado estable? Mejor comprensión de el proceso Grupo consistente de datos típicos de planta/instalación Evaluación comparativa objetiva de las opciones de Rendimiento de la Inversión (Return On Investment, ROI) etc. Identificación de cuellos de botella, inestabilidades, etc. Realización más barata de muchos experimentos una vez que el modelo se ha construido Evita la implementación de soluciones inefectivas ¿Por qué es importante la simulación dinámica? AVANCE de operaciones de planta/ OPTIMIZACIÓN DE APOYO OPERACIONAL OPTIMIZACIÓN de Operaciones de planta Sistema Online EDUCACIÓN, ENTRENAMIENTO SISTEMA DE CONTROL Quasi-online DISEÑO DE PROCESOS/ANÁLISIS Off-line i MODELO Entrada Salida X1, ..., Xm Y1, ..., Yt MODELO (t) Salida X(t)1, ..., X(t)m Y(t)1, ..., Y(t)t Entrada Figura 3 Figura 2 Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tratamiento y Reconciliación de Datos

Objetivos del Tratamiento de Datos
Tratamiento y Reconciliación de Datos Objetivos del Tratamiento de Datos Provee información confiable y conocimiento de datos completos para la validación de análisis y simulación de procesos Realizar mantenimiento de instrumentos Detectar problemas de operación Estimar valores no medidos Reducir errores aleatorios y ordinarios de medición Detectar estados estables Objetivos de la Reconciliación de Datos Valores medidos ajustados óptimamente dentro de las restricciones del proceso Mejorar la consistencia de los datos para calibrar y validar la simulación de procesos Estimar valores de proceso no medidos Detectar errores ordinarios para investigar posteriormente los problemas de operación/instrumentales Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Reconciliación de Datos
Tratamiento y Reconciliación de Datos Reconciliación de Datos La Reconciliación de Datos es la validación de datos de procesos usando el conocimiento de la estructura y el sistema de medición de la planta PROPIEDADES TERMODINÁMICAS PRINCIPIOS ESTADÍSTICOS ACCURATE and RELIABLE INFORMATION INFORMACIÓN PRECISA y CONFIABLE Figura 4 Datos y Conocimiento de la planta VALIDACIÓN Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

RECONCILIACIÓN DE DATOS
Tratamiento y Reconciliación de Datos RECONCILIACIÓN DE DATOS ¿Errores de Medición? Detección de Errores ordinarios ¿Balances "no cerrados"? Balances Cerrados ¿Pérdidas no identificadas? Pérdidas Identificadas ¿Efficiencia? Eficiencia Monitoreada ¿Desempeño? Desempeño Cuantificado Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Análisis Pinch Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

¿Qué es el Análisis Pinch?
En las industrias de proceso, el objetivo primario del Análisis Pinch es optimizar las maneras en que los servicios de proceso (particularmente energía, masa, agua e hidrógeno) son aplicados para una amplia variedad de propósitos El análisis Pinch hace esto al crear un inventario de todos los productores y consumidores de estos servicios y diseñando sistemáticamente un esquema óptimo de intercambio de servicios entre esos productores y consumidores. Energía, masa y reuso de agua son el corazón de las actividades del Análisis Pinch Con la aplicación del Análisis Pinch, se puede ahorrar tanto en inversión de capital como en costos de operación. Las emisiones pueden ser minimizadas y el rendimiento maximizado Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Características Análisis Pinch La base del Análisis Pinch:
El uso de principios termodinámicos (primera y segunda ley) El uso de heurísticas de diseño y economía El análisis Pinch es una técnica para diseñar: Redes de Intercambio de Calor (Heat Exchanger Networks, HEN) y Redes de Intercambio de Masa (Mass Exchange Networks, MEN) Redes de Servicios El Análisis Pinch hace uso extensivo de varias representaciones gráficas En el Análisis Pinch, el ingeniero controla el procedimiento de diseño (método interactivo) El Análisis Pinch integra parámetros económicos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Siguiente Herramienta
Análisis Pinch Posibles Beneficios Una de las principales ventajas del Análisis Pinch sobre los métodos de diseño convencionales es la habilidad de establecer un consumo de energía objetivo para un proceso individual o para un sitio entero de producción antes de diseñar los procesos El Análisis Pinch identifica rápidamente donde es posible encontrar ahorro de energía, agua, hidrógeno y otros materiales Reducción de emisiones El Análisis Pinch permite al ingeniero encontrar la mejor manera de cambiar el proceso, si el proceso en sí lo permite Además, el Análisis Pinch permite: Actualizar o desarrollar diagramas de flujo Identificar cuellos de botella de los procesos Correr simulaciones de la planta completa y por departamentos Determinar los requerimientos mínimos de calentamiento (vapor) y enfriamiento Identificar oportunidades de co-generación Estimar los costos de proyectos para ahorrar energía Evaluar las configuraciones de nuevos equipos para la instalación más económica Sustituir los estudios anteriores de energía con un estudio en vivo que puede ser fácilmente actualizado usando simulación Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Optimización por Programación Matemática

