Tipos de Simuladores para Entrenamiento en biorreactores.
Existen diversos tipos de simuladores para entrenamiento en biorreactores que pueden clasificarse según su área de aplicación o el objetivo de la capacitación.
Simuladores para Procesos «Estándar»
Debido a que muchos procesos de entrenamiento en biorreactores se presentan estructuras similares, se pueden desarrollar simuladores de entrenamiento complejos para estos procesos «estándar» de manera rentable. Una amplia variedad de tareas de aprendizaje —incluyendo el entrenamiento de la respuesta típica a perturbaciones o mal funcionamiento del proceso— pueden ser entrenadas utilizando procesos estándar. Ejemplos del uso de procesos estándar (por ejemplo, síntesis de metanol y polimerización) en simuladores de entrenamiento pueden encontrarse tanto en centros de entrenamiento internos de la compañía como en centros de entrenamiento para varias compañías.
El Centro de Entrenamiento PowerTec Essen, Alemania, opera diferentes simuladores de entrenamiento para plantas de energía, como un simulador de planta de energía de combustión fósil y un simulador de planta de turbina de gas de ciclo combinado (CCGT) con o sin extracción de calor. Dado que muchas plantas de energía son muy similares, diferentes compañías energéticas pueden entrenar a su personal en el Centro de Entrenamiento PowerTec. Se han implementado muchos detalles en los simuladores. Se pueden simular hasta 300 malfuncionamientos y se pueden cambiar más de 2000 valores de proceso.
El simulador de entrenamiento en el Europäisches Bildungswerk für Beruf und Gesellschaft, Alemania, ocupa una posición especial, ya que el programa de entrenamiento con este simulador se enfoca particularmente en pequeñas y medianas empresas de la industria química.
Simuladores Específicos de la Empresa (Simuladores a Medida)
Incluso procesos similares de entrenamiento en biorreactores en diferentes empresas exhiben diferencias en la configuración de la planta, el equipo utilizado, la tecnología del sistema de control y/o las sustancias específicas procesadas. Los simuladores que han sido adaptados especialmente a procesos muy específicos pueden ofrecer ventajas sobre los simuladores de procesos estándar, si los operarios deben ser entrenados en las características específicas del proceso y si se requiere la enseñanza de conocimientos y habilidades específicas.
Ejemplos de simuladores de entrenamiento, en los que se modelaron sistemas o subsistemas completos específicos de la empresa, han sido publicados por Leins et al., así como por Schaich y Friedrich. Con este tipo de simulador, se pueden simular procesos en los que se manejan 2 reactores, 9 columnas de separación y 18 sustancias. Los objetivos de entrenamiento de estos simuladores son ejercitar el arranque en frío y caliente o el apagado, el procesamiento de formulaciones y el entrenamiento en incidentes/malfuncionamientos.
Un elemento importante de los simuladores de entrenamiento en biorreactores específicos de la empresa es la posibilidad de operar el simulador utilizando un sistema de control de procesos ya existente. La principal ventaja de los simuladores específicos de la empresa es el entrenamiento altamente práctico y dirigido. Una desventaja clave de estos simuladores es el alto costo de creación del modelo. Sin embargo, varios autores asumen que este esfuerzo puede reducirse en el futuro mediante una mejor gestión de modelos corporativos o sistemas de gestión de modelos adecuados.
Automatización y Control de Procesos
Dado que los simuladores de entrenamiento son capaces de reproducir de manera bastante precisa el comportamiento dinámico de procesos industriales complejos, también pueden utilizarse para la formación de empleados en el campo de la medición y la tecnología de control. Utilizando procesos de ejemplo típicos de entrenamiento en biorreactores, como por ejemplo, un reactor agitado simulado, se puede practicar el análisis de sistemas de control o el ajuste de parámetros de control. Además, los simuladores de entrenamiento pueden utilizarse como una herramienta para la ingeniería de conceptos específicos de automatización de procesos y su prueba antes de la instalación, incluyendo pruebas de acciones de control secuenciales y pruebas de estructuras de control recientemente desarrolladas.
Simuladores de Entrenamiento de biorreactores en la Educación Académica
Además del uso de simuladores de entrenamiento en la industria de procesos, el potencial de los simuladores educativos y de entrenamiento se reconoce cada vez más en el contexto de la educación académica. Sin embargo, los objetivos de entrenamiento en el contexto de la educación superior difieren de los del entrenamiento dentro de la empresa. Por esta razón, los simuladores para la educación académica en colegios y universidades tienen una posición especial dentro del grupo de simuladores de entrenamiento.
Mientras que en la industria, un entrenamiento bastante especializado para manejar ciertos procesos (el «saber cómo») suele ser el objetivo principal, las universidades se centran en enseñar conocimientos fundamentales sobre las operaciones básicas de ingeniería de procesos (el «saber por qué»). Por lo tanto, en las universidades existen requisitos más bajos en términos de detalle (precisión de la dinámica del proceso, la imagen del proceso (panel de control, etc.)) en comparación con los simuladores de entrenamiento en biorreactores industriales. Sin embargo, en las universidades existe un fuerte requisito de que los procesos fundamentales subyacentes estén descritos correctamente con respecto al objetivo de enseñanza definido. La complejidad de los simuladores utilizados en las universidades varía considerablemente, desde simuladores basados en LabVIEW hasta los simuladores de entrenamiento basados en web más complejos.
En la educación superior parece haber un enfoque en simuladores de entrenamiento para el control y la automatización de procesos. Dado que el control es una disciplina bastante abstracta para muchos estudiantes de ingeniería, los simuladores de entrenamiento para la formación en los conceptos básicos de control también se desarrollan cada vez más, apoyando el aprendizaje orientado a la acción.