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Estructura electrónica de Na2Zn3[Fe(CN)6]2

CLAUDIA GABRIELA ISLAS VARGAS (2018, [Tesis de maestría])

Los Análogos del Azul de Prusia han recibido atención recientemente como materiales con potencial para ser usados en dispositivos de almacenamiento de energía. La estructura del sólido Zn3[FeIII(CN)6]2 contiene un número alto de sitios para acomodar los cationes alcalinos que ingresan en el proceso de intercalación. En este contexto se presenta un estudio teórico comparativo de la estructura electrónica de los sistemas K2Zn3[FeII(CN)6]2 y Na2Zn3[FeII(CN)6]2. La obtención de las estructuras más estables y los cálculos de las densidades de estados y cargas de Hirshfeld iterativo se realizaron dentro del formalismo de la Teoría de Funcionales de la Densidad, bajo la formulación de Kohn-Sham, empleando el funcional de intercambio y correlación propuesto por Perdew, Burke y Ernhzerhof, una base de ondas planas y el método de ondas planas aumentadas por proyectores. Se obtuvieron las estructuras de más baja energía para ambos sistemas, así como para la estructura sin átomos alcalinos, Zn3[FeIII(CN)6]2. Los parámetros de malla de K2Zn3[FeII(CN)6]2 concuerdan con los experimentales, mostrando porcentajes de error menores al 1%. Al remover un átomo alcalino de los sistemas K2Zn3[FeII(CN)6]2 y Na2Zn3[FeII(CN)6]2 se observa una transición de fase estructural. Para analizar el proceso de desintercalación se calcularon las densidades de estados de las estructuras involucradas, así como las cargas de Hirshfeld iterativo para poder ver la redistribución de carga. Estos cálculos muestran que el defecto generado en el cristal afecta a los vecinos más cercanos, lo que impacta principalmente en el ambiente CN. Bajo las aproximaciones realizadas en este trabajo, las estructuras de bandas de los sistemas K2Zn3[FeII(CN)6]2 y Na2Zn3[FeII(CN)6]2 parecen indicar que éstos son aislantes, presentando un gap del orden de 4.1 eV mientras que para el sistema Na2Zn3[FeII(CN)6]2, en su estructura de bandas se observa que algunas de éstas cruzan el nivel de Fermi.

Estructura electrónica Recursos energéticos renovables Almacenamiento de energía Electroquímica BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Metodología para la selección de sitios idóneos para la construcción de plantas solares en el estado de Chihuahua, basada en parámetros socioeconómicos y geográficos

MATEO GONZALEZ DE GORTARI (2017, [Tesis de maestría])

Tras la revisión de la literatura existente, acerca de la localización de sitios para la construcción

de plantas solares fotovoltaicas, se concluyó que los factores más relevantes para análisis, son

clasificables como restricciones, consideraciones técnicas y consideraciones económicas.

Después de una búsqueda en bases de datos georreferenciados del INEGI y la CONABIO, se

utilizaron capas asociadas a restricciones ambientales, urbanas y económicas del estado de

Chihuahua, para conseguir la zona aceptable de análisis. Tras encontrar esta área, se llevaron a

cabo modelos económicos de LCOE y PW. Bajo el escenario económico más favorable, de una

tasa de descuento del 5 % y un tiempo de vida de 30 años, se encontró que con un LCOE menor a

33.47 US $/MWh, se podrían construir un máximo de 618 plantas de 500 MW ocupando 8 828

km2

, generando un total nominal de 30.9 GW. Mientras que utilizando un PW mayor a 0, se

podrían construir un máximo de 3 255 plantas, ocupando 46 500 km2

, generando un total nominal

de 1 628 GW. Los 10 municipios más poblados presentaron valores de LCOE favorables, bajo el

mismo escenario económico. Bajo el análisis de PW, los municipios de Juárez, Delicias y Meoqui

no se vieron favorecidos, por valores negativos o zonas escasas aceptables. Se concluyó que la

tasa de descuento debe ser lo menor posible y con el mayor tiempo de vida, dentro de los rangos

de los dos parámetros considerados, y cuando se toman en cuenta costos asociados a la

construcción de postes y cables eléctricos, se deben de construir lo más cerca a estos mismos. Se

debe de realizar una actualización constante y considerar que modificar las suposiciones puede

cambiar los escenarios económicos. Finalmente, se recomienda siempre realizar una visita al

campo dada la vigencia limitada de los datos utilizados y la resolución empleada.

