Fernando Rivas Cruz | Universidad Iberoamericana - Mexico (original) (raw)
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Papers by Fernando Rivas Cruz
National Instruments, 2006
ABSTRACT El Reto: Desarrollar un sistema que permita monitorear y manipular las variables que... more ABSTRACT
El Reto:
Desarrollar un sistema que permita monitorear y manipular las variables que intervienen en el proceso de destilación, así como estimar en línea las concentraciones molares en cada etapa de la columna, mediante la implementación de un modelo matemático (observador de estados).
La Solución:
El sistema se desarrolla mediante el lenguaje de programación gráfico de National Instruments LabVIEW, utilizando adicionalmente la librería de NI Modbus para la comunicación entre la computadora (unidad de control) y la columna de destilación, con la capacidad de monitorear, registrar y generar reportes de las variables de proceso.
Applied Sciences
The use of Ground Source Heat Pumps (GSHPs) has grown exponentially around the world over recent ... more The use of Ground Source Heat Pumps (GSHPs) has grown exponentially around the world over recent decades. The GSHP represents an alternative device to electric heating systems and oil boilers. Additionally, it requires a lower power consumption and less maintenance than combustion-based heating systems. Moreover, the CO2 emissions produced by a GSHP are lower than other systems based on burning oil, gas, or biomass. However, the main obstacle for the widespread use of GSHPs is the high cost of Ground Heat Exchanger (GHE) installation, a technology that exhibits low thermodynamic efficiencies. Over the past decade, some studies have been conducted to improve heat transfer in GHE pipes using traditional working fluids, creating new pipe materials or designing new heat exchanger configurations. The main contribution of this paper is a summarization of the outcomes of theoretical, numerical and experimental studies to improve heat transfer in GHEs using nanotechnology. Additionally, the...
This paper depicts the implementation of the HARRIS 5000 protocol for driving data from Remote Te... more This paper depicts the implementation of the HARRIS 5000 protocol for driving data from Remote Terminal Units (RTU) to a monitoring and control system. Description of the protocol is included. The operational description of the software developed is also described, and the implemented functions of the protocol are explained. Tests performed in the validation process by using simultaneously several RTUs are shown, and results obtained by changing the transmission speed of data are also mentioned.
... soporta más protocolos como VNC, RDP, SSH y para quienes necesitan ejecutar todo tipo de apli... more ... soporta más protocolos como VNC, RDP, SSH y para quienes necesitan ejecutar todo tipo de aplicaciones, se ha desarrollado el túnel VPN SSL ... que la EEQSA tienen que cubrir una amplia zona y lo hace mediante enlaces de cobre, fibra óptica y enlaces inalámbricos que son ...
A compilation, review and analysis of the current "state of art" of different theoretical and pra... more A compilation, review and analysis of the current "state of art" of different theoretical and practical aspects of the design and evaluation of geothermal steam separators is presented in this paper. In addition, various computational work tools for designing and evaluating the behavior of geothermal steam separators are included. These programs are based on the theory Lazalde-Crabtree to validate its operation, which is fundamental and applicable reference work for this end. The main goal of this work is to review the background for the development of a computational tool which can be used to design of new equipment and to evaluate the current performance of existing steam separators which have been under operation for a long time, particularly in the Cerro Prieto Geothermal Field (CPGF), México.
En este trabajo se presenta el desarrollo de una estación de monitoreo para una planta piloto de ... more En este trabajo se presenta el desarrollo de una estación de monitoreo para una planta piloto de destilación. El protocolo de comunicaciones MODBUS es la solución tecnológica de comunicación entre la computadora como unidad de control y la planta piloto de destilación. El uso de este protocolo permite obtener un sistema de monitoreo a bajo costo de implementación, aumentando la fiabilidad del control de la planta. El diseño del sistema de monitoreo se presenta en un ambiente gráfico y amigable para el operador, con la capacidad de monitorear y manipular las variables físicas que intervienen en el proceso de destilación. La aplicación importante de este sistema es la incorporación avanzada o innovadora de algoritmos de control. En este trabajo se presenta la implementación de un observador de estados para estimar en línea las composiciones molares en cada etapa de la columna de destilación.
Resumen Los separadores y secadores de vapor son dos de los equipos más importantes usados para e... more Resumen Los separadores y secadores de vapor son dos de los equipos más importantes usados para el acondicionamiento del vapor que se envía a las unidades generadoras en los campos geotérmicos de líquido dominante, y los de tipo ciclónico vertical (Webre) son los más usados a nivel internacional. Pese a la simplicidad del diseño de los separadores y secadores tipo Webre, la complejidad del comportamiento de los fluidos en estos equipos es muy grande, de tal manera que la determinación del patrón de flujo, las velocidades de las fases líquido y vapor, la caída de presión y la calidad del vapor obtenida, es un proceso complicado. La literatura y la experiencia mundial indican que el enfoque propuesto por Lazalde-Crabtree (1984) para el diseño y evaluación de estos equipos es el más aceptado y utilizado en la actualidad. Además, se detectó una carencia de aplicaciones informáticas que faciliten el diseño de nuevos equipos y la evaluación de equipos actualmente operando en los campos geotérmicos del mundo. Ante esta situación, se está desarrollando una herramienta computacional para el diseño y evaluación de separadores y secadores tipo Webre, basada en el enfoque de Lazalde-Crabtree.
• En general, en México, es creciente la importancia del consumo de energía para el confort de lo... more • En general, en México, es creciente la importancia del consumo de energía para el confort de los ocupantes de los edificios de los sectores residencial y comercial (DeBuen, 2005),
In this paper the conceptual basis for the design of a discrete-time constrained multivariable pr... more In this paper the conceptual basis for the design of a discrete-time constrained multivariable predictive controller for a nonlinear process are exposed. The controller uses a standard predictive algorithm, whose solution is obtained by solving a well-known convex Quadratic Problem (QP). This controller combines the simplicity of the linear models with the essential nonlinearities of the process using an online linearized model of the process for the output prediction. The controller has been developed for a pilot binary distillation column, presenting as main advantages the facility of tuning and its adaptation to the different operating points of the plant with no need of readjusting the controller parameters. The results obtained in simulation for diverse studied cases are exposed. Between these cases, the compensation of measurable disturbances is included, this allows to eliminate the steady state errors.
Computer Standards & Interfaces, 2009
This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillati... more This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillation pilot plant that is based on the communication protocol called MODBUS. MODBUS communicates the computer (used as a control unit) with the process because it allows an efficient, flexible, and reliable system. The interface system is presented in an operator-friendly application, which has the capability to monitor the variables, manipulate actuators, and tune the controllers in the distillation process.
En este trabajo se presenta el desarrollo de una interfaz gráfica de usuario (GUI), como ventana ... more En este trabajo se presenta el desarrollo de una interfaz gráfica de usuario (GUI), como ventana alternativa al IDENT de MATLAB. El GUI CaToKi de identificación es para sistemas de una entrada y una salida (SISO). Permite identificar y estimar los parámetros del modelo matemático de un proceso físico real. La identificación se realiza tipo caja negra utilizando estructuras: ARX, ARMAX, Output Error y Box-Jekis. La validación se hace mediante gráficas de respuesta temporal y frecuencial.
Resumen-Se presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo y control de una planta piloto de de... more Resumen-Se presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo y control de una planta piloto de destilación. El sistema muestra el monitoreo de las variables que intervienen en el proceso de destilación en una interfaz gráfica y amigable para el usuario. La solución tecnológica de comunicación entre la PC como unidad de control y la planta piloto, se realiza mediante el uso del protocolo de comunicaciones MODBUS, el cual permite reducir el cableado de la instrumentación, aumentando la fiabilidad del control en la planta. Palabras clave: Monitoreo, control de procesos, protocolos de comunicación, columnas de destilación.
Computer Standards & Interfaces, 2009
This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillati... more This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillation pilot plant that is based on the communication protocol called MODBUS. MODBUS communicates the computer (used as a control unit) with the process because it allows an efficient, flexible, and reliable system. The interface system is presented in an operator-friendly application, which has the capability to monitor the variables, manipulate actuators, and tune the controllers in the distillation process.
National Instruments, 2006
ABSTRACT El Reto: Desarrollar un sistema que permita monitorear y manipular las variables que... more ABSTRACT
El Reto:
Desarrollar un sistema que permita monitorear y manipular las variables que intervienen en el proceso de destilación, así como estimar en línea las concentraciones molares en cada etapa de la columna, mediante la implementación de un modelo matemático (observador de estados).
La Solución:
El sistema se desarrolla mediante el lenguaje de programación gráfico de National Instruments LabVIEW, utilizando adicionalmente la librería de NI Modbus para la comunicación entre la computadora (unidad de control) y la columna de destilación, con la capacidad de monitorear, registrar y generar reportes de las variables de proceso.
Applied Sciences
The use of Ground Source Heat Pumps (GSHPs) has grown exponentially around the world over recent ... more The use of Ground Source Heat Pumps (GSHPs) has grown exponentially around the world over recent decades. The GSHP represents an alternative device to electric heating systems and oil boilers. Additionally, it requires a lower power consumption and less maintenance than combustion-based heating systems. Moreover, the CO2 emissions produced by a GSHP are lower than other systems based on burning oil, gas, or biomass. However, the main obstacle for the widespread use of GSHPs is the high cost of Ground Heat Exchanger (GHE) installation, a technology that exhibits low thermodynamic efficiencies. Over the past decade, some studies have been conducted to improve heat transfer in GHE pipes using traditional working fluids, creating new pipe materials or designing new heat exchanger configurations. The main contribution of this paper is a summarization of the outcomes of theoretical, numerical and experimental studies to improve heat transfer in GHEs using nanotechnology. Additionally, the...
This paper depicts the implementation of the HARRIS 5000 protocol for driving data from Remote Te... more This paper depicts the implementation of the HARRIS 5000 protocol for driving data from Remote Terminal Units (RTU) to a monitoring and control system. Description of the protocol is included. The operational description of the software developed is also described, and the implemented functions of the protocol are explained. Tests performed in the validation process by using simultaneously several RTUs are shown, and results obtained by changing the transmission speed of data are also mentioned.
... soporta más protocolos como VNC, RDP, SSH y para quienes necesitan ejecutar todo tipo de apli... more ... soporta más protocolos como VNC, RDP, SSH y para quienes necesitan ejecutar todo tipo de aplicaciones, se ha desarrollado el túnel VPN SSL ... que la EEQSA tienen que cubrir una amplia zona y lo hace mediante enlaces de cobre, fibra óptica y enlaces inalámbricos que son ...
A compilation, review and analysis of the current "state of art" of different theoretical and pra... more A compilation, review and analysis of the current "state of art" of different theoretical and practical aspects of the design and evaluation of geothermal steam separators is presented in this paper. In addition, various computational work tools for designing and evaluating the behavior of geothermal steam separators are included. These programs are based on the theory Lazalde-Crabtree to validate its operation, which is fundamental and applicable reference work for this end. The main goal of this work is to review the background for the development of a computational tool which can be used to design of new equipment and to evaluate the current performance of existing steam separators which have been under operation for a long time, particularly in the Cerro Prieto Geothermal Field (CPGF), México.
En este trabajo se presenta el desarrollo de una estación de monitoreo para una planta piloto de ... more En este trabajo se presenta el desarrollo de una estación de monitoreo para una planta piloto de destilación. El protocolo de comunicaciones MODBUS es la solución tecnológica de comunicación entre la computadora como unidad de control y la planta piloto de destilación. El uso de este protocolo permite obtener un sistema de monitoreo a bajo costo de implementación, aumentando la fiabilidad del control de la planta. El diseño del sistema de monitoreo se presenta en un ambiente gráfico y amigable para el operador, con la capacidad de monitorear y manipular las variables físicas que intervienen en el proceso de destilación. La aplicación importante de este sistema es la incorporación avanzada o innovadora de algoritmos de control. En este trabajo se presenta la implementación de un observador de estados para estimar en línea las composiciones molares en cada etapa de la columna de destilación.
