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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- 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.
- Metodología de cálculo de las curvas de demanda de reserva para el mercado eléctrico mexicano(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-14) Sánchez-Meléndez, David; Llamas Terrés, Armando; Perales-Martínez, Favio; Lezama-Lope, Uriel; Llamas-Terrés, Armando; Perales-Martínez, Favio; Lezama-Lope, UrielThe energy reform to the Mexican electricity sector established the creation of a Wholesale Electricity Market (WEM) which seeks to optimize the production and supply of electric energy by minimizing costs and maximizing the social benefit of all market participants, taking care, at all times, of the reliability of the Electric Power System (EPS) A fundamental safety condition in an EPS is to maintain the equilibrium or constant balance between generation and demand, however, imbalances can occur as a consequence of forecast errors, forced outputs of generators, unexpected variations in demand and volatility in an unconventional generation such as solar and wind generation. These variations between generation and demand must be addressed quickly for which the Market Operator makes use of extra generation capacity known as Operating Reserve. The integration of renewable energies, photovoltaic and wind, besides being friendly to the environment, have multiple benefits in the electricity markets, one of them is the direct impact in reducing costs of generation of electric power, however, this type of technology has a high degree of uncertainty as it is directly dependent on weather conditions, making that the reliability of the EPS is compromised. Given a scenario of high penetration with these sources, adequate operational reserves must be available to deal with all possible operational scenarios. The WEM requires adequate price signals for the participants to indicate them when and where to invest in new generation capacity, also market mechanisms are required to dictate the correct price of the extra capacity as an operating reserve based on the benefit that it provides in the improvement of the reliability and safety of the EPS. The Reserve Demand Curves (RDC) are a dynamic mechanism for the evaluation of the adequate requirements of the reserve that the system requires due to they are obtained taking into account the different sources of uncertainty of the system that cause imbalances between generation and demand, besides they set an adequate price to the reserve based on its contribution in the improvement of the reliability of the system giving clear signals of the real condition of the system through its impact on the Local Marginal Price (LMP)
- Modelos de interconexión internacional de sistemas eléctricos entre EE. UU. y México(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-14) Andrade Mex, Miguel Adrián; Ibarra-Yúnez, Alejandro; Llamas Terrés, Armando Rafael; Viramontes Brown, Federico ÁngelLos grandes cambios en la estructura del sistema eléctrico mexicano originados con la reforma energética; han creado nuevas oportunidades de negocio en el sector eléctrico. Una de estas oportunidades, es el interconectar los sistemas eléctricos entre dos o más países. Actualmente, la interconexión eléctrica entre EE.UU. y México es prácticamente nula, y poco se ha hecho para modificar las políticas energéticas sobre este tema. Se han hecho investigaciones sobre cómo estos modelos han funcionado en Europa y sobre sus beneficios en el desarrollo de la industria eléctrica. La interconexión entre países ha comprobado promover la eficiencia eléctrica, la reducción de costos, seguridad en el suministro eléctrico, desarrollo del bienestar social y el impulso en la utilización de energías limpias. México se beneficiaría al promover un mercado eléctrico internacional, originando una reducción en los costos de generación, transmisión, distribución y comercialización de la energía al participar en un mercado eléctrico, después de permanecer como un monopolio durante casi 70 años. Con esta investigación como tema de tesis para la Maestría de Ingeniería Energética (MIE), se espera obtener un modelo de planeación del sistema eléctrico mexicano enfocado en su componente internacional en el desarrollo de interconexiones de los sistemas eléctricos, obtener una idea de los beneficios que esto traería si se aplica en el corto plazo y el cómo deberían cambiar las políticas actuales de gestión de recursos energéticos.
- Estudio del efecto de la transferencia de calor debida a la radiación en la dispersión de contaminantes atmosféricos por medio de CFD(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-11) González González, Edwin Gustavo; Huertas Cardozo, José Ignacio; Montesinos Castellanos, Alejandro; Mejía Velázquez, GerardoLa actividad antropogénica del hombre ha permitido que las emisiones de partículas contaminantes se acrecienten día a día. Una fuente especial de emisión es debida al tránsito de vehículos en carreteras sin pavimentar, los cuales producen re-suspensión de material particulado, el cual viaja con ayuda de las corrientes de viento que circulan los alrededores. Se desarrollará entonces un estudio el cual resuelve con ayuda de CFD las ecuaciones diferenciales que describen la dispersión de contaminantes atmosféricos alrededor de vías no pavimentadas y en especial para el caso en el que se tiene en cuenta la contribución de la radiación solar en el cálculo. Ésta última se modelará con ayuda de un modelo de radiación, adicional al sistema de ecuaciones que describen la física de las partículas que interactúan con el viento que las transporta. Se encuentra que la radiación solar hace que la dispersión de contaminantes atmosféricos sea mayor en un 40% con respecto a un caso en el cual no se tiene en cuenta dicha contribución. Cerca de la zona de emisión se observan los cambios más importantes en la dispersión. Finalmente, se propone un número adimensional que representa la concentración de partículas, el cual tiene en cuenta el efecto de la radiación. Este número, permite correlacionar las concentraciones obtenidas en estudios de dispersión de contaminantes sin radiación con concentraciones obtenidas para estudios realizados con el efecto de la radiación, con ello, es posible representar un caso con presencia de la radiación por medio de un caso simple, en ausencia de esta.
