Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Techno-economic feasibility of green hydrogen in different sectors of the mexican industry(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021-12-07) Romero Vázquez, Darío; Llamas Terrés, Armando Rafael; puemcuervo; Montesinos Castellanos, Alejandro; School of Engineering and Science; Campus Monterrey; Probst Oleszewski, Oliver MatthiasHydrogen produced from carbon free sources, or green hydrogen, has been identified as an important tool for the decarbonization of various industries. The aim of this study is, first, to understand the different methods of hydrogen production as well as its conventional and non-conventional uses. Then, the allowable costs of hydrogen for various industries in Mexico were determined. The allowable cost was defined as the cost at which using the green hydrogen process was equal to the cost of the conventional process for each industry. A model for calculating the levelized cost of hydrogen (LCOH) as a function of operating hours was proposed and combined with the information of the allowable costs estimated in order to evaluate if, after a certain number of operating hours, hydrogen could be produced given current techno-economic conditions in Mexico at a price equal or below its allowable cost. Alkaline electrolyzers producing hydrogen for more than 4,500 operating hours per year with electricity prices of 20 USD/MWh could reach the allowable cost for ammonia, refining and methanol industries at 2.2 USD/kgH2. Hydrogen as fuel for fuel cell vehicles can be produced below its allowable cost and be competitive against gasoline combustion engines, however hydrogen fuel cell vehicles are several times more expensive than conventional ICE cars and the cost of the fuel is not enough to compensate for the higher cost of the vehicles. Additionally, a multi-MW project for the exportation of green hydrogen produced from solar PV electricity in the state of Sonora, Mexico to California, U.S and Salina Cruz, Oaxaca was proposed in order to investigate the full supply chain of hydrogen under country-specific conditions. Several cases were studied and the levelized cost of each pathway was calculated. The model compares alkaline and PEM electrolysis, levelized costs of electricity and PPA costs estimations given the regulated tariffs of the National Electric System, and liquid hydrogen and ammonia as hydrogen carriers for transport. It was found that the least expensive pathways for hydrogen exportation was by ship using ammonia as an hydrogen carrier and produced from alkaline electrolyzers powered by on-site solar PV electricity at a final cost of 5.33 and 5.43 USD/kgH2 to California and Salina Cruz, respectively. Finally, it was evaluated if using curtailed electricity from renewable sources at a cost of 10 USD/MWh could improve the economics of such project. It was found that for every 5% of total energy consumption coming from curtailed electricity, the final cost of hydrogen only decreased by around 1%. In the future, costs reduction of electrolyzers and improved capacities of ships will be crucial for the reduction of final costs of green hydrogen.
- High-Efficiency micro-CCHP unit and a smart microgrid: technical and economic feasibility for Tecnológico de Monterrey(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021) Gutiérrez Campos, Victor Humberto; LLAMAS TERRES, ARMANDO RAFAEL; 237895; Llamas Terrés, Armando Rafael; puelquio, emipsanchez; Rodríguez Treviño, Daniel; Camargo Reyes, Luis Enrique; School of Engineering and Sciences; Campus MonterreyAfter the Mexican Energy Reform was approved in December 2013 and enacted in August 2014, the Wholesale Electricity Market (Mercado Eléctrico Mayorista) favored a market configuration where competition for private and public generators and suppliers, to reduce overall energy costs and increase private investment in Mexico. Nonetheless, since Transmission and Distribution infrastructure remained under CFE’s jurisdiction, there has been a lack of projects to build, or renovate new and current power lines, to seemingly hinder private generation and supply. Tecnológico de Monterrey’s main campus, located in Monterrey, Nuevo Leon, is expected to grow around three times its size within the next 30-40 years, which generates many questions about the available power in the current local transmission and distribution lines. Therefore, the addition of a micro-CCHP (Combined Cooling, Heat, and Power) unit in the new housing building “Residencias ABC” to supply the building’s electrical demand, and part of its cooling demand. Additionally, by