REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MATURÍN ESTADO MONAGAS

SIMULACIÓN DE PROCESOS

PROFESORA: INTEGRANTES:

Ing. José Oca Sinaí Zambrano C.I 21.675.368

PFG: Hidrocarburos Gas Nocturno

MATURÍN, FEBRERO 2015

INTRODUCCION

El empleo de todos estos métodos científicos que no es más que la acumulación de información, el análisis de esta información por técnicas adecuadas, síntesis y toma de decisiones, todo ello utilizando una base matemática esto no es nada nuevo pero es de alto interés. Esta tendencia ha de continuar sin duda en el futuro a medida que se desarrollen nuevos métodos y se perfeccionen los actualmente disponibles.

La simulación es la representación de un proceso o fenómeno mediante otro mas simple, que permite analizar sus características; Pero la simulación no es solo eso también es algo muy cotidiano, hoy en día, puede ser desde la simulación de un examen, que le hace la maestra a su alumno para un examen del ministerio, la producción de textiles, alimentos, juguetes, construcción de infraestructuras por medio de maquetas, hasta el entrenamiento virtual de los pilotos de combate.

Los problemas reales están generalmente mal definidos y no se prestan bien a una especificación precisa. En algunos casos la solución del problema es obvia («máximos beneficios»), pero es en la forma de llegar a la solución donde se presentan las dificultades reales. Una premisa fundamental qué interviene en todo análisis de procesos es que el proceso global se puede descomponer en subsistemas diferentes (elementos) y que existen relaciones entre los subsistemas que, cuando se integran en un todo, pueden simular el proceso.

A continuación hablaremos más ampliamente sobre la simulación de procesos y todo lo que conlleva esta.

CONTENIDO

ContenidoCONTENIDO.....................................................................................................................4

Simulación:......................................................................................................................4

Proceso:...........................................................................................................................4

1. ¿SIMULACIÓN DE PROCESOS?.............................................................................4

2. ¿CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA SIMULACIÓN?................................4

3. ¿VENTAJAS DE LA SIMULACION DE PROCESOS?.............................................5

4. ¿ETAPAS DE LA SIMULACION DE PROCESOS?.................................................6

5. ¿PODEMOS VALIDAR NUESTRAS PROPUESTAS ANTES DE LANZARLAS Y MINIMIZAR POSIBLES RIESGOS DE INVERSIÓN?......................................................6

6. ¿QUÉ ACTUACIONES PODEMOS HACER?..........................................................6

7. ¿TIPOS DE SIMULACION DE PROCESOS?...........................................................7

8. ¿LA IMPORTANCIA DE LA SIMULACIÓN DE PROCESOS EN LA INDUSTRIA? 8

9. ¿MODELOS Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO?..................................................9

10. ¿SIMULADORES DE PROCESOS EN EL MERCADO?........................................10

CONCLUSION................................................................................................................13

ANEXOS.........................................................................................................................14

BIBLIOGRAFIA...............................................................................................................16

CONTENIDO

Simulación: El estudio de un sistema o sus partes mediante manipulación de su representación matemática o de su modelo físico.

Proceso: Representa una serie real de operaciones o tratamiento de materiales, tal como es contrastado por el modelo, que representa una descripción matemática del proceso real.

1. ¿SIMULACIÓN DE PROCESOS?

Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann la define así: "Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos períodos."

Una definición más formal, formulada por R. E. Shannon1 es: "La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias -dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos - para el funcionamiento del sistema".

2. ¿CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA SIMULACIÓN?

Para comenzar la simulación no es un tipo de modelo estrictamente; los modelos en general representan la realidad, mientras que la simulación la imita. Esto significa que se hacen menos simplificaciones de la realidad en los modelos de simulación que en otros modelos.

La simulación es una técnica para llevar a cabo experimentos, es decir, implica la prueba de valores específicos de las variables de decisión en el modelo y la observación del impacto en las variables de salida.