- Simulation and modeling of three mechanisms of flow through porous media.(2017-12-05) Romero Flores, Michel; López Salinas, José Luis; García Cuéllar, Alejandro Javier; Rivera Solorio, Carlos IvánThe mathematical modeling of two-phase flow in saturated porous media, as well as the modeling of adsorption/retention behavior of surface active materials in a porous medium composed of a complex network of macro, meso, and micropores in 1-D, 2-D and axisymmetric cases and the displacement of two phases in capillary conducts, were studied. Also, a Comparison of two CFD tools is made (COMSOL and ANSYS Fluent). The results were compared with experimental data from the literature. For the saturated porous media study and mathematical modeling of adsorption/retention behavior, COMSOL software was used, while for the capillary conducts displacement, ANSYS Fluent was chosen. In the saturated porous media analysis, different ways to obtain permeabilities and their effects on the flow in saturated porous media were compared. For the mathematical modeling of adsorption/retention behavior of surface active materials in a porous medium different effects were analyzed: the selection of boundary conditions, the size of the tracer and surfactant signals, effects of reversible and irreversible adsorption, the difference between local equilibrium and the rate-limited process. Also, for 2-D and axisymmetric simulations, heterogeneities, blends of surfactant and dispersion/diffusion effects were studied. The proposed mathematical model compares favorably with experimental data from literature when taking macro and mesoporosity into account. This model should be helpful in guiding the design of dynamic adsorption experiments, and to understand how heterogeneities in the rock may influence the interpretation of experimental results. Finally, capillary displacement was analyzed in an axisymmetric system, and the results were compared against a onedimensional model and experimental results obtained through experimentation. This was done to identify the benefits of simulating this type of phenomena, because, sometimes a simplified model can hide vital information for the experiments. The axisymmetric simulations were superior when showing the complete information of the phenomena but at a much higher computational cost than the one-dimensional model
- Análisis de modelos para la asignación de pérdidas en el cálculo del Precio Marginal Local en el Mercado Eléctrico Mayorista(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2017-12-04) García-Félix, Gabriel; Armando Rafael Llamas Terrés; Favio Perales Martínez; Alejandro Ibarra YúnezComo parte de la Reforma Energética del sector eléctrico mexicano, en 2016 entró en operación el Mercado Eléctrico Mayorista (MEM), el cual basa sus operaciones en el mecanismo de Precios Marginales Locales (PMLs). Este enfoque está diseñado para enviar señales económicamente eficientes a los participantes que permitan la toma de decisiones operativas y de inversión. Sin embargo, uno de los desafíos para su implementación es la integración de las pérdidas dentro del modelo matemático, el cual se fundamenta en la metodología de flujos óptimos de potencia en corriente directa (DCOPF). Esta formulación no considera las pérdidas en las líneas de transmisión de manera natural, por lo que deben integrarse a través de distintas aproximaciones. Lo anterior puede conducir a discrepancias de los resultados con respecto a las condiciones operativas reales del sistema y enviar señales de precios equivocadas a los participantes del mercado. Por este motivo, la precisión en el cálculo de las pérdidas resulta de suma importancia para la correcta operación del mercado. El presente trabajo compara los modelos DCOPF implementados en otros mercados y/o propuestos en la literatura con el modelo vigente en el MEM, de acuerdo con los criterios de asignación eficiente de pérdidas, precisión en los niveles de despacho de generación, estabilidad de precios de mercado y convergencia. Para ello, se desarrolla un caso base del sistema eléctrico de Baja California Sur (SEBCS). Se implementan cinco modelos de prueba, de los cuales cuatro se basan en el enfoque de programación lineal sucesiva (SLP) y uno más en la versión del modelo empleado en el MEM con el enfoque piecewise. Un modelo adicional que integra las pérdidas de forma cuadrática sirve como referencia para los modelos de prueba. La optimización de los modelos se realiza mediante el software GAMS. Para el análisis de resultados, se plantean cuatro escenarios que permiten determinar la sensibilidad de los modelos al cambio del bus slack. Además, se definen los indicadores de rango de valores, diferencia máxima y diferencia media para medir el comportamiento de cada criterio para los escenarios establecidos. Finalmente, se demuestra que el modelo MEM presenta los resultados más cercanos al modelo de referencia, lo cual valida su precisión en el cálculo de los PMLs reportados en el mercado. La incorporación de restricciones aditivas de pérdidas garantiza la convergencia del modelo piecewise, a diferencia de los modelos con enfoque SLP, que experimentan problemas para cumplir con este criterio bajo ciertos escenarios.
- Diseño e implementación de un sistema de notificación de alarmas para protecciones de subestaciones eléctricas(2017-05) Rincón González, Marco Antonio; Llamas Terrés, Armando Rafael; Baez Moreno, Jesús Antonio; Caramago Reyes, Luis EnriqueLa notificación temprana de eventos y disturbios generados por fallas eléctricas o un problema en una subestación eléctrica es de suma importancia para garantizar el estado óptimo de los equipos de la caseta de control y que todos los elementos de protección e interruptores se encuentren en condiciones de operación y servicio. Se sabe además que el mantenimiento y servicio oportuno a equipos de control y protección de una subestación aminora costos de reparación y garantizan la continuidad en el servicio eléctrico a nivel industrial y social teniendo un impacto positivo. En este trabajo de tesis para la Maestría en Ciencias con especialidad en Ingeniería Energética se propone el desarrollo de un equipo de fácil integración al circuito de control y protección de una subestación eléctrica de cualquier tamaño permitiendo que la misma pueda transmitir y notificar el estado de sus alarmas en tiempo real notificando a personal competente para atender de forma oportuna el evento o falla en la subestación. Muchas subestaciones eléctricas no cuentan con un método de notificación que permita la toma de acción oportuna ante un problema por lo que en este trabajo se establece que el dispositivo en diseño sea al menor costo sin escatimar eficiencia. Se cree además, que al trabajar el dispositivo en una red utilizando recursos de Cloud Computing puede ayudar a reducir los costos de operación sin perjudicar el tren de comunicación y con ello permitir que el servicio eléctrico se mantenga de una forma eficiente, confiable y seguro.
- Colectores Solares de Placa Plana: Análisis y Métodos de Prueba(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2011-05-01) Páras Hernández, Franklin U.La siguiente tesis es un análisis de algunos de los aspectos de los colectores solares de placa plana como; su funcionamiento mecánico, rendimiento térmico, la respuesta dinámica, sus pérdidas ópticas, entre otros. Así mismo se analizan y discuten distintos métodos de prueba para la evaluación de estos sistemas. Primero se da una breve introducción a este campo de la ciencia presentado algunas de las motivaciones que pueden llevar a realizar este tipo de investigaciones. Enseguida, se presentan los antecedentes teóricos principales requeridos para desarrollar el análisis. Así como para poder entender y llevar a cabo métodos de prueba correctos, y que sean válidos para una evaluación de desempeño. En el capítulo tres se presenta una lista de trabajos previos que de alguna manera sirvieron de apoyo para la realización de esta tesis. De los cuales el realizado por la Universidad de Wisconsin en Madison fue utilizado como guía para las pruebas experimentales. Enseguida se presenta el marco teórico completo del modelo del colector solar de placa plana. Desde el balance de energía sobre todo el sistema hasta la caracterización final del colector. La siguiente parte es el estudio del estándar ASHRAE 93-2003 y su interpretación. En el capítulo cinco se presentan los puntos más relevantes de los procedimientos enunciados por este estándar. Sin embargo, más adelante habrá que modificarlos un poco para crean un método de pruebas práctico y realizable para el laboratorio de energía solar del Tec de Monterrey (Casa Solar). En la tercera parte de la tesis se lleva a cabo el diseño y la construcción de un sistema de pruebas para la evaluación de colectores solares de placa plana. La infraestructura se creó para la Casa Solar, y es resultado de un análisis de distintas configuraciones de circuitos de prueba. Por Último, las pruebas de la determinación de la constante de tiempo y la eficiencia térmica del colector son llevadas a cabo. Los resultados que se obtuvieron fueron para dos distintos colectores, ambos de la tecnología de placa plana.