Hidrología de avenidas

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ (2000, [Artículo])

La hidrología de avenidas es un tema que ha cobrado mucha relevancia debido a las inundaciones recientemente provocadas por eventos hidrometeorológicos extremos en todo el mundo. Este artículo presenta los resultados de una serie de investigaciones que el autor y sus colaboradores han obtenido a lo largo de los años en la materia. En particular, se discuten métodos para la estimación de avenidas de diseño en presas y redes de ríos, para el tránsito hidrológico de avenidas en cauces y para el tránsito hidráulico de avenidas en redes de ríos con lagunas de interconexión.

Tránsito inverso Parametrización de avenidas Hidrogramas Probabilidad multivariada INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Transporte de ondas en metamateriales elásticos

BRYAN MANJARREZ MONTAÑEZ (2023, [Tesis de maestría])

Los metamateriales tienen propiedades ondulatorias novedosas las cuales los hacen especiales. A pesar de que no existe una definición que sea aceptada por todas las ramas de la ciencia, discutimos varias de las distintas características reportadas en la literatura que los clasifican como metamateriales.

Presentamos el diseño de un metamaterial 2D el cual consta de dos pequeños rectángulos acoplados mediante una pequeña viga. Describimos analíticamente la perturbación que ejerce la viga que acopla ambas celdas, tal y como lo hacen Daraio Et al. [1] y que da como resultado un interesante fenómeno como lo es velocidad de grupo próxima a cero en un intervalo de frecuencia específico. Mediante el software COMSOL Multiphysics obtenemos diversas estructuras de bandas del metamaterial como función de las posiciones simétricas y antisimétricas de la viga que acopla ambas placas. Se obtiene una velocidad de grupo anisotrópica alrededor de los 20 kHz y con un ancho de banda de 500 Hz aproximadamente. Con un ancho de banda de más de Logrando controlar la direccionalidad y velocidad de propagación de un paquete de ondas en el plano compresionales, siendo 400 m/s en una dirección y 40 m/s en la otra. Esto representa un factor de diez veces más rápida en una dirección preferencial respecto de la velocidad ya muy conocida de las ondas compresionales de 5000 m/s, abriendo un poco más el camino en el control y ralentización de ondas para aplicaciones tecnológicas. Finalmente se diseña un metamaterial de tamaño finito, permitiendo a colaboradores experimentales medir experimentalmente la propiedad del metamaterial.

Metamaterials have novel physical properties that make them special. Although

there is no definition that is accepted by all branches of science, the different characteristics published in the literature that must be met to be considered metamaterials are discussed. We present the design of a 2D metamaterial formed by two small rectangles coupled by a small beam. We analytically describe the perturbation exerted by the beam that couples both cells, as did Daraio et al. [1] and which results in an interesting phenomenon such as group velocity close to zero in a specific frequency range. Using the COMSOL Multiphysics software, we obtain diverse band structures of the metamaterial as a function of the symmetric and antisymmetric positions of the beam that couples both plates. An anisotropic group velocity is obtained around approximately 20 kHz. Managing to control the directionality and speed of propagation of a wave packet, being 400 m/s in one direction and 40 m/s in the other. This represents a factor of ten times faster in a preferential direction, opening the way a little more in controlling and slowing down waves for technological applications. Finally, a metamaterial of finite size is designed, allowing experimental collaborators to experimentally measure the property of the metamaterial.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Análisis in silico de las secuencias de unión a ribosoma que definen el inicio de la traducción en procariontes

KAREL JOHAN ESTRADA GUERRA (2022, [Tesis de doctorado])