Energías renovables INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

Posibilidades y retos de la bioenergía: Estado del arte y perspectivas futuras

Angelina González Rosas (2013, [Tesis de maestría])

La bioenergía es una agregación muy heterogéneo de diferentes materias primas,

tecnologías de conversión y usos finales, que a menudo se promueve como una

alternativa "verde" a los combustibles fósiles, mientras que los métodos

biotecnológicos para mejorar el rendimiento de los biocombustibles han sido bien

estudiados, especialmente en los cultivos y microorganismos. El objetivo de esta

investigación es conocer el efecto potencial de la producción de bioenergía a gran

escala sobre los indicadores sociales, económicos y del medio ambiente. Una

búsqueda de la literatura se realizó utilizando la base de datos de ISI web of

Knowledge, seleccionando sólo los trabajos publicados durante los últimos cinco

años. Los tópicos elegidos fueron “bioenergy”, “review”, “biotechnology” y

“biofuels”. Se estima que los bioenergéticos podrían cubrir las futuras carencias de

combustibles fósiles, disminuir las emisiones de CO2 y el calentamiento global. Sin

embargo, el éxito de los bioenergéticos depende de la cantidad y calidad de la

biomasa disponible y la capacidad de utilizarla de manera rentable para la

producción de energía. Se necesitan avances biotecnológicos para desarrollar

cultivos bioenergéticos más adaptados a las condiciones ambientales adversas,

con una mayor tasa de crecimiento y alto valor calórico. La biotecnología deberá

diversificar la agricultura, la silvicultura y la bioenergía y mejorar la calidad de vida

de los agricultores y las empresas biotecnológicas deberán ser proveedores

confiables de materias primas para la industria de los biocombustibles. El análisis

del ciclo de vida y la evaluación de los daños colaterales son importantes para la

evaluación de las ventajas y desventajas sociales y ambientales de la bioenergía.

Se requiere una tecnología integrada y global para determinar los posibles efectos

de los biocombustibles producidos, con el fin de desarrollar nuevas biotecnologías

para dar forma a una transición hacia una civilización verdaderamente sustentable.

Bioenergía INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

Modelo para el dimensionamiento de sistemas Fotovoltaicos con Interconexión a Red, aplicado a la UTNL para la difusión del uso de las Energías Renovables

Martín Cruz Arellano (2012, [Tesis de maestría])

En este trabajo de tesis se explica con detalle y de manera muy clara, el proceso de calcular y determinar cada uno de los componentes de un sistema fotovoltaico para aplicaciones específicas, tomando como referencia el recurso solar disponible, las tecnologías existentes respecto a celdas fotovoltaicas, tipos de inversores, controladores y demás elementos auxiliares que conforman un sistema fotovoltaico.

Particularmente se presenta un estudio para la implementación de un SFV con interconexión a red aplicado al edificio A de la Universidad Tecnológica de Nuevo Laredo.

La justificación de los componentes del sistema fotovoltaico es esencial, ya que de esto dependerá si el usuario acepta o no el proyecto que se le sugiera, dado que esto impacta en el costo total del sistema propuesto.

El uso de software para el cálculo y simulación de sistemas fotovoltaicos es presentado en este trabajo de tesis, con la finalidad de simplificar los complejos procesos de cálculo ahorrando tiempo, y estar en mejores posibilidades de simular diferentes escenarios para un mismo proyecto y tener la posibilidad de proponer el más accesible para el usuario o cliente, que cumpla los requerimientos técnicos y se ajuste al presupuesto disponible.

El Caso de sistemas que requieran horas de autonomía también es analizado en este trabajo de tesis, determinando el procedimiento de cálculo y el tipo de baterías más acorde a las necesidades y al presupuesto.

El cálculo de los conductores y accesorios de protección son mencionados, dado que forman parte de todo el sistema fotovoltaico y aseguran la correcta funcionalidad de toda la instalación.

Se hace mención de algunas normas aplicables a ciertos dispositivos del sistema fotovoltaico, de tal forma que aseguren su correcta funcionalidad y seguridad de los usuarios.

Para el cálculo de los diferentes componentes del SFV usaremos las formulas y ecuaciones apropiadas aplicables a cada componente, así como el uso de tablas, factores de seguridad, apegados a las normas y regulaciones establecidas para el uso de este tipo de sistemas fotovoltaicos.

Finalmente, mencionaremos que implícitamente el estudio sobre la implementación de este tipo de sistemas de suministro eléctrico basados en energía solar, tiene la finalidad de promover el uso de las energías renovables para incrementarlo en los diferentes sectores de la sociedad, como son el sector industrial, comercial, de servicios y residencial.

Lo anterior cobra especial relevancia dado que el uso de este tipo de energías limpias como fuentes de suministro de energía eléctrica, contribuye a la disminución de problemáticas actuales a nivel local, estatal, nacional y global, como son la inminente

iv

crisis mundial de suministro de energía, el calentamiento global y el cambio climático, prolongando de alguna forma la rápida terminación de los recursos de fuentes energéticas no renovables provenientes principalmente del petróleo.

Deminsionamiento de sistemas Fotovoltaicos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

DISEÑO Y APLICACIÓN DE COLECTORES SOLARES TIPO PARABÓLICO

José Aguirre Reyes Rufino Demillón Pascual (2012, [Tesis de maestría])

La energía esta presente en todo los ámbitos de la materia, desde nivel subatómicas (El espín (del inglés spin 'giro, girar') o momento angular intrínseco se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas) como a nivel macroscópico (energía utilizada por el hombre para varios procesos de transformación). La primera ley de la termodinámica afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, puede adoptar distintas formas convertibles directa o indirectamente unas en otras: energía electromagnética, energía potencial, energía eléctrica, energía química, energía cinética, energía calorífica, entre otras. El proceso de transformación de la energía mas utilizado por el hombre es el aprovechamiento del poder calorífico de los hidrocarburos para realizar varios procesos a su favor, para liberar la energía de los hidrocarburos se logra por medio de reacciones químicas en el proceso de combustión.

La combustión de derivados de hidrocarburos (gas natural, gas LP, diesel, bunker, etc.) y biocombustibles, así como el uso de la energía eléctrica, son medios mas utilizados por el hombre para obtener energía en forma de calor, para varias aplicaciones, estas pueden ser a baja, media o alta temperatura. Estos procesos son convencionales y poco sustentables para depender totalmente de ellos.

El uso de una energía solar como fuente primaria para el calentamiento de baja, media y alta temperatura, es una opción viable, por la abundancia en todo el territorio nacional, considerando que se tiene un promedio de radiación solar de 5 kWh/día/m2 (Pag 10 doc. Energías Renovables para el desarrollo sustentable en México), pero en algunas regiones del país se llega a valores de 6 kWh/día/m², en el estado de Hidalgo de 4.95 a 5.70 kWh/día/m2 (Comisión Estatal de Energía de Hidalgo) y en el Valle del Mezquital tiene un potencial de 5.05 kWh/día/m2 en el plano horizontal según los análisis realizados en el presente trabajo el cual 59% es radiación directa y 41% es difusa. Se deriva de que hay mucho potencial para aprovechar la radiación solar como fuente primaria para procesos que requieren energía calorífica a media y alta temperatura.

Los concentradores cilíndricos parabólico (CCP) solares es una tecnología que nos permite absorber la radiación directa del sol, para transferirlo a un medio de transferencia de calor (aceite térmico, glicol u otro liquido) y almacenar el calor o aplicarlo directamente en algún proceso a media o alta temperatura. Existen varios prototipos en el mercado, sin embargo se propone realizar un diseño propio para la particularidad de la zona del Valle del Mezquital y así lograr contribuir al proceso de la transición energética que requiere nuestro país.

