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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- 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.
- Secuenciamiento y control óptimo de reactores multiproducto bajo condiciones de incertidumbre en el modelo matemático(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-15) Lozano Guevara, Azarael Alejandra; Flores Tlacuahuac, Antonio; Santibañez Aguilar, José Ezequiel; Fuentes Cortés, Luis FabiánLas industrias con procesos multiproducto suelen generar productos que no cumplen con los requerimientos del mercado, debido a los cambios que se experimentan entre productos y al suponer que los valores del proceso no contienen errores. A través de la formulación presentada en este trabajo, se pretende mostrar una manera eficiente de resolver problemas de optimización que integren secuenciamiento y control de la producción en presencia de incertidumbre en el modelo matemático, la cual es evaluada con el uso de escenarios propuestos para el rango de valores que puede tomar el parámetro incierto; cada escenario está asociado con un factor de peso fraccional. La función objetivo está en términos económicos, y se busca maximizar el ingreso económico, simultáneamente reduciendo la generación de producto fuera de especificación a través de una buena selección de secuenciamiento entre productos. Se plantea un sistema de ecuaciones MIDO (Mixed-Integer Dynamic Optimization) debido al uso de ecuaciones diferenciales para describir el modelo matemático del reactor, después a través de una técnica de discretización en puntos de colocación dentro de elementos finitos, el sistema se vuelve un MINLP (Mixed-Integer No Lineal Problem), que puede ser resuelto con GAMS. Después se agrega un Control Predictivo de Modelo (MPC) para obtener las variables de control con respuestas de tipo pulso, finalmente se evalúa el sistema al aplicar las acciones de control al modelo en estado determinístico suponiendo los peores escenarios, en este caso, los extremos del rango de valores del parámetro incierto, y obteniendo el error porcentual entre las variables de estado y los valores deseados.
- Assessment and redesign of a compressed air system in a steel foundry(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-14) De León-Aguirre, Sandra A.; Herrera-Moreno, Josimar; Llamas-Terrés, Armando R.; Camargo-Reyes, Luis E.Compressed air systems are regarded as one of the main utilities in industry; however, their continuous operation is not only inefficient but expensive. A case study on the energy efficiency of a large and complex compressed air system located inside a steel foundry is presented, where a reduction in energy consumption could be achieved. Through pertinent data recollection, and with the measurement of the most important variables in a compressed air system (flow, pressure, power), a characterization of the largest areas’ performance, is produced. Several possibilities for performance enhancement are considered and put forward.
- Caracterización de emulsiones preparadas mediante un inversor de flujo helicoidal(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05) de la Herrán-Zambada, Mariandrea; López Salinas, José Luis; Rivera Solorio, Carlos Iván; García Cuéllar, Alejandro JavierIn the present work the effect of two emulsifiers in colloidal dispersion (oil / water) was studied using different preparation techniques. The emulsifiers analyzed were hydrophilic silica particles and sodium dodecyl sulfate. Both emulsifiers were previously dispersed using an ultrasonic bath and ultrasonic tip as preparation technique to evaluate the effect in the colloidal dispersion. According to the particle size distribution of each emulsifier, it was found that the ultrasonic tip offers more stability on aqueous dispersion because of the measurements reproducibility. The concentration effects of the silica particles and sodium dodecyl sulfate were studied measuring oil-water glass contact angle and oil-water interfacial tension. Samples were prepared using an ultrasonic tip, a coiled flow inverter and helical pipe. Experimental results suggest that silica particle concentration does not influence the interfacial tension and the contact angle in the oil-water system. The results also show that the interaction between surfactant and silica particle is affected by the mixing conditions during the colloidal dispersion process. Emulsions prepared with the ultrasonic tip show a strong interaction between both emulsifiers surfactant and silica particles, on the other hand, the coiled flow inverter and the helical pipe used under the laminar flow conditions show moderate and almost equal interaction between both emulsifiers according to droplet size distribution measures.
- Determinación de CLTD para cargas de enfriamiento de edificaciones ubicadas en ciudades de clima cálido en México(2017-05-20) Vallejo Coral, Evelyn Catalina; Rivera Solorio, Carlos Iván; Gijón Rivera, Miguel Angel; López Salinas, José LuisEn México, el mayor consumo de energía eléctrica se presenta en las épocas de verano debido al uso de sistemas de acondicionamiento de aire. Debido a esto, el mayor porcentaje de viviendas que cuentan con equipos de aire acondicionado se encuentra en las zonas climáticas con mayores temperaturas ambientales. La estimación, más precisa, de las cargas de enfriamiento para el dimensionamiento de equipos representa un área de oportunidad para disminuir el consumo de energía eléctrica debido a que, aproximadamente, la mitad del territorio mexicano se encuentra en zonas climáticas en las cuales, más del 30% de las viviendas cuentas con sistemas o equipos de aire acondicionado. El método CLTD/SCL/CLF es un procedimiento de un solo paso para la estimación de cargas térmicas de enfriamiento a causa de calor ganado a través de paredes expuestas al sol y a través de techos. El método considera la naturaleza transitoria del fenómeno de transferencia de calor y la inercia térmica de los elementos. El objetivo principal del este proyecto fue determinar los valores CLTD para techos planos y paredes a partir de la temperatura en la superficie interna, la cual se obtuvo mediante la solución del modelo matemático que considera la transferencia de calor en estado transitorio a través de los elementos de la envolvente. Un algoritmo computacional fue desarrollado para obtener la solución de modelo matemático, que representa el fenómeno analizado, mediante la técnica de la transformada finita compleja de Fourier (CFFT). Para validar la temperatura interna calculada con el algoritmo se obtuvieron datos experimentales acerca del comportamiento térmico de una pared de bloque orientada hacia el oeste y un techo de concreto que forman parte de un espacio climatizado en la Casa Solar, ubicada en el campus del ITESM en Monterrey. Los valores de CLTD, para una edificación en Turquía, reportados por Adil & Yumrutas (2015), se consideraron como caso de referencia para comparar con los resultados obtenidos mediante el algoritmo considerando los parámetros térmicos de referencia. Los factores CLTD del techo presentaron correspondencia cualitativa y cuantitativa a los valores reportados y para la pared se observó únicamente correspondencia cualitativa debido a que, existe incertidumbre en varios datos de entrada. Para conocer las ventajas acerca de la aplicación de CLTD determinados en base a condiciones térmicas locales, se aplicó los factores de corrección establecidos por ASHRAE para Monterrey en dos casos de estudio (pared N°3 y techo N°13, codificación ASHRAE). Se observó que, los CLTD calculados mediante el algoritmo desarrollado son menores a los definidos por ASHRAE para Monterrey. Se seleccionaron tres materiales resistentes para paredes (ladrillo, bloque de concreto y bloque de ladrillo) y tres materiales para techos (concreto, bovedilla de poliestireno expandido y poliestireno extruido) en base a los cuales se establecieron 6 casos de estudio para determinar los factores CLTD en Monterrey, Veracruz y Mexicali. Se observó que, el bloque de adobe es el material aislante más recomendado para la construcción de paredes y que la vigueta con bovedilla de poliestireno expandido es la mejor configuración de techo para disminuir el calor transferido hacia el interior, en comparación a los techos de vigueta con bovedilla de concreto o losa maciza de concreto. Finalmente se concluyó que, la utilización factores CLTD que no consideran las condiciones locales pueden sobredimensionar la carga de enfriamiento requerida en un sistema de acondicionamiento de aire
- Aplicación de nanofluidos en un concentrador solar parabólico lineal para aprovechamiento de energía térmica(2017-05-15) Bretado de los Rios, Mariana Soledad; Rivera Solorio, Carlos Iván; López Salinas, José Luis; García Cuéllar, Alejandro JavierEstá investigación analiza el efecto en el desempeño térmico de un Colector Solar Parabólico Lineal (CSPL) debido a la aplicación de nanofluidos como fluido de trabajo. Se utilizan las normas ASHRAE 93-2003 Y SRCC Standard 600 2014-07 para realizar esta evaluación. Se desarrolla un modelo teórico por medio de balances de energía con el fin de comparar los resultados de desempeño térmico con pruebas experimentales y comprender mejor la influencia de los factores que afectan considerablemente el aprovechamiento de calor del concentrador. Se obtiene la eficiencia térmica experimental con la norma ISO 9806 (SRCC Standard 600 2014-07) de un CSPL desarrollado por una empresa nacional, usando agua como fluido de trabajo, para el cual se obtiene una eficiencia máxima de 40%. De igual manera se obtiene la eficiencia experimental usando nanofluidos, formados de agua como fluido base y nanopartículas de óxido de aluminio (H2O − Al2O3 ) de diámetro promedio d = 46.45 nm, cuyo efecto es incrementar la conductividad térmica del fluido base. Se mide y analiza la conductividad térmica y viscosidad del nanofluido, las cuales influyen directamente en el calor transferido del tubo al fluido. Se caracterizan las muestras de nanofluido preparadas para asegurar que la dispersión sea adecuada y la muestra sea estable y homogénea. Se realizan las pruebas con diferentes concentraciones volumétricas (ΦVol), con 3% se obtiene una eficiencia máxima de 44% y con 2% la eficiencia máxima es de 40.2%. Se encontró que usando nanopartículas se puede incrementar el calor absorbido por el fluido y por lo tanto la transferencia de calor entre el tubo receptor del CSPL y el fluido, y por ende beneficiar la eficiencia del concentrador. Uno de los aspectos importantes a considerar en el flujo de nanofluidos es el efecto de las fuerzas viscosas, ya que a menor velocidad del flujo la viscosidad puede disminuir el régimen del flujo y afectar el desempeño del concentrador.