replacing the existing equipment of the current underground microgrid, it is possible to develop a Smart Microgrid (SMG) to optimize distributed energy generation, and grid and loads energy consumption. The surplus energy generated by the engine would supply the Campus’s electric demand through the SMG previously mentioned. The system should analyze historical data to generate demand forecasts due to weather conditions, occupation forecasts, and user inputs. The feasibility of combining a micro-CCHP unit and an SMG will be demonstrated through energy analysis and a business model considering the equipment investment, and the current Campus’s operating cost for energy, water, and natural gas
- Desarrollo de oportunidades de ahorro por concepto de energía eléctrica en planta de manufactura(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-11-20) Gámez Peña, Leonardo; LLAMAS TERRES, ARMANDO RAFAEL; 237895; Llamas Terrés, Armando Rafael; emipsanchez; Camargo Reyes, Luis Enrique; Guzmán Ávila, Mauricio; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus MonterreyEl gasto realizado por concepto de suministro de energía eléctrica se encuentra dentro de los costos operativos con mayor peso para una empresa, especialmente en aquellas empresas cuyos procesos incurren en una alta demanda de este vital recurso. Este rubro se ha visto afectado de manera evidente en el estado actual de la industria eléctrica en Mexico, en la cual, lejos de presentar reducción en costos y tarifas, como sucede en otros países cuyas economías están a la par, se han presentado incrementos importantes, los cuales obligan a los usuarios del sistema eléctrico a tomar medidas con las cuales se reduzca el impacto ocasionado. El presente documento aborda este tema, buscando encontrar oportunidades de ahorros por el concepto de facturación de suministro de electricidad para una empresa de manufactura localizada en Santa Catarina, Nuevo León. Para llevar a cabo esto, se realizó primeramente un análisis histórico del consumo de energía en los últimos cuatro años, adicional a un diagnóstico de calidad de energía de la planta. Derivado de esto se seleccionaron cuatro oportunidades de ahorro, desarrollando así su justificación técnica y económica en búsqueda de su implementación, basado en el beneficio financiero potencial para la empresa. Se determino su viabilidad económica para la misma y se estimó el beneficio económico de dos de las opciones que fueron implementadas.
- Modelación del Sistema Eléctrico Nacional para la Predicción del Precio Marginal Local(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-06-15) Rojas López, Sosmar Eduardo; LLAMAS TERRES, ARMANDO RAFAEL; 237895; Llamas Terrés, Armando Rafael; ilquio, emipsanchez; Ibara Yúnez, Alejandro; Astudillo López, Jonathan; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus MonterreyMéxico ha pasado por un proceso de liberalización y desregulación del sector eléctrico. Esto se logró mediante la Reforma Energética, en la cual mediante una legislación en el 2014 se establece la Ley de Industria Eléctrica (LIE), lo que trajo consigo la creación del Mercado Eléctrico Mayorista (MEM). En el se comercializan diferentes productos asociados, además de la electricidad, lo que permitió cambiar las reglas del juego. Es decir, se pasó de una estructura casi monopólica a una más competitiva,donde ahora existen más ofertantes para cubrir la demanda de energía. Esto resulta interesante, debido a que existen una serie de factores que tienen un impacto en el precio de la electricidad. En el caso de México, en el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), se realiza una metodología basada en Precios Marginales Locales(PML) para calcular el precio de la electricidad. Dado que el PML es el conjunto delas componentes marginales de energía, congestión y pérdidas, se obtiene información sobre la situación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Analizar el comportamiento del PML tiene un impacto relevante en la toma de decisiones tanto para los participan-tes del mercado como el operador del mercado, en el corto, mediano y largo plazo, lo que significa que se puede identificar dónde se tienen que realizar las inversiones para el desarrollo de proyectos energéticos. Por lo anterior, que en este trabajo se realiza la modelación y simulación del SEN con base a sus regiones de transmisión, la información del área pública y sitio para participante del mercado del CENACE. Los procesos de modelación y simulación se realizaron con el software PLEXOS de Energy Exemplar validándolo con base a un comparativo de los PML históricos.
