Simuladores de entrenamiento de biorreactores
A partir de principios de la década de 1990, la aplicación de simuladores de entrenamiento de biorreactores en la industria de procesos aumentó debido a diferentes razones, las cuales son resumidas por Reinig et al.
Es importante destacar que, debido a la integración de procesos, la operación de plantas (instalaciones) se ha vuelto cada vez más compleja.
Esta mayor complejidad conllevó un mayor grado de automatización y procedimientos operativos más complejos que generaron nuevos requisitos para las habilidades de los operadores de ahí la necesidad de simuladores de entrenamiento de biorreactores
A principios del siglo XX y hasta principios de la década de 1940, los operadores de biorreactores de planta tenían que realizar todas las funciones necesarias del proceso por su cuenta y directamente en el lugar.
A partir de mediados del siglo, los procesos comenzaron a ser controlados con paneles de control en técnica analógica.
Todavía algunas funciones debían ser realizadas por los operadores in situ, pero muchas de las funciones eran realizadas por el sistema de automatización.
Hoy en día, el control y la automatización modernos se llevan a cabo utilizando sistemas de control digital.
La mayoría de las decisiones relacionadas con la operación del proceso se derivan de la información de monitores de computadora.
Las acciones de control por parte de los operadores se realizan mediante entradas en una computadora a través de interfaces gráficas de usuario.
La operación de procesos industriales se ha convertido en una tarea bastante abstracta.
En este contexto, se debe considerar que la eficiencia del proceso y los rendimientos de los productos dependen en gran medida de las decisiones que tomen los operadores.
Además, los procesos modernos de producción biotecnológica que utilizan biorreactores requieren el desarrollo y la implementación de estrategias operativas complejas pero robustas para lograr rendimientos máximos y eficiencias de proceso, al mismo tiempo que se minimizan las necesidades de energía y recursos.
Incluso procesos aparentemente bien conocidos, como la producción de levadura de panadería, requieren conceptos sofisticados para la dosificación de sustratos y otras estrategias de control de procesos, debido al alto grado de interacción entre los procesos fundamentales en un biorreactor, como la mezcla, la transferencia de calor y masa, el crecimiento de organismos y la cinética de las reacciones bioquímicas.
Se puede ver claramente que los operadores de biorreactores deben ser capaces de realizar de manera segura una serie de procedimientos operativos, y los simuladores de entrenamiento de biorreactores apoyan a las operaciones estándar para una producción óptima en tanques de acero, secuencias de arranque y apagado, resolución de problemas en caso de comportamientos inesperados en el crecimiento y la producción, acciones relacionadas con fallos en el equipo e incidentes, acciones relacionadas con la seguridad y la adaptación de procedimientos operativos a diferentes organismos, sustratos o productos, incluyendo posiblemente el ajuste de parámetros del controlador.
La creciente complejidad de las estrategias operativas y de control conduce a una demanda creciente de simuladores de entrenamiento de biorreactores para la formación y educación de operadores de bioprocesos, ingenieros bioquímicos y miembros de otras disciplinas de ingeniería.
Se espera un aumento constante en la capacidad de abstracción de los operadores de procesos.
Estas crecientes demandas en la formación se enfrentan a recursos financieros y humanos limitados y al deseo de acortar el tiempo de entrenamiento de biorreactores.
Al mismo tiempo, se acepta en general que los métodos de enseñanza activos contribuyen significativamente al éxito en el aprendizaje.
En este contexto, los simuladores de entrenamiento son una herramienta cada vez más importante en la formación industrial de operadores de procesos e ingenieros, en la educación académica e investigación, así como en la formación profesional continua.
Actualmente se aplican en aviación, navegación, plantas de energía convencionales y nucleares, en la industria petroquímica, en la producción de productos químicos finos y para la operación de procesos por lotes en la industria química.
Algunas aplicaciones se han reportado para plantas de tratamiento de aguas residuales y para la biotecnología.
En los últimos años se han publicado algunas revisiones sobre simuladores de entrenamiento, lo que indica su creciente importancia.