Remoción de DQO y SST con biorreactor tipo Nereda escala laboratorio implementando una membrana de microfiltración y flujo en región laminar

José María Silva Corrugedo (2022, [Tesis de maestría])

El tratamiento de aguas residuales municipales es una práctica ampliamente

extendida para la reutilización y posterior reincorporación de aguas contaminadas a

las redes de distribución del vital líquido en una ciudad, ya sean redes industriales,

agrícolas o domésticas. La Ciudad de Chihuahua, capital del estado del mismo

nombre, no es la excepción al contar con dos plantas tratadoras de aguas residuales

(PTAR) para satisfacer la demanda de salubridad que requiere su población. Dichas

plantas tienen un proceso de lodos activados aerobios, por lo cual son consideradas

plantas convencionales.

Una de las desventajas que presentan dichos sistemas convencionales, es

la separación del lodo floculante, la cual se da mediante un proceso lento de

sedimentación. Gracias al desarrollo de los gránulos aerobios, en 2005 en los

Países Bajos, se puso en marcha la primera planta de tratamiento de aguas

residuales Nereda. Dicha tecnología consiste en aprovechar la geometría de los

gránulos, que permite una rápida sedimentación de estos, para formar una capa de

lodos al fondo del tanque de alimentación. Esta capa funciona como una barrera

física y es la clave para el funcionamiento de la tecnología Nereda, puesto que la

misma funge como un separador dentro del mismo tanque. Con la capa de lodo

presente, por la parte inferior del tanque se puede alimentar agua residual sin que

ésta entre en contacto con el agua ya tratada ubicada por encima del lodo. Así se

obtiene una ventaja por parte de la tecnología Nereda por sobre la granulación

aerobia tradicional, puesto que el llenado y vaciado del tanque se puede realizar de

manera simultánea.

DQO microfiltración biorreactor INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE OTRAS OTRAS

Un enfoque numérico para la solución de problemas dinámicos de ingeniería estructural basado en un método de elementos discretos macroscópicos.

JUAN ALVAREZ REYES (2023, [Artículo])

El Método de Elementos Discretos (MED) consiste en un modelo numérico que permite describir el comportamiento mecánico de objetos que se encuentran en un medio discontinuo, es decir, elementos independientes que interactúan en un sistema, formando fuerzas y movimientos rotacionales entre sí, que pueden ser ocasionadas por fuerzas externas y de gravedad.

La ventaja principal de los métodos discretos consiste en la capacidad de simular fenómenos que resultaría complicado representar mediante un método continuo, debido a que se tienen elementos en donde las fuerzas no son transmitidas directamente, si no que, se generan por contacto entre cada partícula.

En este documento se describe la implementación del MED mediante un enfoque numérico explícito que considera la interacción entre partículas que se encuentran en movimiento. Se utilizan figuras geométricas que van desde polígonos simples hasta figuras más complejas tridimensionales como tetraedros para la simulación de los experimentos.

Se realiza una comprobación del funcionamiento de la formulación MED mediante ejemplos dinámicos sencillos con interacción entre una partícula y su superficie, hasta simulaciones más complejas con múltiples partículas interactuando entre ellas para generar un patrón de resultados a comparar.

Se incluye la simulación numérica del comportamiento sísmico para una conexión autocentrante basado en el método de elementos discretos, con el objetivo de validar la respuesta histerética del modelo numérico con la prueba experimental. Los resultados representan las distorsiones horizontales de una columna, las cuales son producto de la simulación de un modelo numérico sujeto a una carga que se incrementa con el paso del tiempo con 4 coeficientes de rigidez diferentes. Se presenta la gráfica histerética como resultado de la simulación numérica del modelo, con un coeficiente de rigidez y amortiguamiento normal adecuado, sujeto a una carga cíclica que se invierte en función al tiempo.

Por último, con los resultados mostrados de la prueba con conexiones autocentrantes se propone una sencilla ley de histéresis bilineal, que permita su uso simplificado para la aplicación en el modelado de edificios de concreto reforzado con conexiones similares.