La simulación es una herramienta descriptiva y no normativa; no hay una búsqueda de la solución óptima. En cambio, una simulación describe y/o predice las características de un sistema dado bajo circunstancias diferentes. Una vez que estas características se conocen, puede seleccionarse la mejor política de entre las diversas que existan. El proceso de simulación consiste, a menudo, en la

recepción de un experimento, varias veces hasta obtener una estimación de efecto global de determinadas acciones.

Finalmente, la simulación se requiere sólo cuando los problemas que se investigan son muy complejos para tratarlos mediante modelos analíticos o por técnicas numéricas de optimización, además es una de las técnicas más usadas de investigación de operaciones por ser una herramienta flexible, poderosa e intuitiva; tiene dos grandes categorías como son los eventos discretos en el cual los cambios en el estado del sistema ocurren de manera instantánea en puntos aleatorios del tiempo como resultado de dicho evento y los eventos continuos en el cual los cambios en el estado del sistema ocurren continuamente en el tiempo.

3. ¿VENTAJAS DE LA SIMULACION DE PROCESOS?

a) Experimentación económica: Es posible estudiar procesos existentes de una forma más rápida, económica y completa que en la planta real. La simulación puede aumentar o reducir el tiempo real de una forma análoga a como una cámara cinematográfica acelera o retarda las imágenes; de esta forma se puede observar más fácilmente la operación del sistema.

b) Extrapolación: Con un modelo matemático adecuado se pueden ensayar intervalos extremos de las condiciones de operación, que pueden ser impracticables o imposibles de realizar en una planta real. También es posible establecer características de funcionamiento.

c) Estudio de conmutabilidad y evaluación de otros planes de actuación: Se pueden introducir nuevos factores o elementos de un sistema y suprimir otros antiguos al examinar el sistema con el fin de ver si estas modificaciones son compatibles. La simulación permite comparar distintos diseños y procesos que todavía no están en operación y ensayar hipótesis sobre sistemas o procesos antes de llevarlos a la práctica.

d) Repetición de experimentos: La simulación permite estudiar el efecto de la modificación de las variables y parámetros con resultados reproducibles. En el modelo matemático se puede introducir o retirar a voluntad un error, lo cual no es posible en la planta real.

e) Control de cálculo: La simulación constituye una importante ayuda material para el estudio de los sistemas de control con lazos abiertos y cerrados.

f) Ensayo de sensibilidad: Se puede ensayar la sensibilidad de los parámetros de costes y los parámetros básicos del sistema; por ejemplo, un incremento de un 10 por ciento en la velocidad de alimentación podrá tener según los casos, un efecto mínimo o un efecto muy importante sobre el funcionamiento de la instalación.

g) Estudio de la estabilidad del sistema: Se puede examinar la estabilidad de sistemas y subsistemas frente a diferentes perturbaciones.

4. ¿ETAPAS DE LA SIMULACION DE PROCESOS?

Formulación del problema y establecimiento de objetivos y criterios; delineación de las necesidades de operación.

Inspección preliminar y clasificación del proceso con el fin de descomponerlo en subsistemas (elementos).

Determinación preliminar de las relaciones entre los subsistemas. Análisis de las variables y relaciones para obtener un conjunto tan sencillo y

consistente como sea posible.5. Establecimiento de un modelo matemático (en los casos en los que sea aplicable) de las relaciones en función de las variables y parámetros; descripción de los elementos que solamente se pueden representar en forma incompleta mediante modelos matemáticos.

Evaluación de la forma en la que el modelo representa al proceso real, utilizando el juicio crítico personal para acoplar las representaciones matemáticas con las no matemáticas.

Aplicación del modelo; interpretación y comprensión de los resultados

5. ¿PODEMOS VALIDAR NUESTRAS PROPUESTAS ANTES DE LANZARLAS Y MINIMIZAR POSIBLES RIESGOS DE INVERSIÓN?

