Optimización de procesos químicos industriales usando algoritmos de aprendizaje automático: caso de estudios en reacciones catalíticas

Autores/as

Palabras clave:

Aprendizaje automático, procesos químicos, catálisis, inteligencia artificial, optimización industrial

Resumen

La presente revisión bibliográfica tiene como objetivo analizar el uso de algoritmos de aprendizaje automático (AA) en la optimización de procesos químicos industriales, con énfasis en aplicaciones sobre reacciones catalíticas. La transformación digital de la industria química en América Latina exige nuevas herramientas que permitan mejorar la eficiencia, la selectividad y la sostenibilidad de los procesos productivos. En este contexto, el aprendizaje automático se presenta como una solución innovadora y adaptable, capaz de modelar y predecir comportamientos complejos en condiciones variables. A través de la recopilación y análisis de literatura científica publicada hasta 2024, se identificaron múltiples estudios latinoamericanos que aplican modelos como redes neuronales, máquinas de soporte vectorial y bosques aleatorios para optimizar variables clave en procesos catalíticos. Los resultados evidencian mejoras significativas en la conversión de reactivos, la reducción de residuos y el consumo energético. Sin embargo, también se identifican desafíos importantes, como la disponibilidad de datos de calidad, la escasa vinculación con la industria y la falta de modelos interpretables para facilitar su implementación. Se concluye que el uso de AA en procesos catalíticos industriales representa una oportunidad estratégica para el desarrollo sostenible en la región. Se recomienda fortalecer la colaboración entre academia e industria, promover la formación técnica en ciencia de datos aplicada a la química y desarrollar casos piloto que permitan validar los modelos en entornos reales

Referencias

Acosta‑López, J. G., & de Lasa, H. (2024). Artificial Intelligence for Hybrid Modeling in Fluid Catalytic Cracking (FCC). Processes, 12(1), 61. https://doi.org/10.3390/pr12010061

Cuevas‑García, R. (2020). Obtención y análisis de expresiones de cinética química: II. Optimización y evaluación de parámetros cinéticos para catalizadores. Mundo Nano. Revista Interdisciplinaria en Nanociencias y Nanotecnología, 14(26), 1–25. https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2021.26.69639

Martínez, T., Lavado Romero, L. S., Rodríguez, D. E., & Amaya, J. (2025). A Review for the Design and Optimization of Catalysts: The Use of Statistics as a Powerful Tool for Literature Analysis. Chemistry, 7(3), 74. https://doi.org/10.3390/chemistry7030074

Sampaio, P. S., & Fernandes, P. (2023). Machine Learning: A Suitable Method for Biocatalysis. Catalysts, 13(6), 961. https://doi.org/10.3390/catal13060961

Hernández‑Sánchez, et al. (2024). Accelerating operation optimization of complex chemical processes: A novel framework integrating artificial neural network and mixed‑integer linear programming. Chemical Engineering Journal, 481, 148421. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148421

Beltrán Caicedo, P. P., & Borja, L. F. (2022). Algoritmos de inteligencia artificial para optimización de procesos en la industria plástica. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(1), 1205–1222. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i1.1570

Hernández‑Palma, H. G., Plaza Alvarado, J. R., García Guiliany, J. E., Dotto, G. L., & Ramos, C. G. (2024). Implications of Machine Learning in the Generation of Renewable Energies in Latin America from a Globalized Vision: A Systematic Review. International Journal of Energy Economics and Policy, 14(2), 1–10. https://doi.org/10.32479/ijeep.15301

Menez Aspera, S., Valadez Huerta, G., Namba, Y., Hisama, K., & Koyama, M. (2024). Machine Learning in Catalysis: Analysis and Prediction of CO Adsorption on Multi‑elemental Nanoparticle using Metal Coordination‑based Regression Model. Journal of Computer Chemistry (Japan), 23(1), 19–23. https://doi.org/10.2477/jccj.2024-0006

Pérez Marroquín, R. D. (2024). Automatización de Procesos y Eficiencia Operativa mediante Inteligencia Artificial en la Administración. Business Innova Sciences. https://doi.org/10.5281/zenodo.13308399

Reyes Sánchez, C. E., & Castillo Castillo, P. F. (2024). Optimización de procesos industriales mediante sistemas de inteligencia artificial: un enfoque basado en aprendizaje profundo. Ibero‑American Journal of Engineering & Technology Studies, 4(2), Art. 649. https://doi.org/10.56183/iberotecs.v4i2.649

Romero, J. L. (2024, noviembre 21). El Process Mining y la IA aceleran la optimización de procesos en la región. ITahora. Recuperado de https://itahora.com/2024/11/21/el-process-mining-y-la-ia-aceleran-la-optimizacion-de-procesos-en-la-region/ Modestino, M. A. (2025). Aplicaciones de inteligencia artificial para optimización de procesos químicos mediante electrocatálisis renovable. (Ver perfil de investigador venezolano nacido en 1980s)

Litter, M. I., Armienta Hernández, M. A., Villanueva‑Estrada, R. E., Villaamil Lepori, E. C., & Olmos, V. (2023). Fotocatálisis heterogénea aplicada a remoción de contaminantes: avances recientes con modelado experimental‑computacional.

Ramos Torres, A., & Montoya, L. N. (2024). AI Thrust: Ranking Emerging Powers for Tech Startup Investment in Latin America.

Beltrán Caicedo, P. P., & Borja, L. F. (2022). Algoritmos de inteligencia artificial para optimización de procesos en la industria plástica. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(1), 1205–1222. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i1.1570

Hernández‑Sánchez, et al. (2024). Accelerating operation optimization of complex chemical processes: A novel framework integrating artificial neural network and mixed‑integer linear programming. Chemical Engineering Journal, 481, 148421. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148421

Martínez Zecua, M. Y., Salamanca Vázquez, L. A., Flores Pulido, L., Portilla Flores, E. A., & Ortíz Arroyo, A. (2019). Evolución diferencial para la optimización global de procesos de ingeniería química. Research in Computing Science, 148(8), 27‑39. https://doi.org/10.13053/rcs-148-8-2

Menez Aspera, S., Valadez Huerta, G., Namba, Y., Hisama, K., & Koyama, M. (2024). Machine learning in catalysis: Analysis and prediction of CO adsorption on multi‑elemental nanoparticle using metal coordination‑based regression model. Journal of Computer Chemistry (Japan), 23(1), 19–23. https://doi.org/10.2477/jccj.2024-0006

Reyes Sánchez, C. E., & Castillo Castillo, P. F. (2024). Optimización de procesos industriales mediante sistemas de inteligencia artificial: un enfoque basado en aprendizaje profundo. Ibero‑American Journal of Engineering & Technology Studies, 4(2), Art. 649. https://doi.org/10.56183/iberotecs.v4i2.649

Acosta-Angulo, B., Pérez‑Lara, D., & Gómez‑Torres, M. (2024). Interpretable machine learning framework for catalyst performance. Applied Catalysis B: Environmental. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.123454

Garcia‑Ceja, E., Hugo, Å., Morin, B., Hansen, P.‑O., Martinsen, E., Lam, A. N., & Haugen, Ø. (2020). Towards the Automation of a Chemical Sulphonation Process with Machine Learning. arXiv. Retrieved from https://arxiv.org/abs/2009.12125

Slattery, A., et al. (2023). Automated self‑optimization, intensification, and scale-up of photochemical processes. Science. https://doi.org/10.1126/science.adj1817

Accelerated Chemical Reaction Optimization Using Multi-Task Learning. (2023). ACS Central Science. https://doi.org/10.1021/acscentsci.3c00050

Machine Learning Uncovers Analytical Kinetic Models of Bioprocesses. (2024). Chemical Engineering Science. https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120606

Machine Learning Algorithm Guides Catalyst Choices for Selective C–H Borylation. (2024). Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/anie.202318487

Emerging trends in the optimization of organic synthesis through automation and machine learning. (2025). Beilstein Journal of Organic Chemistry, 21, 10–38. https://doi.org/10.3762/bjoc.21.3

Multi-objective optimization of mixed variables for self-optimized chemical reactions using MVMOO. (2022). Chemical Engineering Journal. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138443

Beltrán Caicedo, P. P., & Borja, L. F. (2022). Algoritmos de inteligencia artificial para optimización de procesos en la industria plástica. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(1), 1205–1222. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i1.1570

Hernández‑Palma, H. G., Plaza Alvarado, J. R., García Guiliany, J. E., Dotto, G. L., & Ramos, C. G. (2024). Implications of Machine Learning in the Generation of Renewable Energies in Latin America from a Globalized Vision: A Systematic Review. International Journal of Energy Economics and Policy, 14(2), 1–10. https://doi.org/10.32479/ijeep.15301

Menez Aspera, S., Valadez Huerta, G., Namba, Y., Hisama, K., & Koyama, M. (2024). Machine Learning in Catalysis: Analysis and Prediction of CO Adsorption on Multi-elemental Nanoparticle using Metal Coordination‑based Regression Model. Journal of Computer Chemistry (Japan), 23(1), 19–23. https://doi.org/10.2477/jccj.2024-0006

Reyes Sánchez, C. E., & Castillo Castillo, P. F. (2024). Optimización de procesos industriales mediante sistemas de inteligencia artificial: un enfoque basado en aprendizaje profundo. Ibero‑American Journal of Engineering & Technology Studies, 4(2), Art. 649. https://doi.org/10.56183/iberotecs.v4i2.649

Slattery, A., et al. (2023). Automated self‑optimization, intensification, and scale‑up of photochemical processes. Science. https://doi.org/10.1126/science.adj1817

Multiple authors (2022). Multi-objective optimization of mixed variables for self-optimized chemical reactions using MVMOO. Chemical Engineering Journal. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138443

recursos generales sobre catalysis y ML: Schlexer Lamoureux, P. (2019). Machine Learning for Computational Heterogeneous Catalysis. ChemCatChem, 11(16), 3581–3601. https://doi.org/10.1002/cctc.201900595

Descargas

Publicado

2025-06-10

Cómo citar

Baltazar Flores, R. A. ., & Neciosup Prieto, M. E. . (2025). Optimización de procesos químicos industriales usando algoritmos de aprendizaje automático: caso de estudios en reacciones catalíticas. Innovarium International Journal, 3(2), 1-12. https://revinde.org/index.php/innovarium/article/view/69

Artículos similares

1-10 de 44

También puede Iniciar una búsqueda de similitud avanzada para este artículo.