Uso del campo magnético y de materiales magnéticos como auxiliares en el tratamiento del agua y del agua residual

MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS LUCIANO SANDOVAL YOVAL Lina Cardoso Marco Antonio Garzón-Zúñiga Ana Cecilia Tomasini Ortiz IVAN EMMANUEL VILLEGAS MENDOZA (2013, [Documento de trabajo])

Tabla de contenido: 1. Uso del campo magnético como auxiliar en el tratamiento del agua y del agua residual -- 2. Bacterias magnetotácticas -- 3. Tratamiento del agua residual por medio de magnetismo y nanopartículas -- 4. Construcción de dispositivos magnéticos -- 5. Experimentos en régimen discontinuo o batch -- Conclusiones.

El objetivo del proyecto ha sido utilizar el campo magnético como herramienta para el tratamiento del agua y agua residual. Dentro de los objetivos específicos están el construir un dispositivo e instalarlo en un equipo a escala real, así como realizar pruebas preliminares del uso del campo magnético en la remoción de sólidos suspendidos, materia orgánica, nutrientes y microorganismos de agua residual.

1. Uso del campo magnético como auxiliar en el tratamiento del agua y del agua residual -- 2. Bacterias magnetotácticas -- 3. Tratamiento del agua residual por medio de magnetismo y nanopartículas -- 4. Construcción de dispositivos magnéticos -- 5. Experimentos en régimen discontinuo o batch -- Conclusiones.

Tratamiento del agua Tratamiento de aguas residuales Campo magnético Inducción magnética Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación de la intrusión salina utilizando el método electromagnético transitorio (TEM) y análisis de iones mayores e isótopos estables del agua en el acuífero La Misión, B.C., México

Saline intrusion assessment using transient electromagnetic method (TEM) and analysis of major ions and stable isotopes of water in La Mision aquifer, B.C., Mexico

Yesica Guadalupe Cabrera Sillas (2023, [Tesis de maestría])

El acuífero La Misión constituye una fuente importante de abastecimiento de agua en la zona semiárida de Ensenada, Baja California, México. La explotación intensiva del acuífero puede haber desarrollado el deterioro de la calidad del agua subterránea, y con ello el avance del agua de mar. El presente estudio se centra en la evaluación de la posible intrusión salina en el acuífero costero La Misión a partir de técnicas geofísicas e hidrogeoquímicas. De acuerdo con investigaciones anteriores, se plantea la hipótesis de que el acuífero está afectado por procesos de mezcla de agua de mar principalmente en la franja costera. El estudio geofísico comprende 11 sondeos Transitorios Electromagnéticos (TEM). Además, se recolectaron 18 muestras de agua subterránea en temporada de secas y lluvias, donde se analizaron isótopos estables (δ18O y δ2H) y los principales iones mayores (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3, CO32- y SO42-). La inversión de datos geofísicos en 1D revela dos acuíferos en la zona de estudio; 1) el acuífero de depósitos de arena aluvial saturado superficial con un rango de resistividad de 2.1-5.5 Ωm y un espesor <80 m (UH2); 2) el segundo pertenece a un acuífero semiconfinado compuesto por limolitas y areniscas con resistividades de 13.8 a 21.4 Ωm (UH4). Los resultados hidroquímicos muestran que los principales tipos de aguas subterráneas son Ca-Cl, mixtas y Na-Cl. Además, las diversas relaciones iónicas confirmaron el proceso de intercambio iónico inverso donde el Ca2+ y el Mg2+ en la matriz del acuífero se han reemplazado por Na+ en sitios favorables. El cálculo del índice de saturación de minerales indica que las muestras de agua subterránea están saturadas con respecto a los minerales de carbonato. Por lo tanto, estos resultados sugieren que el acuífero costero La Misión está sujeto a la influencia continua de la mezcla de agua de mar, disolución de minerales carbonatados ayudado por la interacción agua-roca, y los procesos de intercambio iónico. Considerando que éstos son los factores determinantes que están controlando la evolución del agua subterránea en esta zona.

The Misión aquifer is an important source of water supply in the semi-arid zone of Ensenada, Baja California, Mexico. Intensive exploitation of the aquifer may have developed groundwater quality deterioration, and the advance of seawater. The present study focuses on the evaluation of possible saline intrusion in the coastal aquifer of La Misión, using geophysical and hydrogeochemical techniques. Based on previous research, it is hypothesized that the aquifer is affected by seawater mixing processes mainly in the coastal strip. The geophysical survey comprises 11 Transient Electromagnetic soundings (TEM). In addition, a total of 18 groundwater samples were collected in dry and post rainy season, where stable isotopes (δ18O and δ2H) and the main major ions (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, and Cl-, HCO3-, CO32- and SO42-) were analyzed. One-dimensional inversion geophysical data reveals two aquifers in the study area. 1) the shallow saturated alluvial sand deposit aquifer with a resistivity range of 2.1-5.5 Ωm and a thickness <80 m (UH2). 2) the second belongs to a semi-confined aquifer composed of siltstones and sandstones with resistivities of 13.8 to 21.4 Ωm (UH4). Hydrochemical results show that the main groundwater types are Ca-Cl, mixed and Na-Cl. In addition, the various ionic ratios confirmed the reverse ion exchange process where Ca2+ and Mg2+ in the aquifer matrix have been replaced by Na+ at favorable sites. Calculation of the mineral saturation index indicates that the groundwater samples are saturated with respect to carbonate minerals. Therefore, these results suggest that the coastal Mission aquifer is subject to the continuous influence of seawater mix, dissolution of carbonate minerals aided by water-rock interaction, and ion exchange processes. Considering these processes, the important determining factors that are controlling the evolution of groundwater in this zone.

Agua subterránea, resistividad, interacción agua-roca, índice de saturación, salinidad. Groundwater, resistivity, water-rock interaction, saturation index, salinity. CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO GEOFÍSICA GEOMAGNETISMO Y PROSPECCIÓN MAGNÉTICA GEOMAGNETISMO Y PROSPECCIÓN MAGNÉTICA

Análisis a escala atómica de interfases magnéticas con aplicaciones en espintrónica

Atomic scale analysis of magnetic interfases with spintronics applications

Rocio González Díaz (2023, [Tesis de maestría])

La espintrónica es un área de la nanociencia que tiene por cometido el estudio y manipulación del espín de los electrones para el desarrollo y mejoramiento de dispositivos electrónicos. De manera particular, se ha orientado a la búsqueda de materiales para la fabricación de memorias magnéticas de acceso aleatorio (MRAM), diseñadas a partir de uniones túnel magnéticas (MTJ). Dichas uniones son heteroestructuras construidas a partir de un material aislante en cuya capa superior e inferior se dispone un compuesto ferromagnético. Una de las características de estos dispositivos es que presentan una anisotropía magnética perpendicular (PMA) y un efecto de torque por transferencia de espín (STT). Recientemente, un estudio experimental señala que la heteroestructura B2-CoAl/L10-MnAl es un candidato idóneo para la fabricación de MRAM, pues presenta PMA y STT. Sin embargo, en el trabajo experimental no se reporta un análisis de la estabilidad termodinámica de la heteroestructura. Dicho lo anterior, en este trabajo se hizo un estudio de la estabilidad termodinámica y estructural de B2-CoAl/L10-MnAl usando la teoría del funcional de la densidad (DFT). Se propusieron diferentes modelos de interfaz CoAl/MnAl y se determinó a través de un análisis energético cuál es la interfaz más estable. Los resultados obtenidos indican que la interfaz más estable sucede entre la última capa de Al del CoAl y la primera capa de Mn del MnAl. Además, se comprobó un efecto PMA en la heteroestructura B2-CoAl/L10-MnAl y se determinó que este comportamiento se origina esencialmente debido a la naturaleza ferromagnética de MnAl, pues CoAl no presenta características ferromagnéticas.

Spintronics is nanoscience area whose aim is the study and manipulation of electrons spin to development and improvement of electronic devices. In a particular way, the spintronics has focused to search of new materials to fabrication of magnetic random-access memory (MRAM), which are designed from devices call magnetic tunnel junctions (MTJ). This devices are heterostructures built from an insulating material with a ferromagnetic compound on top and bottom layers and characterized by the perpendicular magnetic anisotropy and spin-transfer torque (STT) effects prensent on it. Recently, an experimental study indicates the B2-CoAl/L10-MnAl heterostructure is a suitable candidate for the fabrication of MRAM based on MTJ devices. Nevertheless, the thermodynamic stability of the heteroestructure is not reported in the experimental work. Therefore, in this work a study of the thermodynamic and structural stability of B2-CoAl/L10-MnAl was performed using density functional theory (DFT). Different CoAl/MnAl interface models were proposed and the most stable interface was determined by an energy analysis. The results obtained, indicate that the most stable interface occurs between the last Al layer of CoAl and the first Mn layer of MnAl. In addition, a PMA effect in the B2-CoAl/L10-MnAl heterostructure was demonstrated and it was determined that this behaviour is essentially due to the ferromagnetic nature of MnAl, since CoAl does not present ferromagnetic characteristics.

