Doctorado en Ingeniería Química

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Browsing Doctorado en Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Fuentes Díaz, David Alfredo"

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    Desarrollo de un modelo de simulación para el proceso de coquización retardada de residuos de la refinación de crudos Colombianos
    (Universidad Industrial de Santander, 2016) Díaz Mateus, Fabian Andrey; Chaves Guerrero, Arlex; Maradei García, María Paola; Fuentes Díaz, David Alfredo; Guzmán Monsalve, Alexander
    Colombia se encuentra actualmente en un proceso de actualización de toda su infraestructura petrolera de crudos livianos hacia crudos pesados los cuales conforman casi la totalidad de nuestras reservas futuras. El proceso de coquización retardada es el corazón de esa actualización ya que permitirá la conversión total de los crudos pesados y extra-pesados en Colombia. La coquización retardada apenas se está comenzando a estudiar en el país, los únicos datos experimentales disponibles provienen de la planta piloto de coquización retardada del Instituto Colombiano del Petróleo (ICP) de Ecopetrol. Esta tesis doctoral se encuentra dentro del convenio de cooperación tecnológica 03 de 2011 firmado por el ICP y la Universidad Industrial de Santander (UIS) y está acreditada para emplear estos datos. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar un modelo de simulación computacional del proceso de coquización retardada empleando dinámica de fluidos computacional (CFD) con el fin de generar una herramienta de predicción de la formación de productos y de la acumulación de coque dentro del reactor. Este modelo fue solucionado numéricamente mediante programación en lenguaje C++. El desarrollo de este modelo de simulación representa un avance significativo ya que aún no se ha presentado en la literatura un modelo de simulación en dinámica de fluidos computacional de este proceso, los modelos que se encuentran en la literatura corresponden a correlaciones y modelos cinéticos los cuales no dependen del tiempo, variable fundamental para este proceso, y por lo tanto no presentan nada acerca de la acumulación de coque en el reactor, ni de las propiedades de la cama de coque las cuales dependen de las variables fluido-dinámicas del medio reaccionante, como fue comprobado en este trabajo. El rendimiento de coque obtenido en las simulaciones presenta una desviación máxima de 4.98% respecto a datos experimentales obtenidos en planta piloto.
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    Desarrollo de un modelo de simulación para el proceso de coquización retardada de residuos de la refinación de crudos colombianos
    (Universidad Industrial de Santander, 2016) Díaz Mateus, Fabián Andrey; Chaves Guerrero, Árlex; Maradei García, María Paola; Fuentes Díaz, David Alfredo; Guzmán Monsalve, Alexander; Maciel Filho, Rubens; Molina Ochoa, Alejandro; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; González Silva, Germán
    Colombia se encuentra actualmente en un proceso de actualización de toda su infraestructura petrolera de crudos livianos hacia crudos pesados los cuales conforman casi la totalidad de nuestras reservas futuras. El proceso de coquización retardada es el corazón de esa actualización ya que permitirá la conversión total de los crudos pesados y extra-pesados en Colombia. La coquización retardada apenas se está comenzando a estudiar en el país, los únicos datos experimentales disponibles provienen de la planta piloto de coquización retardada del Instituto Colombiano del Petróleo (ICP) de Ecopetrol. Esta tesis doctoral se encuentra dentro del convenio de cooperación tecnológica 03 de 2011 firmado por el ICP y la Universidad Industrial de Santander (UIS) y está acreditada para emplear estos datos. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar un modelo de simulación computacional del proceso de coquización retardada empleando dinámica de fluidos computacional (CFD) con el fin de generar una herramienta de predicción de la formación de productos y de la acumulación de coque dentro del reactor. Este modelo fue solucionado numéricamente mediante programación en lenguaje C++. El desarrollo de este modelo de simulación representa un avance significativo ya que aún no se ha presentado en la literatura un modelo de simulación en dinámica de fluidos computacional de este proceso, los modelos que se encuentran en la literatura corresponden a correlaciones y modelos cinéticos los cuales no dependen del tiempo, variable fundamental para este proceso, y por lo tanto no presentan nada acerca de la acumulación de coque en el reactor, ni de las propiedades de la cama de coque las cuales dependen de las variables fluido-dinámicas del medio reaccionante, como fue comprobado en este trabajo. El rendimiento de coque obtenido en las simulaciones presenta una desviación máxima de 4.98% respecto a datos experimentales obtenidos en planta piloto.
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    Simulación numérica de la hidrodinámica y transporte de sedimentos de las aguas superficiales mediante la aplicación del método de volúmenes finitos
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-29) Bautista Parada, Diego Fernando; Fuentes Díaz, David Alfredo; Chaves Guerrero, Árlex; Guzmán Arias, Diego Alejandro; Obregón Quiñones, Luis Guillermo; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Martínez Rey, Ramiro; Kafarov, Viatcheslav Victorovich
    El manejo adecuado del frente seco-mojado en el flujo de aguas someras es una tarea computacionalmente demandante dada la dificultad que se tiene para localizar la posición exacta de dicha interface y es todavía más desafiante cuando las topografías son irregulares como sucede en el ambiente natural. En esta tesis, se resuelven las ecuaciones de aguas someras y se propone un algoritmo que permite compensar el desbalance de masa generado cuando se implementa un algoritmo de película delgada. Dichas compensaciones se realizan sobre las celdas que lo requieren, distribuyendo dicho desbalance sobre aquellas que cambian su altura en cada instante de tiempo garantizando la positividad del esquema y el balance de masa en todo momento. El algoritmo propuesto se validó a partir de la solución de problemas de referencia junto con problemas experimentales que incluyen condiciones de frontera reflexivas o cerradas y fronteras de flujo abierto con distintos regímenes de flujo. El esquema implementado mostró ser balanceado, con un correcto manejo del frente seco-mojado sobre lechos planos y lechos con pendientes pronunciadas, y, además, provee una buena predicción de los patrones de flujo sobre distintos regímenes de flujo. Por otra parte, se implementó exitosamente una solución numérica del transporte de sedimento y las ecuaciones de aguas someras usando la aproximación desacoplada. Se utilizaron diferentes fórmulas para aproximar la descarga sólida de sedimento. El transporte de sedimento se modeló con la ecuación de Exner y se discretizó utilizando el esquema de Roe junto el método de los volúmenes finitos. Además, se propuso un algoritmo que garantiza el balance de masa en todo el dominio para el agua y el sedimento en todos los instantes de tiempo. Los resultados obtenidos fueron comparados con datos experimentales reportados por otros autores los cuales permitieron validar la solución obtenida.