- Sistema de administración de energía utilizando Internet de las Cosas (IoT)(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-15) Lizárraga Osuna, David; Baez Moreno, Jesús Antonio; Llamas Terrés, Armando Rafael; Caramago Reyes, Luis EnriqueSe desarrolló un sistema de administración de energía utilizando Internet de las Cosas (IoT), el cual gestiona los equipos de aire acondicionado en instalaciones comerciales y edificios, pudiendo lograr ahorros en energía y demanda. Además, es completamente configurable y funciona en empresas con cualquier número de sucursales y aires acondicionados. El sistema está compuesto por un dispositivo central, que cuenta con una interfaz web, desde el cual se puede monitorear y controlar los equipos de aire acondicionado; por módulos remotos, los cuales envían y reciben información de manera inalámbrica vía WiFi, y son los encargados de medir la temperatura y humedad, así como controlar a los aires acondicionados; y finalmente por gateways que sirven como puente de comunicación entre el dispositivo central y los módulos remotos en caso de que existan múltiples redes. Para el desarrollo del sistema se utilizó solamente hardware y software de código abierto. Dentro del hardware utilizado, destacan el Raspberry Pi 3 Model B como dispositivo central, dos Arduino Megas con sus respectivos Ethernet Shields como gateway, y NodemCU como módulo remoto, utilizando DHT22 para las mediciones de temperatura y húmedad, así como relevadores de pulso para controlar los aires acondicionados. Se usaron varios protocolos de comunicación, tal como el UDP, utilizado para la comunicación entre el dispositivo central con los gateways, así como la comunicación entre los gateways y los módulos remotos. Modbus RTU, protocolo que utilizan los Arduinos Mega de los gateways para transferir información entre ellos; y el protocolo I2C, utilizado por un Arduino para poder leer y escribir sobre un RTC con el objetivo de mantener la hora actualizada. Los dispositivos fueron programados con diversos lenguajes, destacando PHP, HTML5, CSS3 y JavaScript, utilizados para la programación de la interfaz web. El lenguaje Python con el cual se desarrolló la programación para que el dispositivo central se pudiera comunicar con los gateways, y el lenguaje Arduino, usado para programar los Arduinos Mega y los NodemCU. Se probaron 2 prototipos, el primero de una sucursal y un equipo de aire acondicionado simulado con focos, con el objetivo de probar el sistema de control. El segundo de 3 sucursales y 4 equipos de aire acondicionado, cuya prueba duró 110 días, con el objetivo de ver la calidad de la comunicación entre los dispositivos, logrando arriba del 99.6% de paquetes UDP satisfactorios y arriba de 98.4% de paquetes enviados por serial con Modbus.
- Análisis de estabilidad transitoria de sistemas eléctricos con una línea de transmisión de corriente directa basada en convertidores de fuente de voltaje(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-15) Lara Jiménez, Mia Mitzi; Llamas Terrés, Armando Rafael; Viramontes Brown, Federico Angel; Guerrero Garza, Juan JoseHasta el presente, en México aún no existen líneas de Transmisión en Corriente Directa (HVDC), pero ya se tiene contemplado para el 2024 que estén en servicio varios proyectos de líneas de transmisión en HVDC en la red eléctrica mexicana. Las aplicaciones principales de los sistemas HVDC son la transmisión de altas cantidades de energía por largas distancias, interconexión de sistemas asíncronos y enlaces por cable submarino y/o subterráneo. Debido al creciente desarrollo de los Convertidores de Fuente de Voltaje (VSC) para HVDC, los cuales tienen mayor capacidad de control de potencia activa y reactiva, se abre la posibilidad de obtener beneficios adicionales tales como la mejora de la estabilidad transitoria del sistema CA al cual está conectado. El objetivo de este trabajo es demostrar el beneficio en la estabilidad transitoria de los sistemas eléctricos que es capaz de proporcionar un enlace de transmisión en Corriente Directa basado en VSC, como complemento a la aplicación principal de dicho enlace HVDC. Se resumen las características de la tecnología HVDC basada en VSC y sus posibles aplicaciones en las obras de transmisión propuestas por SENER en el Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN) 2017-2031. En este trabajo se presentan casos de estudio de estabilidad transitoria en dos sistemas eléctricos ficticios con una línea de Transmisión en CD basada en VSC, con