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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- Evaluation of the performance of the MgO/CeO2/Cu catalysts on the CO2 hydrogenation to green methanol(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2025-01) Méndez Gutiérrez, Víctor Saúl; Montesinos Castellanos, Alejandro; emipsanchez; López Guajardo, Enrique Alfonso; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Orona Návar, CarolinaThe CO2 hydrogenation to methanol was performed with a series of MgO/CeO2/Cu catalysts with varied proportions, namely MgCeCu-3/2/5, MgCeCu-2/3/5, MgCeCu-1/4/5 and MgCeCu-1/5/4, that were synthesized with the coprecipitation method. The physicochemical properties of these catalysts were analyzed using XRD, XPS, CO2-TPD, H2-TPR and physisorption analysis techniques. The reaction conditions were at a pressure of 30 bar, temperatures of 200 or 230 °C, a H2/CO2 feed ratio of 3, and a reactor space velocity or 10000 ml∙gcat-1∙h-1 to determine the catalytic performance indicators of CO2 conversion, methanol C-selectivity and methanol space-time-yield. Also, a theoretical estimation of the equilibrium CO2 conversion and methanol C-selectivity at equilibrium was computed to compare the catalytic performance. Notably, the catalyst with the most CO2 conversion was MgCeCu-1/5/4with 12.3 % at 230 °C, the catalyst with the most methanol C-selectivity was MgCeCu-1/4/5 with at 200 °C, and the catalysts with the most methanol space-time yield was MgCeCu-1/4/5 with 0.1153 gMeOH∙gcat-1∙h-1 at 200 °C. The catalytic performance parameters change when the molar loadings of the three components were changed without reaching a direct relation, as the mixed effect of the physicochemical samples on them. XRD showed that a larger Ce/Cu ratio shrankCeO2 crystallites sizes until exceeding the value of 1. CO2-TPD showed that a larger Ce/Cu ration increased the proportion of intermediate strength basic sites and the total amount of basic sites, while a smaller Ce/Mg ratio increased the proportion of strong basic sites. H2-TPR showed that a larger Ce/Cu and Ce/Mg ratios increased CuO reducibility. XPS showed that the proportion of oxygen vacancies influenced the catalytic performance at low temperatures. Physisorption analysis indicated that the average pore size, which is near the micropore-mesopore frontier, has a significant effect in hindering the temperature sensitivity of the three catalytic performance parameters, where the micropores reduced the temperature effect on them.
- Data-driven modeling and bayesian optimization of cooling towers for the reduction of water consumption(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2025) Alatorre Cuéllar, Karla Valeria; Montesinos Castellanos, Alejandro; emipsanchez; Hernández Romero, Ilse María; López Guajardo, Enrique Alfonso; School of Engineering and Sciences; Campus MonterreyThis study presents a data-driven framework that integrates Machine Learning and Bayesian Optimization to minimize water consumption in industrial cooling towers while preserving cooling efficiency. Using historical operational and environmental data from a power generation facility, several regression models (Linear Regression, Random Forest, XGBoost, and Neural Networks) were developed to predict makeup water flow. Random Forest and XGBoost achieved the highest accuracy, with R2 scores of 0.982 and 0.972, respectively. Bayesian Optimization was employed to efficiently tune hyperparameters, yielding substantial improvements in predictive performance such as reducing RMSE by up to 18.6%. The methodology also incorporated feature importance analysis, which identified critical operational drivers such as blowdown flow and inlet water temperature. Overall, Random Forest was preferred due to its superior predictive accuracy, ease of interpretation, and practical integration into operational dashboards. By combining predictive modeling, optimization, and interpretability, the study offers a powerful methodology for a data-driven tool to support decision-making and identify opportunities for minimizing makeup water use in cooling tower operation.
- Multi-objective optimization of an integrated biofuel and power production network from Municipal Solid Waste (MSW) for Latin America(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2022-12-06) Niño Caballero, Javier Camilo; Montesinos Castellanos, Alejandro; puemcuervo, emimayorquin; López Guajardo, Enrique Alfonso; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Hernández Romero, Ilse MaríaDespite significant advances in waste management, there are still many challenges that require special and immediate attention. Such as, for example, the existence of uncontrolled open dumps, low recovery rates of waste fractions, expensive and inefficient treatments, and the environmental impact. Therefore, in this work, a multi-objective optimization is proposed to determine the optimal operation policy that considers the energetic valorization of MSW for Latin America, specifically Argentina, Brazil, Colombia, and Mexico. The optimization formulation considers the analysis of four technologies: anaerobic digestion, incineration, gasification, and pyrolysis, and it was developed, including the technical, economic, and environmental dimensions. This work addresses an approach for defining the relationships between the operational policies and the design of MSW management considering the above technologies. The solution to the problem consists of maximizing profit and the net emissions avoided from the operation of the technologies simultaneously. In addition, to attack the multi-objective problem, the epsilon-constraint method was used to find the optimal solutions. In addition, a trade-off solution is selected to present the main results associated with the operational policy of each country and as well with each proposed technology. Minimum sizes for the profitability of each technology were obtained for each country, and it was determined that Colombian plants and incineration technology require the lowest MSW ton managed to obtain profits opposing Brazil plants and pyrolysis technology. The model showed flexibility with the objective correlation, concluding that the economic and environmental objective functions are not necessarily in opposition. The present model is a general model that can be applied to another country or group of countries, considering the exact specifications.
- Caracterización y control de un sistema de aerocondensación en una planta de ciclo combinado por medio del control basado en datos para la mejora de su desempeño(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2022-04-20) Morales Cardona, Humberto; Montesinos Castellanos, Alejandro; puemcuervo, emipsanchez; Juarez Trujillo, Armando; Escamilla Martínez, Eugenio; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Mayo Maldonado, Jonathan CarlosLos sistemas de aerocondensamiento (ACC por sus siglas en inglés) son ampliamente utilizados en aplicaciones de refrigeración industrial, tales como generación energética y climatización de edificios. Un arreglo de una o más unidades se emplean dependiendo de la cantidad de calor a ser removido, sin embargo, su rendimiento depende directamente de la velocidad del viento a la entrada del dispositivo y de las propiedades termodinámicas del aire, tales como densidad y temperatura. Los ACC juegan un papel muy importante en el proceso de generación, ya que este dispositivo se encarga de mantener la presión de vacío de la turbina de vapor. La presión de vacío es una variable crítica para el rendimiento de una planta de generación ya que marca la pauta en cuanto la cantidad de energía que puede ser extraída por la turbina de vapor. La presión de vacío puede ser controlada regulando la cantidad de calor que extrae el ACC mediante el control de la velocidad de sus ventiladores. Esta tesis realiza un análisis termodinámico de los sistemas de aerocondensación, posteriormente se genera una base de datos a partir de las mediciones de una planta de ciclo combinado, la cual se utiliza para obtener las variables termodinámicas de interés en estado estable durante un periodo de observación de 20 meses. Después con la ayuda de la ciencia de datos se procesa la base de datos obtenida previamente y aplicando el control basado en datos se obtiene un modelo dinámico del sistema de aerocondensación y un sistema de control para el ACC, el cual se utiliza para mejorar el desempeño del equipo y poder controlar de manera más efectiva el vacío en la turbina. Finalmente se llevó a cabo un análisis financiero con el objetivo de evaluar la factibilidad de la instalación de variadores de frecuencia en el ACC con el objetivo de aumentar la eficiencia general del proceso y obtener un ahorro económico.
- Aplicación de la metodología Gas Path Analysis (GPA) al diagnóstico de una turbina de gas de una central de ciclo combinado(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-05-29) Castillo Navarro, Jessica Denise; MONTESINOS CASTELLANOS, ALEJANDRO; 37452; Montesinos Castellanos, Alejandro; ilquio, emipsanchez; Vega Leal, Samuel; Chapa Tenorio, Adalberto; Escamilla Martínez, Humberto Eugenio; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; López Guajardo, Enrique AlfonsoEl mantenimiento de turbinas de gas en plantas de generación de energía eléctrica es un tema crítico para las empresas por su complejidad técnica y el impacto económico que una falla inesperada de las mismas representa para la empresa generadora de electricidad y para sus clientes. Esta tesis analiza herramientas y propuestas de técnicas que pretenden minimizar esos riesgos y validar esas teorías aplicándolas a una turbina de General Electric de la empresa Iberdrola ubicada en la central de ciclo combinado de Altamira, México. La técnica que aplicaremos es conocida como Gas Path Analysis, GPA por sus siglas en inglés. El presente trabajo describe en sus primeros capítulos los conceptos teóricos fundamentales sobre los que se basa esta metodología, y sus variantes, para finalmente analizar cuatro casos que por distintas situaciones la turbina en estudio debió entrar en mantenimiento de lavado fuera de línea del compresor. Dada la importancia de las turbinas en las centrales eléctricas, cuentan con monitoreo electrónico de muchísimas variables de funcionamiento y todos esos datos son mostrados al operador en tiempo real y luego se guardan en gigantescas bases de datos. Gracias a la disponibilidad de estos datos es que se pudo aplicar, off line, la metodología GPA en la turbina bajo estudio y seleccionar el modelo para la TG con un índice GPA de 0.9989 logrando un modelo preciso. Asimismo, se detectan tendencias en las desviaciones de las variables independientes indicando un lavado fuera de línea del compresor el primer año (donde se trató de un mantenimiento necesario) posterior a las mejoras realizadas en el último mantenimiento mayor programado. Finalmente, se establece la relación y el impacto de las temperaturas ambientales sobre la eficiencia del modelo GPA y el tratamiento necesario para la adaptación periódica del modelo a la par de las mejoras a profundidad de la TG.
- Análisis estadístico de una turbina de gas de dos etapas para la detección y prevención de fallas utilizando la metodología de análisis de trayectoria de gas (GPA)(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-05-15) Gil Zuñiga, María Isabel; MONTESINOS CASTELLANOS, ALEJANDRO; 37452; Montesinos Castellanos, Alejandro; emipsanchez; Chapa Tenorio, Adalberto; Amador Alcántara, Marco Antonio; Escamilla Martínez, Humberto Eugenio; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; López Guajardo, Enrique AlfonsoEl presente proyecto de investigación tiene como objetivo principal la detección de fallas de forma oportuna en una turbina de gas Alstom GT24 de la empresa Iberdrola México ubicada en Pesquería, Nuevo León. La detección preventiva de fallas se realiza mediante la estimación de índices de salud (N) utilizando la metodología de análisis de trayectoria de gas (GPA), lo cual nos permite evitar paros no programados de la planta. Los resultados nos indican que existe una fuerte relación entre el modelo, y las condiciones de entrada al compresor y de operación establecidas. Se pudo discutir que la temperatura a la entrada del compresor (TK1) es un parámetro crucial para la reducción de error presentado en el análisis de detección de falla, llegando a obtener mejoras de hasta un 88%. Se lograron obtener modelos con índices de GPA de 0.9996 y 0.9995 para el modelo de verano y el de invierno respectivamente, lo cual indica una alta confiabilidad. Además, puede ser utilizado como una herramienta para la estimación de la degradación del compresor; el cual es representado por una desviación en ambos índices N. Este modelo puede servir para la detección de eventos anómalos ocasionados por cambios abruptos en los parámetros M en un periodo corto, presentando grandes desviaciones (mayor a ± 0.50) en los índices N.
- Desarrollo de un programa computacional para el análisis termoeconómico de sistemas de cogeneración(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-14) Hernández-Zamudio, Grecia; Montesinos Castellanos, Alejandro; Viramontes Brown, Federico Ángel; Montesinos Castellanos, Alejandro; Llamas Terrés, Armando RafaelA partir de la aprobación de la Reforma Energética, el papel que desempeña el sector de energía en el desarrollo tecnológico, económico y social de México ha cambiado y continuará en constante transformación. Un punto importante de esta transformación deberá hacer frente a la creciente demanda y consumo energético. Dentro de las alternativas de solución se encuentra la cogeneración, proceso que utiliza eficientemente los combustibles empleados al permitir la producción de dos tipos de energía a partir de una misma fuente primaria. El tipo de motor primario que se utilice determinará la cantidad de energía residual disponible que pueda ser utilizada para la producción térmica. En la actualidad, existen programas que permiten la evaluación técnica o económica de sistemas energéticos. No obstante, estos programas suelen no estar hechos en función de las necesidades específicas de los usuarios, además de que presentan un alto costo y nivel de complejidad. Por ello, se plantea como problema la necesidad de un instrumento que realice un rápido análisis técnico y económico de sistemas de cogeneración y que sea accesible a usuarios específicos. El presente trabajo muestra la metodología de desarrollo de un programa computacional para el análisis termoeconómico de sistemas de generación de energía bajo el esquema de cogeneración. Con los resultados obtenidos en la presente tesis, se pretende dar a conocer a las empresas los beneficios que puede tener la instalación de sistemas de cogeneración para cubrir sus demandas eléctricas y térmicas, fungiendo como una herramienta en el apoyo de toma de decisiones dentro de esta área. El desarrollo se realiza en colaboración de la compañía DIRAM. Para evaluar el desempeño del programa se plantearon dos Casos de Estudio, cada uno con una producción diferente: agua helada y agua caliente. Los resultados arrojados por el programa permiten comparar el desempeño energético, exergético y económico de los diferentes escenarios planteados. Con ello, se comprueba su utilidad en la realización de análisis simples, rápidos y confiables que sirven de base para la toma de decisiones respecto a proyecto de cogeneración.
- Technical and economic evaluation for two process alternatives of CO2 mineralization technology using electric arc furnace slag as raw material(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey) Martínez García, Diana Edith; Montesinos Castellanos, Alejandro; Campus Monterrey; Montesinos Castellanos, AlejandroCarbon dioxide is the major recognized cause of climate change because of its greenhouse properties and continuous accumulation in the atmosphere. It has become attractive for industries that emits great amounts of CO2 emissions to the atmosphere the application of Carbon Dioxide Utilization (CDU) technologies in their processes. In this thesis, technical, economic and environmental aspects are presented to conceptualize two pilot plants that utilize two waste materials, one being the Electric Arc Furnace (EAF) slag produced during steel making and two the CO2 removed in a Direct Reduction (DR) plant to produce either Light Weight Aggregate (LWA) for the construction industry or Precipitated Calcium Carbonate (PCC) for the chemical industry. The objective of the research reported was to evaluate the feasibility for the implementation of the CDU processes in an integrated steelmaking facility which includes a Direct Reduction plant.