Doctor en Ciencias de Ingeniería con Especialidad en Ingeniería Estructural

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN INGENIERÍA DE ESTRUCTURAS

Object manipulation by collaborative autonomous underwater vehicles driven by a model-free second-order sliding mode controller with finite-time convergence

JOSUE GONZALEZ GARCIA (2023, [Artículo])

https://orcid.org/0000-0001-5657-380X

The use of Autonomous Underwater Vehicles (AUV) has expanded in recent years to include them in inspection, maintenance, and repair missions. These missions require the automation of tasks such as autonomous navigation and station-keeping, which are pretty challenging due to the complexity of the vehicle itself and the underwater environment. Traditional control strategies have been used to deal with those problems before, but their performance is limited since they do not consider non-linearities, external disturbances, or model uncertainties. Non-traditional controllers have been explored too, but have shortcomings such as being model-based, parameter-dependant, or so. Additionally, the nature of some objects implies the involvement of multiple vehicles to manipulate them, making the manipulation mission even harder. Collaboration of AUVs is a strong challenge since underwater communications are limited or null. An advanced control strategy dealing with the trajectory tracking and the station-keeping problem would be desirable for simplicity and robustness. If this controller could also help coordinate multiple vehicles without requiring them to communicate with each other, it would make collaborative manipulation tasks reachable. For this purpose, a model-free high-order Sliding Mode Controller (SMC) is presented in this project. Unlike other control approaches, the proposed control strategy achieves finite-time convergence to a practical zero error in a time-base that the user can arbitrarily define. This characteristic will be used to coordinate the navigation of two AUVs to manipulate an object underwater. The performance of the proposed controller was evaluated by numerical simulations and experiments in a semi-Olympic swimming pool and compared with classic and state-of-the-art control strategies regarding trajectory tracking and station-keeping problems. Results have shown that the proposed controller can achieve finite-time convergence of the tracking errors to a practical zero value in the predefined time-base. Results also demonstrated that the convergence time could be arbitrarily selected by the user and achieved by the controller resulting in, as far as the author knows, the first controller with this characteristic for AUVs navigation. The simulations and experiments also showed that the proposed controller outperformed classical and state-of-the-art controllers regarding the Root Mean Square of the tracking errors and energy consumption. Finally, the proposed model-free high-order SMC coordinated two BlueROV2 vehicles in a collaborative manipulation mission without vehicle-to-vehicle communication. Numerical simulation results confirmed that the proposed controller could manage the vehicles to follow a predefined coordinated trajectory to approach, grip, transport, and release an object without communicating with each other.

Doctor of Philosophy In Engineering Science

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INGENIERÍA DE CONTROL INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA NAVAL VEHÍCULOS SUBMARINOS

CLÚSTERES LUMINISCENTES DE PLATA CONFINADOS EN ZEOLITAS PARA BIOSENSADO

Cecilia García-Guzmán (2021, [Tesis de maestría])

"Se propone un sistema de biosensado basado en la detección de anticuerpos IgG marcados con fluoresceína-5-isotiocianato (FITC) mediante emisión de clústeres de plata sintetizados dentro de zeolitas (FAUX Ag6) impregnadas con diferentes aminas: polietilenimina (PEI) ramificada, tetraetilenepentamina (TEPA) y dietilenetriamina (DETA). Se caracterizaron y compararon estas partículas funcionalizadas y se bioconjugaron con anticuerpos anti IgG. Finalmente se evaluó la detección de anticuerpos IgG-FITC en concentraciones menores a 10 ng/mL. Demostrando así, como prueba de concepto, un sistema de biosensado innovador, sensible y específico que permite la detección del analito en pocos minutos."

Zeolitas Biosensado Clústeres luminiscentes INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA BIOQUÍMICA INGENIERÍA BIOQUÍMICA INGENIERÍA BIOQUÍMICA

Tecnologías electroquímicas microbianas para la degradación de sulfametoxazol presente en efluentes industriales

Pamela Garcia (2023, [Tesis de maestría])