Con la simulación de procesos (modelos matemáticos potentes y creación de maquetas virtuales 3D inteligentes) podemos testar, y comunicar más efectivamente, nuestras propuestas y valorar las diferentes alternativas y su impacto de mejora previo al lanzamiento de las mismas. Esta solución supone un ahorro de tiempo y riesgo pues nos anticipa cómo se van a comportar los sistemas antes de efectuar una inversión de capital.

La aplicación de alta tecnología no supone coste adicional a los proyectos y si un valor añadido a nuestra actividad que repercute directamente en una mayor calidad final del proyecto y satisfacción de nuestros clientes.

6. ¿QUÉ ACTUACIONES PODEMOS HACER?

Evaluación logística y organización de la producción:  • auditoria logística  • optimización de la producción  • diseño de líneas de producción   • simulación de planes de fabricación alternativos  • evaluación de cadenas logísticas de suministro

Distribución y optimización de planta:  • optimización de la distribución en planta actual  • diseño logístico de nuevas plantas industriales  • simulación de flujos productivos 

Almacenes y manipulación de materiales:  • optimización de almacenes y gestión de stocks  • mejora de la manipulación de materiales  • diseño de nuevos almacenes  • simulación logística

7. ¿TIPOS DE SIMULACION DE PROCESOS?

Existen dos tipos de Simulación: La Simulación Estadística y la Simulación Real.

A. Simulación estadística con BPM (Business Process Management):

La simulación estadística consiste en la asignación de unos valores representativos de la carga de trabajo del proceso, para luego ejecutar el

proceso 'n' número de veces y obtener resultados estimativos previos a la puesta en producción del proceso.

B. Simulación real con BPM (Business Process Management):

Uno de los aspectos diferenciadores de los procesos de AuraPortal BPM es que los diseñadores de los mismos, los directivos y los analistas de negocio pueden realizar simulaciones de manera fácil y en entornos de trabajo real, donde algunos factores (como la identidad de los ejecutores) se 'simulan' mientras otros factores siguen siendo los reales, proporcionando así una imagen certera de lo que realmente ocurrirá cuando el proceso se encuentre en ejecución.

Se pueden simular ilimitados escenarios 'what-if' pasando del modo simulación al modo modelización tanto como se desee. Esto ayuda a identificar errores de diseño con el fin de conseguir una verificación completa y precisa de todo el diseño del proceso, pudiéndose realizar en tan solo minutos u horas comparadas con semanas y meses en otros sistemas que requieren programación.

8. ¿LA IMPORTANCIA DE LA SIMULACIÓN DE PROCESOS EN LA INDUSTRIA?

La simulación de procesos es una de las más grandes herramientas de la ingeniería industrial, la cual se utiliza para representar un proceso mediante otro que lo hace mucho más simple y entendible. La Simulación es una de las herramientas más importantes y más interdisciplinarias. El usuario define la estructura del sistema que quiere simular. Una corrida del programa de simulación correspondiente le dice cuál será el comportamiento dinámico de su empresa o de la máquina que está diseñando. Así podemos ver los pronósticos para la demanda y utilidad de nuestro producto, o ver cuando un mecanismo pueda fallar en las condiciones adversas del ambiente donde funcionará.

Las aplicaciones de la simulación parecen no tener límites. Actualmente se simulan los comportamientos hasta las partes más pequeñas de un mecanismo, las plantas productivas, sucursales bancarias, partidos y torneos de fútbol, movimiento de los planetas y la evolución del universo, para mencionar unos pocos ejemplos de las aplicaciones de esta herramienta. Cabe mencionar la creciente importancia de la Simulación en la Investigación de operaciones y en sus aplicaciones industriales.

