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.

Browse

Search Results

Now showing 1 - 10 of 15

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 Fabián
Las 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.
Effect of electromagnetic fields in the process of arc extinction in molded case circuit breakers
(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-15) Chávez Campos, David Alejandro; Viramontes Brown, Federico Ángel; Gutiérrez Villanueva, Efraín; Gutiérrez Villanueva, Efrain; Valerio Lejia, José de Jesús
The new computational tools developed in the last decade are a great contribution to solve complex problems related to the design of circuit breakers. In the past, the experimental research was almost the unique way to improve this kind of technology, a lot of tests were made at laboratories and it was so expensive. Finite Element Analysis made possible to simulate scenarios and develop new technology supporting experimental test and decreasing the number of experimental essays. This thesis proposes the analysis of a module of arc extinction of a Molded Case Circuit Breaker (MCCB) by using Finite Element Method (FEM) software. In this work, the Lorentz force that moves the arc to the arc chutes and lets the elimination of the electric arc is calculated and a model is proposed that determines the contribution of each element of the MCCB to increase or align this magnetic force at the arc. The characteristics of the arc chute are reviewed too, the features analyzed were: the shape of plates, the material used in their fabrication, the influence of the number of plates in the Lorentz forces, and the variation of the distance between plates. The contribution to the Lorentz forces at the arc of the main elements of the module of arc extinction is shown in this work. It is also determined the configurations that allow a better design in the construction of arc chutes. As results, we obtain that the main purpose of the cheeks in the MCCB arc module extinction is to align the magnetic field in the arc. All other steel components increase the Lorentz force in it, accelerating the process of extinction. The best material to increase the magnetic forces is the AFK1 due to its high level of magnetic saturation but this material is so expensive. As a conclusion of this work, we obtain a methodology to design and calculate the effects of the magnetic fields in the arc produced in the chamber extinction of the MCCB.
Study of heat transfer in tubular-panel and spray cooling systems applied to the electric arc furnace walls
(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-15) Contreras-Serna, Josué; Rivera Solorio, Carlos Iván; García Cuéllar, Alejandro Javier; López Salinas, José Luis
This project consists in a heat transfer study in the electric arc furnace (EAF) walls, focused in the tubular-panel and spray cooling systems for the EAF located at Ternium-Guerrero plant, in the northeastern region of Mexico. The tubular-panel system is the one currently used to keep the walls cooled, composed of a total of 14 tubular panels. More dangerous accidents in the EAF operation, are the water steam explosions, which occur due to water leaks in the piping system inside the furnace. Spray cooling is given from the outside of the EAF, reducing the possibility of water directly impacting molten steel. The main purpose of this research is to know the operational conditions of both systems, verifying if the spray cooling system could be as good as the tubular system for the removal of heat on walls, efficiency and keeping the walls at low temperatures. The following procedures were used to estimate the water flow distribution in the cooling systems and the heat transfer in the walls. Piping network configurations are proposed for both systems. Models that consider surface-energy balances between different layers of the EAF’s walls and the heat radiated onto the walls by the electric arc and the molten-slag surface are developed herein. Conventional correlations were used for determining the heat transfer coefficients inside the tubular panels (Internal convection) and alternate correlations for determining the heat transfer coefficients for the external convection (spray cooling). Additional scenarios were done trying to improve the operational conditions and heat removal of each system. Water flow regulation by valves in each panel in tubular system and jet nozzles are used instead of spray nozzles in the spray system to verify the effectiveness of the spray cooling. The study was conducted via a parametric analysis in which the principal factors governing the process—the arc coverage and slag-layer thickness adhering to the walls—were varied. The results of the tubular-panel system were compared with experimental measurements of the outlet water temperature in each panel, showing a good approximation; allowing us to predict the operational conditions of the furnace. For both systems the optimal operating condition of the EAF, is when the arc is completely covered and the maximal thickness of the slag-layer that can be reached is around to 4.5 cm, it does that energy losses to decrease significantly and to keep walls at low temperatures. The minimal temperature difference between the inlet and final flow is around to 3 K. The spray cooling system operates with a lower heat removal capacity and pressure than the tubular-panel, causing that inner wall surface temperature to be approximately 20 degrees higher than when using the tubular system for critical operating conditions. Under optimal operating conditions each nozzle removes approximately 8.5 kW of thermal power. It is concluded that each cooling system has different temperatures and heat-removal capacity, which are highly dependent on the water flow within them. It is proved that slag-layer thickness and arc-coverage factors significantly affect the safe operation of the EAF, as well as its energy efficiency. This is a semi-analytical study; the equations of models were obtained analytically, and an equation-solver program is necessary to treat the non-linear equations obtained. Relatively few computational resources are required for this method.
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 Rafael
A 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.
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.
Structure analysis through multispectral image processing from a UAV
(2017-12-05) Vega Prado, Ernesto; Gordillo Moscoso, José Luis; Hernández Gutierréz, Andrés; Lozáno García, Diego Fabían
For the industry, the inspection of structures has become a tedious task which requires the investment of an important amount of time and resources, yet necessary to guarantee the proper safety measures demanded by laws. With each new improvement in the structural analysis, companies keep trying to find faster and more reliable ways to check their buildings without risking their employees or having to rely on expensive methods of inspection for accurate results. This graduate thesis focuses on the development of a platform for aerial inspection based on multispectral image processing. An unmanned aerial vehicle performs both the navigation and vision processes through an embedded microcomputer and a multispectral sensor that captures images of the structure. The drone is positioned over the target through semiautonomous commands before starting the analysis. Different spectral images of the structure are collected to extract features and use them along with the spectral signatures of the possible failures to classify each flaw on the inspected section. The results of the failure detection are sent to a ground control station where the operator is able to find should there be problems on the structure, hence reducing the time required for the inspection and the amount of resources and workforce required.
Mejoramiento de la producción de Royalactina (MRJP1) en Pichia pastoris, mediante generación de una cepa sobreproductora y su cultivo en biorreactor
(2017-12-04) Castañeda Aponte, Héctor Manuel; Rito-Palomares, Marco; Aguilar-Yañes, Jose Manuel; Rodriguez, Mirna Alejandra
La proteína MRJP1 (del inglés Major Royal Jelly Protein 1) mejor conocida como Royalactina (RY) tiene potencial para su explotación en la industria farmacéutica, utilizado como agente hepático-protector, factor estimulante de eritropoyesis, adyuvante para reducir los niveles de colesterol en sangre. En trabajos anteriores se han propuesto diferentes modelos para la expresión de MRJP1, sin embargo, ninguno ha sido idóneo para la producción a escala piloto debido a títulos y rendimientos bajos. El presente trabajo tiene como objetivo aumentar la expresión de la proteína RY en Pichia pastoris, incrementando el número de copias del gen ry, mejorando las condiciones del cultivo en la fase de producción y cultivo en fed-batch en biorreactor. Resultados. Se realizó la construcción de dos diferentes plásmidos para la expresión de RY, uno bajo el control del promotor pAOX1 (inducible con metanol) y un segundo con una versión mejorada del promotor pPPGAP (inducible con glucosa). Los plásmidos se transformaron de forma independiente a una comercial de P. pastoris. Se realizó el fenómeno de hiperresistencia para aumentar el número de copias de RY integradas al genoma de Pichia, al final del proceso se obtuvieron 119 candidatas productoras. Todas las candidatas fueron evaluadas mediante cinéticas realizadas en microplaca. Al final del proceso se obtuvieron 14 cepas sobreproductoras (10 bajo el promotor pAOX1 y 4 con el promotor pPPGAP. Estas cepas productoras se evaluaron en matraces en medio complejo. De las cepas evaluadas se encontró que la cepa G3-5 (portando el promotor pPPGAP) presentaba el mejor rendimiento de producción de RY, cerca de 0.5 g L-1 Posteriormente se llevaron a cabo estudios de mejoramiento de condiciones de cultivo, donde se evaluaron tres medios diferentes y dos temperaturas diferentes para la fase de expresión (25 y 30ºC). Los resultados muestran que se alcanzan rendimientos superiores en medio mineral y 25 ºC con un título final de 1.2 g L -1 . Conclusiones. Se ha generado y caracterizado una cepa de P. pastoris cuyo título y rendimiento son los más altos reportados para la producción recombinante de Royalactina. Dados los parámetros cinticos y de producción de la cepa es una candidata adecuada para futuros trabajos de escalamiento y optimización del bioproceso.
Caracterización de la producción de carbonato de glicerol en una columna de destilación reactiva
(2017-12) Guzmán Vega, Karen Ariadna; Álvarez Guerra, Alejandro Juan; Montesinos-Castellanos, Alejandro; López-Guajardo, Enrique A.
El presente documento de tesis caracteriza la reacción de transesterificación de glicerina con dimetil carbonato (DMC) para producir carbonato de glicerol y metanol, empleando una columna de destilación reactiva. A través de simulaciones computacionales en Aspen Plus ®, se logró escalar y construir un prototipo experimental. La metodología propuesta disminuyó un 75% el tiempo de reacción reportado para alcanzar conversiones de glicerina superiores a 90%.
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 Luis
En 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
Alternative techniques for measuring the topological charge in optical vortices
(2017-05-16) Peréz García, Benjamín de Jesús; López Mago, Dorilián; Gutiérrez Vega, Julio César; Rodríguez y Masegosa, Rodolfo
A set of alternative methods to measure the topological charge of optical vortices is presented. The first method uses a displaced superposition of two beams with orthogonal polarization states in a Cartesian basis (horizontal and vertical), while the second method uses a superposition of auxiliary displaced vector modes with orthogonal polarizations. The information of the topological charge is embedded in the rich space variant polarization profile generated by the superposition, which can be analized through the Stokes parameters. Also, the cross-correlation function is studied and allowed us to measure the azimuthal index by performing power measurements. These methods were validated in Mach–Zehnder and Sagnac interferometers

Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud

Browse

Filters

Settings

Sort By

Results per page

Search Results