{"id":62070,"date":"2018-03-09T22:49:59","date_gmt":"2018-03-09T22:49:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/metodos-numericos-y-software-para-la-optimizacion-dinamica-de-bio-procesos\/"},"modified":"2018-03-09T22:49:59","modified_gmt":"2018-03-09T22:49:59","slug":"metodos-numericos-y-software-para-la-optimizacion-dinamica-de-bio-procesos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/procesos-quimicos\/metodos-numericos-y-software-para-la-optimizacion-dinamica-de-bio-procesos\/","title":{"rendered":"M\u00e9todos num\u00e9ricos y software para la optimizaci\u00f3n din\u00e1mica de bio-procesos"},"content":{"rendered":"

Tesis doctoral de Mar\u00eda Sonia Garcia Garcia <\/strong><\/h2>\n

La mayor\u00eda de los procesos en las industrias alimentaria y biotecnol\u00f3gica se caracterizan por tener naturaleza din\u00e1mica con frecuencia distribuida, resultando sus modelos matem\u00e1ticos en conjuntos de ecuaciones en derivadas parciales, diferenciales y algebraicas (eadps), habitualmente no lineales. con objeto de mejorar el rendimiento de tales procesos se formulan problemas de optimizaci\u00f3n din\u00e1mica (o control \u00f3ptimo en lazo abierto), cuyo objetivo es obtener las pol\u00edticas de operaci\u00f3n \u00f3ptimas que aseguren la maximizaci\u00f3n o minimizaci\u00f3n de un determinado criterio, relacionado, por ejemplo, con la cantidad o coste de producci\u00f3n. Todo ello sujeto a un conjunto de restricciones relativas a cuestiones de seguridad, calidad y regulaciones medioambientales. la presente tesis doctoral se centra por una parte, en el desarrollo de herramientas computacionales para la resoluci\u00f3n de problemas de optimizaci\u00f3n din\u00e1mica y por otra, en su aplicaci\u00f3n al control \u00f3ptimo de bio-procesos de inter\u00e9s industrial y de sistemas biol\u00f3gicos. concretamente, se presenta una herramienta flexible y modular denominada ndot (nonlinear dynamic optimization toolbox) que incorpora el estado actual de los m\u00e9todos de optimizaci\u00f3n no lineal y de simulaci\u00f3n de procesos tanto en par\u00e1metros concentrados como distribuidos. en la pr\u00e1ctica la resoluci\u00f3n del problema de control \u00f3ptimo de procesos distribuidos implica, en primer lugar, transformar las eadps originales en un sistema de ecuaciones diferenciales (edos) y algebraicas (eas) usando un m\u00e9todo de discretizaci\u00f3n espacial y, en segundo lugar, la resoluci\u00f3n del problema de optimizaci\u00f3n din\u00e1mica resultante usando un m\u00e9todo de tipo directo. ndot incluye una de las estrategias m\u00e1s usadas para la discretizaci\u00f3n espacial: el m\u00e9todo num\u00e9rico de las l\u00edneas (nmol), que usa diferencias finitas de orden 2 \u00f3 4 centradas y\/o direccionadas. Adem\u00e1s, ofrece la posibilidad de combinarse con herramientas basadas en el m\u00e9todo de elementos finitos (fem). como resultado se obtiene un sistema de edos o edas generalmente de dimensi\u00f3n elevada y r\u00edgido, para cuya resoluci\u00f3n los m\u00e9todos runge-kutta tradicionales (rk) no son adecuados y se requiere otras t\u00e9cnicas como los rk adaptativos o los m\u00e9todos impl\u00edcitos, entre los que destacan los de tipo bdf (backward differentiation formula). en cuanto a los m\u00e9todos directos, se selecciona el esquema de parametrizaci\u00f3n del control (cvp) debido a que es el m\u00e1s conveniente para problemas de dimensi\u00f3n elevada. Dicho esquema transforma el problema original en un problema de optimizaci\u00f3n no lineal (nlp), cuya resoluci\u00f3n requiere el uso de un m\u00e9todo de optimizaci\u00f3n que, a su vez, precisa de la soluci\u00f3n de un conjunto de edos o edas para la evaluaci\u00f3n del objetivo (din\u00e1mica del sistema) y en ocasiones, adem\u00e1s para el c\u00e1lculo del gradiente (din\u00e1mica del sistema m\u00e1s sensibilidades param\u00e9tricas). en lo que a m\u00e9todos de optimizaci\u00f3n no lineal se refiere, ndot incorpora numerosas posibilidades tanto locales como globales. Aunque los m\u00e9todos locales proporcionan resultados satisfactorios para problemas convexos, el car\u00e1cter no lineal de los bio-procesos a menudo resulta en no convexidades (multimodalidad) que s\u00f3lo se pueden afrontar utilizando m\u00e9todos robustos de optimizaci\u00f3n global. A este respecto, los m\u00e9todos deterministas globales aseguran la convergencia a la soluci\u00f3n global pero requieren un elevado coste computacional; en cambio, los m\u00e9todos estoc\u00e1sticos, especialmente los evolutivos, alcanzan de manera eficiente soluciones en las proximidades del \u00f3ptimo global, e incluso, en ocasiones, los mejores resultados conocidos. en lo relativo a las aplicaciones se consideran problemas relacionados con bio-procesos industriales, de car\u00e1cter tanto concentrado como distribuido, de diversa complejidad, que incluyen, entre otros, los siguientes: – biorreactores para la producci\u00f3n de etanol, penicilina, prote\u00ednas, etc. Los problemas relacionados entra\u00f1an una gran dificultad debido a la dependencia lineal de la din\u00e1mica con el control que resulta en pol\u00edticas de operaci\u00f3n con arcos singulares. -t\u00e9cnicas de separaci\u00f3n cromatogr\u00e1fica de inter\u00e9s en la industria farmac\u00e9utica. Su complejidad radica en que el modelo matem\u00e1tico consta de varias eadps no lineales y acopladas, lo que implica un elevado coste computacional de simulaci\u00f3n. -procesado t\u00e9rmico de alimentos (secado, esterilizaci\u00f3n, microondas, etc.) De gran inter\u00e9s en la industria de tratamiento y conservaci\u00f3n. asimismo se abordan un par de ejemplos asociados a sistemas biol\u00f3gicos con el objetivo de controlarlos externamente: -proceso de quimiotaxis bacteriana como ejemplo de un sistema biol\u00f3gico auto-organizado, para _cuya optimizaci\u00f3n din\u00e1mica se requiere del empleo de m\u00e9todos globales dada la alta no convexidad del problema planteado. funcionamiento de determinados sistemas fisiol\u00f3gicos relacionados con la formaci\u00f3n de patrones de potenciales el\u00e9ctricos (por ejemplo, el coraz\u00f3n o los impulsos neuronales), donde se pretende obtener las pol\u00edticas de control \u00f3ptimas (intensidades) que conducir\u00edan al comportamiento deseado, evitando disfunciones card\u00edacas o des\u00f3rdenes neuronales.<\/p>\n

 <\/p>\n

Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00abM\u00e9todos num\u00e9ricos y software para la optimizaci\u00f3n din\u00e1mica de bio-procesos<\/strong>\u00ab<\/h3>\n
    \n
  • T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 M\u00e9todos num\u00e9ricos y software para la optimizaci\u00f3n din\u00e1mica de bio-procesos <\/li>\n
  • Autor:<\/strong>\u00a0 Mar\u00eda Sonia Garcia Garcia <\/li>\n
  • Universidad:<\/strong>\u00a0 Vigo<\/li>\n
  • Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 17\/12\/2007<\/li>\n<\/ul>\n

     <\/p>\n

    Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n
      \n
    • Director de la tesis<\/strong>\n
        \n
      • Julio Rodr\u00edguez Banga<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
      • Tribunal<\/strong>\n
          \n
        • Presidente del tribunal: cesar de Prada moraga <\/li>\n
        • lino de Oliveira santos (vocal)<\/li>\n
        • alain Vande wouwer (vocal)<\/li>\n
        • Antonio Alvarez alonso (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n

           <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

          Tesis doctoral de Mar\u00eda Sonia Garcia Garcia La mayor\u00eda de los procesos en las industrias alimentaria y biotecnol\u00f3gica se caracterizan […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[4526,2454,334,1716,18657],"tags":[137092,2455,125297,37542,137091,137090],"class_list":["post-62070","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-conservacion-de-alimentos","category-esterilizacion-de-alimentos","category-procesos-quimicos","category-tecnologia-de-la-fermentacion","category-vigo","tag-alain-vande-wouwer","tag-antonio-alvarez-alonso","tag-cesar-de-prada-moraga","tag-julio-rodriguez-banga","tag-lino-de-oliveira-santos","tag-maria-sonia-garcia-garcia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/62070","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=62070"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/62070\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=62070"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=62070"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=62070"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}