En los países altamente desarrollados la simulación es una herramienta principal de en los procesos de toma de decisiones, en el manejo de empresas y la

planeación de la producción. Los modelo a simular se convierten en la plataforma mínima a desarrollar sustentablemente, al disminuir el riesgo, adelantarse a la competencia, pero sobre todo se justifica al maximizar los recursos con un cliente satisfecho en los niveles de calidad y servicio. Un Modelo puede simular el comportamiento financiero, mide el impacto de las decisiones operativas que se reflejan en la tasa de retorno de la inversión, Predice el efecto de una decisión en el largo plazo, el azar tiene cabida en función de efectos externos de un evento fuera de control de la empresa.

La Simulación hoy en día es cada vez más amigable para el usuario, que no tiene que ser un especialista en computación para poder hacer uso de ella y poder tener un pronóstico sobre un tema determinado.

9. ¿MODELOS Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO?

Los modelos se utilizan en todos los campos: biología, fisiología, ingeniería, química, bioquímica, física y economía. Puesto que seguramente es imposible incluir dentro de una sola definición las diferentes acepciones de la palabra «modelo», se presentan a continuación algunas de las más frecuentes:

Modelos físicos (modelos de barcos, plantas piloto y maquetas de edificios) Modelos analógicos (eléctricos, electrónicos y mecánicos) Teorías provisionales (modelo de la gota de líquido para la nucleación) Gráficos y mapas Enunciados matemáticos y modelos en forma de símbolos.

Para nuestro propósito resulta más, conveniente la definición de un modelo sobre una base conceptual en vez de física. Aquí se considerará, fundamentalmente el tipo de modelo correspondiente al número 5, y no los numerados de 1 a 4. Es decir, se estudiarán sobre todo las descripciones matemáticas planteadas para ayudar a analizar y comprender procesos físicos complejos.

Supongamos que el ingeniero desea construir un modelo matemático de un proceso real. ¿Cómo debe de proceder en este caso? Se pueden preparar tres tipos de modelos y sus combinaciones:

Modelos de fenómenos de transporte. Utilización de principios fisicoquímicos Modelos del balance de población. Se utilizan balances de población Modelos empíricos. Utilización de datos empíricos ajustados

Ejemplos de tipos de modelos de fenómenos de transporte son las ecuaciones fenomenológicas de variación, es decir, las ecuaciones que describen la conservación de materia, cantidad de movimiento y energía. Las distribuciones de

tiempo de residencia y otras distribuciones temporales constituyen ejemplos de modelos de balance de población. Finalmente, los polinomios utilizados para ajustar datos empíricos por el método de «mínimos cuadrados» son ejemplos típicos de modelos empíricos.

¿Cómo se puede evaluar el modelo? En primer lugar el ingeniero puede recoger datos y ver la forma en que dichos datos se ajustan a las predicciones del modelo. Se han desarrollado métodos estadísticos muy precisos para comprobar la exactitud del ajuste, que resultan muy satisfactorios cuando se trata de modelos sencillos. Si el ingeniero dispone de dos series de datos (una correspondiente al proceso real y la otra al modelo) para un modelo relativamente poco complicado, suele ser preciso introducir una cantidad considerable de subjetividad en el análisis a la hora de establecer la concordancia entre las dos series de datos. En cualquier caso, si la respuesta del modelo concuerda satisfactoriamente con los resultados experimentales, aumenta la confianza del ingeniero en la aptitud de las descripciones matemáticas. Si la concordancia es mala, tal vez convenga revisar el modelo o bien intentar otro método de ataque. Otros criterios a considerar, además de la fidelidad, para evaluar un modelo son: exactitud, reproductibilidad, coste, tiempo, complejidad, capacidad y posibilidad de aplicación.

Cuando el proceso que se ha de evaluar no se puede ensayar en una forma totalmente operacional (debido al coste, tiempo, riesgo, etc.), la base de evaluación debe desplazarse hacia ensayos de algunas aproximaciones del sistema, estudios en planta piloto, o bien los ensayos se pueden llevar, a cabo modificando las condiciones de operación del proceso real. Tales simulaciones dan lugar a nuevos problemas.