La presencia de los contaminantes emergentes en aguas residuales va en aumento, debido a las características de persistencia, bioacumulación y toxicidad causando efectos negativos al ecosistema y a la salud humana. Los antibióticos presentes en aguas residuales tienden acumulándose en sus lodos los cuales entran en contacto con microorganismos, lo cual les permite adaptarse a los contaminantes. Se han reportado que existen microrganismos capaces de degradar fármacos. Una alternativa prometedora para tal efecto son las tecnologías electroquímicas microbianas (TEM) sistemas que, mediante un arreglo de electrodos inmersos en un contenedor con aguas residuales, pueden degradar a los contaminantes con ayuda de microorganismos llamados electrogénicos, generando energía al consumir diversos contaminantes entre ellos los fármacos. El presente trabajo propone a las celdas de electrolisis microbianas, un tipo de TEM, para la degradación de sulfametoxazol, utilizando consorcios microbianos extraídos de lodos activados de una planta tratadora de agua residual (PTAR). Para este trabajo se utilizó una celda analítica de 3 electrodos y técnicas de análisis electroquímico de voltamperometría cíclica (CV) y cronoamperometría (CA). Como electrodo de trabajo se utilizó tela de carbono, el electrodo de referencia fue Ag|AgCl y el contraelectrodo acero inoxidable. Como electrolito se utilizó medio Luria Bertani con 20 ppm de SMX. Los estudios de CV se realizaron a diferentes velocidades de barrido y 5 ciclos de barridos cíclicos. La colonización comenzó con la preparación de un inoculo del consorcio microbiano en caldo LB, incubado con una agitación de 150 rpm y 30°C durante 12 horas. Una vez acondicionado el consorcio microbiano, se procedió a la medición de las técnicas entre el consorcio y el electrodo de tela de carbono. La corriente media máxima registrada fue de ~2.95± 0.50 μA. La cuantificación de sulfametoxazol se llevó a cabo mediante cromatografía de líquidos (HPLC) en donde se obtuvo la remoción de 85%. Demostrando que las TEM inoculadas con lodos de una PTAR como biocatalizador favorece la remoción de contaminantes emergentes como el sulfametoxazol.

KW: Bioelectrochemical Systems (BESs), Antibiotics, Water Treatment Plants, Biodegradation

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Síntesis verde de puntos cuánticos de carbono (CQDs) y su incorporación en una matriz polimérica para la fabricación de recubrimientos antibacterianos y antivirales.

Alejandro Lopez Amador (2023, [Tesis de maestría])

Describe la síntesis y caracterización de puntos cuánticos de carbono (CQDs) obtenidos a partir de síntesis verde y su incorporación en una matriz polimérica, con el objetivo de fabricar nanomateriales con capacidad antibacteriana y antiviral. Se realizó la síntesis hidrotermal de los CQDs utilizando precursores de origen natural: sábila como fuente de carbono, jugo de limón y té verde como portadores de los heteroátomos necesarios para funcionalizar los CQDs (grupos hidroxilo, carboxilo y aminas). La caracterización estructural (HRTEM) demostró que mediante la síntesis verde de CQDs es posible obtener estructuras grafíticas de entre 6 y 25 nm, con morfología semiesférica, confirmando su tamaño nanométrico por DLS. El análisis químico de los CQDs demostró que el uso de fuentes naturales aporta la presencia de grupos de nitrógeno y oxígeno en la superficie del material, evaluado mediante XPS y FTIR. Para corroborar el comportamiento óptico de los CQDs, se realizó el análisis por medio de UV-Vis y espectroscopia de fluorescencia, en donde se determinó que los CQDs emiten en color azul al ser excitados con luz ultravioleta, además de poseer potenciales zeta negativos. Los CQDs obtenidos demostraron un 99.9 % de actividad antibacteriana al contacto con las bacterias P. aeruginosa y S. aureus en función de la concentración y el tiempo de contacto. Se demostró la actividad antiviral de los CQDs contra el virus del herpes simple 1 (HSV1) utilizado células Vero para su infección, mostrando un 99.9% de efecto viricida. Los CQDs obtenidos con diferente composición química fueron incorporados en una matriz de alcohol polivinílico (PVA)/ poliácido acrílico (PAA), con el objetivo de fabricar nanocompositos empleando suspensiones de CQDs como solvente, mediante el proceso de electrohilado. A partir de ello, se logró la obtención de fibras uniformes de 140 nm de diámetro, que disminuyeron su tamaño en función de la concentración de los CQDs en el material. Se determinó la capacidad antibacteriana de las membranas obtenidas en donde se obtuvo la completa inhibición de crecimiento al contacto con P. aeruginosa y S. aureus, después de 3 y 24 horas de contacto. Aunado a ello, la membrana CQDs10 demostró inactivar el 99 % del virus HS1V, después de 1 hora de contacto. De acuerdo con los resultados obtenidos, la incorporación de heteroátomos en la superficie de los CQDs potencializa la capacidad bactericida y viricida de los nanocompuestos obtenidos. KW: Antibacterial activity

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Desarrollo de un sistema multietapa para la degradación de tolueno en aire contaminado

Karla Bolaños (2023, [Tesis de maestría])

En el presente trabajo se evaluaron tres reactores distintos para la remoción de tolueno en fase gaseosa; reactor de adsorción con carbón activado (ACA), reactor para tratamiento electroquímico empleando electrodos de TiO2,nt (TEQ), y tratamiento fotolítico (TF). Inicialmente, se evaluó la eficiencia de cada reactor de manera individual, posteriormente se acopló un sistema multietapa para evluar su eficiencia en conjunto (ACA+TEQ+TF), observando que el sistema multietapa fue más eficiente (99.58%) que los individuales (ACA=50.29%, TEQ=44.38% y TF=52.71%), lo cual genera una nueva propuesta para el tratamiento de aire contaminado con tolueno en exteriores y/o interiores.

In the present work, three different reactors were evaluated for the removal of toluene in the gas phase; an adsorption reactor with activated carbon (ACA), a reactor for electrochemical treatment using TiO2,nt electrodes (TEQ), and a photolytic treatment (TF). Initially, the efficiency of each reactor was evaluated individually, subsequently a multistage system was coupled to evaluate its overall efficiency (ACA+TEQ+TF), resulting in the multistage system being more efficient (99.58%) than the individual ones (ACA =50.29%, TEQ=44.38% and TF=52.71%), which generates a new proposal for the treatment of outdoors and/or indoors polluted air with toluene.

KW: Air quality, Titanium Dioxide Nanoparticle, Sisemas multicapa, Tolueno

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MAQUINA SEMBRADORA NEUMATICA DE PRECISION PARA AJO

JOSE MANUEL CABRERA SIXTO RYSZARD JERZY SERWATOWSKI HLAWINSKA (2000, [Patente])

La presente invención se refiere a una máquina sembradora neumática de precisión para ajo acoplable a un tractor agrícola con capacidad de hasta 20 semillas por segundo por hilera y capaz de sembrar simultáneamente hasta cuatro surcos con dos hileras, caracterizada en que comprende los siguientes elementos: una estructura de marco rígido rectangular formada por soportes de barra porta-herramientas; un arreglo de cuatro tolvas almacenadoras dispuestas una por cada surco y montadas longitudinalmente sobre el soporte de barra superior del marco, cada una dispone en su base de descarga un dispositivo dosificador helicoidal de semilla, la base de descarga incluye dos salidas dispuestas lateralmente cada una y que mediante un ducto vertical se proyecta a: dos unidades de siembra por cada tolva, las cuales están suspendidas al soporte inferior del marco; un conjunto de catarinas y cadenas de transmisión para el accionamiento controlado del dosificador y de las unidades de siembra; un par de neumáticos...

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Maquinaria agrapecuaria - Diseño y Construcción Tecnología e Ingeniería Mecánicas Ingeniería agrícola Ajo - Producción Ciencias tecnológicas

Efecto de la deformación y contenido Mg en las Propiedades Mecánicas de la Aleación Al2.33CuXMg

Enrique Burciaga Castillo (2022, [Tesis de maestría])

El sistema Al-Cu-Mg es uno de los sistemas más estudiados debido a la importancia

tecnológica de las aleaciones base aluminio a nivel mundial. Sin embargo, la mayoría de

los estudios no abordan el efecto sinérgico de la adición de algún elemento aleante

(magnesio) con la deformación plástica, sino que se enfocan en determinar los efectos

aislados de cada variable. Así la presente investigación, se enfoca en evaluar la

contribución conjunta de los efectos mencionados principalmente sobre los mecanismos

de endurecimiento y la propiedad mecánica de dureza a fin de contribuir a un mayor

entendimiento de esta interacción.

En el presente trabajo de investigación se estudió la aleación Al2.33Cu en función de su

deformación (ξ), reduciendo el espesor a 30% y 50%, estudiando sus propiedades

mecánicas bajo la adición de Mg en sus diferentes etapas de tratamiento térmico y

mecánico.

Se fabricaron aleaciones mediante el proceso de fundición, utilizando diferentes

cantidades de Mg (0, 1.78, 1.96 y 2.24%) en la aleación de aluminio Al2.33Cu, se

extruyeron las muestras, seguido se realizó un tratamiento de solución a 495°C con

temple en agua y posteriormente se realizó una curva de envejecido (1, 2, 4.5, 10, 20,

45, 100, 200, 450, 1000, 2000, 4500 y 10000 min) a una temperatura de 195°C.