Modelo Matemático Optimización por Programación Matemática
Un Modelo Matemático de un sistema es un grupo de relaciones matemáticas (e.g., igualdades, desigualdades, condiciones lógicas) que representa una abstracción del sistema del mundo real bajo consideración Un Modelo Matemático puede ser desarrollado usando: Enfoques Fundamentales Métodos empíricos Métodos basados en analogías El Modelo Matemático de un sistema consta de cuatro elementos claves: Variables Parámetros Restricciones Relaciones Matemáticas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

¿Qué es Optimización? Optimización por Programación Matemática
Un problema de optimización es un modelo matemático que, además de los elementos claves establecidos en la diapositiva previa, contiene uno o más criterios de funcionamiento Los criterios de funcionamiento son representados por una función objetivo. Esta función puede ser la minimización de costos, la maximización de utilidades o producción de un proceso, por ejemplo Si tenemos múltiples criterios de funcionamiento, el problema es entonces clasificado como "problema de optimización multi-objetivo" Existen diferentes clases de problemas de optimización: programación linear y no-linear (Linear and Non-Linear Programming, LP and NLP), programación linear de enteros mezclados (mixed-integer linear programming, MILP) y programación no linear de enteros mezclados (mixed-integer non-linear programming, MINLP) Cuando es posible, los programas lineales (LP O MILP) son usados porque garantizan soluciones globales. Los problemas MINLP también caracterizan a muchas aplicaciones en ingeniería Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Optimización por Programación Matemática Aplicaciones Síntesis de Procesos Redes de Intercambio de Calor (HEN) Redes de Intercambio de Masa (MEN) Secuencias de destilación Sistemas basados en Reactores Sistemas de Servicios Sistemas de procesos totales Diseño, programación y planeación del proceso Diseño y modificación de plantas multi-producto Diseño y programación de plantas multi-producto Interacción de diseño y control Diseño molecular de producto Ubicación y Asignación de las instalaciones Planeación y programación de las instalaciones Topología de redes de transporte Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Métodos Estocásticos de Búsqueda

¿Por qué Métodos estocásticos de búsqueda?
Todas las formulaciones de modelos que ha encontrado hasta ahora en la sección de Optimización han asumido que los datos para el problema dado son conocidos con precisión. Sin embargo, para muchos problemas reales, los datos del problema no pueden ser conocidos con precisión por una variedad de razones. La primera de ellas es debido al simple error de medición. La segunda razón y la más fundamental es que algunos datos representan información sobre el futuro (e.g., demanda de producto o precio para un periodo de tiempo futuro) y simplemente no pueden ser conocidos con certeza. Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Métodos Estocásticos de Búsqueda Existen diferentes tipos de algoritmos estocásticos Simulated Annealing (SA) Algoritmos Genéticos (Genetic Algorithms, GAs) Búsqueda Tabú (Tabu Search) Estos algoritmos son apropiados para problemas que tratan con incertidumbre. Estos algoritmos computacionales o modelos de procedimiento no garantizan niveles óptimos globales pero son exitosos y ampliamente conocidos por acercarse a la solución óptima global. El algoritmo SA toma una solución y la mueve eficientemente en el espacio de búsqueda, evitando niveles óptimos locales Los GAs tienen la capacidad de buscar colectivamente múltiples soluciones óptimas para el mismo costo óptimo La búsqueda Tabú es un procedimiento iterativo que explora él espacio de búsqueda de todas las soluciones factibles como una secuencia de movimientos Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Análisis de Ciclo de Vida (Life Cycle Analysis, LCA)

¿Qué es el análisis de Ciclo de Vida?
Técnica para evaluar los aspectos amvientales y los impactos potenciales asociados con un producto al: Establecer un inventario de entradas y salidas relevantes del sistema Evaluar los impactos ambientales potenciales asociados con estas entradas y salidas Interpretar los resultados del inventario y las fases de impacto en relación con los objetivos del estudio Evaluación de algunos aspectos de un sistema de producto a lo largo de todas las etapas del ciclo de vida Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Análisis de Ciclo de Vida
Reciclaje y Disposición como Desecho al final de su vida útil Extracción y Procesamiento de Materias Primas Manufactura Embalaje Marketing Uso, Reuso y Mantenimiento del producto Figura 5 Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Análisis de Ciclo de Vida Posibles Beneficios Mejora el desempeño ambiental global Provee un marco de referencia de prácticas de prevención de la contaminación para alcanzar los objetivos de la LCA Incrementa la eficiencia y la disminución potencial de costos al cumplir con las obligaciones ambientales Promueve la predicción y consistencia en el manejo de las obligaciones ambientales Mide los recursos ambientales más escasos de manera más efectiva Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Modelamiento de Procesos Impulsado por Datos

Rico en Datos pero Pobre en Conocimiento
Modelamiento de Procesos Impulsado por Datos El Reto de la Integración de Procesos Dar sentido a grandes cantidades de datos La necesidad de trabajar en muestras más grandes si se quiere tomar la mayor ventaja posible de toda la información a que se tiene acceso ¡Ahogado en datos! Rico en Datos pero Pobre en Conocimiento Patrones y relaciones útiles no obvias intuitivamente ya hacen escondidas dentro de enormes bases de datos. Además, muchas variables están correlacionadas Técnicas de minado de datos: Redes Neuronales, Regresión Múltiple, Árboles de Decisión, Algoritmos Genéticos, Clustering, MVA, etc. Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Modelos Teóricos vs. Empíricos
Modelamiento de Procesos Impulsado por Datos Modelos Teóricos vs. Empíricos Modelo teórico  usa los Principios Primarios para imitar los funcionamientos internos de un proceso Modelo Empírico  usa los datos del proceso de planta directamente para establecer correlaciones matemáticas A diferencia de los modelos teóricos, los modelos empíricos NO toman en cuenta los fundamentos del proceso. Solo usan matemáticas puras y técnicas estadísticas. El análisis Multivariable (Multivariate Analysis, MVA) es uno de esos métodos, porque revela patrones y correlaciones entre variables independientemente de cualquier noción preconcebida Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Modelamiento de Procesos Impulsado por Datos ¿Qué es MVA? Análisis Multivariable (Multivariate Analysis) (>5 variables) El MVA usa TODOS los datos disponibles para capturar tanta información como sea posible Principio: reducir cientos de variables a un puñado MVA  Beneficios Explora interrelaciones Ejercicios « What-if » Sensores del Software Control de Alimentación Adelantada Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Diseño y Control Integrado de Procesos

Contexto Objetivos Diseño y Control Integrado de Procesos
Las cuestiones de seguridad, costo de energía y problemas ambientales incrementan la complejidad y sensibilidad de los procesos Las plantas se vuelven altamente integradas en términos de masa y energía y por tanto, la dinámica de los procesos es frecuentemente difícil de controlar Objetivos La variabilidad de las especificaciones del producto debe ser mínima  variabilidad del proceso (para controlar la calidad del producto) El Control es esencial para operar un proceso en las mejores condiciones Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Diseño y Control Integrado de Procesos
Controlabilidad La Controlabilidad es la propiedad de un proceso que cuenta con la facilidad con la que una planta continua puede mantenerse a un régimen operacional específico a pesar de los disturbios e incertidumbres externos limitados y sin importar el sistema de control impuesto en tal proceso Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Mejora de la Dinámica Actual
Diseño y Control Integrado de Procesos ¿Por qué es importante la Controlabilidad? Operación más suave de los procesos cercanos a los límites operacionales Flexibilidad Estabilidad y mejor desempeño de las curvas y estructuras de control Sistema relativamente insensible a perturbaciones Manejo eficiente de las redes que interactuan Mejora de la Dinámica Actual Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Optimización en Tiempo Real (Real-Time Optimization, RTO)

¡Importancia de la optimización en tiempo real u
Contexto Las industrias de proceso están obligadas cada vez más a operar eficientemente en un mercado muy dinámico y global. La competencia creciente en el área internacional y los severos requerimientos de producto se traducen en el decremento de márgenes de rendimiento a menos que las operaciones de la planta estén optimizadas dinámicamente para adaptarse a las condiciones cambiantes del mercado y para reducir los costos operacionales. ¡Importancia de la optimización en tiempo real u on-line optimization! Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

¿Qué es la Optimización en Tiempo Real (RTO)?
La Optimización en Tiempo Real es un modelo basado en tecnología en estado estable que determina el régimen de operación económicamente óptimo para un proceso próximo El sistema optimiza una simulación de proceso, no el proceso directamente Desempeño medido en términos de beneficio económico Es un campo de investigación activo  precisión del modelo, transmisión de error, evaluación del desempeño Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

RTO - Esquemáticamente
Optimización en Tiempo Real Objetivos comerciales; Datos económicos; Especificación del Producto RTO - Esquemáticamente Reconciliación y detección de error ordinario Actualizando el modelo del Proceso (Simulación Estado establedinámica) Optimización (funciones objetivo Detección en estado estable Costos, proceso, y datos Ambientales y del producto Instalaciones de la Planta Figura 6 Siguiente Herramienta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Modelo Comercial y Modelamiento de la Cadena de Suministro (Business Model and Supply Chain Modeling, BM-SCM) Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Modelo Comercial y Modelamiento de la Cadena de Suministro (BM-SCM)
Resultados de costos, Proceso, ambientales y de producto Análisis y Síntesis del Diseño de Procesos Análisis y Optimización de Operaciones de Proceso Modelo Integrado Comercial y de Proceso Datos de costos, proceso, ambientales y de producto De regreso a las herramientas de PI Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Validación y Reconciliación de Datos
BM-SCM – Datos de Costos, Proceso, Ambientales y de Producto Modelo Integrado Comercial y de Proceso Datos de costos, Proceso, Ambientales y de Producto Validación y Reconciliación de Datos Procesamiento de Datos Datos Procesados de P y A Reconciliación de Datos Datos Reconciliados Las flechas dobles significan que el grupo de datos es consistente en todas las instalaciones de la planta Datos de Procesos (P) Y Ambientales (A) Datos de Contaduría Producto Mercado Una vez que el modelo está construido, puede ser usado para validar y reconciliar los datos Instalaciones de la Planta Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Modelo Integrado Comercial y de proceso
BM-SCM – Modelo Integrado Comercial y de Proceso Modelo de Contabilidad de costos Modelo que trata con la clasificación, registro, asignación y síntesis de datos para la administración de la toma de decisiones y el reporte financiero Datos Ambientales Datos de Mercado Datos de Contabilidad Datos de Proceso Datos de Producto Modelos de Cadena de Suministro (SC) y SC Ambientales Presione Aquí Modelo Integrado Comercial y de proceso Cost Accounting Model Supply Chain(SC) and Env. SC Models Data Driven Models Process Simulation Models 1st Principles Models Datos de Costos, Proceso, A y P Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

BM-SCM – Cadena de Suministro y Cadena Ambiental de Suministro
Cadena de Suministro (Supply Chain, SC) es una red de organizaciones que están involucradas, por medio de enlaces corriente arriba y corriente abajo, en los diferentes procesos y actividades que producen valor en la forma de productos y servicios en las manos del consumidor final (Desecho) Suministro Manufactura Distribución Menudeo Consumidor Reciclaje Remanufactura Reuso Recopilación Suministro Manufactura Distribución Menudeo Consumidor La Cadena Ambiental de Suministro (Environmental Supply Chain, ESC) mantiene todos los elementos que tiene una cadena de suministro tradicional, pero extendidos a una curva semi cerrada para también considerar los impactos ambientales de la Cadena de Suministro y para el reciclaje, reuso y colecta de material usado (Beamon 1999) Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De regreso a las herramientas de PI
BM-SCM – Supply Chain & Environmental Supply Chain Objetivos de los modelos SC y ESC Integrar unidades inter-organizacionales a lo largo de una SC y coordinar materiales, información y flujos financieros para cumplir las demandas de los clientes y mejorar la rentabilidad y receptividad Obtener un panorama del impacto ambiental total del proceso de producción (de distribuidor al cliente y de regreso a las instalaciones de reciclaje) y de todos los productos que son manufacturados (íntimamente relacionado a la LCA) De regreso a las herramientas de PI BM-SCM Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I Resumen 1.1 Introducción y definición de Integración de Procesos 1.2 Generalidades de las Herramientas de Integración de Procesos 1.3 Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI centrado en su habilidad Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

1.3 Tour Alrededor del mundo de Profesionales de PI centrado en su habilidad

Instituciones Compañías
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Cortesía de World Wide Web  para capturar el sabor de la evolución de la Integración de Procesos La PI es relativamente nueva Los investigadores trabajan en sus fortalezas Muchas de las técnicas innovadoras vienen de las universidades Cuando las técnicas se ponen en práctica, el sector privado generalmente capitaliza y las técnicas avanzan más rápidamente Instituciones Compañías FIN Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Click en un continente para ver sus instituciones
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Instituciones América del Norte y del sur Europa África, Oriente Medio, Asia y Oceanía Click en un continente para ver sus instituciones Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

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De regreso a las Instituciones Americanas
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Canadá École Polytechnique de Montréal, Departamento de Ingeniería Química, Montréal Contacto: Profesor Paul Stuart Web: Áreas de Investigación: la aplicación de Integración de Procesos en la industria de la pulpa y el papel, con énfasis en técnicas de prevención de la contaminación y análisis de rentabilidad, el uso eficiente de energía y materias primas (incluyendo agua), control de procesos y sostenibilidad de la planta Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Simulación de Procesos Reconciliación de Datos Control de Procesos Análisis de Redes (HEN y MEN) Tecnologías Ambientales (e.g. LCA) Modelo comercial Modelamiento impulsado por datos Consorcio: "Integración de Procesos en el consorcio de Investigación de la Industria de la Pulpa y el Papel" con 13 miembros (2003) incluyendo compañías en operación, compañías ingenieriles, compañías consultoras y vendedoras de software en la industria de la pulpa y el papel SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De Regreso a las Instituciones Americanas
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Canadá University of Ottawa, Departamento de Ingeniería Química, Ottawa Contacto: Professor Jules Thibault Web: Brasil Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro Contacto: Profesor Eduardo Mach Queiroz Web: De Regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De Regreso a las Universidades Americanas
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI México Universidad de Guanajuato, Departamento de Ingeniería Química, Guanajuato Contacto: Dr Martín-Picón-Núñez Web: Áreas de Investigación: Cuenta con el único Programa de Maestría en Integración de Procesos en América del Norte . Análisis de Procesos, Sistemas de Energía, y desarrollo de tecnologías benignas ambientalmente Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Síntesis de procesos; modelamiento, simulación, control y optimización de procesos; nuevos procesos y materiales Sistemas de recuperación de calor; fuentes de energía renovable; optimización termodinámica Rehabilitación de la atmósfera contaminada, tratamiento de efluentes, procesos ambientales De Regreso a las Universidades Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI EUA Carnegie Mellon University, Departamento de Ingeniería Química, Pittsburgh Contacto: Profesor Ignacio E. Grossmann Web: Áreas de Investigación: reconocido como uno de los principales grupos de investigación en el área de Diseño de Procesos Auxiliado por Computadora. En Integración de Procesos, el grupo es reconocido por su trabajo en Programación Matemática, Optimización, sistemas de reactores, sistemas de separación (especialmente destilación), Redes de Intercambio de Calor, operabilidad y síntesis de procedimientos operantes Integraciones Actuales en Integración de Procesos Elementos para auxiliar y automatizar la síntesis (invención) Optimización Estructural de hojas de cálculo de proceso Síntesis de sistemas de reactores y sistemas de separación Síntesis de Redes de Intercambio de Calor Técnicas de Optimización Global relevantes para la Integración de Procesos Diseño Integrado y planificación de plantas batch Dinámica y Optimización de la cadena de suministro Consorcio: CAPD (Centre for Advanced Process Decision-making, fundado en 1986, 20 miembros (2001)) incluyendo compañías operantes y compañías ingenieriles , compañías consultores y vendedores de software SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI EUA Texas A&M University, Departamento de Ingeniería Química, College Station Contacto: Profesor Mahmoud M. El-Halwagi Web: y Áreas de Investigación: Reconocido como el grupo líder en investigación en las áreas de Integración de Masa y Prevención de la Contaminación usando Integración de Procesos Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Asignación global de masa y energía Síntesis de distribución de desechos y redes de intercepción de especies Análisis Pinch físico y reactivo de Masa Síntesis de Redes de Calor inducidas Diseño de sistemas de membranas híbridos Diseño de reacciones ambientalmente aceptables Integración de sistemas de reacción y separación Flexibilidad y sistemas de planificación Diseño y control simultáneos Optimización global vía análisis de intervalos SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI EUA Auburn University, Auburn Contacto: Profesor Christopher Roberts Web: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Departamenti de Ingeniería Química, Cambridge Contacto: Profesor George Stephanopoulos Web: SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI EUA Princeton University, Princeton Contacto: Profesor Christodoulos A. Floudas Web: Purdue University, West Lafayette Contacto: Profesor G.V. Rex Reklaitis Web: and SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI EUA University of Massachusetts, Amherst Contacto: Profesor J. M. Douglas Web: University of Pennsylvania, Philadelphia Contacto: Profesor Warren D. Seider Web: De regreso a las Instituciones Americanas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De regreso a las Instituciones Europeas
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Bélgica Université de Liège, Laboratory for Analysis and Synthesis of Chemical Systems (LASSC), Liège Contacto: Profesor Boris Kalitventzeff Web: Dinamarca Technical University of Denmark, Lyngby Contacto: Profesor Bjørn Qvale Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Finlandia Åbo Akademi University, Process Design Laboratory, Åbo Contacto: Profesor Tapio Westerlund Web: Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta Contacto: Profesor Lars Nyström Web: Helsinki University of Technology, Laboratory of Energy Engineering and Environmental Protection, Helsinki Contacto: Profesor Carl-Johan Fogelholm Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Francia INPT-ENSIGC, Chemical Engineering Laboratory, Toulouse Contacto: Profesor Xavier Joulia Web: Grecia Chemical Process Engineering Research Institute, Hellas Contacto: Profesor I. Vasalos Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Alemania Universität Dortmund, Dortmund Contacto: Profesor A. Behr Web: Technische Universität Hamburg, Harburg Contacto: Profesor Günter Gruhn Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Hungría Budapest University of Technology and Economics, Budapest Contacto: Profesor Zsolt Fonyo Web: Noruega Norwegian University of Science and Technology, Process Systems Engineering in Trondheim (PROST), Trondheim Contacto: Profesor Sigurd Skogestad Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Portugal Universidade do Porto, Porto Contacto: Profesor Manuel A.N. Coelho Web: Instituto Superior Técnico, Lisboa Contacto: Profesor Clemente Pedro Nunes Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Eslovenia University of Maribor, Maribor Contacto: Profesor Peter Glavič Web: Suiza Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne Contacto: Profesor Daniel Favrat Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI España Universitat Politècnica de Catalunya, Departamento de Ingeniería Química, Barcelona Contacto: Profesor Luis Puigjaner Web: Áreas de Investigación: grupo pionero en Operaciones de proceso auxiliadas por computadora. En Integración de Procesos, el grupo es reconocido por sus contribuciones en procesos dependientes del tiempo, como Calor y Energía combinados, Disminución de desechos y Energía- Desechos combinados, Monitoreo de Procesos Integrados, Diagnóstico y Control e Incertidumbre de proceso Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Optimización y modelamiento evolucionario Optimización multi-objetivo en sistemas dependientes del tiempo Minimización del uso de agua y energía combinados Integración de columnas de destilación térmicamente unidas Recuperación de gas caliente y sistemas de limpieza Consorcio: "Manufacturing Reference Centre" con 12 miembros (1966) que incluyen Conselleria d'Indústria y compañías operantes asociadas, compañías ingenieriles y vendedores de software. También el grupo de investigación TOG (General Chemical Technology) ha crecido constantemente con la investigación relacionada a cinética y diseño y operación de procesos De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Suecia Chalmers University of Technology, Department of Heat and Power, Göteborg Contacto: Thore Berntsson Web: Áreas de Investigación: desarrollo de tecnología e investigación aplicada basada en Tecnología Pinch. Énfasis en nuevos métodos de modernización incluyendo tratamiento realista de distancias geográficas, caídas de presión, costos variantes, etc. Nuevos conceptos importantes incluyen el Costo Matriz para el Retrofit Screening y nuevos diagramas termodinámicos Grand Composite para aplicaciones de calor y energía (incluyendo turbinas de gas y bombas de calor). La investigación en la pulpa y el papel se centra en la energía y el medio ambiente Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Diseño de modernización de Redes de Intercambio de Calor Integración de Procesos de bombas de calor en sus bases y actualización Plantas CHP basadas en turbinas de gas en situaciones de modernización Investigación aplicada en la industria de la pulpa y el papel, como gasificación de licor negro y cerrado de la planta de blanqueado Aspectos ambientales de la Integración de Procesos, especialmente emisión de gases de efecto invernadero Industria: Cooperación estrecha con algunos de los principales grupos industriales de pulpa y papel, incluyendo cursos de capacitación y consultoría De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Reino Unido Imperial College, Centre for Process Systems Engineering, Londres Contacto: Profesor Efstratios N. Pistikopoulos Web: and Áreas de Investigación: reconocido como el mayor grupo de investigación en el área de Ingeniería de Sistemas de Proceso (Process Systems Engineering, PSE), que incluye Síntesis/Diseño, Operaciones, Control y Modelamiento. El grupo es reconocido como un centro de excelencia en Modelamiento de Proceso, Técnicas/Optimización numérica y Diseño Integrado de Procesos (incluye consideración simultanea de Integración de Procesos y Control). El centro es también un importante contribuidor en el área de integración y operación de procesos batch Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Procesamiento de batch integrado Diseño y manejo de procesos integrados en la Cadena de Suministro Incertidumbre y operabilidad en el diseño de procesos Formulación y modelos de programación matemática para tratar problemas de síntesis e integración de procesos Consorcio: Ingeniería de Sistemas de Proceso (PSE) con 17 miembros (2003) incluyendo compañías contractuales, operantes e ingenieriles, y vendedores de software SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Reino Unido UMIST, Department of Process Integration, Manchester Contacto: Profesor Robin Smith Web: Áreas de Investigación: reconocido como el pionero y máximo grupo de investigación en el área del Análisis Pinch. Investigaciones previas incluyen objetivos y diseño de métodos para Redes de Intercambio de Calor ( bases y actualización), Sistemas de energía y calor, Sistemas de separación impulsados por calor, Flexibilidad, Sitios Totales, consideraciones de caída de presión, Integración de Procesos Batch, Minimización de Agua y Desechos y Tratamiento de Efluentes Distribuidos Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Uso eficiente de materias primas (incluyendo agua) Eficiencia de Energía Reducción de Emisiones Uso eficiente del capital Industria: El consorcio de investigación en Integración de Procesos fue creado en 1984 y ahora está formado por 26 compañías principales representando diferentes aspectos de los procesos y servicios de las industrias SIGUIENTE De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Reino Unido University of Edinburgh, Edimburgo Contacto: Profesor Jack W. Ponton Web: University College, Londres Contacto: Dr. David Bogle Web: University of Ulster, Coleraine Contacto: Profesor J.T. McMullan Web: De regreso a las Instituciones Europeas Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De regreso a las Instituciones de Asia
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Israel Technion, Israel Institute of Technology, Haifa Contacto: Profesor Daniel R. Lewin Web: India Indian Institute of Technology, Bombay Contacto: Dr. Uday V. Shenoy Web: De regreso a las Instituciones de Asia Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De regreso a las Instituciones de África
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Sudáfrica University of the Witwatersrand, Process & Materials Engineering, Johannesburg Contacto: Profesor David Glasser Web: Áreas de Investigación: reconocido como el principal grupo de investigación en el desarrollo de la Región Alcanzable (Attainable Region, AR) método para la síntesis de Reactores y Procesos. El concepto de Región Alcanzable ha sido expandido a sistemas donde la transferencia de masa, de calor y separaciones toman lugar. En su forma generalizada (reacción, mezclado, separación, transferencia de masa y transferencia de calor), el concepto de Región Alcanzable brinda una herramienta Síntesis que proveerá objetivos para diseños "óptimos" contra los que las soluciones más prácticas pueden ser comparadas Investigaciones Actuales en Integración de Procesos Sistemas que involucran reacción, mezclado y separación (e.g. destilación reactiva) Sistemas de reactores químicos no isotérmicos Optimización de sistemas dinámicos Ha fundado su propia empresa de asesoría llamada Wits Enterprise De regreso a las Instituciones de África Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De regreso a las Instituciones de Oceanía
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Australia University of Adelaide, Adelaide Contacto: Dr. B.K. O'Neill Web: Murdoch University, Rockingham Contacto: Profesor Peter Lee Web: University of Queensland, Brisbane Contacto: Profesor Ian Cameron Web: De regreso a las Instituciones de Oceanía Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

De regreso a las compañías
Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Compañías Linnhoff March Limited, Northwich, Cheshire, Reino Unido Web: and Linnhoff March es la compañía pionera en Tecnología Pinch y es ahora una división de KBC Process Technology Limited desde KBC Advanced Technologies es la principal compañía independiente en consultoría en ingeniería de proceso, mejorando la eficiencia operacional y las utilidades en la industria mundial de procesamiento de hidrocarburos Lista de Servicios en el área de Integración de Procesos Realización de proyectos y asesoría Desarrollo y soporte de Software Ayuda en capacitación Proyectos Típicos: 1200 tareas por más de 18 años Tecnologías de PI La tecnología Pinch (análisis y Diseño de HEN, Análisis Total de Sitio) Water Pinch™ para minimización del agua de desecho Software de PI para el análisis térmico e hidráulico combinado de columnas de destilación: software "state-of-the-art" extensivamente provado incluyendo SuperTarget, PinchExpress, WaterTarget y Steam97 SIGUIENTE De regreso a las compañías Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Compañías Process Systems Enterprise Limited, Londres, Reino Unido Web: “Process Systems Enterprise Limited (PSE) es un proveedor de tecnología y servicios avanzados basados en el modelo ("model-based") para la industria de procesamiento. Estas tecnologías tratan necesidades urgentes en ingeniería de rápido crecimiento y segmentos de mercado de la automatización de químicos, petroquímicos, aceite y gas, pulpa y papel, energía, químicos finos, alimentos, industrias farmacéuticas y de biotecnología." Lista de Servicios en el área de Integración de Procesos Modelamiento de procesos dinámicos Optimización Dinámica Empresa de modelamiento Capacitación extensiva para todos sus productos Tecnologías de PI gPROMS®, por "general PROcess Modeling System"  Simulación de Procesos dinámicos y en estado estable, optimización (MINLP) y software para estimación de parámetros, en paquetes para diferentes usuarios Model Enterprise®  modelamiento y realización ambiental de la cadena de suministro Model Care®  modelo comercial SIGUIENTE De regreso a las compañías Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Compañías Industrial and Power Association-National Engineering Laboratory (NEL), Reino Unido Web: QuantiSci Limited, Reino Unido Web: SIGUIENTE De regreso a las compañías Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Compañías American Process Inc., Atlanta, EUA Web: “Fundada en 1994, American Process Inc es la principal firma consultora especializada en ingeniería dedicada a la minimización del costo de la energía en la industria de la pulpa y el papel y otras industrias. Nuestro éxito es en gran parte debido a las soluciones diseñadas a la medida que ofrecemos a nuestros clientes, comprendiendo que cada planta es una operación única, optimizando de ese modo el potencial de ahorro" Lista de Servicios en el área de Integración de Procesos Objetivos energéticos usando Análisis Pinch Simulación modelada Optimización lineal Cerca de 150 estudios completados Tecnologías PI PARIS™ (Production Analysis for Rate and Inventories Strategies)  Herramienta para la toma de decisiones para optimizar las operaciones de las plantas de pulpa y papel O-Pinch™ (Operational Pinch) SPARTA™  Optimizador de costos de vapor y energía en tiempo real Water Close™  Análisis pinch para agua SIGUIENTE De regreso a las compañías Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tour Alrededor del mundo de profesionales de PI Compañías Advanced Process Combinatorics (APC), EUA Web: Aspen Technology Inc. (AspenTech), EUA Web: and De regreso a las compañías Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Fin del Tier I Este es el fin del Tier I. Hasta este punto, asumimos que has realizado toda la lectura. Alguna de esta información pude aún ser un poco confusa pero recuerda que todavía estamos tratando de establecer todas las piezas del rompecabezas de Integración de Procesos. Antes de avanzar al Tier II, haremos un pequeño quiz de opción múltiple. Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

QUIZ Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 1 ¿Dónde fue desarrollaron por primera vez el concepto de Integración de Proceso? Atlanta, EUA Guanajuato, México Manchester, Reino Unido Montreal, Canadá Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 2 El usar técnicas y métodos de PI te permiten observar diferentes variaciones en un proceso, una planta o una compañía. Usa cada uno de los siguientes e indica si pueden ser reducidos o incrementados en un contexto de Integración de Procesos. 1. Costos Contaminación 3. Rendimiento 4. Uso de Energía Producción Ganancias 7. Uso de Datos Volumen de Producción 9. Uso del agua 10. Problemas Operativos  1,4,6,7 y 9 ;  2,3,5,8 y 10  2,3,6,8 y 10 ;  1,4,5,7 y 9  1,2,4,9 y 10 ;  3,5,6,7 y 8  3,4,5,7 y 8 ;  1,2,6,9 y 10 Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 3 ¿Cuáles de los siguientes enunciados son falsos? Las simulaciones en estado estable permiten al ingeniero de proceso estudiar estrategias de arranque y apagado En la industria de procesamiento, encontramos dos niveles de modelos: modelos de operaciones unitarias y modelos de planta Un modelo puede representar exactamente que ocurre en un proceso Generalmente, las simulaciones dinámicas son usadas para estimar el tamaño y el costo de las unidades de proceso 1 y 2 2 y 3 1 y 3 3 y 4 2 y 4 1,3 y 4 1,2 y 3 Todos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 4 ¿Por qué son corrompidas usualmente las mediciones en las plantas? Fluctuaciones en el suministro de energía Condiciones ambientales Mala calibración del sensor Capacidad y velocidad de cálculo del equipo Ambiente de proceso hostil Frecuencia de muestreo 1,2 y 3 1,3 y 6 1,2 y 5 2,3,5 y 6 2 y 4 1,2,3 y 4 1,2,3 y 5 Todos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 5 ¿Para qué fue concebido originalmente el Análisis Pinch? Reducción de las emisiones de una refinería de petróleo Ahorros en inversión de capital y costos de operación Diseño de Redes de Intercambio de Calor Mejor empleo del hidrógeno en las refinerías Diseño de Redes de Servicio 2 y 3 3 y 4 1 3 2 1,2,3 y 4 1,2,3 y 5 Todos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 6 ¿Qué representa una función objetivo en un problema de optimización? Interacciones entre variables Criterios de desempeño Parámetros Balances de Masa y Energía Igualdades o desigualdades 2 y 3 3 y 4 1 3 2 1,2,3 y 4 1,2,3 y 5 Todos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 7 Toda el área de investigación de Algoritmos Genéticos fue inspirada por la teoría de Darwin de la selección natural y la supervivencia del mas fuerte. A diferencia de la evolución natural, ¿qué es capaz de hacer un programa de Algoritmo Genético? Resolver problemas por un gran periodo de tiempo, por medio de procesos como reproducción, mutación y selección natural Cada generación del programa mejora en la calidad de la solución (cada nueva generación es mejor que la previa) Generar y evaluar miles de generaciones en segundos 2 y 3 1 y 2 1 3 2 1,2 y 3 Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 8 ¿Cuáles de los siguientes enunciados son falsos? La necesidad de ahorro en la inversión de capital ha llevado a la creación de técnicas análisis de datos (data-mining) Un modelo de “caja negra” que usa los datos de proceso de la planta directamente toma en cuenta los fundamentos del proceso El Análisis multivariable es definido como el análisis simultáneo de más de cinco variables Los métodos de Análisis multivariable son usados para reemplazar el análisis físico de un proceso 1 4 1,2 y 4 1,3 y 4 1,2 y 3 Todos Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Tier I - Quiz Pregunta 9 Con un sistema de Optimización en tiempo real: El proceso es optimizado directamente Pueden hacerse decisiones actualizadas en las operaciones de la planta y mantenimiento para maximizar el desempeño de la misma Se pueden tomar decisiones antes de que la información completa sobre los datos esté disponible Es posible determinar el régimen operante económicamente óptimo para un proceso a corto plazo 1 1 y 3 2,3 y 4 1,3 y 4 1,2 y 3 Todas las anteriores Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

Respuestas Tier I - Quiz Pregunta 1 Manchester, Reino Unido
Pregunta 2  1,2,4,9 y 10 ;  3,5,6,7 y 8 Pregunta 3 1,3 y 4 Pregunta 4 1,2,3 y 5 Pregunta 5 3 Pregunta 6 2 Pregunta 7 3 Pregunta 8 1,2 y 4 Pregunta 9 2,3 y 4 Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos

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