Nieuwe wiskundige methoden maken chemische fabrieken veiliger

Een innovatieve aanpak in de chemische industrie belooft fabrieken veiliger en efficiënter te maken. Promovendus Rob Faessen ontwikkelde nieuwe wiskundige methoden die computermodellen betrouwbaarder maken en kostbare fouten helpen voorkomen. Zijn werk, dat natuurkunde, wiskunde en informatica combineert, biedt een oplossing voor onveilige situaties in fabrieksontwerpen.

Ontdekking van nieuwe wiskundige methoden

Rob Faessen, promovendus aan de Technische Universiteit Eindhoven en werkzaam bij ASML, heeft een bijzondere bijdrage geleverd aan de chemische industrie. Hij ontwikkelde wiskundige methoden die de betrouwbaarheid van computermodellen aanzienlijk verbeteren. Deze modellen worden gebruikt om druk, temperatuur en stromingen in fabrieken te berekenen, zodat ingenieurs installaties veilig kunnen ontwerpen.

Faessens aanpak richt zich op het automatisch controleren van vergelijkingen die achter deze modellen schuilgaan. Fouten in zulke berekeningen kunnen leiden tot verkeerde ontwerpen of onveilige situaties. Met zijn nieuwe wiskundige methoden kunnen ingenieurs deze risico’s beter inschatten en aanpakken.

Opvallend is dat Faessen, die in de zestig is, zijn promotieonderzoek op latere leeftijd afrondde. Hij verdedigde zijn proefschrift op 7 oktober aan de TU Eindhoven, een prestatie die bewondering oproept.

Diepgaande controle met wiskundige methoden

De meeste software die chemisch ingenieurs gebruiken, lost complexe rekenmodellen wel op, maar controleert de logica van vergelijkingen amper. Simpele fouten, zoals het optellen van meters en kilo’s, worden soms opgemerkt, maar diepere problemen blijven vaak onzichtbaar. Faessen pakte dit aan met zijn wiskundige methoden, die vijf aspecten van vergelijkingen analyseren.

Deze aspecten omvatten de chemische inhoud, het veranderlijke gedrag, de geometrische structuur, relaties tussen variabelen en een nieuw concept genaamd tensiveness. Dit concept verfijnt het verschil tussen intensieve en extensieve eigenschappen, zodat ingenieurs beter kunnen beoordelen of grootheden juist gecombineerd worden.

Met deze methode kunnen fouten die eerder over het hoofd werden gezien, nu worden opgespoord. Dit maakt procesmodellen niet alleen robuuster, maar ook veiliger voor praktisch gebruik in de industrie.

Van theorie naar praktijk met Equate en Equator

Om zijn ideeën direct toepasbaar te maken, ontwikkelde Faessen twee hulpmiddelen: de computertaal Equate en de software Equator. Met Equate kunnen ingenieurs hun modellen gestructureerd vastleggen, terwijl Equator automatisch controleert of alles klopt. Dit onderscheidt zich van andere programma’s zoals Julia of Mathematica, die vooral eenheden checken.

Equator gaat verder door variabelen en hun onderlinge relaties te analyseren. Dit levert gerichte feedback op over mogelijke fouten. Faessen testte zijn software op eenvoudige modellen met ingebouwde fouten en ontdekte dat Equator ze allemaal vond.

Daarna paste hij het toe op een complexe oliescheidingsinstallatie met honderden vergelijkingen. Ook daar wees Equator nauwkeurig aan waar problemen zaten, wat de effectiviteit van zijn aanpak bevestigt.

Uitdagingen met het SI-stelsel

Tijdens zijn onderzoek stuitte Faessen op een fundamenteler probleem: het Internationaal Stelsel van Eenheden (SI) is niet altijd geschikt voor computermodellen. Dit stelsel, dat eenheden zoals meter en kilogram definieert, mist soms precisie voor digitale berekeningen, wat tot onnauwkeurigheden kan leiden in fabrieksontwerpen.

Door dit probleem aan te kaarten, legt Faessen een basis voor verbeterde definities. Zijn werk kan helpen om eenheden beter af te stemmen op de manier waarop computers rekenen, wat de betrouwbaarheid van modellen verder vergroot.

Impact van wiskundige methoden op de toekomst

De door Faessen ontwikkelde wiskundige methoden kunnen een grote invloed hebben op de chemische industrie. Als deze technieken worden opgenomen in commerciële software, kunnen ingenieurs met meer zekerheid ontwerpen maken. Dit vermindert niet alleen de kans op kostbare fouten, maar maakt fabrieken ook veiliger.

Daarnaast draagt zijn werk bij aan efficiëntere processen. Door modellen nauwkeuriger te controleren, kunnen installaties beter worden afgestemd op hun doel, wat tijd en middelen bespaart. Zijn onderzoek toont aan dat slimme wiskunde een verschil kan maken.

Voor meer informatie over dit onderwerp kun je kijken op de website van de Technische Universiteit Eindhoven, waar Faessens promotieonderzoek is gepubliceerd.