1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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Title:	Diseño de Algoritmos de Diagnóstico y Pronóstico. Caso de estudio: Modelado Fractal de un Ducto Hidráulico
Authors:	Correa Escudero, Ian Llunas%815810
Issue Date:	2019-01-10
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Description:	El uso de tuberías como medio de transporte de fluidos, ha sido de vital importancia para muchos países, de tal manera que tan sólo en México existen aproximadamente 70,000 kilómetros de ductos para transportar productos derivados del petróleo, es por esto que fallas en este sistema de transporte deben identificarse con la mayor velocidad posible, y para ello, investigadores de todo el mundo han desarrollado diferentes métodos para la detección y localización de fugas en ductos, los cuales, en su mayoría, se encuentran basados en modelos analíticos del sistema. El propósito de este trabajo es la obtención de un modelo generalizado de parámetros concentrados para describir la dinámica del flujo en un ducto hidráulico, y que puede ser utilizado para el diseño de algoritmos de diagnóstico. El modelo se formulará a partir de las ecuaciones diferenciales parciales de momento y continuidad que describen la dinámica del flujo en el ducto. Estas ecuaciones por ser no lineales se resolverán de manera numérica y con ello se encontrará una solución aproximada del modelo. Algunos de los métodos que han sido utilizados para obtener el modelo de parámetros concentrados son el método de características, el método de diferencias finitas y el método de colocación ortogonal. Debido a que el comportamiento del fluido en un ducto presenta comportamientos anómalos, viscoelásticos y, en general, dinámicas altamente complejas, en esta tesis se propone aplicar el cálculo de orden fraccionario para modelar la dinámica del fluido en un ducto. En particular, se generaliza el modelo ordinario aplicando derivadas conformables y derivadas fraccionarias de tipo Caputo-Fabrizio. Las soluciones numéricas se obtienen aplicando un método numérico basado en interpolaciones de Lagrange. Por otro lado, la determinación del coeficiente de fricción viscosa en una tubería es esencial en diversos campos, tales como la industria petrolera, para el diseño de ductos de gas y petróleo; en ingeniería civil para el cálculo de sistemas de distribución de agua, sistemas de drenaje y ventilación, en ingeniería química y en todos lo campos de ingeniería donde el flujo de fluido tome lugar. La ecuación más exacta para el cálculo de este parámetro es la ecuación de Colebrook, y se ha convertido en el estándar aceptado para el cálculo del factor de fricción en regímenes turbulentos, sin embargo, la forma implícita que presenta es su principal desventaja, por lo que diversas aproximaciones explícitas han sido propuestas en los últimos 60 años. En esta tesis se presenta una aproximación explícita del coeficiente de fricción, mediante el uso de la función de Mittag-Leffler, esta función es utilizada debido a que permite capturar el comportamiento de diversos tipos de procesos, tales como: procesos monotónicos, oscilatorios, de oscilaciones amortiguadas, exponenciales estrechos, entre otros. Los parámetros involucrados en la función de Mittag-Leffler se optimizaron mediante el uso de algoritmos genéticos con el fin de proporcionar cálculos de fricción precisos, respecto a los que proporciona la ecuación de Colebrook.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
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