Resumen Los separadores y secadores de vapor son dos de los equipos más importantes usados para e... more Resumen Los separadores y secadores de vapor son dos de los equipos más importantes usados para el acondicionamiento del vapor que se envía a las unidades generadoras en los campos geotérmicos de líquido dominante, y los de tipo ciclónico vertical (Webre) son los más usados a nivel internacional. Pese a la simplicidad del diseño de los separadores y secadores tipo Webre, la complejidad del comportamiento de los fluidos en estos equipos es muy grande, de tal manera que la determinación del patrón de flujo, las velocidades de las fases líquido y vapor, la caída de presión y la calidad del vapor obtenida, es un proceso complicado. La literatura y la experiencia mundial indican que el enfoque propuesto por Lazalde-Crabtree (1984) para el diseño y evaluación de estos equipos es el más aceptado y utilizado en la actualidad. Además, se detectó una carencia de aplicaciones informáticas que faciliten el diseño de nuevos equipos y la evaluación de equipos actualmente operando en los campos geotérmicos del mundo. Ante esta situación, se está desarrollando una herramienta computacional para el diseño y evaluación de separadores y secadores tipo Webre, basada en el enfoque de Lazalde-Crabtree.
• En general, en México, es creciente la importancia del consumo de energía para el confort de lo... more • En general, en México, es creciente la importancia del consumo de energía para el confort de los ocupantes de los edificios de los sectores residencial y comercial (DeBuen, 2005),
In this paper the conceptual basis for the design of a discrete-time constrained multivariable pr... more In this paper the conceptual basis for the design of a discrete-time constrained multivariable predictive controller for a nonlinear process are exposed. The controller uses a standard predictive algorithm, whose solution is obtained by solving a well-known convex Quadratic Problem (QP). This controller combines the simplicity of the linear models with the essential nonlinearities of the process using an online linearized model of the process for the output prediction. The controller has been developed for a pilot binary distillation column, presenting as main advantages the facility of tuning and its adaptation to the different operating points of the plant with no need of readjusting the controller parameters. The results obtained in simulation for diverse studied cases are exposed. Between these cases, the compensation of measurable disturbances is included, this allows to eliminate the steady state errors.
Computer Standards & Interfaces, 2009
This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillati... more This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillation pilot plant that is based on the communication protocol called MODBUS. MODBUS communicates the computer (used as a control unit) with the process because it allows an efficient, flexible, and reliable system. The interface system is presented in an operator-friendly application, which has the capability to monitor the variables, manipulate actuators, and tune the controllers in the distillation process.
En este trabajo se presenta el desarrollo de una interfaz gráfica de usuario (GUI), como ventana ... more En este trabajo se presenta el desarrollo de una interfaz gráfica de usuario (GUI), como ventana alternativa al IDENT de MATLAB. El GUI CaToKi de identificación es para sistemas de una entrada y una salida (SISO). Permite identificar y estimar los parámetros del modelo matemático de un proceso físico real. La identificación se realiza tipo caja negra utilizando estructuras: ARX, ARMAX, Output Error y Box-Jekis. La validación se hace mediante gráficas de respuesta temporal y frecuencial.
Resumen-Se presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo y control de una planta piloto de de... more Resumen-Se presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo y control de una planta piloto de destilación. El sistema muestra el monitoreo de las variables que intervienen en el proceso de destilación en una interfaz gráfica y amigable para el usuario. La solución tecnológica de comunicación entre la PC como unidad de control y la planta piloto, se realiza mediante el uso del protocolo de comunicaciones MODBUS, el cual permite reducir el cableado de la instrumentación, aumentando la fiabilidad del control en la planta. Palabras clave: Monitoreo, control de procesos, protocolos de comunicación, columnas de destilación.
Computer Standards & Interfaces, 2009
This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillati... more This paper presents the development of a process control interface system (PCIS) for a distillation pilot plant that is based on the communication protocol called MODBUS. MODBUS communicates the computer (used as a control unit) with the process because it allows an efficient, flexible, and reliable system. The interface system is presented in an operator-friendly application, which has the capability to monitor the variables, manipulate actuators, and tune the controllers in the distillation process.