Análisis de estabilidad de frentes químicos en reacciones exotérmicas

Buoyancy-driven convection is a phenomenon that appears in a wide range of natural processes, from atmospheric and oceanic flows to the Earth’s core inner dynamics. In particular, convective flows are ubiquitous in systems of chemical substances reacting at an interface known as a reaction front. Autocatalytic reaction fronts allow for different types of instabilities due to gradients in chemical composition and the exothermicity of the reaction. In order to study the effects of thermal gradients in such systems, we develop a model for thin-front propagation in two-dimensional tubes. Temperature and front evolution are coupled to two different descriptions of the system’s hydrodynamics: Darcy’s law and the Navier-Stokes equations for viscous flows. We study the stability of the convectionless flat front by carrying out a linear stability analysis. The regimes for which convection arises will depend on a control parameter, called the thermal Rayleigh number, which measures the strength of thermal gradients in the system. We vary this parameter between positive and negative values and analyze its effects on the stability of the fronts.Trabajo de investigació

Análisis de estabilidad global de la Isla de La Palma

A raíz por un lado, de los descubrimientos de grandes deslizamientos ocurridos en diferentes islas volcánicas, y por otro lado las observaciones efectuadas en la erupción de 1949 de la isla de La Palma, los trabajos orientados al estudio de la estabilidad de esta isla han aumentado. La mayoría de estos trabajos se centran en estudios geológicos, los cuales apuntan que una posible inestabilidad del flanco oeste de la isla podría ocurrir. Algunos autores incluso han estudiado las consecuencias catastróficas, por ejemplo un posible tsunami que llegaría a las costas de Florida, que podrían producirse si la inestabilidad se desarrollase. Los autores proponen a partir de las observaciones realizadas y de las escasas campañas geológicasgeotécnicas, diferentes mecanismos de rotura, y diferentes causas externas, las cuales podrían ser las precursoras del deslizamiento de la parte oeste de la isla. Alguna de estas causas podría ser la intrusión magmática produciendo grandes tensiones en la isla, terremotos causados por la propia actividad volcánica etc. Todos estos análisis tienen en general un carácter más cualitativo que cuantitativo. Partiendo de todos estos estudios realizados, el presente trabajo intenta analizar el problema desde un punto de vista más cuantitativo y geotécnico que los existentes hoy en día, analizando mediante diferentes metodologías la posible inestabilidad de la isla de La Palma. Para realizar estos análisis se ha tenido que efectuar muchas hipótesis y suposiciones, y por lo tanto los resultados obtenidos en el presente trabajo están ligados a todas estas hipótesis. Las metodologías que se han utilizado, han sido el método del equilibrio límite, el cual se ha realizado utilizando el programa informático STABL, y el método de los elementos finitos, utilizando el programa informático PLAXIS. El primero aporta una primera aproximación del análisis global de la rotura, obteniendo diferentes mecanismos de rotura y el factor de seguridad asociado a cada uno de ellos. El segundo de los métodos aporta, no sólo el análisis de la rotura en si obteniendo un factor se seguridad, sino que proporciona una comprensión de cada una de las fases antes de estudiar la rotura. Este método permite además resolver el problema tenso-deformacional del conjunto del problema. Esta última metodología ha sido aplicada a varias geometrías, las cuales corresponden a diferentes interpretaciones del propio problema, obteniendo así, un abanico de resultados. Los resultados del MEL nos indican que las roturas con un factor de seguridad menor, y por lo tanto con una probabilidad mayor a que se produzcan, son de tipología plana, pasando por la zona de las brechas con unas características resistentes inferiores a la de las lavas. Estos dos materiales, lavas y brechas, son los existentes en el perfil geológico simplificado estudiado. Las características resistentes de los materiales, el tipo de rotura, así como la de la posición del nivel freático, son factores importantes, pero la mayor influencia en cuanto al factor de seguridad, la encontramos en la consideración o no de terremoto. Considerando este último, prácticamente todos los factores de seguridad se encuentran por debajo de la unidad, mientras sin considerar esta hipótesis los factores de seguridad son superiores a la unidad. Los resultados en MEF nos muestra la evolución de las tensiones en frente a diferentes sucesos, como por ejemplo, el de una intrusión magmática. Este método muestra como las deformaciones de corte se concentran en la capa de las brechas. De esta manera el análisis de la rotura indica una rotura a través de ellas. En función de las diferentes geometrías adoptadas (análisis de toda o la media isla) y las condiciones de contorno, obtenemos algunos matizos en los resultados. De esta manera, el factor de seguridad obtenido para un análisis completo de la isla es de 1.6 con una rotura superficial de la ladera oeste, mientras que en el análisis de media isla es prácticamente igual a la unidad, con una rotura que transcurre entre las brechas. .Simplificando las conclusiones y resultados, podemos constatar que la rotura de la isla de la Palma, entendiendo esta como un mecanismo gigantesco involucrando cientos de km3 como apuntan los especialistas, necesita de un terremoto para que se produzca

análisis de estabilidad de pequeña señal en el sistema eléctrico de Pereira

En este trabajo se presenta la metodología y los resultados obtenidos en el análisis de estabilidad de pequeña señal del Sistema Eléctrico de Pereira,(versión académica) realizado usando el software NEPLAN 5.2, el cual contiene un módulo para el análisis de estabilidad de pequeña señal. Se utilizó el método de análisis modal para analizar la estabilidad de pequeña señal del sistema, por lo tanto se presenta la fundamentación teórica, la formulación matemática y se calculan los modos de oscilación, frecuencias y factores de participación de los generadores. El estudio de estabilidad de pequeña señal se realizó para cuatro casos de prueba, estos son: cargabilidad máxima del sistema, cargabilidad máxima del sistema aumentada un 2%, demanda máxima del sistema y demanda mínima del sistema, para cada caso se obtuvo todos los valores propios, y de estos se calcularon todas las formas de modo del sistema para posteriormente hacer un análisis de resultados

Metodologías para el análisis de estabilidad de tensión en estado estacionario

La creciente liberalización de los mercados eléctricos ha llevado a las redes eléctricas a operar cada vez más cerca de sus límites de capacidad de carga, con lo cual surgen nuevas problemáticas, entre ellas el problema de estabilidad de tensión, el cual se ha constituido en los últimos años en un tema de fuerte preocupación debido a la importancia de este fenómeno en la seguridad y calidad del suministro. Las restricciones ambientales, los costos que implica la construcción de nuevas líneas de transmisión, la incertidumbre de la economía y el aumento en la demanda, han hecho que los sistemas sean exigidos al máximo, enfrentando un creciente riesgo de inestabilidad de tensión. La estabilidad de tensión se define como la habilidad que tiene un sistema de potencia para mantener las magnitudes de voltaje en cada uno de los nodos en un valor permitido en condiciones de operación normal o después de haber sido sometido a un disturbio. En el estudio de estabilidad de tensión es muy importante tener claro los conceptos de inestabilidad y colapso de tensión. Una inestabilidad de tensión es una situación en la que después de la ocurrencia de un aumento de carga o de un disturbio, la tensión permanece decayendo, sin que las acciones de control, automáticas o vía operador, tengan efecto. Un sistema de potencia sufrirá un colapso de tensión si, después de una inestabilidad de tensión, un nuevo punto de operación pos-perturbación posee un nivel de tensión por debajo de los limites aceptables. El colapso de voltaje se define como el resultado catastrófico de una serie de eventos presentados en el sistema que conduce a la caída de voltaje en un nodo o varios del sistema, como consecuencia secciones enteras del sistema de potencia pueden presentar apagones. El fenómeno de la inestabilidad de tensión se puede presentar debido a pequeñas o grandes perturbaciones

Análisis de estabilidad de chorros ligeros

El proyecto de fin de carrera que se presenta a continuación consiste en estudiar las inestabilidades producidas en chorros laminares de baja densidad mediante el código comercial Ansys FLUENT. El chorro a estudiar es un chorro compuesto por una mezcla binaria de He-aire que descarga sobre una atmósfera de aire que se encuentra en reposo mediante un inyector circular. Acorde a la teoría estudiada, estas inestabilidades se producen cuando el valor de la relación de densidades entre el chorro y el ambiente es menor a un determinado valor crítico. Como consecuencia de lo anterior, se originan vórtices a la salida del inyector los cuales pueden adoptar un comportamiento periódico. Si se da un comportamiento periódico en la formación de los vórtices entonces la inestabilidad es absoluta mientras que si el comportamiento no es periódico, la inestabilidad es convectiva. Los parámetros que gobiernan el flujo y sobre los cuales se realizan las simulaciones pertinentes en FLUENT son: el número de Reynolds, la relación de densidades y el espesor de cantidad de movimiento. Además, se intenta describir y analizar el apareamiento de los vórtices originados. Por tanto, el objetivo principal se centra en encontrar la curva de transición entre los diferentes comportamientos del chorro. Por último, se comparan los resultados obtenidos con los experimentos realizados sobre este fenómeno.Ingeniería Industria

Análisis de estabilidad de controladores AQM proporcional-integral suportando flujos TCP

"Este artículo se centra en la estabilidad asintótica de controladores AQM del tipo proporcional–integral suportando flujos TCP . Se proporcionan condiciones necesarias y suficientes para la estabilidad asintótica de la linealización del sistema en lazo cerrado. Como un resultado, se obtiene el conjunto completo de controladores proporcional–integral que estabiliza localmente el punto de equilibrio. También se aborda la robustez de los controladores a incertidumbres en los parámetros de red (número de sesiones TCP, tiempo de viaje completo y capacidad del enlace). Se muestra que diseñando el controlador con respecto a los valores más grandes esperados para el retardo y la capacidad del enlace, y el valor más pequeño esperado para las cargas de TCP nos proporciona el conjunto completo de controladores robustos."This paper focuses on the asymptotic stability of proportional-integral AQM controllers supporting TCP flows. Necessary and sufficient conditions for the asymptotic stability of the closed-loop linearization are provided. As a result, the complete set of proportional-integral controllers that locally stabilizes the equilibrium point is obtained. The robustness of the controllers to uncertainties in the network parameters (number of TCP flows, round-trip time and link capacity) is also addressed. It is shown that designing the controller with respect to the largest expected values of delay and link capacity, and the smallest expected value of TCP loads leads to the complete set of robust stabilizing controllers

Análisis de estabilidad en optimización lineal

En el presente proyecto se estudian las propiedades básicas de la optimización lineal y su estabilidad asociada. Se realiza una propuesta analítica para el estudio sistematizado de la consistencia y la resolubi lidad en un problema de optimización lineal, para luego aplicarlo en un programa original en MATLAB. Posteriormente se considera la esta bilidad de las propiedades anteriormente mencionadas para desarrollar un sistema implementable que de una medida de esta en términos de consistencia y resolubilidad, y así crear un programa automatizado que la compruebe. La última parte corresponde a un problema lineal indus trial, su modelización matemática y su posterior resolución.In the present project, linear optimization basic properties and their associated stability are studied in three chapters. First, an analytical proposal is made for the systematized study of consistency and solva bility in a linear optimization problem, to later apply it in a MATLAB language-based original program. Secondly, the stability of the proper ties previously mentioned is considered so as to study it and develop an implementable system that gives measure of stability in terms of consistency and solvability of any linear optimization problem, and thus create an automatized program that checks it. The last part co rresponds to a real industrial-based linear problem, its mathematical modeling and its subsequent resolution with the developed programs

Análisis de estabilidad de geles acuosos de sepiolita bajo esfuerzos de corte

La sepiolita es un mineral fibroso que, por sus características absorbentes, posee la habilidad de formar suspensiones estables en forma de geles. Este silicato de magnesio presenta morfología fibrosa, cuya fórmula es Si12O30Mg8(OH)4(H2O)48H2O [1-2]. Su estructura consiste en bloques y canales que se extienden en la dirección de la fibra, en donde cada bloque está formado por dos capas tetraédricas de silicio y una capa octaédrica central de magnesio. Debido a la discontinuidad de las capas externas de silicio, un número significativo de grupos -OH está presente en la superficie de la sepiolita. Además presenta una elevada área superficial (340 m2/g). Por estas razones, tiene un amplio campo de aplicaciones, donde además, juegan un papel importante, las propiedades reológicas; desde aditivos en comida de animales, como portadores de insecticidas y herbicidas, agentes decolorantes, en el refinamiento de aceites, tratamiento de aguas residuales, eliminación de olores y en la industria del papel [3-5]

Propuesta de un sistema de análisis de estabilidad física para fines cierre de una pila de lixiviación, Huancayo 2021

Esta tesis tiene como objetivo presentar una propuesta de un sistema de análisis de estabilidad física para fines de cierre de una pila de lixiviación basada en el decreto para cierre de componentes mineros (Ley 28090) y su modificación (Ley 28507). Es una guía que interpreta la normativa vigente con la finalidad de determinar los procedimientos adecuados para el correcto análisis de estabilidad física. En los objetivos específicos se determinaron los estudios básicos de campo y el correcto análisis de estabilidad física de acuerdo con la normativa. La metodología aplicada es del modo inductivo/deductivo, debido a que parte de una observación general para establecer las fuentes. El tipo de investigación tiene un enfoque cuantitativo con un alcance descriptivo y el diseño es no experimental y no es transeccional. Los resultados de campo se obtuvieron a partir del procesamiento de la información de acuerdo con la norma 050 E de suelos y cimentaciones, información que se utilizó como data de entrada para diseñar el modelo geotécnico de la pila y, posteriormente, realizar las corridas de análisis de estabilidad utilizando un programa geotécnico. El resultado final se denomina factor de seguridad, cada valor indica si la pila de lixiviación es estable o inestable. Se concluye que en esta propuesta se ha adecuado a la normativa vigente, Ley 28507, que de manera implícita indica realizar análisis de estabilidad física en componentes mineros en cierre, pero no detalla los procedimientos de ejecución