Browsing by Author "Modesti, Mario Roberto"

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    Arquitectura ANFIS del proceso de fermentación de aceitunas negras naturales ; entrenamiento a escala piloto y validación a escala industrial
    (2016-10-25) Álvarez, Dolores María Eugenia; Kliger, Luis; Modesti, Mario Roberto
    En el proceso de obtención de aceitunas negras naturales, las condiciones inciden sobre la calidad del fruto fermentado y éstas difieren a distintas escalas. El objetivo del trabajo es generar modelos matemáticos que caractericen las propiedades de las aceitunas negras naturales obtenidas a gran escala, a partir de datos del proceso a escala piloto. Se crearon arquitecturas ANFIS con parámetros físico-químicos como entradas, y de textura y color como salidas. Dichas estructuras se entrenaron con datos obtenidos a escala piloto y se validaron con los industriales. Las redes que demostraron mejor desempeño poseen dos funciones de membresia por entrada incorporada, en forma de campana generalizada y una de salida. Las estructuras logradas demostraron habilidad para predecir la evolución del proceso a escala industrial luego de los primeros días de fermentación. Para incrementar su aptitud, sería conveniente probar otros modelos para el tratamiento de datos, tales como las redes neuronales artificiales
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    Comparison of neural networks. an estimation model in yield of monoglycerides from biodiesel by-product
    (2019-07-17) Álvarez, Dolores María Eugenia; Bálsamo, Nancy Florentina; Modesti, Mario Roberto; Crivello, Mónica Elsie
    Biodiesel is generally manufactured by transesterification, obtaining glycerol as a by-product. The transesterification of methyl stearate selectively produced monoglycerides, for glycerol valuation. Mixed oxides containing lithium catalysed the reaction. The purpose of this work was to develop and compare mathematical models obtained through artificial neural networks (ANN), capable for characterising the relationship between the mole percent conversion of methyl stearate and the yield of the products mono-, di- and triglycerides. The lowest mean squared error (MSE), the highest correlation coefficient (R), similarity in the evolution of validation and simulation errors and absence of data overlearning were considered to select the best model. Three ANNs with backpropagation structures were compared. They evidenced high correspondence between the estimated product yield values and the interpolated experimental ones. The ANN containing 35 neurons with sigmoid transfer function in the hidden layer and a linear neuron in the output one was the simplest. Consequently, the 5, 15 and 60 neurons were also explored in the hidden layer. The ANN structured with an intermediate number of neurons (35) achieved the most adequate MSE, considering mono- and diglyceride products (0.011193, 0.000489). The development of these models contributes to the dynamic estimation of the process.
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    Control de la posición de una bola sobre una plataforma basculante mediante técnicas de lógica difusa
    (2023-10-24) Penco, José Jorge; Modesti, Mario Roberto; Chezzi, Carlos María
    En este trabajo se propone como objetivo general desarrollar una estrategia de control a partir de la aplicación de técnicas de control difusas, para obtener el diseño de un sistema controlador adecuado a efectos de gobernar la posición de una bola que puede rodar libremente sobre una plataforma basculante, ya sea estabilizando su ubicación en un punto determinado o generando un desplazamiento que reproduzca una trayectoria prefijada minimizando el error. Se desarrollan controladores diseñados primeramente a partir de las metodologías convencionales de inferencia difusa y, en segundo lugar, a través de sistemas adaptivos del tipo ANFIS1. La evaluación de los resultados obtenidos mediante la técnica de simulación permitió efectuar una comparación del desempeño de cada tipo. Como resultado se obtuvieron modelos de sistemas de control estables y suficientemente robustos con el propósito de que puedan ser programados e implementados en un sistema real.
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    Control de proceso de maceración de cebada malteada en la industria cervecera
    (., 2022) Quelas, Jorge; Modesti, Mario Roberto; Álvarez, Dolores María Eugenia
    La cerveza es una de las bebidas más antiguas de la humanidad. La elaboración de cerveza se realiza en dos etapas; la maceración de cebada malteada para obtener el mosto y la fermentación, mediante la cual se obtiene alcohol y dióxido de carbono, por acción de la levadura. Bamforth [1] presenta un estudio sobre la evolución del proceso de elaboración de cerveza, en el que se relacionan los procedimientos e ingredientes, con la calidad del producto. El objetivo de un proceso de maceración es la conversión del almidón de los granos malteados en azúcares fermentables que puedan ser consumidos por la levadura, una vez que sea agregada al mosto obtenido. El azúcar producido en la maceración es clave para determinar el porcentaje de alcohol que generará posteriormente por la levadura y también la densidad del mosto. Esto condiciona el rendimiento general del proceso e incide directamente en la cantidad de litros de producto final que se obtiene. Existen distintos tipos de maceración: por infusión única, térmica, por decocción y escalonada. ´Esta ´ultima consiste en la realización de un pre-proceso que permite a ciertas enzimas convertir proteínas en aminoácidos, antes de la sacarificación (transformación de los polisacáridos en azúcares fermentables). Estas enzimas, además, facilitan la hidrólisis de almidones más complejos durante dicho proceso. Por ejemplo, se puede implementar un proceso de maceración de 35/55 ºC para que la enzima proteasa hidrolice proteínas en aminoácidos; luego llevar la temperatura a 60/65 ºC, rango en el cual actúa la beta amilasa, convirtiendo el almidón en maltosa y glucosa; y finalmente se lleva la temperatura al rango de 65/75 °C, propiciando que la alfa amilasa transforme al almidón en azúcares fermentables. Este es muy utilizado debido a que permite emplear maltas de menor calidad y precio y aun así obtener un producto de mayor aptitud. Como contraparte, el proceso es más complejo. En varios trabajos se estudia la importancia del control térmico en relación al proceso de elaboración de cerveza, para lograr las particulares características en el producto. Blanco y col. [2] estudian en detalle el proceso químico mediante el cual se generan los compuestos en la fabricación de cerveza. El trabajo tiene por objetivo determinar cuáles son los parámetros del proceso que se deben controlar para lograr una rápida adaptación a la preferencia del público consumidor, en cuanto a la ligereza del producto. En [3] se evalúan los métodos de producción tendientes a reducir o eliminar el alcohol presente en la cerveza. En todos estos trabajos, destaca la maceración escalonada, debido a la posibilidad que genera la regulación continua de la temperatura. El sistema de maceración escalonada está constituido por un recipiente donde se vierte una mezcla de agua y cebada. En dicho sistema se eleva la temperatura de la solución de forma progresiva. Los diferentes “escalones” de temperatura permiten extraer los distintos compuestos del grano, como así también el almidón necesario para la fermentación. El sistema de maceración debe contar con algún mecanismo de calentamiento como por ejemplo un quemador o un intercambiador de calor, incluyendo un sistema de reflujo, que permita homogeneizar la temperatura del fluido a controlar. En [4] Violino y col. resumen los sistema de bajo volumen de producción que se encuentran actualmente en el mercado. Los comúnmente utilizados son los sistemas RIMS (Recirculating Infusion Mash System) y HERMS (Heat Exchange Recirculating Mash System). ´Este último utiliza un intercambiador de calor como elemento de transferencia de energía. Para llevar a cabo la regulación de temperatura en la maceración escalonada, es necesario el desarrollo de un sistema de control. El controlador más ampliamente utilizado en la industria es el PID (Proporcional Integral Derivativo). Éste se basa en un algoritmo de regulación que calcula la desviación o error entre valores medidos y deseados por medio de realimentación. El algoritmo de control PID incluye tres parámetros: el proporcional, el integral y el derivativo. El término proporcional depende del error actual, el integral, de los errores pasados, mientras que el derivativo es una predicción de los errores a futuro. La suma de estas tres acciones es usada para ajustar el proceso por medio de un elemento de control, como la posición de una válvula que regula el caudal de gas de un quemador. Por otro lado, los métodos difusos son empleados para el ajuste de los parámetros del controlador. Dichos métodos interpretan la variación del error del sistema, como así también su derivada, aplicando funciones matemáticas diseñadas para clasificar su funcionamiento en rangos predeterminados. Dependiendo de la banda en la que se sitúa la respuesta del sistema, será el valor que adquieran los parámetros del controlador. La herramienta matemática con la cual se lleva a cabo este proceso es conocida como lógica difusa [5]. Esta técnica es ampliamente utilizada en control de procesos, asignando grados de veracidad a las variables de entrada, en base a la naturaleza del proceso a controlar. Dicha lógica puede generar infinitos estados entre dos límites previamente establecidos. En este sentido, los parámetros del controlador se generan como una sumatoria de las entradas del sistema, ponderadas por la lógica del modelo diseñado. Como consecuencia, a medida que varía la respuesta del sistema, el controlador se adapta para responder más eficientemente a dichas variaciones. Este método permite la adaptación del controlador a las variaciones de la planta, que en el caso del proceso seleccionado, son de naturaleza no lineal. Al mismo tiempo garantiza el correcto funcionamiento ante posibles perturbaciones o inclusive incertidumbres no contempladas en el modelo de la planta. La metodología empleada en este trabajo está fundamentada en el estudio llevado a cabo por Weeks [6], en el cual se implementa un sistema de bajo costo, constituido por un PID acoplado a un controlador para regular la maceración de cerveza. Esto es apto para ser aplicado por emprendedores con bajo nivel de producción, tales como las micro cervecerías. Con esta premisa se implementará un controlador que consta de un PID de ganancia tabulada por método difuso, tal como el expuesto en el trabajo de Zhao y col. [7]. Este tipo de controladores ya está siendo implementado en el proceso de fermentación de la cerveza, tal como se pone de manifiesto enWang y col. [8]. En este sentido, implementarlo en el método de maceración, implicaría una mejora en el desempeño de todo el proceso productivo.
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    Control difuso versus PID para un sistema de bola y plataforma
    (2017-11-15) Penco, José Jorge; Modesti, Mario Roberto
    En este artículo se presentan los resultados obtenidos en la performance de funcionamiento lograda mediante un controlador PID convencional y un controlador difuso, aplicados al control de una planta multivariable, no lineal e inherentemente inestable como lo es el dispositivo de bola y plataforma, utilizado como elemento para el estudio de diferentes técnicas de control. A partir del modelo matemático del sistema se diseñaron ambos controladores empleando la metodología clásica y la estructura de Mamdani respectivamente utilizando las herramientas computacionales de Matlab®. El procedimiento de verificación se realizó mediante la aplicación de consignas de entrada tendientes a imprimir a la bola una trayectoria circular y una rectangular. La comparación de las respuestas obtenidas por simulaciones muestra una clara ventaja en favor del controlador diseñado con técnicas difusas, aun considerando la presencia de ruido generado en los sensores y la aparición de eventuales perturbaciones externas.
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    Desempeño de controladores difuso y neuro-difuso sobre una planta no lineal inestable
    (2018) Penco, José Jorge; Modesti, Mario Roberto
    En este artículo se presentan los resultados obtenidos en el desempeño de funcionamiento, en fase de simulación, de un controlador difuso y de un controlador neuro-difuso, aplicados al control de una planta no lineal e inherentemente inestable como es el dispositivo de bola y plataforma. A partir del modelo matemático del sistema, y mediante la utilización de las herramientas computacionales de Matlab®, se diseñaron ambos controladores empleando la estructura clásica de Mamdani y un sistema de inferencia difusa basado en red adaptiva, o ANFIS, respectivamente. El procedimiento de verificación se realizó mediante la aplicación de consignas de entrada con el objetivo de imprimir a la bola trayectorias circulares y rectangulares sobre la plataforma. La comparación de las respuestas obtenidas por simulaciones muestra ventajas en favor del controlador neuro-difuso, aun considerando la presencia de ruido generado en los sensores y la ocurrencia de eventuales perturbaciones externas.
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    Efluentes y residuos de la industria olivícola de Córdoba: un desafío desde la interacción universidad-empresa-estado
    (2018) Álvarez, Dolores María Eugenia; Labuckas, Diana Ondina; Bálsamo, Nancy Florentina; Modesti, Mario Roberto; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
    En el noroeste de la Provincia de Córdoba existe una problemática recurrente referida al tratamiento de efluentes y residuos procedentes de la elaboración de aceitunas. El interés en encontrar respuestas motivó a un grupo de docentes-investigadores de los Centros de Investigación y Tecnología Química y de Investigación en Informática para la Ingeniería, de la Universidad Tecnológica Nacional, Regional Córdoba y del Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, y estudiantes de la UTN-FRC, conjuntamente con representantes de la empresa Cuenca del Sol S.A., a desarrollar un proyecto para encontrar alternativas para los residuos líquidos y sólidos remanentes del proceso. La propuesta, avalada por autoridades del Municipio de Cruz del Eje y subsidiada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Córdoba, permitió que estudiantes avanzados de Ingeniería Química, luego de estudiar el proceso y normativas vigentes, participaran en el diseño experimental, tomaran muestras y realizaran una caracterización cuali-cuantitativa de los efluentes y residuos generados; de esta manera, tuvieron la oportunidad de insertarse en problemáticas de procesos regionales poniendo en práctica los conocimientos adquiridos durante la carrera. Este bagaje de información se constituye en el punto de partida para el diseño de estrategias a seguir para solucionar una problemática relevante del sector olivícola local
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    Modelos basados en redes neuronales artificiales para la degradación de contaminantes emergentes: desarrollo y validación
    (2021) Álvarez, Dolores María Eugenia; Modesti, Mario Roberto; Gerbaldo, María Verónica; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
    Los contaminantes emergentes son sustancias químicas que comúnmente que no se encuentran monitoreadas pero pueden causar efectos adversos ecológicos y para la salud humana, tal es el caso del diclofenaco sódico. Éste puede ser degradado mediante un proceso heterogéneo de Photo-Fenton, utilizando CoFe2O4 como catalizador, H2O2 como oxidante y radiación germicida UV. El objetivo del trabajo es comprobar la capacidad de generalización de modelos matemáticos basados en redes neuronales artificiales que caractericen la relación entre la degradación del diclofenaco y el consumo de H2O2, con los porcentajes de Carbono Orgánico Total logrados en la mineralización del fármaco. La red neuronal bakpropagation que mejor desempeño mostró está constituida con una capa oculta con función de transferencia sigmoidea, conteniendo 10 neuronas y una de salida con lineal. Se determinó que el modelo posee capacidad de aproximar la tendencia en cuanto a la combinación de datos de entrada (Absorbancia y concentración de H2O2) y salida del mismo (% de TOC), cuando se valida con el catalizador reusado por primera y segunda vez. El desarrollo de estos modelos es de interés por la consecuente disminución de tiempos y costos en ensayos experimentales; representa un estudio preliminar de la evolución en el tratamiento de contaminantes emergentes.
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    Tratamiento con fotocatálisis heterogénea de efluente de aceitunas, enfoque de modelo anfis
    (2021) Gerbaldo, María Verónica; Modesti, Mario Roberto; Labuckas, Diana Ondina; Álvarez, Dolores María Eugenia; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
    Los efluentes de la elaboración de aceitunas verdes son nocivos para el medio ambiente debido a su carácter fitotóxico, por lo que se requieren alternativas para su tratamiento. En el presente trabajo se muestra la evaluación de la actividad catalítica de ferritas sintéticas con Co calcinadas a 600 °C, en la reacción de degradación de polifenoles de efluentes de aceitunas, vía procesos avanzados de oxidación, y un modelo basado en Sistemas Adaptivos de Inferencia Neuro Difusa que la representa. El efluente de lavado, con concentración de fenoles de 3020 mg/L se acondicionó con carbón activado, reduciéndose en 34% la carga de fenoles. Se diluyó el efluente en las concentraciones previstas en la industria de 10 y 20%. Se realizaron experiencias considerando concentraciones de 0,6 mL/L de H2O2 al 30 % P/V, mediante fotocatálisis heterogénea, utilizando radiación UV. Se logró reducir la carga de fenoles en un 50%, evaluados mediante la técnica de Folin Cicalteu, observándose una disminución paralela de pH. Ésto daría cuenta de la generación de productos ácidos, indicadores de la degradación de compuestos orgánicos. El enfoque matemático se desarrolló por medio de una red ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System - Sistema de inferencias difuso basado en redes adaptativas). Se discute el resultado obtenido en la validación con diferente dilución de efluente.