Se ha realizado una revisión de la literatura para identificar qué se sabe en relación con los mecanismos de transferencia de calor, comportamiento termofluidodinámico, características de la solidificación, factores que influyen en el origen de defectos en el acero y uso de estrategias que impactan en una reducción de los defectos que se originan, principalmente, en el molde de la colada continua de acero. La metodología consistió en colectar y sintetizar conocimientos fragmentados, comparar la información encontrada en diferentes fuentes, y dar una respuesta, clara y actualizada, sobre el comportamiento termofluidodinámico del acero en el molde de colada. Como resultado de esta revisión se puede concluir que los defectos graves, como grietas y depresiones, están relacionados con el comportamiento termomecánico; las grietas se asocian al flujo turbulento, variación en el nivel del menisco, alta velocidad de colada y comportamiento inadecuado del polvo colador y la segregación se relaciona con la contracción del acero, temperatura y velocidad de colada y el flujo de calor en el contorno de la pieza. También se ha encontrado que, a pesar de la complejidad de los fenómenos que ocurren en el molde, se puede lograr la formación de una costra de acero adecuada y reducir la aparición de defectos, realizando las acciones que propicien un ajuste adecuado de los parámetros del molde. Además, es imprescindible aplicar prácticas de conicidad y oscilación del molde, configuración de buza y aplicación de campos electromagnéticos, para producir un acero de calidad.

El control de la temperatura de los alimentos mediante la utilización de un equipo de congelación criogénico se torna complicado cuando se emplean técnicas de control clásico tipo PID (Proporcional + Integral + Derivativo), debido al fuerte acoplamiento entre las variables y las no linealidades propias del sistema. Actualmente, en la mayoría de las plantas procesadoras de alimentos que utilizan túneles de congelación criogénico, el control es llevado a cabo por medio del ajuste manual de los valores de consigna o setpoint de los lazos de control de velocidad y temperatura del túnel de congelación, lo que trae como consecuencia desviaciones en la salida del proceso, derivadas principalmente de la diferencia de criterios existentes entre los operadores y de la velocidad de respuesta de estos últimos ante variaciones en las condiciones del proceso. En este trabajo se tratan separadamente los lazos de control de velocidad y temperatura, se reconfiguran y entonan los lazos existentes, para luego desarrollar un controlador difuso tipo Takagi-Sugeno que permite ajustar el valor de consigna de la temperatura del túnel de congelación en función al producto y las condiciones de entrada del alimento al proceso. El comportamiento del sistema se comprueba mediante la simulación del mismo, verificándose que se mantiene la temperatura del producto en -18 °C, pese a que fue sometido a cambios en la masa de producto a enfriar (de 200 kg a 220 kg) y en el flujo másico del producto (de 650 kg/h a 700 kg/h).

En el presente estudio se resolvió, usando el método de los volúmenes finitos, un modelo matemático multifísico en 3D para predecir los fenómenos de flujo de fluidos y transferencia de calor en un molde de colada continua de palanquillas de acero 20CrMnTi. Los resultados mostraron la alta capacidad de enfriamiento del sistema para la formación de una capa sólida progresiva y uniforme que inicia muy cerca del menisco y alcanza a la salida del molde un espesor del 10 % de la sección de la pieza colada. A la salida de la boquilla de entrada sumergida (SEN) el acero experimentó un reflujo con una profundidad de 0,45 m medida desde el menisco. Parte del reflujo en ascenso llegó al menisco y descendió infiltrándose por las paredes del molde. Se observaron velocidades menores a 0,2 m/s en la zona superior del molde y gran penetración del chorro de acero en el centro del molde. Se concluyó, con base en lo descrito en la literatura, lo siguiente: a) El espesor de la costra solidificada, a la salida del molde, es suficiente para evitar roturas en la pieza debido a la presión ferrostática que ejerce el acero líquido, b) Las velocidades en el área del menisco generan baja turbulencia, lo que evita que se produzca atrapamiento de escoria en el acero líquido, c) Las condiciones fluidodinámicas que se presentan en la zona superior del molde, pueden ser contraproducentes para la transferencia de calor en el menisco y la disipación del sobrecalentamiento en el acero.

Particle Swarm Optimization (PSO) is a metaheuristic optimization technique based on population behavior, inspired by the movement of a flock of birds or a school of fish. In this method, particles move in a search space to find the global minimum of an objective function. In this work, a modified PSO algorithm written in Fortran 90 is proposed. The optimized structures obtained with this algorithm are compared with those obtained using the basin-hopping (BH) method written in Python (3.10), and complemented with density functional theory (DFT) calculations using the Gaussian 09 software. Additionally, the results are compared with the structural parameters reported from single crystal X-ray diffraction data for carbon clusters ${\mathrm{C}}_n$(n = 3–5), and tungsten–oxygen clusters, ${\mathrm{WO}}_n^{m-}$(n = 4–6, $m=2,4,6$). The PSO algorithm performs the search for the minimum energy of a harmonic potential function in a hyperdimensional space $\in {\mathbb{R}}^{3N}$ (where N is the number of atoms in the system), updating the global best position ( $g_{best}$) and local best position ( $p_{best}$), as well as the velocity and position vectors for each swarm cluster. A good approximation of the optimized structures and energies of these clusters was obtained, compared to the geometric optimization and single-point electronic energies calculated with the BH and DFT methods in the Gaussian 09 software. These results suggest that the PSO method, due to its low computational cost, could be useful for approximating a molecular structure associated with the global minimum of potential energy, accelerating the prediction of the most stable configuration or conformation, prior to ab initio electronic structure calculation.

To adjust the parameters that influence the appearance of defects in the steel in the continuous casting mold, a particle swarm optimization algorithm (PSO) was developed using process models. The study considered multiple objectives with multiple restrictions and the results were compared with those reported by a teaching-learning-based optimization algorithm (TLBO). We conclude that the PSO has a good capacity to determine the parameters of the mold, and with it, it is possible to achieve an optimal solution without requiring great computational efforts.