Los concentradores de tipo parabólico tienen un prometedor nivel de aplicación, con un nivel de eficiencia muy interesante, sin embargo la energía aprovechada es la radiación directa

diseño y aplicación de colectores solares INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

Simulación, diseño y construcción de un prototipo de colector solar fototérmico tubular”

DIEGO BARRERA MENDEZ (2011, [Tesis de maestría])

En años recientes ha aumentado en gran medida la necesidad de fuentes alternas de energía

para nuestro planeta, es así que el aprovechamiento foto-térmico de la energía solar es una

alternativa viable en México, sobre todo en la región norte. El uso de colectores solares fototérmicos

ha tomando gran importancia debido a las ventajas del sol como fuente de energía

inagotable, renovable, no contaminante y sobre todo gratuita. Una forma de optimizar los

colectores solares es el uso de recubrimientos transparentes selectivos, transparentes a

radiación solar, pero reflectivos a la radiación térmica. En este sentido, en el presente trabajo

se desarrolló un modelo teórico matemático para el desempeño térmico de un colector solar. Así

mismo, fueron estudiadas las propiedades microestructurales, eléctricas y ópticas de un

recubrimiento transparente selectivo conformado por óxido de estaño (SnO2) dopado con fluor.

Mediante la caracterización microestructural por la técnica de microscopía electrónica de

barrido se observó la topografía superficial de los depósitos sin dopar, así como el espesor de

película y se determinó la temperatura óptima de depósito. Estas propiedades fueron

confirmadas por difracción de rayos X, donde se registró la presencia única de la fase

tetragonal de óxido de estaño y tamaño de grano grande. El estudio óptico permitió elegir la

concentración adecuada de dopante que presentara el comportamiento óptico deseado y éste fue

depositado en tubos y caracterizado de la misma manera para su posterior uso como cubierta

para el colector solar. Un prototipo de colector solar fue construido para el estudio del impacto

del recubrimiento en la eficiencia térmica así como la validación del modelo teórico. Los

resultados indicaron que el uso del recubrimiento transparente selectivo en la cubierta del

colector solar aumentó la eficiencia aproximadamente un 10%; además, evidenciaron

concordancia entre los datos obtenidos experimentalmente y los calculados por medio del modelo teórico, resultando ser confiable

Finalmente, es importante mencionar que es la

primera vez que se hace un estudio acerca del uso de recubrimientos transparentes selectivos en

cubiertas de colectores solares térmicos por lo que este trabajo contribuye a entender mejor el

impacto de estos materiales en aplicación solar. Además, el comportamiento óptico desarrollado

por este recubrimiento podría favorecer su potencial de aplicación en otros campos como la

industria de ventanas inteligentes.

Prototipo de colector solar fototérmico tubular INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

Mantenimiento de un sistema fotovoltaico de 1.5 Kw

Eduardo Ávalos de León (2012, [Tesis de maestría])

Los equipos que integran un sistema fotovoltaico están diseñados para durar mucho tiempo; esto se debe a que no tienen partes móviles. Las celdas solares, por su diseño son selladas, tienen la capacidad de soportar cambios atmosféricos tales como la lluvia, el granizo y la nieve. Por sus características de operación se instalan en el exterior de los edificios; por lo tanto, están expuestas a condiciones ambientales tales como: polvo, contaminantes desconocidos presentes en el aire, desechos de las aves y cualquier otro objeto liviano que pueda levantar el viento en alguna temporada del año cubriendo parcialmente las celdas fotovoltaicas. Todos los equipos periférico como el regulador, controlador e inversor están diseñados para durar el mismo tiempo que una celda solar. De acuerdo a sus características de construcción y operación deben estar ubicados en lugares cerrados para evitar daños por condiciones ambientales. Las baterías utilizadas para almacenar la energía eléctrica no tienen la misma vida útil que los componentes antes mencionados, es necesario renovar el banco de baterías.

Así bien, un sistema fotovoltaico disminuirá su eficiencia para convertir energía solar en energía eléctrica, cuando los sistemas periféricos se vean afectados por los problemas antes misionados; por lo tanto, es necesario establecer un programa de mantenimiento preventivo, para conservar el equipo y obtener el servicio para el cual fue diseñado; aun cuando estos sistemas requieren de un mantenimiento mínimo. En esta tesis se presenta una propuesta de programa de mantenimiento preventivo y correctivo para un sistema de 1.5 Kw, basada en casos de éxito en otros sistemas, así como, en normas internacionales para garantizar el correcto funcionamiento de los equipos periféricos durante la operación del sistema fotovoltaico.

