Tesis

Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11285/345119

Colección de Tesis y Trabajos de grado (informe final del proyecto de investigación, tesina, u otro trabajo académico diferente a Tesis, sujeto a la revisión y aceptación de una comisión dictaminadora) presentados por alumnos para obtener un grado académico del Tecnológico de Monterrey.

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  • Tesis de maestría
    Diseño de Procesos Bajo Incertidumbre Utilizando un Simulador de Procesos
    (Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 01/06/2004) Olvera Salazar, Alberto J.; Acevedo Mascarúa, Joaquín; Romero Ogawa, Miguel Angel; Gómez-Maqueo Aréchiga, Eduardo; ITESM
    En la actualidad los Simuladores Modulares Secuénciales son herramientas ampliamente aceptadas que pueden simplificar el desarrollo de un modelo matemático que represente un proceso químico. Además de los modelos sofisticados y rigurosos de los simuladores avanzados como es el caso de Aspen Plus' también incluyen rutinas de optimización que se han vuelto robustas para la optimización de variables continuas. Sin embargo, la aplicación de estas herramientas al diseño de sistemas complejos de separación de materiales es aÚn un problema difícil de resolver. Más aun, aunque en las Últimas décadas se ha puesto una atención considerable al efecto que la incertidumbre (fluctuaciones del proceso, cambios en los parámetros de costo y operación etc.) puede tener en la definición de un diseño óptimo, la mayoría de los simuladores de procesos aun no proporcionan herramientas para incluir parámetros inciertos en el modelo de optimización. En este trabajo se implementa una programación estocástica en dos etapas a un simulador comercial. Se propone un algoritmo híbrido donde las decisiones de la primera etapa (existencia de unidades de proceso y sus parámetros de diseño) son manejados por un algoritmo genético, mientras que las decisiones de la segunda etapa (variables de operación como flujos y temperaturas) son optimizadas mediante una herramienta de optimización secuencial implementada ya en Aspen Plus. De esta manera, un nÚmero de individuos (valores de las variables de la primera etapa) son definidos, seleccionados y reproducidos utilizando operadores genéticos, mientras las variables de la segunda etapa son modificados para cada individuo mediante un código de programación matemática (Programación Cuadrática Sucesiva) para minimizar el costo esperado. Se proponen varias estrategias para minimizar los requerimientos computacionales, entre ellas una estrategia de tamaño de muestra variable donde se trata de utilizar un mínimo de muestras para aproximar el valor esperado de un individuo. Para el algoritmo genético se utiliza codificación real y binaria, se incorpora el uso de diferentes operadores genéticos propuestos en la literatura, así como un nuevo procedimiento propuesto para acelerar la convergencia del algoritmo. La aplicabilidad del algoritmo propuesto se demuestra mediante la optimización de sistemas complejos de separación, en los cuales se consideran columnas extractivas y i columnas de destilación integradas. En particular, se presenta el caso de una separación de compuestos orgánicos que involucra la recuperación del solvente utilizado. El sistema ha sido utilizado en la Literatura para ejemplificar las limitaciones de los métodos matemáticos de optimización. Los resultados numéricos demuestran la eficiencia y robustez del algoritmo al encontrar diseños óptimos, mientras que las estrategias propuestas para mejorar el desempeño del algoritmo híbrido reducen los requerimientos computacionales hasta en un 50%. Las soluciones encontradas por el algoritmo fueron analizadas para verificar su flexibilidad.
  • Tesis de maestría
    Reutilización de Materiales en la Elaboración de Filamentos para Lámparas Incandescentes
    (Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 01/12/2003) Gómez Díaz, Karla J.; Acevedo Mascarúa, Joaquín; Vargas Arreola, Francisco; Treviño Arjona, Belzahet; Itesm; Viramontes Brown, Federico
    En el proceso tradicional de la elaboración de filamentos para lámparas incandescentes, se requiere que el filamento de tungsteno sea embobinado sobre un soporte de molibdeno. Sin embargo, para que el filamento tenga las características necesarias de incandescencia se debe remover dicho soporte. La remoción del molibdeno se lleva a cabo a través de una oxidación selectiva por medio de una mezcla sulfonítrica. Este proceso genera una solución residual acuosa, altamente contaminante, además de la liberación de óxidos de nitrógeno, generando un alto impacto ambiental, por lo que se han propuesto tecnologías alternas. La presente investigación propone un proceso para la reutilización de la solución residual, del proceso de remoción del soporte de molibdeno a partir de la tecnología de sales férricas (Vargas,2001). Tiene como fin obtener un proceso para la elaboración de filamentos de tungsteno, de una manera amigable con el medio ambiente, económicamente rentable, técnicamente operable y manteniendo la calidad del producto. Por lo tanto, se presenta una identificación de las condiciones en las que se encuentra la solución residual, analizando lo que impide la reutilización de la misma. A través de los resultados experimentales, se muestra que la presencia del molibdeno en solución no evita la remoción del soporte. Se logra concluir que la mezcla de sales férricas se encuentra en el límite de solubilidad de sulfatos, provocando la precipitación de los mismos y por lo tanto una pérdida de fierro, en la forma de sulfato ferroso. iv RESUMEN Se propone que, para la reutilización de la solución residual, se realicé una eliminación parcial de sulfatos y para ello se utiliza cloruro de calcio. Además, se observa la importancia de la regeneración del ion férrico, logrando el aprovechamiento del fierro en solución para la disolución del soporte de molibdeno. La regeneración se debe llevar a cabo, a través de un agente capaz de oxidar al fierro a una velocidad apreciable, siendo en este caso el hipoclorito de calcio. De esta forma se minimiza el consumo de materia prima para la elaboración de filamentos de tungsteno. Además, se demuestra que la metodología planteado para la reutilización mantiene los requerimientos de calidad y operabilidad del proceso. Finalmente se realiza una propuesta para un proceso a nivel industrial que pueda mantener la producción actual de filamentos de tungsteno para lámparas incandescentes de 100 W y 25 V. El proceso logra evitar que la solución residual se convierta en una salida del proceso y de esta formal cumple con el abatimiento del impacto ambiental.
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