el fin de ilustrar los beneficios que los sistemas HVDC aportan a los sistemas eléctricos como adición a la aplicación principal del enlace HVDC. La simulación de los casos de estudio se realizó con la herramienta PSS/E®, propiedad de SIEMENS PTI™. El modelo de línea HVDC-VSC utilizado es propiedad de la compañía ABB™, el cual está basado en su tecnología denominada HVDC Light®. De acuerdo con la revisión bibliográfica y con los resultados obtenidos en las simulaciones realizadas, se puede confirmar que los sistemas HVDC-VSC, como beneficio adicional a su aplicación principal, influyen de manera positiva a los sistemas eléctricos mejorando su estabilidad transitoria. El potencial de mejora de la estabilidad transitoria con la modulación de la potencia activa mediante controladores suplementarios existe desde los sistemas HVDC convencionales, pero con los VSC la respuesta es mucho más rápida, además de que se cuenta con la posibilidad de la modulación de potencia reactiva, capacidad con la que no cuenta la tecnología convencional de HVDC. La funcionalidad de mejora de la estabilidad transitoria mediante la modulación de potencia activa podría ser una buena opción para los proyectos a futuro que se tienen en México con HVDC, en especial en los sistemas de Corriente Directa basados en VSC tales como la Interconexión de Baja California al SIN y la Interconexión de BSC al SIN.
- Pronósticos de venta de energía en el nuevo mercado eléctrico mexicano para modelo de oportunidad del parque fotovoltaico Schneider Electric PIIT operando con baterías(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-14) Jorge Armando Orozco Martínez; Llamas Terrés, Armando Rafael; Viramontes Brown, Federico Ángel; Gutiérrez Villanueva, Efraín; Hernández Ramírez, José Martin; Viramontes Brown, Federico ÁngelLa generación de electricidad por medio de paneles fotovoltaicos se presenta a nivel mundial como una de las alternativas más adecuadas debido a la necesidad de disponer de una fuente de energía limpia y compatible con el medio ambiente. Este proyecto implica entender todo el panorama del nuevo mercado eléctrico, para establecer bajo que modalidades puede participar la compañía Schneider Electric PIIT con su parque fotovoltaico, y bajo cuál esquema sería más conveniente vender su energía producida. El precio al que se paga la energía en el nuevo mercado se le llama “Precio Marginal Local” el cuál varia cada hora y cada día, debido a esto es necesario establecer pronósticos y dimensionar un banco de baterías, para tener un control respecto a qué hora vender la energía (cuando el precio es punta) y cuando cargar banco de baterías (cuando el precio es bajo). Se estudiaron todas la implicaciones que trajo consigo los nuevos reglamentos con respecto a la nueva reforma energética del 2014 y el nuevo mercado eléctrico planteado con esta, analizando a detalle la Ley de la Industria Eléctrica (LIE) publicada en agosto del 2014, la Ley de la Transición Energética (LTE) publicada en diciembre 2015, los Diarios Oficiales de la Federación (DOF’s) que relacionan directamente los temas de generación distribuida (generación con capacidad menor a 500kW de capacidad) siendo estos: “Manual de Interconexión de Centrales de Generación con Capacidad menor a 0.5 MW” publicado en Diciembre del 2016, “disposiciones administrativas de carácter general, los modelos de contrato, la metodología de cálculo de contraprestación y las especificaciones técnicas generales, aplicables a las centrales eléctricas de generación distribuida y generación limpia distribuida” publicado en Marzo del 2017, “Las Bases del Mercado Eléctrico” publicadas en septiembre del 2015 y también el DOF que establece las bases de los Certificados de Energías Limpias (CELs) “criterios para el otorgamiento de Certificados de Energías Limpias y los requisitos para su adquisición.” Publicado en octubre del 2014. Además, también fue necesario estudiar otros documentos relacionados con el nuevo mercado eléctrico publicados de manera extraoficial para tener otras perspectivas y un entendimiento más claro de varios conceptos, como los publicados por la empresa “PWC México”. Los resultados obtenidos en esta investigación ofrecen la oportunidad de analizar a detalle la posibilidad de verificar la factibilidad o no, de participar en el nuevo mercado eléctrico mexicano con un parque fotovoltaico operando con un banco de baterías ofertando en horas estimadas con precios elevados, a través de, la implementación de pronósticos.
- Assessment of the opportunities for integrating a Dynamic Line Rating System in the Mexican National Electric Grid(2017-12-04) Tarín Santiso, Ana Victoria; Probst, Oliver; Llamas Terrés, Armando Rafael; Osvaldo Miguel Micheloud Vernackt
- Evaluación técnica y económica para la instalación de una subestación de potencia en el Valle de México mediante el modelado en SynerGEE.(2017-05-15) Méndez González, Jaime Roger; Llamas Terrés, Armando Rafael; Cervantes Jaramillo, Enrique Luis; Micheloud Vernackt, Osvaldo MiguelEn la actualidad el diseño y la operación de las redes eléctricas de distribución en el Valle de México ha sido superado por la alta demanda de los usuarios que buscan un servicio de calidad y continuidad del suministro eléctrico, esto se debe en gran medida a que en su momento no se efectuó una correcta planificación, ni un estudio a largo plazo que permitiera enfocar los recursos financieros y humanos para la atención de estos requerimientos; cabe mencionar que dichas instalaciones eran operadas por la extinta Compañía de Luz y Fuerza del Centro y que la Comisión Federal de Electricidad tomó posesión de ellas en el año de 2009, habiéndose enfocado primeramente a la toma del control de las instalaciones del Valle de México y años más tarde en el reordenamiento de la red eléctrica de distribución. Por lo antes descrito se hace necesario qué el estudio de la planeación a corto y mediano plazo permita diseñar y crear nuevas instalaciones tales, como subestaciones de potencia y redes eléctricas de media tensión, que permitan abastecer de energía eléctrica a los usuarios del Valle de México cuya carga es muy concentrada, este proyecto recopiló la información del comportamiento eléctrico de la parte Sur del Valle de México, de manera particular en las instalaciones de las Delegaciones Tlalpan y Magdalena Contreras, cuya densidad de carga es considerable y las instalaciones con un alto grado de envejecimiento lo que provoca altas pérdidas técnicas y severas variaciones de voltaje.
- Modelling and power quality Assessment of an electrolytic cleaning line in the steel-making industry(2017-05-09) Suárez Guerrero, César Eduardo; Llamas Terrés, Armando Rafael; Micheloud Vernackt, Osvaldo Miguel; Acosta Cavazos, Raúl JaimeThis thesis deals with the analysis of the electrical operating conditions in an Electrolytic Cleaning line located inside a relatively new steel-making factory property of Ternium México, and the process to obtain a functional model of the main loads’ circuit using the commercial software MATLAB/Simulink. The motivation for this project was the appearance of several problems in components – whose severity and frequency were not contemplated during the initial design – that were initially believed to stem from Power Quality issues, and a desire to understand the impact that some planned modifications might have in the entire subsystem. In order to validate the data obtained through the simulated model, several pieces of equipment were used to either continuously capture and verify data during normal operation for a period of four weeks or to obtain data at several different occasions during a six-month timeframe. Meanwhile, the aforementioned computer model was being improved by including real-life parameters and characteristics in order to prepare for the eventual simulation. When that was done, the model was fed with data concerning the behavior that devices like an AFE or FOC-based drives would have during normal processing of a roll going through the line. The obtained results were thus contrasted against the actual data obtained by the different measurement devices, producing a discussion centered on the Power Quality attributed of both datasets oriented specifically towards harmonic distortion and its reduction. Finally, several recommendations are given to reduce the effects that were found during the simulation and the various field inspections done during the execution of the project while emphasizing possible avenues of improvement for prospective future work