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Estación de medición de caudal de gas

dc.contributor.advisorVolentini, Esteban Daniel
dc.creatorRobledo, Jonatan Ruben
dc.date.accessioned2026-09-11T11:50:26Z
dc.date.issued2026-05
dc.descriptionÍndice general 1. Introducción General 1 1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Estado del Arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3. Motivación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.4. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. Introducción Específica 4 2.1. Válvulas de gasoductos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2. Operadores neumáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.3. Sensores de presión y temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.4. Sensores para medición de caudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.5. Volumen corregido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.5.1. Ecuación de Estado del Gas Ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.5.2. Factor de Compresibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.5.3. Volumen Estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.5.4. Caudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.5.5. Caudal Estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.5.6. Caudal Másico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.6. Sistemas embebidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.6.1. STM32F407VG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.6.2. PIC18F4550 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.6.3. CIAA(LPC4337) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.6.4. ESP32-WROOM-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7. Transmisión de información y redes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7.1. ComunicaciónmedianteRS-485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.7.2. ProtocoloModbus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.7.3. Comunicación inalámbrica mediante LoRa. . . . . . . . . . . . . . . 18 2.7.4. LoRaWAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.7.5. Criterios de confiabilidad y robustez . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3. Diseño e Implementación 21 3.1. Diseño del Caudalímetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.1. Selección del sensor de caudal ultrasónico . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.1.2. Arquitectura de hardware del sistema embebido . . . . . . . . . . . . 23 3.1.3. Integración de sensores y adquisición de datos . . . . . . . . . . . . 23 3.1.4. Comunicación inalámbrica mediante LoRa. . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2. Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3. Posprocesamiento en Servidor y AWS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.3.1. Arquitectura propuesta en AWS(conceptual) . . . . . . . . . . . . . 26 3.3.2. Recepción de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3.3. Base de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4. Tableros de PowerBI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.1. Tableros de visualización con PowerBI . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4.2. Indicadores ambientales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4.3. Indicadores operativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4.4. Valor agregado del uso de PowerBI . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.5. Portabilidad y costos del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.5.1. Costos estimados del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.5.2. Costo total y análisis a escala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.5.3. Evaluación global de viabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4. Conclusiones 32 4.1. Conclusiones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.2. Próximos pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.3. Integración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Bibliografía 34
dc.description.abstractEl presente trabajo aborda el diseño de un sistema destinado a medir y registrar el consumo de gas natural asociado al accionamiento de válvulas neumáticas en redes de transporte de gas, con el objetivo de contribuir a la cuantificación y gestión de las emisiones fugitivas de metano (CH₄). La problemática surge debido a que el gas utilizado durante la operación de estas válvulas no es actualmente contabilizado de manera sistemática, dificultando la evaluación de su impacto ambiental y la implementación de estrategias de reducción. La propuesta consiste en desarrollar un sistema de medición basado principalmente en sensores ultrasónicos de caudal, complementados con sensores de presión y temperatura, que permitan determinar el volumen de gas consumido y corregirlo a condiciones estándar. Para el procesamiento de la información se selecciona una plataforma de sistemas embebidos CIAA-NXP, mientras que la comunicación remota se plantea mediante tecnología LoRaWAN, adecuada para instalaciones distribuidas y de baja infraestructura de comunicaciones. Asimismo, se propone una arquitectura de almacenamiento y procesamiento en la nube mediante servicios de AWS y la utilización de Power BI para desarrollar tableros de visualización e indicadores ambientales y operativos. De esta manera, los datos obtenidos pueden transformarse en información útil para la supervisión, trazabilidad y toma de decisiones. Finalmente, el análisis realizado indica que la solución propuesta resulta técnica y económicamente viable, especialmente cuando se considera su implementación en múltiples plantas compresoras. El sistema constituye una alternativa para mejorar la medición y gestión de las emisiones de metano, favorecer la eficiencia operativa y contribuir al cumplimiento de objetivos ambientales y regulatorios del sector energético.
dc.identifier.citationRobledo, J. R. (2026). Estación de medición de caudal de gas [Tesis, Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología]. RIDUNT. https://ridunt.unt.edu.ar/handle/123456789/6133
dc.identifier.urihttps://ridunt.unt.edu.ar/handle/123456789/6133
dc.language.isoes
dc.publisherUniversidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología.
dc.subjectEmisiones de metano
dc.subjectGas natural
dc.subjectVálvulas neumáticas
dc.subjectMedición de caudal
dc.subjectSensores ultrasónicos
dc.subjectSistemas embebidos
dc.subjectLoRaWAN
dc.subjectAWS
dc.subjectPower BI
dc.subjectGestión ambiental
dc.subject.otherEspecialización en Integración de Tecnologías Informáticas
dc.titleEstación de medición de caudal de gas
dc.typeThesis
unt.tipoTesis de posgrado

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