Esta iniciativa, permitirá reducir el

costo de la energía eléctrica convencional suministrada por la red; además, contribuirá a reducir el uso de electricidad a

partir de materiales fósiles y fomentar en la comunidad escolar el uso de la energía solar como fuente renovable. Establecer un programa de mantenimiento permanente, periódico preventivo y correctivo, que garantice un servicio de calidad en el sistema fotovoltaico.

Mantenimiento de un sistema fotovoltaico INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

Análisis y tendencias de las tecnologías actuales en iluminación aplicadas en el ahorro de energía eléctrica

Erick Hidalgo Martínez (2013, [Tesis de maestría])

En el presente trabajo se pretende tener un panoramas sobre las nuevas

tecnologías en iluminación que se están desarrollando, cual son los campos de

aplicación de estas, determinar si es que existen áreas de oportunidad para ir

teniendo una mejor selección en base al uso que se les quiera dar, también

conocer los impactos que tienen sobre el medio ambiente y los seres

humanos.

Durante el desarrollo de esta investigación lo que se aborda en el capítulo 1 es

como está la situación en México con respecto al ahorro energético, las

tendencias que se tienen proyectadas a mediano plazo en el consumo de

energía eléctrica por sector. Lo que se resalta es el sector de la iluminación, en

particular en los hogares. También se analizan las características técnicas de

las tecnologías en iluminación que actualmente se están empleando.

En el capítulo 2 se hace un compendio de los conceptos que tiene que ver con

la luz, se describen las principales magnitudes radiométricas y fotométricas.

En el capítulo 3 se describen las principales tecnologías en iluminación que hoy

en día tienen un futuro promisor, no solo por su eficiencia sino también por el

ahorro energético que pueden proporcionar. Se empieza por el LED,

posteriormente se aborda a los OLEDs y finalmente se termina con las

lámparas de inducción magnética.

En el capítulo 4 se llevan a cabo una serie de análisis para poder dar una

sugerencia a los usuarios de cuál de esas tecnologías pueden ser más

eficientes y más ahorradoras para emplearlas en el sector de la iluminación de

hogares y la iluminación de alumbrados públicos. El primero de los análisis es

en base a sus características técnicas. Posteriormente se llevó a cabo una

serie de mediciones en un cuarto obscuro para observar el flujo luminoso de

cada tecnología y finalmente, se llevó a cabo un estudio de costo-beneficio en

la Universidad Tecnológica de Tula-Tepeji proponiendo sustituir 35 lámparas de

vapor de mercurio/sodio que actualmente tienen para iluminar sus pasillos, por

lámparas de LED e Inducción Magnética.

En el capítulo 5 se muestran las conclusiones a las que se llegaron al llevar

acabo los tres análisis y así poder dar una propuesta a los usuarios respecto a

qué tipo de tecnología les conviene usar, ya sea para la iluminación de sus

hogares o para aplicarlos en la iluminación de alumbrado público.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA ENERGÍA

Diseño de un sistema electrónico para la medición de espesores por ultrasonido

LUCIANO NAVA BALANZAR (2010, [Tesis de maestría])

El uso de tuberías es el método tradicional para la transportación de hidrocarburos, por lo que la industria petrolera se ve obligada a ejecutar programas de mantenimiento y reposición constantes de sus ductos. En México se cuenta con más de 50,000 Km de ductos de gas y petróleo, donde algunas de estas tuberías fueron colocadas en las décadas de 1930 y 1940, y muchas más se construyeron en las siguientes dos décadas 1950 y 1960 [1], con el paso del tiempo la corrosión del material, el movimiento de suelos, entre otros factores, comprometen la integridad estructural de las tuberías, por lo que es necesario realizar inspecciones periódicas de dichas tuberías. La manera de realizar una inspección es con un equipo especial llamado “Diablo Instrumentado” o conocido mundialmente como “PIG” (Pipeline Inspection Gauge).

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