El inicio de la traducción en procariotas está principalmente definido, aunque

no exclusivamente, por la interacción entre la secuencia anti-Shine-Dalgarno (antiSD),

ubicada en el extremo 3’ del RNA ribosomal 16S, y una secuencia complementaria, el

sitio de unión del ribosoma o Shine-Dalgarno (SD), ubicado río arriba del codón de

inicio en los mRNA. El antiSD tiene un núcleo altamente conservado 5’-CCUCC-3’, pero

se han encontrado variaciones entre especies con respecto a la participación de las

bases adyacentes en la unión. Estas variaciones se han descrito en ciertas bacterias y,

en menor medida, en algunas arqueas. Para analizar estas variaciones en nuestro

estudio realizamos un análisis estadístico de las interacciones termodinámicas entre la

región 5’ UTR del mRNA y las regiones del extremo 3’ del rRNA 16S de más de 6400

organismos, con el objetivo de identificar las secuencias antiSD y SD más probables en

una amplia gama de procariontes, incluyendo un gran número de arqueas.

En nuestro estudio identificamos 15 grupos de variantes de antiSD que se

asocian significativamente con el origen filogenético de los organismos. Además,

nuestros hallazgos revelaron que ciertos organismos exhiben variaciones en el propio

núcleo del antiSD, destacando que un núcleo inalterado no es necesariamente

requerido para la interacción entre el extremo 3’ del rRNA y la región que precede al

AUG del mRNA. En nuestro estudio también clasificamos a los organismos en cuatro

categorías distintas dependiendo de la conservación del núcleo y la evidencia de

interacción : i) aquellos que poseen un núcleo conservado y muestran evidencia de

unión; ii) aquellos con un núcleo conservado pero sin evidencia de unión; iii) aquellos

que exhiben unión en ausencia de un núcleo conservado; y iv) aquellos que carecen

tanto de un núcleo conservado como de evidencia de unión. Nuestros resultados

indican que, independientemente de la conservación de la secuencia central 5’-CCUCC-

3’ (CCUCC) presente en el extremo 3’ del rRNA 16S, la posición y secuencia de la antiSD

pueden variar dependiendo de los orígenes filogenéticos de los organismos. Estos

hallazgos se discuten en términos de la evolución de la iniciación de la traducción en

organismos procariotas.

The initiation of translation in prokaryotes is primarily defined, although not

exclusively, by the interaction between the anti-Shine-Dalgarno sequence (antiSD),

located at the 3’-terminus of the 16S ribosomal RNA, and a complementary sequence,

the ribosome binding site, or Shine-Dalgarno (SD), located upstream of the start codon

in mRNA. The antiSD has a highly conserved core 5’-CCUCC-3’, but variations have been

found between species regarding the involvement of adjacent bases in binding. These

variations have been described in certain bacteria and, to a lesser extent, in some

arquea. To analyze these variations in our study, we conducted a statistical analysis of

the thermodynamic interactions between the 5’ UTR region of mRNA and the 3’ end

regions of 16S rRNA from 6400 organisms, with the aim of identifying the most

probable antiSD and SD sequences across a wide range of prokaryotes, including a large

number of arquea.

In our study, we identified 15 groups of antiSD variants that are significantly

associated with the phylogenetic origin of organisms. Furthermore, our findings

revealed that certain organisms exhibit variations in the core of antiSD itself.

Importantly, an unaltered core is not necessarily required for the interaction between

the 3’ end of rRNA and the region preceding the AUG of mRNA. In our study, we also

classified organisms into four distinct categories depending on the conservation of the

core and evidence of interaction: i) those possessing a conserved core and showing

evidence of binding; ii) those with a conserved core but no evidence of binding; iii)

those exhibiting binding in the absence of a conserved core; and iv) those lacking both

a conserved core and evidence of binding. Our results indicate that, regardless of the

conservation of the central sequence 5’-CCUCC-3’ (CCUCC) present at the 3’ end of 16S

rRNA, the position and sequence of antiSD can vary depending on the phylogenetic

origins of organisms. These findings are discussed in terms of the evolution of

translation initiation in prokaryotic organisms.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Implicaciones jurídicas de la imposición de la medida provisional de aseguramiento a equipos de cómputo por presunto uso ilegal de programas de computación

Arturo Merino García (2023, [Otro, Trabajo de grado, maestría])

El uso de equipos de cómputo y principalmente de los programas de computación, implica la interacción de diversas disciplinas jurídicas, entre las que se encuentran las de tipo fiscal, laboral, de seguridad social, protección a la salud, protección de datos, impartición de justicia, derecho de autor y derecho

de propiedad industrial.

Por ello se ofrece una solución para prevenir una contingencia legal, causada por desconocimiento en el uso de los programas de cómputo, específicamente

aquellas relacionadas con la solicitud de declaración administrativa de infracción, en materia de comercio y las medidas provisionales de aseguramiento, previstas en la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) y la Ley Federal de Protección a la Propiedad Industrial (LFPPI).

Sistemas para computadoras INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Evaluación de la factibilidad de síntesis electroquímica de materiales a base de Ni, Co y B en Li´s y DES

Rebeca Leal Avila (2024, [Tesis de maestría])

Se aborda la síntesis electroquímica de materiales a base de níquel (Ni), cobalto (Co) y boro (B) en líquidos iónicos (LI) y sistemas de disolventes eutécticos profundos (DES). Primeramente, se sintetizaron eficazmente los electrolitos LI P-2-HEA y DES ChCl-Urea 1:2 utilizando precursores de bajo costo. La caracterización fisicoquímica reveló propiedades variables con la temperatura, destacando la influencia en la movilidad iónica y conductividad. Estudios electroquímicos indicaron ventanas electroquímicas amplias y buenas conductividades para ambos compuestos. Posteriormente se sintetizaron depósitos vía electroquímica de compuestos a base de Ni, Co y B y su estudio voltamperométrico y caracterización reveló la influencia de factores experimentales en la composición y morfología, abriendo áreas de interés para futuras investigaciones. Este estudio ofrece perspectivas prometedoras para aplicaciones en electrodepósitos y destaca la importancia de precursores accesibles.

In this study, the electrochemical synthesis of materials based on nickel (Ni), cobalt (Co), and boron (B) in ionic liquids (ILs) and deep eutectic solvent (DES) systems is addressed. Initially, LI P-2-HEA and DES ChCl-Urea 1:2 electrolytes were effectively synthesized using low-cost precursors. Physicochemical characterization revealed temperature-dependent properties, emphasizing the influence on ionic mobility and conductivity. Electrochemical studies indicated wide electrochemical windows and good conductivities for both compounds. Subsequently, electrodeposits of Ni, Co, and B-based compounds were synthesized, and their voltammetric study and characterization revealed the influence of experimental factors on composition and morphology, opening areas of interest for future research. This study provides promising insights for applications in electrodeposition and highlights the importance of accessible precursors.

KW: Electrode Material, Electrode Material, DEEP EUTECTIC SOLVENTS, PROTIC IONIC LIQUIDS

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Efecto antimicrobiano, citotóxico y potencial andamio de coberturas poliméricas nanoestructuradas como alternativa de tratamiento en heridas de la piel

MONTSERRAT LOPEZ CARRIZALES (2023, [Tesis de doctorado])

Las coberturas electrohiladas de alcohol polivinílico (PVA) son materiales prometedores para su aplicación en curación de heridas e ingeniería de tejidos, debido a que son biocompatibles con células humanas. Sin embargo, la baja estabilidad en agua de estas coberturas ha limitado su uso en el área biomédica. En este estudio se prepararon novedosas coberturas electrohiladas de PVA las cuales fueron reticuladas térmicamente (150 °C por 24 h) y caracterizadas por diferentes técnicas analíticas y cargadas con nanopartículas de óxido de plata (Ag2ONPs) e hidrocloruro de ciprofloxacina (CIP) de manera independiente y en combinación. El comportamiento de liberación de las Ag2ONPs y CIP se estudió por espectroscopía de absorción atómica y espectrofotometría UV-Visible, respectivamente. La actividad antimicrobiana de las coberturas se evaluó por el ensayo de curvas de letalidad contra cepas de referencia y bacterias multidrogorresistentes (MDR). La biocompatibilidad se determinó sobre fibroblastos dérmicos humanos (FDH) por el método de calceína/homodímero de etidio y el ensayo de bromuro de 3-(4,5- dimetiltiazol-2-ilo)-2,5-difeniltetrazol (MTT). Los resultados mostraron que el tratamiento de reticulación incrementó la temperatura de fusión y la cristalinidad de los materiales, así como su estabilidad en agua. Se encontró que el diámetro promedio de fibra de la cobertura de PVA sin agentes antimicrobianos fue de 412.50 nm y que la adición de CIP incrementó el diámetro. El análisis por difracción de rayos X confirmó la presencia de Ag2ONPs en las coberturas poliméricas, y los espectros de infrarrojo sugirieron que los agentes antimicrobianos interactúan con el PVA mediante fuerzas de Van der Waals. Las cinéticas de liberación mostraron que el CIP tiene una liberación tipo ráfaga durante los primeros 30 min, seguido de una liberación sostenida, mientras que la concentración máxima de Ag en buffer de fosfatos se alcanzó a las 2 h de inmersión. Se encontró que la cobertura cargada con la combinación de Ag2ONPs y CIP tiene un efecto sinérgico al requerirse menores concentraciones de los agentes antimicrobianos, así como menor tiempo para inhibir el crecimiento de bacterias MDR en comparación con sus similares cargadas únicamente con Ag2ONPs o CIP. Además, las coberturas son biocompatibles con los FDH al no alterar su morfología ni metabolismo mitocondrial, lo cual sugiere que estos materiales podrían ser utilizados como andamios celularizados para el tratamiento de heridas abiertas de la piel.

Polyvinyl alcohol (PVA) electrospun membranes are promising materials for application in wound healing and tissue engineering because they are biocompatible with human cells. However, the poor stability in aqueous medium of these membranes has limited their use in the biomedical area. In this study, novel electrospun PVA membranes thermally crosslinked (150 °C for 24 h) and characterized by different analytical techniques were loaded with silver oxide nanoparticles (Ag2ONPs) and ciprofloxacin hydrochloride (CIP) prepared independently and in combination. The release behavior of Ag2ONPs and CIP was studied by atomic absorption spectroscopy and UV-Visible spectrophotometry, respectively. The antimicrobial activity of the membranes was evaluated by the time-kill assay against reference strains and multidrug resistant (MDR) bacteria. Biocompatibility was determined on human dermal fibroblasts (HDF) by the calcein/ethidium homodimer method and the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazole bromide (MTT) assay. The results showed that the crosslinking treatment increased the melting temperature and crystallinity of the materials, as well as their stability in water. It was found that the average fiber diameter of the PVA membrane without antimicrobial agents was 412.50 nm, and that the addition of CIP increased the diameter. X-ray diffraction analysis confirmed the presence of Ag2ONPs in the polymeric membranes, and infrared spectra suggested that antimicrobial agents interact with PVA through Van der Waals forces. The release kinetics of CIP from the electrospun membranes showed a burst release during the first 30 min followed by a sustained release, while the maximum Ag concentration in phosphate buffer was reached after 2 h of immersion. It was found that the PVA electrospun membranes loaded with the combination of Ag2ONPs and CIP, have a synergistic effect since lower concentrations of antimicrobial agents are required, as well as shorter time to inhibit the growth of MDR bacteria compared to their counterparts loaded only with Ag2ONPs or CIP. Furthermore, the membranes are biocompatible with HDF since they do not alter neither morphology nor mitochondrial metabolism, suggesting that these materials could be used as cellularized scaffolds for wounds treatment.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación de la calidad del mezclado para el escalamiento de la carbonización hidrotérmica

Maximiliano Alba Ruíz (2023, [Tesis de maestría])

La carbonización hidrotérmica es un proceso termoquímico para la producción de hidrocarbón a partir de biomasa. Se realiza en reactores bifásicos sólido-líquido, por lo que la calidad del mezclado es fundamental para su correcto funcionamiento. Por ello, este trabajo propone el uso de técnicas de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) para asegurar la calidad de mezclado durante el escalamiento de un reactor agitado. Para el escalamiento se empleó un factor de 1:25, tomando como referencia los resultados obtenidos en un reactor a escala laboratorio de 200 ml. Además, se empleó el criterio de similaridad dinámica, manteniendo la potencia por unidad de volumen constante. Se analizó el efecto de la velocidad de agitación (299 rpm – 474 rpm), el tamaño del agitador (dtanque/6 – dtanque/4) y la posición del agitador dentro del reactor (htanque/6 – htanque/2). Como etapa preliminar se consideró un sistema monofásico con propiedades similares a los de la suspensión y se implementó un diseño central compuesto, a fin de obtener un modelo predictivo de las variables de respuesta consideradas: tiempo de mezclado y dispersión de velocidad. Para evaluar el tiempo de mezclado, se consideró la inyección de un trazador en las simulaciones, a fin de observar su distribución en función del tiempo. Con los resultados obtenidos a partir de las simulaciones se determinó que la configuración que proporciona la mayor homogeneidad del sistema escalado corresponde a una velocidad de agitación de 386 rpm, diámetro del agitador equivalente a dtanque/2.6 y una posición del agitador de htanque/3. Con esta configuración se tuvo un tiempo de mezclado de 17.7 s y una dispersión de velocidad del 82.81 %. Esta configuración se empleó posteriormente en la simulación del sistema bifásico. Los resultados de la simulación evidencian el efecto de escalamiento, ya que se obtuvieron tiempos de mezclado a escala laboratorio de 5 s, mientras que para la escala semi-piloto (5 l) se estimó en 6 min. Estos resultados servirán de base para estudiar el efecto de la heterogeneidad del sistema sobre el desarrollo del proceso de carbonización, durante el escalamiento de este.

Hydrothermal carbonization is a thermochemical process to produce hydrochar from biomass. This process is carried out in solid-liquid biphasic reactors, so the quality of the mixing is essential for its correct operation. This work proposes the use of CFD (Computational Fluid Dynamics) techniques to ensure the quality of mixing during the scale-up of a stirred reactor. A scaling factor of 1:25 was used, taking as reference the results obtained in a 200 ml laboratory-scale reactor. The dynamic similarity criterion was used, keeping the power per unit volume constant. The effect of the stirring speed (299 rpm - 474rpm), the size of the stirrer (dtank/6 – dtank/4) and the position of the stirrer inside the reactor (htank/6 – htank/2) were analyzed. As a preliminary stage, a homogeneous system with properties like those of the suspension was considered, and a central composite design was implemented, to obtain a predictive model of the considered response variables: mixing time and velocity dispersion. To evaluate the mixing time, the injection of a tracer was considered in the simulations, to observe its distribution as a function of time. With the results obtained from the simulations, it was determined that the configuration that provides the greatest homogeneity of the scaled system corresponds to a stirring speed of 386 rpm, agitator diameter equivalent to dtank/2.6 and a stirrer position of htank/3. With this configuration, a mixing time of 17.7 s and a speed dispersion of 82.81 % were obtained. This configuration was later used in the simulation of the two-phase system. The results of the simulation of the biphasic system show the scaling effect, since mixing times of 5 s were obtained at the laboratory scale, while for the semi-pilot scale (5 l) it was estimated at 3 min. These results will serve as a basis to study the effect of the heterogeneity in the system on the development of the carbonization process, during its scaling.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Síntesis y caracterización de fibras no tejidas de PLA/quitosano/ZnO y evaluación de propiedades

Elizabeth Meritxell Albineda Cano (2023, [Tesis de maestría])

Los graves problemas de salud causados por bacterias que han generado resistencia ante los medicamentos y la creciente preocupación por la contaminación ambiental en todo el mundo ha motivado el desarrollo de telas no tejidas biodegradables con propiedades antibacterianas. El objetivo del presente trabajo consiste en fabricar fibras no tejidas de poli (ácido láctico) (PLA) mediante electrospinning incorporando agentes antibacteriales como lo son el quitosano y las nanopartículas (NP) de ZnO. El desarrollo de estos materiales se llevó a cabo mediante el estudio de diversos parámetros de procesamiento, como voltaje, velocidad de alimentación y distancia de aguja al colector, con el objetivo de obtener fibras no tejidas con buenas propiedades mecánicas y antibacteriales. Estos estudios se condujeron a través de metodologías de diseños de experimentos (DOE) con el fin de determinar la influencia de los parámetros de procesamiento en las propiedades de las fibras. La composición de las fibras se determinó mediante FTIR, obteniendo las señales características de los componentes orgánicos presentes en las fibras. Por otro lado, se detectó la presencia del ZnO mediante espectroscopía de absorción UV-vis.

Además, las fibras no tejidas obtenidas presentaron una degradación hidrolítica notable después de 100 días a un pH=10, propiedades antibacteriales de contacto contra las bacterias E. Coli y S. Aureus, resistencia al desgarro de 0.43 N y una capacidad de biodegradación por composta después de 18 días mayor a una muestra de celulosa. Estas fibras no tejidas tienen potencial aplicación en apósitos para heridas, textiles médicos, tratamiento de agua y filtros de aire.

Serious health problems caused by bacteria such as bacterial drug resistance as well as the growing concerns relating environmental pollution around the world have prompted the development of biodegradable non-woven fabrics with antibacterial properties. The objective of this work is to manufacture polylactic acid non-woven fibers by electrospinning incorporating antibacterial agents such as chitosan and ZnO nanoparticles. The development of these materials was carried out by studying various processing parameters, such as voltage, feeding speed and distance from needle to collector, with the aim of obtaining non-woven fibers with good mechanical and antibacterial properties. These studies were conducted through Design of Experiments (DOE) methodologies in order to determine the influence of processing parameters on fiber properties. The composition of the fibers was determined by FTIR, obtaining the characteristic signals of the organic components present in the fibers. On the other hand, the presence of ZnO was detected by UV-vis absorption spectroscopy.

In addition, the obtained non-woven fibers exhibited remarkable hydrolytic degradation after 100 days at pH=10, contact antibacterial properties against E. Coli and S. Aureus bacteria, tear strength of 0.43 N, and biodegradation capacity by composting after 18 days greater than a cellulose sample. These nonwoven fibers have potential applications in wound dressings, medical textiles, water treatment, and air filters.

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Biodegradación de desechos de curtiduría y lodo residual por composteo y vermicomposteo

Lina Cardoso MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS (2006, [Artículo])

La industria de la curtiduría genera desechos con

compuestos tóxicos y materiales orgánicos de lenta

degradación. El presente trabajo tuvo como propósito

evaluar la biodegradación y reducción de contaminantes

de estos residuos mediante un proceso de composteo

aerobio termofílico, seguido de una etapa de

vermicomposteo con Eisenia foetida.

Biodegradación Composteo Vermicomposteo Industria del cuero Lodo residual INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Métodos de riego y prácticas de manejo del cultivo para el uso de las aguas residuales tratadas en la agricultura en México

JUAN MANUEL ANGELES HERNANDEZ WALDO OJEDA BUSTAMANTE Olga Xochitl Cisneros Estrada (2018, [Ítem publicado en memoria de congreso])

El crecimiento demográfico y la urbanización han generado un volumen mayor de aguas residuales, que se podría considerar como una nueva fuente de agua. Desde la antigüedad, esta fuente de agua, siempre ha sido importante para la producción agrícola, se utilizaba sobre todo para incrementar la fertilidad de la tierra; hoy en día, la principal motivación es la escasez de agua. Se realiza una revisión de la calidad del agua residual para uso agrícola, de sus riesgos y beneficios, así como los métodos de riego y prácticas de cultivos recomendados para minimizar los problemas de contaminación a trabajadores y al producto de la cosecha para reducir problemas de infección al consumidor final.

Riego Uso de aguas residuales Cultivos alimenticios INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA