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)

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.

Working paper

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

Criterios de diseño sísmico de túneles

JAVIER AVILES LOPEZ LUIS EDUARDO PEREZ ROCHA (2014)

Se presenta una revisión y adaptación de los criterios de diseño sísmico establecidos en la práctica para túneles rectos de sección circular. Se consideran dos métodos de análisis: el método de deformación de campo libre y el método de interacción suelo - estructura. Se analizan las deformaciones axial, flexionante y de ovalamiento causadas por el paso de ondas sísmicas, y se dan expresiones prácticas para calcular los elementos mecánicos asociados. La aplicación de ambos métodos se ilustra con el caso de un túnel típico en suelo blando, que muestra claramente el efecto debido al contraste de rigidez entre los dos elementos.

Article

Interacción suelo-túnel Deformación de campo libre Respuesta sísmica de túneles INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Medición del flujo de agua

José Javier Ramírez Luna ULISES DEHESA CARRASCO (2016)

La gran mayoría de las zonas agrícolas de México y del mundo cuentan con sistemas de riego por gravedad en donde se entrega el servicio de riego en regaderas que funcionan en flujo a superficie libre. La medición del agua en la parcela se puede hacer con tecnología comercial a costos sumamente elevados si se determina el caudal continuamente para el cobro del servicio de riego por volumen. Aun así, el costo de la medición puntual es elevada si se considera el desplazamiento al sitio, el recorrido de la red de distribución, el costo del uso del vehículo y del combustible y el pago del ingeniero que realiza los aforos. De este hecho, el volumen así estimado no es válido en el cobro del servicio de riego por volumen. Este documento aporta una solución al problema de medir el flujo a superficie libre y promover la entrega y cobro del servicio de riego por volumen. La solución consiste en una propuesta de ecuaciones de caudal para vertedores, incluidos los aforadores de garganta larga, en régimen de descarga ahogada o libre y también para compuertas deslizantes. El documento presenta el desarrollo tecnológico de medidores del tipo SOLO que sirve para medir una carga aguas arriba y relacionarla con la ecuación de caudal en un vertedor o aforador funcionando a descarga libre. Se presenta también el tipo DUO para medir una carga aguas arriba y aguas abajo, para medir el caudal en un vertedor o aforador a descarga ahogada, o bien para medir la carga aguas arriba y la apertura en el caso de una compuerta deslizante a descarga libre. Final mente está el tipo TRIO para medir carga aguas arriba, aguas abajo y apertura de compuerta en el caso de compuerta deslizante a descarga ahogada.

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Canales de irrigación Medición de caudales Modelos matemáticos Aplicación en campo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Caracterización estacional de las variaciones diurnas del campo de viento en el Istmo de Tehuantepec

OSWALDO RENE ORTEGA VEGA (2021)

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

Con objeto de realizar una caracterización estacional de las variaciones diurnas del campo de viento en la región del Istmo de Tehuantepec, se utilizaron los datos de las componentes zonal (u) y meridional (v) del viento a 10 m sobre la superficie, y de la presión reducida al nivel medio del mar, del reanálisis atmosférico ERA-5, del Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio, en el periodo 1979-2019, para un dominio extendido cuyas coordenadas van de 8°N a 28°N y de 84°W a 102°W, el cual incluya la región de estudio. Para llevar a cabo el objetivo principal de esta investigación, se analizó el comportamiento climatológico del campo de viento en nueve sitios a lo largo del Istmo de Tehuantepec mediante rosas de viento, distribuciones de frecuencias, ciclos anuales y ciclos diurnos mensuales promedio. Los resultados muestran las diferencias que existen en las regiones al norte, centro y sur del llamado Paso de Chivela, así como en las regiones oceánicas en ambos extremos del Istmo.

Master thesis

Caracterización estacional Campo de viento Istmo de Tehuantepec Paso de Chivela INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelado numérico en 2D del transporte de solutos (Na, K, Ca y Mg) en un yacimiento geotérmico: El caso de Las Tres Vírgenes, BCS.

2D numerical modeling of solute transport (Na, K, Ca and Mg) in a geothermal reservoir: The case of Las Tres Vírgenes, BCS.

Yesica Ximena Peña Beltrán (2023)

En sistemas geotérmicos, entender las condiciones de equilibrio termodinámico-químico de la interacción fluido-roca nos permite estudiar las reacciones involucradas en la formación o disolución de los minerales. En este trabajo, se discretizó mediante el Método de Volumen Finito (MVF) la ecuación de transferencia de calor para simular el perfil de temperaturas del campo geotérmico Las Tres Vírgenes (CGLTV) y posteriormente, mediante el mismo método, se discretizó la ecuación de transporte de solutos advectivo-difusivo con el fin de modelar las concentraciones de los cationes mayores (Na, K, Ca y Mg) del fluido geotérmico en los últimos 20 años, correspondientes al tiempo de explotación del campo. Para ello, se desarrolló un código numérico en FORTRAN que resuelve las ecuaciones discretizadas en 2D en estado transitorio. De acuerdo con la mineralogía reportada para el campo, las fases mineralógicas que se consideraron como fuente de Na, K y Ca corresponden a albita, microclina y zoisita. Basados en los modelos obtenidos, se propone un reservorio entre 1450 y 2450 m de profundidad y concentraciones iniciales de 100.0 ppm para el sodio y 10.0 ppm para el potasio, logrando reproducir las concentraciones promedio a condiciones de yacimiento de los pozos LV-13, LV-11, LV-6, LV-3 LV-4 y LV-1 correspondiente a valores entre 3138 y 3661 ppm y temperaturas entre 225° y 249 °C para el sodio y concentraciones promedios entre 604 y 663 ppm para los pozos LV-13, LV-11, LV-4 y LV-5 y temperaturas entre 223° y 257 °C para el potasio. Para el calcio, a partir de una concentración inicial de 2.0 ppm se lograron reproducir las concentraciones de los pozos LV-5 y LV-6 las cuales varían entre 251 y 260 ppm encontrándose a profundidades entre 1737 y 2162 m y temperaturas entre 225° y 260 °C. Finalmente para el magnesio las condiciones propuestas en este trabajo no lograron reproducir los valores reportados de las concentraciones del fluido geotérmico. Este trabajo se presenta como un paso a entender el transporte de solutos en sistemas geotérmicos y además, favorecer el uso de geotermómetros de Na/K basados en actividades iónicas propuestos en la literatura.

In geothermal systems, understanding the thermodynamic-chemical equilibrium of the fluid-rock interaction allows us to study the reactions involved in the precipitation or dissolution of minerals. In this work, the heat transfer equation was discretized using the Finite Volume Method (FVM) to simulate the temperature profile of the Las Tres Vírgenes geothermal field, and subsequently, using the same method the advective-diffusive equation for solute transport was discretized to model the concentrations of the major cations (Na, K, Ca and Mg) of the geothermal fluid in the last 20 years, corresponding to the time of field exploitation. For this purpose, a numerical code was developed in FORTRAN that solves the 2D discretized equations in a transient state. According to the mineralogy reported for the field, the mineralogical phases considered as a source of Na, K, and Ca correspond to albite, microcline, and zoisite. Based on the models obtained, we propose a reservoir between 1450 and 2450 m in depth and initial concentrations of 100.0 ppm for sodium and 10. 0 ppm for potassium to reproduce the average concentrations at reservoir conditions of wells LV-13, LV-11, LV-6, LV-3, LV4, and LV-1 corresponding to values between 3138 and 3661 ppm and temperatures between 225° and 249 °C for sodium and average concentrations between 604 and 663 ppm for wells LV-13, LV-11, LV-4, and LV-5 and temperatures between 223° and 257 °C for potassium. For calcium, starting from an initial concentration of 2.0 ppm, we were able to reproduce the concentrations of wells LV-5 and LV-6, which vary between 251 and 260 ppm and are found at depths between 1737 and 2162 m and temperatures between 225° and 260 °C. Finally, for magnesium, the conditions proposed in this work failed to reproduce the reported values of the geothermal fluid concentrations. This work is presented as a step towards understanding solute transport in geothermal systems and, in addition, to promote the use of Na/K geothermometers based on ionic activities proposed in the literature.

Master thesis

Campo geotérmico Las Tres Vírgenes, interacción fluido-roca, transferencia de calor, transporte de solutos, concentración de cationes. Las Tres Vírgenes geothermal field, fluid-rock interaction, heat transfer, solute transport, concentrations of cations. CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO GEOLOGÍA YACIMIENTOS MINERALES YACIMIENTOS MINERALES

Estudio numérico sobre la evolución del campo de oleaje extremo en presencia de un campo inhomogéneo de corrientes.

Numerical study on the evolution of the extreme wave field in the presence of an inhomogeneous current field.

LAURA MARCELA PEREZ SAMPABLO (2023)

En este trabajo se aborda el estudio sobre el impacto de la alta variabilidad espacio-temporal del campo de viento sobre el oleaje, especialmente durante las fases de tormenta moderada e intensa del ciclón tropical Isaac (2012). Se obtienen campos de viento realistas a partir de una implementación de alta resolución del modelo atmosférico de huracanes Hurricane Weather Reasearch and Forecasting (HWRF), que se utilizan para forzar el modelo de oleaje espectral WaveWatch III versión 6.07. Los resultados indican que el campo de viento es muy variable en el espacio y en el tiempo, aunque su estructura media es muy similar a la descrita para huracanes paramétricos especificados en la literatura. Los campos de oleaje generados por la tormenta tienen una estructura persistente, con máximos de oleaje presentes en los cuadrantes delanteros de la tormenta (IV y I) y en el cuadrante posterior II. Esta estructura está determinada por los fuertes vientos en los cuadrantes I y II y la condición de fetch extendido en esa región, así como por la velocidad de traslación de la tormenta. Debido a las características de los campos de viento y oleaje promedios, los huracanes paramétricos son capaces de reproducir adecuadamente la estructura del campo de oleaje promedio. En las regiones más alejadas del ojo de la tormenta, el campo de olas está determinado por olas largas (swell), principalmente en los cuadrantes situados a la izquierda del centro de la tormenta. El campo de corrientes superficiales generado por el huracán no afecta significativamente a la estructura espacial media del campo de olas. Sin embargo, la utilización de un campo de corriente no homogéneo y no estacionario promueve una disminución de los valores de altura significativa de aproximadamente un 12 % respecto a los valores calculados por el modelo cuando no se consideran los efectos de la corriente. Esta disminución es más evidente en los cuadrantes situados a la derecha del ojo del huracán y se debe principalmente al efecto de la corriente sobre la advección espacial de energía, que anula, en cierta medida, la condición de fetch extendido en esa región. En algunos puntos, las diferencias significativas de altura pueden llegar a ser del 18 %.

The study about the impact of the high spatio-temporal variability of the wind field on the surge, especially during the moderate and intense storm stages of tropical cyclone Isaac (2012), is adressed in this work. Realistic wind fields are obtained from a high-resolution implementation of the Hurricane Weather Reasearch and Forecasting (HWRF) atmospheric hurricane model, which are used to force the spectral wave model WaveWatch III version 6.07. The results indicate that the wind field is highly variable in space and time, although its average structure is very similar to that described for parametric hurricanes specified in the literature. The storm-generated wave fields have a persistent structure, with wave maxima present in the forward quadrants of the storm (IV and I) and in the rear quadrant II. This structure is determined by the strong winds in quadrants I and II and the extended fetch condition in that region, as well as by the translational speed of the storm. Due to the characteristics of the mean wind and wave fields, parametric hurricanes are able to adequately reproduce the structure of the mean wave field. In the regions farthest from the eye of the storm, the wave field is determined by long waves, mainly in the quadrants to the left of the storm centre. The surface current field generated by the hurricane does not significantly affect the average spatial structure of the wave field. However, the use of an inhomogeneous, non-stationary current field promotes a decrease in significant height values of approximately 12 % with respect to the values calculated by the model when current effects are not considered. This decrease is most evident in the quadrants to the right of the hurricane eye and is mainly due to the effect of the current on the spatial advection of energy, which cancels, to some extent, the extended fetch condition in that region. At some points, significant height differences can be as much as 18 %.

Doctoral thesis

Campo de oleaje durante ciclón tropical, variabilidad espacio-temporal, modelo HWRF, modelo de oleaje WAVEWATCH III, corrientes Wave field during tropical cyclone, spatio-temporal variability of wind field, HWRF model, HWRF model, WAVEWATCH III wave model, currents. CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04) OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)

Modelado y control de mecanismos y robots con servo accionamientos

Modeling and control of mechanisms and robots with servo actuators

IVONNE GABRIELA ZEPEDA VALENCIA (2023)

En esta tesis se presenta el modelado y control de robots manipuladores con servo accionamientos de posición. Para esto se consideran los ampliamente utilizados servo actuadores de posición compuestos de un motor con escobillas de corriente directa con imán permanente, embebido con un control proporcional analógico interno dominante. Se demuestra que el modelo de robots manipuladores provistos con servo actuadores de posición preservan la misma estructura matemática que el modelo dinámico tradicional de robots manipuladores equipados con actuadores de par ideales sin memoria (sistema de n ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales de segundo orden), así como también algunas propiedades importantes para el diseño y análisis de sistemas de control como lo son la definición positiva de la matriz de inercia resultante y la propiedad de antisimétrica. Se formulan problemas de control para mecanismos y robots con servo accionamientos, de manera específica, se aborda la regulación realimentada en coordenadas articulares y campo de velocidad, considerando como caso de estudio el modelo de un robot manipulador de dos grados de libertad con servo accionamientos de posición. Se presenta además, el planteamiento de un método de conversión para cualquier sistema de control de par diseñado para robots con accionamientos de par, para ser directamente implementados y probados experimentalmente en robots con servo accionamientos de posición, con el propósito de generar mayor rentabilidad del uso de robots con servo actuadores de posición de bajo costo. Los resultados obtenidos en este trabajo de investigación tiene como finalidad realizar a portes en un campo, hasta el día de hoy, escasamente explorado como lo es el modelado y control de mecanismos y robots equipados con servo accionamientos de posición.

This thesis presents the modeling and control of position servo actuated robot manipulators. To this end, a standard popular position servo actuators built around permanent magnet direct current brushed motors, embedded with inner analog proportional dominant feedback control is considered. It is shown that the model of robot manipulators provided of position servo actuators preserves the same mathematical structure than the traditional dynamic model of robot manipulators, equipped with ideal memoryless torque actuators (system of n second order nonlinear ordinary differential equations, it also preserves important properties useful for control design like positive definiteness of the resulting inertia matrix as well as the so-called ‘skew-symmetric property’. Control problems are formulated for mechanisms and robots with position servo actuators, specifically regulation in joint space and velocity field are addressed considering as a case of study, the model of a 2 degrees of freedom robot manipulator with position servo actuators. It also presents the proposal of a conversion method of any torque requesting control system designed for torque-driven robots to be directly applied and experimental tested in position servo actuated robots, this method has the purpose of making more profitable the use of robots with low cost position servo actuators. The results obtained from this research work intent to contribute in a sparsely explored field, to the present day, which is the modeling and control of mechanisms and robots with position servo actuators.

Doctoral thesis

Accionamiento, servo, motor, rob´otica, mecatr´onica, control, posici´on, corriente continua, campo de velocidad, modelo, modelado. Actuators, servo, motor, robotics, mechatronics, control, position, direct current, velocity field, model, modeling INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS