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Otimização simultânea de processos dinâmicos aplicação a biorreatores em operação descontínua alimentada

Carlos Arturo Martínez Ríascos José Maurício Pinto 1965-

2001

Available at EPBC - Esc. Politécnica-Bib Central    (FD-2893 ) and other locations(GetIt)

  • Title:
    Otimização simultânea de processos dinâmicos aplicação a biorreatores em operação descontínua alimentada
  • Author: Carlos Arturo Martínez Ríascos
  • José Maurício Pinto 1965-
  • Subjects: ENGENHARIA QUÍMICA; PROGRAMAÇÃO NÃO LINEAR
  • Notes: Dissertação (Mestrado)
  • Description: A procura por maior produtividade nos processos produtivos tem levado a uma crescente utilização das ferramentas computacionais de modelagem matemática e otimização. No entanto, a operação descontínua alimentada (fed-batch) dos processos dinâmicos é normalmente executada de forma pouco sistemática. Porém, sabe-se que o controle ótimo possibilita importantes benefícios econômicos, sendo este um importante e desafiador campo de pesquisa com relevância prática. Por diversas razões a modelagem de processos biotecnológicos tem sido objeto de pesquisa e os resultados têm atingido melhoramentos nas condições e nas estratégias de operação. No entanto, as características inerentes destes sistemas impossibilitam a aplicação de algoritmos de otimização convencionais, fazendo necessário o desenvolvimento de estratégias e métodos especializados. Os métodos empregados para a análise destes problemas de otimização de processos dinâmicos são: o método de programação dinâmica, que é inviável para muitos problemas com relevância prática; os métodos indiretos, que funcionam muito bem para problemas de otimização dinâmica sem restrições mas têm deficiências no tratamento de inequações; e os métodos diretos, que empregam a discretização das variáveis e podem ser seqüenciais ou simultâneos dependendo da interrelação entre os cálculos de integração e otimização. Visa-se desenvolver estratégias de programação matemática para a otimização simultânea de processos biotecnológicos dinâmicos e
    comparar o seu desempenho com o de outras metodologias. Inicialmente é analisado um problema simples: a biossíntese de penicilina a partir de glicose (Cuthrell e Biegler, 1989). ) Posteriormente, a metodologia é aplicada a um processo modelado por um sistema de equações diferenciais mais complexo e com múltiplas variáveis de controle: a produção de PHB e copolímeros por via fermentativa, descrito por um modelo cibernético estruturado e otimizado mediante uma estratégia seqüencial (Piccoli, 2000). Observa-se que a discretização dos sistemas de equações algébrico-diferenciais (DAE) por colocação ortogonal global e em elementos finitos transforma eficientemente os problemas de otimização dinâmicos em problemas de programação não-linear (NLP) e com a implementação do controle do erro por restrição direta obtém-se uma aproximação satisfatória. Na otimização do processo de produção de PHB e copolímeros, mostra-se que esta metodologia permite a resolução simultânea de problemas dinâmicos complexos com múltiplas variáveis de controle, os quais são insolúveis pela estratégia seqüencial
  • Creation Date: 2001
  • Format: 116 p apêndices.
  • Language: Portuguese
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