simulaciones computacionales, interfases magnéticas, estabilidad termodinámica computational simulation, magnetic interfaces, termodinamic stability INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Modelado y acoplamiento de la conductividad eléctrica e hidráulica a partir de tomografía de rocas

Modeling and coupling of electrical and hydraulic conductivity from rock tomography

Miguel Ángel Martínez Rodríguez (2022, [Tesis de maestría])

En este trabajo se emplearon técnicas de modelado numérico para simular el flujo de corriente eléctrica y de fluido a través de medios porosos con el fin de determinar el factor de resistividad y la permeabilidad, así como la distribución de los campos de densidad de corriente eléctrica y velocidad de flujo. Para el modelado de flujo eléctrico se desarrolló un algoritmo basado en diferencias finitas, mientras que para el modelado hidráulico se empleó una librería reportada en la literatura, basada en el método de redes de Boltzmann. En ambos esquemas de modelado se establecieron condiciones en la frontera poro-grano para modelar los procesos físicos exclusivamente en el espacio poroso. Los valores estimados de factor de resistividad y de permeabilidad, así como la porosidad, se emplearon para estudiar las correlaciones entre estas propiedades a través de relaciones petrofísicas. Para esto, se propuso una expresión que relaciona la permeabilidad y la porosidad y, empleando una relación existente entre el factor de resistividad y la porosidad, se propuso también una relación directa entre la permeabilidad y el factor de resistividad. Las relaciones propuestas fueron aplicadas a los valores numéricos obtenidos para paquetes de esferas generados numéricamente y se encontró que se ajustan mejor a los datos en comparación con las relaciones más comúnmente utilizadas, especialmente para porosidades altas. Se mostró también que estas relaciones petrofísicas toman la forma de las relaciones más comunes conocidas cuando se trata con porosidades bajas. Valores obtenidos de imágenes digitales de un paquete de esferas sintético y una muestra de dolomita mostraron que las expresiones para porosidades bajas son suficientes para ajustar datos de medios porosos con porosidades menores a un valor entre 0.3 y 0.4. Finalmente, se analizaron el factor de resistividad, la permeabilidad, las relaciones petrofísicas, y las distribuciones espaciales y estadísticas de los campos vectoriales de flujo se analizaron para comparar los fenómenos de transporte eléctrico e hidráulico, encontrando que algunos factores, como la porosidad efectiva, son importantes en ambos fenómenos de flujo; mientras que otros, como la adherencia del fluido a las paredes del poro, son particularmente relevantes para el flujo hidráulico.

In this work, numerical modeling techniques were used to simulate the flow of electric current and fluid through porous media in order to determine the resistivity factor and permeability, as well as the distribution of electric current density and flow velocity fields. For electric flow modeling, an algorithm based on finite differences was developed, while for hydraulic modeling, a library reported in the literature, based on lattice Boltzmann method, was used. In both modeling schemes, pore-grain boundary conditions were established to model the physical processes exclusively in the pore space. The estimated values of resistivity factor and permeability, as well as porosity, were used to study the correlations between these properties through petrophysical relationships. An expression relating permeability and porosity was proposed and, using an existing relationship between the resistivity factor and the porosity, a direct relation between permeability and resistivity factor was also proposed. The proposed relations were applied to data obtained for numerically generated sphere packs and were found to fit the data better than the most commonly used relationships, especially for high porosities. It was also shown that these petrophysical relationships take the form of the most common relationships known when dealing with low porosities. Modeling data on digital images of a synthetic sphere pack and a dolomite sample showed that the expressions for low porosities are sufficient to fit data from porous media with porosities lower than 0.3 to 0.4. Finally, resistivity factors, permeabilities, petrophysical relationships, and spatial and statistical distributions of flow vector fields were analyzed to compare electrical and hydraulic transport phenomena, finding that some factors, such as the effective porosity, are important in both flow phenomena; whereas some other, such as the pore-wall adherence, are particularly relevant to hidraulic flux.

Física de rocas, modelado numérico, relaciones petrofísicas, fenómenos de transporte, factor de resistividad, permeabilidad, porosidad, tomografía de rocas, campos vectoriales, distribución estadística Rock physics, numerical modelling, petrophysical relations, transport phenomena, resistivity factor, permeability, porosity, rock tomography, vector fields, statistical distribution CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO GEOFÍSICA GEOFÍSICA DE LA MASA SÓLIDA TERRESTRE GEOFÍSICA DE LA MASA SÓLIDA TERRESTRE