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
- 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.
- 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.
- Process Intensification of antisolvent crystallization using a coiled flow inverter(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2018-05-15) Benítez Chapa, Andrea Georgina; Álvarez Guerra, Alejandro Juan; López Guajardo, Enrique Alfonso; Montesinos Castellanos, AlejandroThe current scenario of the pharmaceutical industry, where final product quality has a fundamental priority, justifies the need for process intensification in order to shift from inefficient conventional batch production to continuous production methods. An alternative to reducing energy consumption in the purification step of pharmaceutical products is antisolvent continuous crystallization, a separation and purification technique that aims to produce particles of controlled size and purity by controlling the antisolvent addition rate, on which crystal birth and growth rates depend. This work experimentally studies the antisolvent continuous crystallization process of flufenamic acid, an active pharmaceutical ingredient (API), using the coiled flow inverter (CFI) as a novel crystallization device. Two strategies were studied as means to control crystal size distribution in the CFI technology: multistage antisolvent addition and a varied number of the reactor’s 90-degree bends. Experimental results show that mean crystal size of the studied API, increased with an increasing number of antisolvent addition points, thus suggesting a growth dominated process. On the other hand, mean crystal size decreased as the number of 90-degree bends increased, suggesting a nucleation dominated process. A narrower crystal size distribution (CSD) was also observed with an increased number of 90-degree bends. When compared to the CFI, mean crystal size and coefficient of variation were, in average, 1.8 and 3.5 times larger for the Kenics type crystallizer, respectively. This can be attributed to the high supersaturation induced by the effective mixing. Using the Population Balance Equation, as a mathematical model to describe the plug flow crystallization, crystal mass population density was calculated and compared with the obtained experimental data. High regression coefficients were obtained (0.96-0.99), which indicate that near plug flow behavior was achieved. Consequently, undesired crystallization process phenomena such as agglomeration, dissolution and breakage were successfully avoided, as they can lead to operational problems and a broad CSD. Process intensification (PI) was measured considering mean crystal size (µm) and coefficient of variation (CV) as product quality indicators. On the other hand, crystallization and pre-expansion temperatures, as well as extraction pressure, were considered as both energy savings and operational safety indicators. Six crystallizers of flufenamic acid were compared (batch, reactor without static mixers, Kenics type crystallizer, Kenics optimized, helical coil and RESS) to a CFI with three 90-degree bends. The CFI was the most intensified technology of all six, with IFtotal ranging from 2 (helical coil) to 392 (RESS). For this reason, it can be concluded that the main objective of this thesis, which was to intensify antisolvent crystallization processes, was achieved.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.