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El polietileno es un polímero versátil de bajo costo usado en numerosas aplicaciones, desde partes de automóviles hasta envases de comida, juguetes, films, pañales y bolsas de residuos, cuya demanda mundial es de aproximadamente 76 millones de toneladas métricas al año. Junto con el polipropileno, representa casi dos tercios de los termoplásticos “commodities” usados en el mundo, estimados en 130 millones de toneladas métricas en 2011. Una de las tecnologías más utilizadas en el mundo para la fabricación comercial de polietileno es la de fase gas. La inversión de capital y los requerimientos energéticos para operar los reactores de fase gas son relativamente bajos comparados con otros procesos existentes para la producción de polietileno. Esta ventaja, sumada a la gran flexibilidad en cuanto a las variaciones de índices de fluidez y densidades de los productos que se pueden producir en estos reactores, hace de este proceso un tema de estudio sumamente interesante. En esta tesis se desarrolló un modelo integrado del reactor de lecho fluidizado y sus equipos auxiliares, para modelar la operación de una planta que produce polietileno de baja densidad lineal, utilizando etileno como monómero y 1‐buteno como comonómero, en presencia de un catalizador tipo Ziegler‐Natta. Para ello se realizó inicialmente una búsqueda bibliográfica donde se analizaron los diferentes modelos para polimerización de etileno en fase gas ya desarrollados por otros autores. Para la representación de la operación del reactor de lecho fluidizado, se implementaron dos modelos: un modelo simplificado de mezclado perfecto, y un modelo más complejo de dos fases, donde la fase gas tiene burbujas de tamaño constante. Luego se ampliaron ambos modelos incorporando los equipos que conforman el reciclo de la planta, es decir, el compresor, el intercambiador, y el mezclador de la corriente fresca con la corriente de reciclo. Finalmente, se realizó un ajuste inicial de los parámetros cinéticos de cada uno de los modelos y también de algunas condiciones operativas (caudal de catalizador y velocidad superficial del gas) con el objetivo de minimizar la diferencia entre los valores calculados y experimentales de temperatura del reactor y peso molecular promedio en peso y en número del polímero. Los valores de pesos moleculares promedio en peso y en número se obtuvieron experimentalmente a partir de muestras de polietileno de dos productos comerciales que se producen en una planta de tecnología fase gas ubicada en Bahía Blanca, utilizando cromatografía por exclusión de tamaños. Ambos modelos del reactor autónomo, con sus respectivos set de parámetros estimados, fueron capaces de predecir apropiadamente los valores típicos de temperatura del reactor, conversión y los pesos moleculares promedio en número y en peso, para las condiciones de proceso industriales estudiadas en esta tesis. Asimismo, ambos modelos integrados fueron capaces de reproducir adecuadamente los valores de las variables de los estados estacionarios para los cuales se ajustaron los parámetros. En lo que respecta a las perturbaciones en ciertas variables, la respuesta de los modelos integrados fue disímil. El comportamiento del modelo de mezclado perfecto resultó inestable ante perturbaciones en ciertas variables del proceso, por causas que fue imposible precisar en detalle. Por el contrario, el modelo de dos fases de burbuja constante fue capaz de reproducir apropiadamente el comportamiento del proceso industrial ante perturbaciones acotadas de variables clave como la temperatura y caudal de agua de enfriamiento, velocidad superficial del gas, flujo másico del catalizador, y concentraciones de monómero, comonómero e hidrógeno. En consecuencia, el modelo integrado de dos fases con tamaño de burbuja constante, se utilizó para realizar diversos análisis de sensibilidad para determinar el impacto que tienen diferentes variables operativas y de diseño sobre la estabilidad térmica del reactor, su capacidad productiva y las características del producto obtenido. Esto permitió profundizar la comprensión del comportamiento de los reactores de lecho fluidizado, lo que sin duda redunda en una mejor preparación para la toma de decisiones en planta. Finalmente, se puede mencionar que entre los usos potenciales de este modelo matemático se incluyen la simulación y testeo de esquemas de control de calidad en línea, la predicción de los efectos de políticas de transición de grado en las distribuciones de peso molecular y composición; y el ser útil como herramienta de optimización del proceso, por ejemplo definidas las características moleculares que debe tener el polietileno para cierto tipo de aplicaciones finales, encontrar las condiciones operativas que permitan obtenerlo y además, maximicen la productividad.

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No / Synthetic Biology aspires to design, compose and engineer biological systems that implement specified behaviour. When designing such systems, hypothesis testing via computational modelling and simulation is vital in order to reduce the need of costly wet lab experiments. As a case study, we discuss the use of computational modelling and stochastic simulation for engineered genetic circuits that implement Boolean AND and OR gates that have been reported in the literature. We present performance analysis results for nine different state-of-the-art stochastic simulation algorithms and analyse the dynamic behaviour of the proposed gates. Stochastic simulations verify the desired functioning of the proposed gate designs.

This research presents a mathematical model for the transportation and distribution of COVID-19 vaccine, a simulation model for fleet optimization, and a measurement model for "Healthcare 4.0." Essay 1 examines the development of a distribution model using mixed integer programming (MIP) with the objective of maximizing the number of vaccinated individuals, minimizing transportation costs across the entire network, and ensuring widespread access. This research primarily focuses on the distribution aspect of the vaccine and accordingly devises a model for transportation and distribution that ensures swift and efficient delivery of the COVID-19 vaccine. Essay 2 provides a simulation-based model to enhance logistics performance by including drones along with vaccine trucks and air cargo in the vaccine distribution fleet. The simulation model focuses on minimization of the overall cost of distribution of medical supplies. This second study shows that the types of vehicles utilized have an impact on overall system performance. The selection of the appropriate mix for the mode of transportation impacts transportation costs and lead time. To increase the responsiveness and cost-effectiveness of the logistics system for delivery of the vaccine a proper fleet configuration is required. The model developed in this study is validated via application in Telangana, India as well as through confirmation about the applicability of the model with healthcare executives. Essay 3 introduces a measurement model and constructs for Healthcare 4.0, specifically tailored for implementation by healthcare service providers. While the concept of Healthcare 4.0 and its various components have been explored in the literature, the existing body of research primarily consists of conceptual and theoretical studies, indicating that Healthcare 4.0 is still a relatively nascent research domain. In order to facilitate practical and theoretical advancements in this field, it is imperative to refine the constructs and establish a consensus on perspectives and definitions. To address this need, the items pertaining to Healthcare 4.0 for healthcare service organizations were developed through an extensive literature review and interviews conducted with practitioners in the field. The resulting theoretical model was further validated by surveying experienced professionals from the healthcare industry, utilizing Mturk as a platform.

Supported Ni and Rh catalysts were developed for the reforming of two greenhouse gases, methane and carbon dioxide to syngas (a mixture of hydrogen and carbon monoxide). This is an endothermic, equilibrium limited reaction. To overcome the thermodynamic limitations, a commercially available porous membrane (Vycor glass) was used in a combined reactor-separator configuration. This was to selectively remove one or more of the products from the reaction chamber, and consequently shift the equilibrium to the right. However, the separation mechanism in this membrane involved Knudsen diffusion, which provided only partial separations. Consequently, there was some transport of reactants across the membrane and this led to only marginal improvements in performance. To overcome this limitation, a new membrane was developed by modifying the Vycor substrate by the chemical vapor deposition of a silica precursor. This new membrane, termed Nanosil, provided high selectivity to hydrogen at permeabilities comparable to the support material. Application of this membrane in the combined reactor-separator unit provided higher conversions than that obtained using the Vycor membrane. / Ph. D.

La fibrilación auricular (FA) es una de las arritmias cardiacas más comunes, la cual afecta alrededor del 10% de la población de más de 70 años. En FA, los impulsos eléctricos auriculares generados por el nodo sinusal son sustituidos por impulsos eléctricos desorganizados. Esto esta asociado con un bombardeo irregular de activaciones auriculares hacia el nodo AV. Dado que el nodo AV no puede conducir todas estas activaciones, algunas de ellas son bloqueadas en el nodo. Esta propiedad de filtrado que tiene el nodo es fundamental para mantener el ritmo cardiaco en un rango compatible con la vida. Sin embargo, la respuesta ventricular durante FA presenta intervalos RR (tiempo entre dos activaciones) más cortos e irregulares que durante ritmo sinusal. Al ser el nodo AV la única estructura responsable para la conducción de los latidos auriculares hacia los ventrículos, las estrategias terapéuticas para controlar el ritmo cardiaco durante FA tratan de utilizar y ajustar las propiedades de conducción del nodo. Sin embargo, sigue sin estar suficientemente entendido el papel que dichas propiedades de conducción juegan para controlar y modular la respuesta ventricular durante FA. Durante el desarrollo de la presente tesis se han investigado en diferentes especies y con diversas técnicas algunas de las principales características de la conducción del nodo AV con la intención de aportar mayor conocimiento sobre esta intrigante estructura del corazón. Específicamente, se ha analizado uno de los fenómenos más enigmáticos de la respuesta ventricular durante FA: la aparición de patrones de respuesta ventricular multimodales al construir histogramas de RR obtenidos a partir de registros de larga duración. En la literatura se han sugerido diversas teorías que pudiesen explicar la aparición de estos múltiples intervalos RR predominantes. En el desarrollo de la presente disertación se mostrarán algunos resultados incompatibles con dichas teorías, razón por la cual se presenta y defiende una nueva hipótesis que sugiere que los intervalos RR predominantes están relacionados con el proceso fibrilatorio auricular. / Martínez Climent, BA. (2011). Characterization and Modeling of Atrioventricular Conduction during Atrial Fibrillation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10985

Yes / In this paper, a one-dimensional mathematical model based on coupled differential and algebraic equations has been developed for analysing the separation mechanism of a N-nitrosamine in a spiral-wound reverse osmosis process. The model is based on Spiegler and Kedem’s work on mass transport and Darcy’s law and concentration polarization to analyse the pressure drop and mass transfer coefficient in the module feed channel respectively. The model is built using the gPROMS software suite and validated using N-nitrosamine rejection experimental data from the literature, obtained by using a pilot-scale cross-flow reverse osmosis filtration system. Analysis results derived from the model corroborate experimental data.

Yes / In this work, the performance of oxidative desulfurization (ODS) of dibenzothiophene (DBT) in light gas oil (LGO) is evaluated with a homemade manganese oxide (MnO2/γ-Al2O3) catalyst. The catalyst is prepared by Incipient Wetness Impregnation (IWI) method with air under moderate operating conditions. The effect of different reaction parameters such as reaction temperature, liquid hour space velocity and initial concentration of DBT are also investigated experimentally. Developing a detailed and a validated trickle bed reactor (TBR) process model that can be employed for design and optimization of the ODS process, it is important to develop kinetic models for the relevant reactions with high accuracy. Best kinetic model for the ODS process taking into account hydrodynamic factors (mainly, catalyst effectiveness factor, catalyst wetting efficiency and internal diffusion) and the physical properties affecting the oxidation process is developed utilizing data from pilot plant experiments. An optimization technique based upon the minimization of the sum of the squared error between the experimental and predicted composition of oxidation process is used to determine the best parameters of the kinetic models. The predicted product conversion showed very good agreement with the experimental data for a wide range of the operating condition with absolute average errors less than 5%.