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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- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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.