Descripción y contextualización de la asignatura

La industria química ha experimentado continuos cambios debido al aumento del coste de la energía, a las regulaciones ambientales cada vez más rigurosas, y a la competencia global en el precio y la calidad del producto. Una de las herramientas de ingeniería más importantes para abordar estos problemas es la optimización. Con ella se pueden realizar modificaciones en el diseño de las plantas y procedimientos de operación para reducir costes y satisfacer las limitaciones, haciendo énfasis en mejorar la eficiencia y aumentar la rentabilidad. El curso se centra en tres aspectos clave: en primer lugar, sobre cómo formular adecuadamente un problema de optimización, ya que a muchos ingenieros y científicos les resulta difícil esta fase de toma de decisión; en segundo lugar, sobre cómo modelar el problema de optimización y, en tercer lugar, sobre el análisis de los resultados de la optimización.



Para aplicar la optimización de manera efectiva en la industria química, se debe entender tanto la teoría como la práctica de la optimización, las cuales se explican en este curso. El temario se divide en 4 secciones: programación lineal, programación entera, programación no lineal y diseño de experimentos orientado a la optimización en planta.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Tras cursar la asignatura, el alumnado será capaz de:

- Identificar un problema de optimización en el ámbito de la ingeniería química.

- Definir un problema de optimización (lineal, entera o no-lineal).

- Seleccionar el método de optimización apropiado para la resolución de cada problema.

- Implementar el método de optimización y resolver el problema utilizando un software de cálculo apropiado.

- Analizar el resultado de un problema de optimización

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación de la asignatura en convocatoria ordinaria se realiza por evaluación continua de los trabajos presentados a lo largo del curso, calificados en relación a los resultados de aprendizaje y atendiendo a su originalidad, el grado de dificultad, la adecuación, la coherencia, la resolución, y su presentación. Adicionalmente se hará una prueba individual al finalizar el curso para evaluar el nivel de aprendizaje alcanzado.



Se podrá renunciar a la convocatoria antes de la semana 10 del período docente de la asignatura. Esta renuncia deberá presentarse por escrito ante el profesorado responsable de la asignatura.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación en convocatoria extraordinaria tendrá en cuenta una prueba escrita y la presentación de un trabajo individual.

Temario

INTRODUCCIÓN: Formulación del problema general y tipos de problemas. Revisión de las técnicas básicas.

PROGRAMACIÓN LINEAL: Definición del problema. Algoritmo Simplex. Ejemplos y aplicaciones a la Ingeniería Química.

PROGRAMACIÓN NO-LINEAL: Definición del problema. Algoritmo del Nelder y Mead. Métodos basados en el gradiente. Ejemplos de aplicación a regresión. Aplicaciones a la Ingeniería Química.

PROGRAMACIÓN ENTERA: Definición del problema. Método de ramificación y acotamiento. Programación dinámica. Ejemplos prácticos.

DISEÑO DE EXPERIMENTOS: Diseño de experimentos en optimización. Ventajas del diseño experimental. Mínimos cuadrados para modelos lineales. Introducción a las técnicas EVOP. Ejemplos.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Matlab

Bibliografía básica

Edgar, T.F., Himmelblau, D.M., Optimization of Chemical Processes, 2nd edition. McGraw-Hill, 2002.

Box, G.E., Hunter, J.S., Hunter, H.G., Estadística para Investigadores: Diseño, Innovación y descubrimiento, 2ª edición. Reverté, 2008.

Biegler L.T., Nonlinear Programming: Concepts, Algorithms and Applications to Chemical Processes. MOS-SIAM, 2010.

Turton, R., Bailie, R.C., Whiting, W.B., Shaeiwitz, J.A., Bhattacharyya, D., Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes, 4th ed. 2013.

Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 5th ed. McGraw-Hill, 2013.

Bibliografía de profundización

Douglas, J.M., Conceptual Design of Chemical Processes, Chem. Eng. Series, McGraw-Hill, 1988.



Puigjaner, L.,Ollero, P., Prada, C., Jiménez, L., Estrategias de Modelado, Simulación y Optimización de Procesos Químicos, Síntesis, 2006.



Taguchi, G., Introduction to Quality Engineering. Designing Quality into Products and Proceses, Quality Resources, 1990.

Revistas

Industrial & Engineering Chemistry Research



Chemical Engineering Science



Chemical Engineering Processing