10.¿SIMULADORES DE PROCESOS EN EL MERCADO?

Algunos de los paquetes actuales de software para simulación (se muestran a continuación:

PROGRAMAS CARACTERISTICAS

ISIM Alta interactividad, fácil de usar,

ESL Potente, fácil de usar y con interface gráfico.

ACSL Cálculos matemáticos. Útil para control

SIMUSOLV Parecido a ACSL. Útil a la hora de la estimación y optimización de

parámetros.

MATLAB Potente paquete matemático

SIMULINK Basado en MATLAB. Mejora en cuanto a interactividad (diseño, gráficos,...)

ASPEN TECHNOLOGY, Speedup

Simulación de plantas completas en estados transitorios. Puede usarse para optimizar plantas en condiciones variables.

PROSIM PLUS Simulación completa de plantas de proceso

MATHCAD Cálculos matemáticos.

ASPEN PLUS Simulación completa de plantas de proceso.

CHEM ENG, Uniopt Simulación de plantas, base de datos de 800 comp.

CHEMSTATIONS INC,

ChemCAD-III

Simulación completa de plantas de proceso.

HYPROTECH SL, Hysis Plant

Simulación estacionaria y dinámica e ingeniería de control. Tecnología OLE.

WIN SIM INC, Design II

Simulación completa de plantas de proceso, con dimensionado de tuberías, intercambiadores, columnas

ASPEN TECHNOLOGY, Polymer Plus

Simulación de procesos de polimerización para productos más usuales. Permite simulación estacionaria y dinámica.

HYPROTECH SL, Polysim

Simulación estática y dinámica de reactores de polimerización.

CHEM ENG, Distilset

Destilación continua, base de datos de componentes.

CHEM ENG, Reactset

Diseño de reactores químicos

M.T.A., Vesselpak Simula transferencia de calor en recipientes y reactores agitados y encamisados.

PROSIM SA, Prosim Batch Reacteur

Simulación de reactores discontinuos, identificación de cinéticas químicas a partir de datos experimentales.

CONCLUSION

Por todas las ventajas que pudimos ver se puede concluir que el análisis de procesos constituye un elemento muy importante para tomar una decisión más científica y responsable.

Un breve examen de la bibliografía revela numerosos ejemplos en los que se pone de manifiesto la utilidad práctica del análisis de procesos. En un artículo de Armstrong y Olson se estudian las mejoras obtenidas por simulación en la operación de una planta de 150 tm/día de amoniaco. Encontraron que era posible un aumento del 10 por ciento de la producción, a partir de una mejor operación, sin ningún coste adicional correspondiente a un mayor número de controles. La razón, real para el estudio fue el planeamiento de una ampliación de la fábrica. En el artículo se estimó que el incremento de producción utilizando simulación de procesos daba lugar una capacidad de un 50 por ciento más elevada que la, que sería, posible utilizando técnicas convencionales de diseño. El coste total de la investigación, que ascendió a aproximadamente ocho hombres-año de esfuerzo técnico, era amortizado en seis meses con las mejoras introducidas en la operación de la planta.

La Simulación real puede proporcionar importantes ahorros en tiempo y coste de los trabajos de consultoría porque, no sólo cuando se realiza la implantación inicial, sino también cuando se realizan cambios en las clases de procesos, el poder ver con anticipación lo que ocurrirá en la realidad permite detectar y solucionar los problemas de diseño en tiempo muy reducido.

ANEXOS

Modelador de Procesos

ASPEN PLUS

CHEMCAD

HYSYS

BIBLIOGRAFIA

"Kenneth B. Bischoff" Análisis y simulación de procesos Reverte, 1992 - Education - 776 pages

http://www.monografias.com/trabajos6/sipro/sipro.shtml#ixzz3SsevrXZJ http://www.ecured.cu/index.php/Simulaci%C3%B3n_de_Procesos http://www.simergia.com/simulacion-de-procesos.html http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/00001711.htm