Se realizó caracterización por microscopía óptica, difracción de rayos X y Microscopía

electrónica de barrido en sus primeras etapas (colada, extrusión y solución), así como

mediciones de micro dureza en cada una de sus etapas.

Esta investigación se enfocó en la importancia y el efecto del magnesio en las aleaciones

de AlCu y el efecto de la deformación, como consecuencia en el impacto las propiedades

mecánicas de dureza de la aleación.

Mg INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA METALÚRGICA PRODUCTOS METALÚRGICOS (ESPECIALES) PRODUCTOS METALÚRGICOS (ESPECIALES)

Optimization of the alkali-silane treatment of agave lechuguilla fibers (ixtle) for potential reinforcement in polymeric composites

NOEMI JARDON MAXIMINO MARIAMNE DEHONOR GOMEZ Rolando Villa Moreno MARIA DOLORES BAEZA ALVARADO Luis Edmundo Lugo Uribe (2023, [Artículo])

Reinforced polymeric composites with natural fibers have garnered significant interest in recent years due to the need for biomass utilization and the requirements of various industries, such as automotive and construction. Among these natural fibers, Agave lechuguilla fiber, commonly known as ixtle (FIx) or Tampico fiber, exhibits important characteristics such as length, high strength, and durability. However, there is limited literature on its conditioning, functionalization, and utilization as a reinforcing material in polymeric composites (CP). This study presents the optimization of the alkali-silane treatment of FIx, identifying the most suitable reaction conditions to enhance their thermal stability, tensile strength, and silane coupling agent (ACSi) grafting on the fiber surface. The chemical treatment with ACSi proved highly effective, resulting in a significant grafting content, which was confirmed through FTIR and SEM–EDS analyses. The high level of functionalization did not compromise the mechanical performance of the fibers, suggesting that functionalized FIx holds great potential as a reinforcing material in CP. These findings open new paths for the sustainable use of Agave lechuguilla fibers, contributing to the development of environmentally friendly and high-performance polymeric composites in various industrial applications.

This article belongs to the Special Issue Natural Fibers for Advanced Materials: Addressing Challenges).

Supplementary materials: The following supporting information can be downloaded at: https://www.mdpi.com/article/10.3390/fib11100086/s1, Figure S1: Optical microscope image of ixtle fibers at a magnification of 50 (a) untreated and (b) alkaline treated (FIx-5); Table S1: FTIR signal assignment for alkaline treated FIx; Table S2: FTIR Signal assignment for silane treated FIx.

Author contributions: Conceptualization, N.J.-M. and L.E.L.U.; methodology, N.J.-M., M.D.G., R.V.M., M.D.B.-A. and L.E.L.U.; validation, N.J.-M. and L.E.L.U.; formal analysis, N.J.-M., M.D.G. and L.E.L.U.; investigation, N.J.-M. and L.E.L.U.; data curation, N.J.-M., M.D.G., R.V.M. and M.D.B.-A.; writing—original draft preparation, N.J.-M. and L.E.L.U.; writing—review and editing, N.J.-M., M.D.G., R.V.M., M.D.B.-A. and L.E.L.U.; visualization, N.J.-M., M.D.G. and L.E.L.U.; supervision, L.E.L.U.; project administration, N.J.-M. and L.E.L.U.; funding acquisition, N.J.-M. and L.E.L.U. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Funding: This research was funded by CONAHCYT, “Estancias postdoctorales por México”, grant umber CVU425480.

Data availability statement: Data supporting the findings of this study are available within the article and upon request from the corresponding author.

Acknowledgments: The authors express their gratitude towards Rene Diaz Rebollar and Jazmin Gomez Sara for their technical assistance in conducting the chemical reactions presented in this current study. Additionally, the assistance provided by Luis Alberto Caceres Diaz in the execution of XRD analyses is also acknowledged. Furthermore, N.J.M. extends sincere recognition to CIATEQ A.C. for their provision of essential resources and infrastructure crucial to the advancement of this research. The support rendered by CONAHCYT through the “Estancias postdoctorales por México” program is also gratefully acknowledged, as it has contributed financial backing to the project. Conflicts of Interest: The authors declare no conflict of interest.

Agave lechuguilla Natural fiber Silane coupling agent INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS