Producción de bioelectricidad en humedales de celda de combustible microbiana a partir de exudados radiculares

OSCAR GUADARRAMA PEREZ (2020, [Tesis de doctorado])

Tesis (Doctor en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

En la presente investigación se determinó el rendimiento bioelectroquímico de una serie de macrófitas operadas en humedales de celda de combustible microbiana. En la primera etapa experimental se evaluó la producción de bioelectricidad de las especies: Aglaonema commutatum, Cyperus papyrus, Epipremnum aureum, Dranacaena braunni, Philodendron cordatum, Chrysopogon zizanioides, Eichhornia crassipes y Juncus effusus, además de estudiar el efecto de la intensidad de radiación solar sobre la producción de exudados radiculares. En la segunda etapa experimental se utilizó una membrana de intercambio protónico para separar la zona rizosférica de la cámara anaerobia, mejorando las condiciones biológicas en el sistema. En la tercera etapa experimental se identificaron los mecanismos de transferencia de electrones de la reacción de reducción de oxígeno; para ello, se aplicaron pruebas electroquímicas e hidrodinámicas con un electrodo rotatorio acoplado a un potenciostato. La modificación catódica propicio un aumento de más del 100% de bioelectricidad.

Humedales Electrofisiología Nanocatalizadores INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Efecto de los sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado en el ensuciamiento de las membranas durante la operación de un bioreactor con membranas a corto y largo plazo

Effect of mixed liquor volatile suspended solids on membrane fouling during short and long-ter operation of membrane bioreactor

EDSON BALTAZAR ESTRADA ARRIAGA Petia Mijaylova Nacheva LILIANA GARCIA SANCHEZ (2015, [Artículo])

El objetivo del estudio fue examinar el impacto de diferentes concentraciones de sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado en el ensuciamiento de las membranas en un bio-reactor con membranas sumergidas (BRMS)en periodos cortos y largos de operación durante el tratamiento del agua residual. Tres BRMS a escala laboratorio fueron operados bajo condiciones críticas, sub-críticas y condiciones de succión intermitente y retrolavados. En cortos tiempos de operación de los BRMS con concentraciones de licor mezclado de 4,200 y 6,150 mg SSVLM L-1, la resistencia hidráulica de las membranas se comportó de manera similar con un promedio de 5.0E+12 m-1, mientras para una concentración de 7,940 mg SSVLM L-1, su obtuvo una alta resistencia con valores de 1.7E+13 m-1. Los resultados mostraron que con concentraciones altas de biomasa la permeabilidad de las membranas disminuye debido a la formación de una biopelícula en la superficie de las membranas y a la presencia de Sustancia Poliméricas Extracelulares (SPE).

The aim of this study was to examine the impact of different Mixed Liquor Volatile Suspended Solids (MLVSS) concentrations on membrane fouling, in a submerged Membrane Bioreactor (MBR) at short and long-term MBR operation for wastewater treatment. Three laboratory-scale in a submerged MBR system were operated under critical flux, sub-critical flux, and an intermittent suction time and backwashing conditions. At short-term MBR operation with mixed liquors of 4,200 and 6,150 mg MLVSS L-1, the hydraulic resistance of membranes followed a same trajectory with averages of 5.0E+12 m-1, whereas for 7,940 mg MLVSS L-1, a high resistance of up to 1.7E+13 m-1 was obtained. The result showed that high biomass concentrations decreased to permeability due to a bio-layer formed in the membrane surface and high Extracellular Polymeric Substance (EPS).

Biorreactores Sólidos suspendidos volátiles INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Simulación del rendimiento de maíz (Zea mays L.) en el norte de Sinaloa usando el modelo Aquacrop

Simulation of corn (Zea mays L.) yield in northern Sinaloa using the Aquacrop model

HILARIO FLORES GALLARDO WALDO OJEDA BUSTAMANTE Hector Flores Magdaleno ENRIQUE MEJIA SAENZ (2013, [Artículo])

La intensificación de la variabilidad climática ha generado incertidumbre en los volúmenes de agua disponible en varias zonas de riego de México, ocasionan inestabilidad en la productividad del cultivo de maíz (Zea mays L.). Los modelos calibrados de simulación biológica son una herramienta computacional viable para estudiar el comportamiento de los cultivos en condiciones climáticas y escenarios de manejo agronómico e hídrico diferentes. En la presente investigación se calibró y validó el modelo AquaCrop para simular el desarrollo del cultivo de maíz en el norte de Sinaloa, México, con tres condiciones de disponibilidad hídrica: riego total (RT) y riego deficitario (80 % y 60 % respecto a RT).

Cultivos alimenticios Maíz Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Análisis experimental de un dispositivo tope de impacto como atenuador de vibraciones en banco experimental

Luis Alberto Baltazar Tadeo Claudia Cortes Eladio Martinez (2023, [Artículo, Artículo])

En este trabajo se analiza experimentalmente el funcionamiento de un dispositivo tope de impacto como atenuador de vibraciones de un sistema sometido a vibración forzada. Para este propósito, se diseñó y construyó un banco de pruebas experimentales conformado por una viga en voladizo a la cual se montó en su extremo libre un motor con desbalance rotatorio para hacerla vibrar. El dispositivo tope de impacto se colocó en el extremo libre de la viga y recibió la energía cinética de la viga a través de múltiples eventos de impacto, disipando energía de vibración por un mecanismo de fricción. Asimismo, se realizó un análisis con variables tales como fuerza de fricción (gobernada por un tornillo de ajuste en el dispositivo), rigidez de los resortes del prototipo (que actúan como elementos de restitución del elemento móvil del dispositivo) y el claro entre el tope de impacto y la estructura. En el análisis paramétrico, se identificó, de entre las variables propuestas, los parámetros que mejoran la atenuación de vibración en la estructura vibratoria. Como resultado de este estudio, se lograron importantes reducciones de amplitud de vibración, de más del 90 %, por efecto del dispositivo tope de impacto en el sistema vibratorio.

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Síntesis de nanoestructuras basadas en compuestos de bismuto y su aplicación en la reducción fotocatalítica de cromo hexavalente en solución acuosa

Óscar Eduardo Fernández Jonguitud (2024, [Tesis de maestría])

El cromo hexavalente, Cr(VI), es una especie tóxica que se encuentra presente en aguas residuales provenientes del curtido de pieles, galvanoplastia y fabricación de pigmentos. Al tratarse de un agente cancerígeno, es de vital importancia su eliminación de cuerpos de agua por métodos responsables con el medio ambiente. En este estudio, se sintetizaron nanoestructuras (NEs) de Bi2WO6 (BiW) y BiVO4 (BiV), así como una heterojunta BiW/BiV a través de una metodología verde e hidrotermal de un solo paso. Además, se realizó la decoración de las NEs con grafeno, G (1.25% peso), y se efectuó la caracterización fisicoquímica por diversas técnicas analíticas. Las NEs demostraron actividades excepcionales en la reducción de Cr(VI) a Cr(III) vía fotocatálisis heterogénea, alcanzando entre 93 y 100 % de reducción de Cr(VI) en 30 min empleando un LED visible de baja potencia (50 W). En 30 min de irradiación, el G/BiV presentó la velocidad de reacción más alta (k1 = 11.42×10-2 min-1), seguido por BiW/BiV (k1 = 10.73×10-2 min-1). Notablemente, el G/BiV fue capaz de fotorreducir el 100 % de Cr(VI) en tan solo 10 min, exhibiendo una k1 igual a 38.72×10-2 min-1 para las condiciones experimentales siguientes: 50/100 mg/mL dosis NE, ácido tartárico (AT) como especie secuestrante de huecos (3/1 relación AT/Cr(VI)), 20 mg/L de Cr(VI), pH de la solución igual a 2 y temperatura de 25 °C. La actividad superior del G/BiV puede atribuirse, entre otras cosas, a su morfología uniforme, constituida por hexaedros cóncavos formados por el ensamblaje de múltiples láminas con bordes irregulares, en contacto y soportados sobre finas láminas de grafeno. La adición de G en BiV permitió el aumento de hasta 1.32 veces el valor de k1 en 30 min de irradiación en comparación con BiV puro, debido a su accionar como puente de electrones y la disminución en la recombinación del par e- - h+ fotogenerado. El G/BiV demostró una eficiencia de 97 % de reducción de Cr(VI) después de 3 ciclos fotocatalíticos, lo que confirma su estabilidad y posibilidad de reúso.

El presente trabajo es el pionero en el uso de Bi2WO6/BiVO4 en reducción de Cr(VI) con actividad superior respecto a otras heterouniones que se han empleado. Las NEs BiV y BiW independientes o en combinación, puras o decoradas con grafeno, representan fotocatalizadores viables y eficientes para el tratamiento de agua contaminada con metales pesados. Para conseguir una fotoreducción eficiente, es preciso la optimización y compromiso entre las diferentes variables de proceso como son la morfología de la NE, Eg, fuente de iluminación, especie secuestrante y su concentración, química superficial del grafeno y pH de la solución, entre otras.

Hexavalent chromium, Cr(VI), is a toxic species found in leather tanning, electroplating, and pigment manufacturing wastewater. Because it is a carcinogen, its removal from water bodies by environmentally responsible methods is crucial. In this research, Bi2WO6 (BiW) and BiVO4 (BiV) nanostructures (NEs) and a BiW/BiV heterojunction were synthesized using a green and one-step hydrothermal methodology. In addition, the NEs were decorated with graphene, G (1.25 wt.%), and their physicochemical characterization was carried out employing different analytical techniques. The NEs exhibited exceptional activities in the reduction of Cr(VI) to Cr(III) via heterogeneous photocatalysis, achieving Cr(VI) reduction between 93 and 100% in 30 min using a low-power visible LED (50 W). After 30 min of irradiation, G/BiV showed the highest reaction rate (k1 = 11.42×10-2 min-1), followed by BiW/BiV (k1 = 10.73×10-2 min-1). It is noteworthy that G/BiV was able to reduce 100% of Cr(VI) within 10 min, exhibiting a k1 equal to 38.72×10-2 min-1 under the following experimental conditions: 50/100 mg/mL dose of NE, tartaric acid (AT) as hole scavenging species (3/1 AT/Cr(VI) ratio), 20 mg/L Cr(VI), solution pH equal to 2 and temperature of 25 °C. The superior activity of G/BiVO4 can be attributed, among other things, to its uniform morphology, consisting of concave hexahedrons formed by assembling multiple sheets with irregular edges adjacent to or supported on thin sheets of graphene. The addition of graphene to BiV allowed an increase in the value of k1 up to 1.32 times after 30 min of irradiation compared to pure BiV due to its role as an electron bridge and the reduction of the photogenerated e- - h+ pair recombination rate. G/BiV showed an efficiency of 97% Cr(VI) reduction after 3 photocatalytic cycles, confirming its stability and reusability.

The present work is a pioneer in the use of Bi2WO6/BiVO4 for Cr(VI) reduction with higher activity than other heterojunctions that have been used. BiVO4 and Bi2WO6 NEs, alone or in combination, pure or decorated with graphene, represent viable and efficient photocatalysts for the treatment of wastewater containing heavy metals. To achieve efficient photoreduction, the optimization and the relationship between different process variables, such as NE morphology, Eg, illumination source, scavenger species and their concentration, graphene surface chemistry, and solution pH, among others, is required.

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Diagnóstico y plan de acción de modernización del área comercial del Organismo Operador de Servicios de Agua de Calvillo, Aguascalientes (OOSAC)

RODRIGO ULISES SANTOS TELLEZ ANA LAURA MORALES MUSITO (2018, [Documento de trabajo])

El informe presenta las acciones que se deberán llevar a cabo para la modernización del área comercial del Organismo Operador de Servicios de Agua de Calvillo, Aguascalientes, con el fin de incrementar su recaudación. Entre las acciones a realizar están: la actualización del padrón de usuarios; la adquisición de equipo para reemplazar el obsoleto; la sustitución de medidores; y la capacitación y certificación de personal.

Organismos operadores Modernización Análisis costo-beneficio Calvillo, Aguascalientes INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Aprovechamiento de biosólidos y composta en el cultivo de haba (Vicia faba L.)

SOFIA ESPERANZA GARRIDO HOYOS MARIA GUADALUPE MARTIN DEL CAMPO SANCHEZ ROCIO VACA PAULIN JORGE ALBERTO LUGO DE LA FUENTE (2005, [Artículo])

La disposición final que se le puede dar a los biosólidos procedentes del tratamiento de aguas residuales municipales depende de sus características físico - químicas y microbiológicas. El contenido de

materia orgánica y su riqueza en elementos esenciales puede permitir que dichos biosólidos sean usados como fertilizantes agrícolas. El objetivo de este estudio fue determinar la acumulación de metales pesados en el suelo y en el cultivo de haba (Vicia faba L.), así como el

valor nutrimental de la semilla de haba, acondicionados con biosólidos y composta provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales del altiplano mexicano.

Biosólido Composta Metales pesados Suelos restaurados INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Control óptimo de un sistema de presas: un enfoque de perturbaciones pequeñas a la solución de programación dinámica estocástica

JAIME COLLADO MOCTEZUMA (1993, [Artículo])

Un número importante de problemas hidrológicos prácticos, entre ellos la optimización de la operación de un sistema de presas, puede formularse mediante programación dinámica estocástica. Sin embargo, un método de solución factible no existe, excepto para problemas con estructura lineal-cuadrática o para sistemas con pocas variables de estado. Este artículo propone un método analítico-numérico a la solución del control óptimo estocástico de malla cerrada. La solución óptima está dada por el control determinístico más un término de corrección que toma en cuenta los efectos de la estocasticidad en una caracterización de segundos momentos. Se supone que dicho término es pequeño en comparación con el control determinístico y se obtiene una solución de perturbaciones pequeñas. Este método puede ser usado como una solución subóptima para problemas donde no es factible usar programación estocástica clásica. Comparaciones con métodos convencionales muestran que el método ofrece resultados muy cercanos al óptimo, incluso cuando la hipótesis de perturbaciones pequeñas es sólo aproximadamente satisfecha. Una ventaja atractiva del método propuesto es que no requiere discretización de las variables de estado ni de las de control, eludiendo el así llamado maleficio de la dimensionalidad.

Presas Modelos estocásticos Análisis numérico INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Attribute selection impact on linear and nonlinear regression models for crop yield prediction

JUAN FRAUSTO SOLIS WALDO OJEDA BUSTAMANTE (2014, [Artículo])

Efficient cropping requires yield estimation for each involved crop, where data-driven models are commonly applied. In recent years, some data-driven modeling technique comparisons have been made, looking for the best model to yield prediction. However, attributes are usually selected based on expertise assessment or in dimensionality reduction algorithms. A fairer comparison should include the best subset of features for each regression technique; an evaluation including several crops is preferred. This paper evaluates the most common data-driven modeling techniques applied to yield prediction, using a complete method to define the best attribute subset for each model. Multiple linear regression, stepwise linear regression, M5' regression trees, and artificial neural networks (ANN) were ranked. The models were built using real data of eight crops sowed in an irrigation module of Mexico. To validate the models, three accuracy metrics were used: the root relative square error (RRSE), relative mean absolute error (RMAE), and correlation factor (R). The results show that ANNs are more consistent in the best attribute subset composition between the learning and the training stages, obtaining the lowest average RRSE (86.04%), lowest average RMAE (8.75%), and the highest average correlation factor (0.63).

Cultivos alimenticios Predicción Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Introducción a los métodos numéricos aplicados a la hidráulica

OSCAR ARTURO FUENTES MARILES Polioptro Martinez-Austria (1988, [Libro])

El libro pretende ser una introducción a los métodos numéricos aplicados a la ingeniería hidráulica, intentando establecer un equilibrio entre la presentación de los métodos y sus aplicaciones. De igual manera, se hace énfasis en su aplicación a la ingeniería hidráulica; con la intención de que el lector sea capaz, en problemas de su práctica profesional cotidiana, de lograr aplicacioens semejantes.

Hidráulica Métodos numéricos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA