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El diseño industrial y la mejora de la productividad en las empresas PyMEs de manufactura

Jorge Rodríguez-Martínez (2008)

El propósito de este artículo es mostrar de una manera holística el quehacer del diseñador, y la participación que puede tener en la mejora de la productividad de una empresa de manufactura. Se parte de una perspectiva macroeconómica donde a nivel internacional se toman en cuenta factores tales como: la tecnología de producción y de la información; el incremento del comercio internacional entre bloques comerciales, países y empresas, la reducción del ciclo de vida de los productos, la normatividad a nivel internacional, la reducción del tamaño de las empresas y la proveeduría, y cambios en los estilos de vida, por mencionar sólo algunas de las causas más importantes. A nivel macroeconómico, el diseñador puede tener una participación activa en una empresa, mediante el manejo de variables que son hasta cierto punto controlables dentro del proceso, como es el caso de la reducción de costos, mejora de la calidad y aumento de la producción. El diseñador puede proponer áreas de trabajo ergonómicas, lo mismo que ayudas visuales, y dispositivos a prueba de errores en el armado o manufactura. Hay una serie de técnicas que son aplicables durante el diseño del producto que tienen un impacto en la productividad de la compañía, como son el uso de sistemas CAD/CAM/CAE, diseño para manufactura y ensamble (DFMA), despliegue de la función de calidad (QFD), análisis de modo de falla y efecto (AMEF), elaboración rápida de prototipos, e ingeniería de valor, por mencionar sólo algunas de las más conocidas.

Article

Industrial designers. Industrial productivity. Organizational effectiveness. Eficiencia industrial. TS149 CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS ECONÓMICAS ORGANIZACIÓN Y DIRECCIÓN DE EMPRESAS EQUIPO INDUSTRIAL

Efecto del tamaño de la bellota y del cambio climático sobre la germinación de encinos (Qercus SPP.)

Erik José Sánchez Montes de Oca (2019)

"La producción de semillas en ecosistemas forestales está regulada por factores ambientales y genéticos, donde los árboles parentales influyen en los rasgos de las semillas. Así, el tamaño de las semillas puede influir en la germinación y supervivencia de las plántulas a nivel interespecífico e intraespecífico. Por otra parte, los modelos climáticos predicen aumentos de temperatura y disminuciones en la precipitación para la mayor parte de México, por lo que se puede esperar que especies arbóreas con semillas recalcitrantes sean susceptibles a estos cambios y se reduzca su reclutamiento. Los encinos (género Quercus; familia Fagaceae) producen frutos secos, uniseminados, tipo nuez denominados “bellotas”, que son altamente recalcitrantes y presentan gran variabilidad en su tamaño. México es el centro de diversificación más importante de este grupo (tres secciones del subgénero Quercus: Lobatae, Quercus y Protobalanus). Lo anterior proporciona una oportunidad excepcional para evaluar los efectos de los árboles parentales sobre el tamaño de las bellotas y el efecto de este rasgo sobre la germinación y supervivencia de plántulas, tanto a nivel interespecífico como intraespecífico. Además, teniendo en cuenta la alta variabilidad en este rasgo, se puede evaluar su relevancia en escenarios de cambio climático. Para alcanzar estos objetivos, se desarrollaron experimentos en condiciones controladas y en campo. En el primer capítulo de la tesis, se evalúa el efecto a partir de los atributos de árboles parentales sobre el tamaño de las bellotas, su germinación y la supervivencia de plántulas. Esto se realizó midiendo atributos de los árboles parentales y evaluando si estaban asociados a la producción de bellotas y su tamaño. Los resultados indicaron que la cantidad de bellotas producidas y su tamaño están determinadas por los atributos foliares de las ramillas terminales donde se desarrollan los frutos. Además, conforme aumenta el peso de las bellotas, se incrementa su probabilidad de germinación. El segundo capítulo de la tesis aborda los efectos de las diferencias en el tamaño de las bellotas sobre la germinación a nivel interespecífico e intraespecifíco. Para esto se seleccionaron bellotas de encinos rojos (sección Lobatae) y encinos blancos (sección Quercus) de la Sierra de Álvarez (San Luis Potosí) con los que se desarrolló un experimento de jardín común donde se sembraron bellotas viables de estas especies."

"Seed production in forest ecosystems is regulated by environmental and genetic factors, where parental trees influence on seed traits. In this way, seed size can influence germination and survival of seedlings, both at interspecific and intraspecific levels. On the other hand, climate models predict that temperature will increase and rainfall will reduce across Mexico and, thus, tree species with recalcitrant seeds are likely to be highly susceptible to these changes and their recruitment is expected to be reduced. The oaks (genus Quercus; family Fagaceae) produce single-seed nuts, namely “acorns” that are highly recalcitrant and exhibit great variability in their sizes. Mexico is the most important diversification center of this group (three sections of the Quercus subgenus: Lobatae, Quercus and Protobalanus). This provides an exceptional opportunity to evaluate the effects of parental trees on acorn size of acorns and the manner in which this trait affects germination and survival of seedlings at interspecific and intraspecific levels. Additionally, taking into account this elevated variability in acorn size, the relevance of this trait under climate change scenarios can be also assessed. To achieve these objectives, we conducted experiments under controlled laboratory conditions and in the field. The first chapter of this thesis focuses on the effects of parental trees on acorn size, their germination and seedling survival. For this, we measured attributes of parental trees and assessed whether they were associated with acorn production and their size. Our results indicated that acorn production and their size are determined by the foliar attributes of the terminal branches in which these fruits are developed. Additionally, as the weight of the acorns increases, their germination probability raises. The second chapter of the thesis addresses the effects of differences in acorn size on germination at interspecific and intraspecific levels. For this, we collected acorns of red oaks (Lobatae section) and white oaks (Quercus section) in Sierra de Álvarez (San Luis Potosí) and performed a common garden experiment. The results of this experiment indicated that white oaks produce larger acorns than red oaks, while this positively influences their germination rates. At the intraspecific level, germination of acorns in red oaks strongly depends on seminal biomass, while these effects are less noticeable in white oaks."

Doctoral thesis

Encinos Biomasa seminal Efectos maternos Tamaño de semilla Germinación Cambio climático Bosques Campos abandonados Plántulas Oaks Seminal biomass Maternal effects Seed size Germination Climate change Forests Abandoned fields Seedling CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA FORESTAL CONSERVACIÓN CONSERVACIÓN

Selective photodeposition of zinc nanoparticles on the core of a single-mode optical fiber

RUBEN RAMOS GARCIA (2013)

An experimental and theoretical study about selective photodeposition of metallic zinc nanoparticles onto an optical fiber end is presented. It is well known that metallic nanoparticles possess a high absorption coefficient and therefore trapping and manipulation is more challenging than dielectric particles. Here, we demonstrate a novel trapping mechanism that involves laser-induced convection flow (due to heat transfer from the zinc particles) that partially compensates both absorption and scattering forces in the vicinity of the fiber end. The gradient force is too small and plays no role on the deposition process. The interplay of these forces produces selective deposition of particles whose size is directly controlled by the laser power. In addition, a novel trapping mechanism termed convective-optical trapping is demonstrated.

Article

Fiber optics, infrared Photothermal effects Optical tweezers or optical manipulation Laser trapping CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Efecto del consumo de energía renovable en las emisiones de gases de efecto invernadero en países con ingresos bajos y altos

Effect of renewable energy consumption on greenhouse gas emissions in low- and high-income countries

JONATHAN HERNANDEZ PEREZ (2021)

Las actividades humanas están aumentando las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el mundo, por lo que es necesario buscar alternativas para reducirlas. El presente trabajo tiene como objetivo determinar el efecto que tiene el uso de energías renovables y el crecimiento económico sobre las emisiones de GEI (de 1990 a 2012) en dos grupos de países, uno con ingreso per cápita bajo y otro con ingreso per cápita alto según la clasificación del Banco Mundial (BM), mediante un análisis de datos panel. Asimismo, se realizó una regresión por mínimos cuadrados ordinarios (MCO) del modelo para México y Alemania. Los resultados del análisis indican que un incremento del 1% en el consumo de energías renovables reducen las emisiones de gases de efecto invernadero 0.0294% en el grupo de países con ingresos altos y 0.0171% en el grupo de países con ingresos bajos. Además, cuando aumenta el 1% en el ingreso per cápita, aumentan las emisiones de gases de efecto invernadero en 3.5935% en los países con ingresos altos y 11.6974% en los países con ingreso bajos. De la misma manera, con el incremento del 1% en el consumo de energía renovable, las emisiones de GEI se reducen en 31 219.9 kt de CO2 en México y 18 160.0 kt de CO2 en Alemania. En conclusión, el consumo de energías renovables contribuye a mejorar la calidad ambiental al reducir el consumo de otras fuentes de energías no renovables.

Human activities are increasing greenhouse gas (GHG) emissions in the world; therefore, it is necessary to look for alternatives to reduce them. The present work aims to determine the effect that the use of renewable energies and economic growth have on GHG emissions (from 1990 to 2012) in two groups of countries, one with low per capita income and one with high per capita income according to the World Bank classification, by means of a panel data analysis. As well, an ordinary least squares regression was carried out on the model for Mexico and Germany. The results of the analysis indicate that a 1% increase in the consumption of renewable energy reduces GHG emissions by 0.0294% in the group of high-income countries and 0.0171% in the group of low-income countries. Furthermore, when per capita income increases by 1%, GHG emissions increase by 3.5935% in high-income countries and 11.6974% in low-income countries. In the same way, with a 1% increase in the consumption of renewable energy, GHG emissions are reduced by 31 219.9 kt of CO2 in Mexico and 18 160.0 kt of CO2 in Germany. In conclusion, renewable energy consumption contributes to improve environmental quality by reducing the consumption of other non-renewable energy sources.

Article

CIENCIAS SOCIALES CIENCIAS ECONÓMICAS ECONOMETRÍA METEOROLOGÍA Contaminación ambiental Crecimiento económico Datos de panel Efectos fijos Efectos aleatorios Panel data Environmental pollution Economic growth Fixed effects Random effects

Analysis of threshold voltage fluctuations due to short channel and random doping effects

FRANCISCO JAVIER DE LA HIDALGA WADE (2013)

A two-dimensional (2-D) simulation study of short channel and random dopant effects on threshold voltage lowering and fluctuations in 90 nm MOSFET’s is presented. The systematic analysis of short channel and random dopant effects was carried out in 2-D on a scale to provide quantitative predictions. Simulations based on a single multigrid solution of the Poisson equation followed by the solution of a simplified current continuity equation are used in the simulations. Both short channel and random dopant effects, on threshold voltage fluctuations are simulated and discussed in MOSFET’s. The simulation results will be the start point for the analysis of threshold voltage fluctuations through the comparison with analytical models based on dopant number fluctuations. The simulations show that the threshold voltage fluctuations are principally determined by the fluctuation in the dopant number.

Article

Threshold Voltage Short Channel Effects MOSFET 2-D Simulations CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA

Energy states in GaAs delta-doped field effect transistors under hydrostatic pressure

JUAN CARLOS MARTINEZ OROZCO ISAAC RODRIGUEZ VARGAS (2008)

The study of the electronic structure in GaAs-based delta-doped field effect transistors under applied hydrostatic pressure is presented. A combination of the depletion approximation and the local density Thomas-Fermi theory is used to model the potential energy profile. We present a discussion on the possible effect of the hydrostatic pressure in the formation of high conductivity channels in the system.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Electron states structure GaAs doped field effect transistors

Fitoextracción de metales en suelos contaminados por la minería

ANTONIO RAFAEL IBARRA GARCIA (2017)

99 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales.

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México).

En el presente trabajo de tesis se llevó a cabo un estudio sobre el impacto ambiental que existe en los suelos y en el medio de la cabecera municipal de Noria de Ángeles, Zacatecas y sus alrededores, ya que se encuentra muy de cerca grandes depósitos de desechos mineros, los cuales son producto de la actividad minera que tuvo su origen en las décadas de los 80´s y 90´s, así como la presa de jales, en donde eran vertidos grandes cantidades de contaminantes como producto de procesos metalúrgicos para la extracción del mineral. Se realizó la caracterización del suelo mediante un trayecto que parte desde la tepetatera de mayor tamaño hasta la denominada presa de jales, pasando por el poblado que se encuentra en medio de la tepetatera y de la presa. Posterior al estudio se hizo el análisis de la contaminación que existe mediante las muestras recolectadas del suelo de la zona de estudio para los parámetros que se determinaron, así como el contenido de contaminantes que permitió conocer en forma clara y detallada el impacto ambiental que existe actualmente en la región. A través de los resultados se observó que la zona del jal rojo es la más contaminada, seguida de la presa de jales, rebasando los límites máximos permitidos por la NOM-147 SEMARNAT/SSA 1-2004, principalmente Zn, Pb y Cu, mientras que, en los suelos de los sitios correspondientes a la tepetatera, el poblado y el ejido los resultados indicaron que las concentraciones de estos metales, no se consideran aún contaminados. Además, se recolectaron diferentes tipos de plantas nativas en los diferentes sitios de los suelos estudiados, donde se determinó la concentración de éstos metales tomando en cuenta el tipo de planta y sus características en cuanto a tamaño, juventud, resistencia y adaptación, asimismo se seleccionaron las que mejor capacidad de bioacumulación presentaron para una fitoextracción metálica y de ser posible una fitorremediación de los suelos más contaminados. Se estudió Pasto Inglés (Lolium perenne) para utilizarlo como planta fitoextractora. Se midió el índice de bioacumulación y el porcentaje de eficiencia para cada metal durante su crecimiento a los 45, 90, 135 y 180 días. Se concluye que el pasto inglés presentó buenos resultados en la fitoextracción de metales, la cual toleró los niveles de metales presentes en los suelos que se analizaron y demostró ser una planta ideal para su implementación en fitoextracción.

In the present thesis work it was carried out a study on the environmental impact exists in the soil and in the middle of the municipal head of Noria de Angeles, Zacatecas and its surroundings as it is located very near large deposits of waste miners, which are products of mining which originated in the decades of the 80's and 90 and the tailings dam where were discharges large amounts of contaminants as a result of metallurgical processes for extraction mineral. Soil characterization was performed using a route that starts from the larger to tepetatera called tailings dam, through the village located amid tepetatera and dam. Post-study analysis contamination exists by samples collected soil from the study area for the parameters were determined, and the pollutant content yielded information in clear and detailed environmental impact that currently exists is made in the region. Through the results it was observed that the red zone is the most polluted jal, followed by the tailings dam, beyond the maximum limits allowed by the NOM-147 SEMARNAT / SSA 1-2004, mainly Zn, Pb and Cu, while in the soils of the sites corresponding to the tepetatera, the town and the ejido results indicated that concentrations of these metals are not considered yet contaminated. Also different types of native plants were collected in different sites of the soils studied, where the concentration of these metals is determined by taking into account the type of plant and its characteristics in terms of size, youth, resistance and adaptation also been selected and bioaccumulation best presented to a metal phytoextraction and if possible the phytoremediation of contaminated soils. English Grass (Lolium perenne) was studied for use as fitoextractora plant. Was measured bioaccumulation index and percent efficiency for each metal during growth at 45, 90, 135 and 180 days. It is concluded that the English Grass showed good results in phytoextraction of metals, which allowed the levels of metals in soils were analyzed and proved to be an ideal for deployment in phytoextraction plant.

Master thesis

Phytoremediation. Plants--Effect of heavy metals on. Soil remediation. Biorremediación. Descontaminación de suelos. TD192.75 QK753.H4 TD878.48 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE INGENIERÍA DE LA CONTAMINACIÓN

Tecnologías y conocimiento para visualizar, colaborar y vincularse a través del diseño

Roberto Adrián García Madrid Itzel Sainz ALDA MARIA ZIZUMBO ALAMILLA (2019)

57 páginas.

En este texto, el hilo conductor central de la interacción entre la tecnología y nuestras disciplinas se complementa con la exploración de tres ámbitos intrínsecos al quehacer universitario: el conocimiento, la docencia y la vinculación con la sociedad. El libro comienza con un ensayo de Roberto García Madrid: “Visualización en el TED”, donde comparte un análisis sobre tres conferencias alojadas en ese popular canal de divulgación sobre temas de tecnología, entretenimiento y diseño. El tiempo restringido de las charlas propicia que algunos ponentes exploren maneras innovadoras de compartir su conocimiento sobre lo ex¬puesto, punto central para su selección en este texto. ¿Qué tienen en común las tormentas con el arte, un refrigerador como recurso etnográfico y el intercambio postal entre dos diseñadoras? La visualización, responde el autor. Los posibles modos de ver y difundir los saberes son el punto de contacto más relevante para continuar la lectura de la obra. El compartir el conocimiento mediante la colaboración es el centro alrededor del cual gira el texto de Alda Zizumbo, quien, en el capítulo segundo: “Nuestro entorno y el diseño”, invita a conocer un trabajo de vinculación entre la Universidad Autónoma Metropolitana – Unidad Azcapotzalco y la colonia Nueva Rosario, aledaña a la institución. El proyecto conecta directamente a la docencia, la investigación y el servicio social con el enlace comunitario. A través de la Arquitectura, el Diseño de la Comunicación Gráfica y el Diseño Industrial, se busca responder a las necesidades sociales reales de los vecinos de la zona, especialmente sobre violencia e inseguridad. Las propuestas de solución se construyeron en conjunto con las personas afectadas, de modo que los estudiantes e investigadores experimentaron un auténtico proceso de aprendizaje y diseño participativo. El tercero y último capítulo, por quien firma esta presentación, se titula “Comunicación universitaria, el qué y el cómo: una propuesta metodológica”. La inquietud por hacerlo parte de una investigación nacional amplia sobre las labores de extensión de las universidades y los ámbitos que la componen. Por lo tanto, aquí se aborda, una vez más, un tema asociado a la relación universidad-sociedad, específicamente a partir de aquello que las instituciones comparten a través de sus espacios virtuales públicos. En el texto se explica una posible sistematización para analizar el cúmulo de avisos y contenidos que puede inundar los portales y perfiles de las instituciones de educación superior, y que refleja sus principales preocupaciones e intereses. Los datos cuantitativos y cualitativos se recaban con el fin de mejorar las respuestas de diseño de la comunicación gráfica, de modo que se responda a las necesidades que se espera atender.

Book

Education, Higher--Effect of technological innovations on. Design--Study and teaching. Educación superior -- Efecto de las innovaciones tecnológicas sobre. Educación superior -- Investigación. LB2395.7 NK1170 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES DISEÑO CON AYUDA DE ORDENADOR

Efecto inhibitorio de dos especies de diatomeas contra Vibrio harveyi, V. alginolyticus y V. campbellii

Inhibitory effect of two diatom species against Vibrio harveyi, V. alginolyticus, and V. campbellii

Juan Carlos Ayala García (2021)

La acuicultura es una de las principales áreas que soportan la producción de alimento para consumo humano. Sin embargo, los cultivos pueden verse afectados por la presencia de bacterias patógenas entre las que destacan las del género Vibrio, las cuáles pueden ocasionar pérdidas totales en los cultivos. Por ello, es necesario contar con métodos eficaces que permitan controlar las bacterias tipo Vibrio en los sistemas de cultivo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto inhibitorio de las diatomeas Nitzschia thermalis f. kurta y Navicula cf. subinflatoides contra las bacterias patógenas de importancia acuícola, a saber, Vibrio campbellii, V. alginolyticus y V. harveyi. Para cumplir el objetivo, se realizaron retos de inhibición, para lo que se emplearon cultivos monoespecíficos, no axénicos y por triplicado en medio “f” a una densidad inicial de 1x105 células mL-1 para cada especie de diatomea. Los cultivos se inocularon con una concentración inicial de 1x102 Vibrio mL-1 para cada especie Vibrio spp. de manera individual. Como tratamientos control, se utilizaron para cada especie de diatomea cultivos en similares condiciones a las antes descritas, pero sin la adición de Vibrio y cultivos de cada especie de Vibrio en medio “f” sin células de diatomeas. Los tratamientos fueron analizados durante las fases exponencial y estacionaria del crecimiento, para evaluar la densidad celular de las diatomeas, conteo de bacterias heterotróficas y cuantificación de la densidad de Vibrio spp. Para cada tratamiento experimental, se tomaron volúmenes apropiados para evaluar el peso seco, composición proximal, pigmentos, fotosíntesis y perfil de ácidos grasos. Se evaluaron diferencias significativas en el crecimiento de N. subinflatoides y N. thermalis al ser cocultivadas con las tres especies de Vibrio spp. (p < 0.05). N. subinflatoides y N. thermalis inhiben el crecimiento de las tres especies de Vibrio durante la fase exponencial de crecimiento. Se evaluaron diferencias significativas en la concentración de las tres especies de Vibrio con respecto al tiempo (p < 0.05). El contenido de bacterias heterotróficas se presentó en todos los tratamientos en el orden de 106 y 107 UFC ml-1, lo que muestra que el efecto inhibitorio de las diatomeas es selectivo para las tres especies de Vibrio evaluadas. El peso seco orgánico presentó diferencias significativas por la adición de las tres especies de Vibrio spp. durante la fase exponencial (p < 0.05) de N. subinflatoides....

Aquaculture is one of the main areas that support the production of food for human consumption. However, crops can be affected by pathogenic bacteria, among which those of the genus Vibrio stand out and can cause total losses in the crops. Therefore, it is necessary to have effective control methods that allow controlling Vibrio-type bacteria in culture systems. The objective of this work was to evaluate the inhibitory effect of the diatoms Nitzschia thermalis f. kurta and Navicula cf. subinflatoides against pathogenic bacteria of aquaculture importance, namely, Vibrio campbellii, V. alginolyticus, and V. harveyi. To achieve the objective, inhibition challenges were performed, for which monospecific, non-axenic, and triplicate cultures were used in medium "f" an initial density of 1x105 cells mL-1 for each diatom species. The cultures were inoculated with an initial concentration of 1x102 Vibrio mL-1 for each Vibrio spp. individually. As a control treatment, cultures under similar conditions to those described above, but without the addition of Vibrio, were used for each diatom species and cultures of each Vibrio species in "f" medium without diatom cells. The treatments were analyzed during the exponential and stationary phases of growth to evaluate the cell density of diatoms, heterotrophic bacteria count, and quantification of the density of Vibrio spp. For each experimental treatment, they were taken necessary to evaluate the dry weight, proximal composition, pigments, photosynthesis, and fatty acid profile. Significant differences in the growth of N. subinflatoides and N. thermalis were evaluated when cocultivated with the three Vibrio spp. species (p < 0.05). N. subinflatoides and N. thermalis inhibit the growth of three Vibrio species during the exponential phase of growth. Significant differences were evaluated in the concentration of the three Vibrio species with respect to time (p < 0.05). The content of heterotrophic bacteria was presented in all treatments in the order of 106 and 107 CFU ml-1, which shows the inhibitory effect of diatoms is selective for the three Vibrio species evaluated. The organic dry weight showed significant differences due to the addition of Vibrio spp. during the exponential phase (p < 0.05) of N. subinflatoides. The presence of the three Vibrio spp. species showed significant differences in the proximal composition of N. subinflatoides and N. thermalis during the exponential and stationary growth phases (p < 0.05)...

Master thesis

Acuicultura, diatomeas, Vibrio, efecto inhibitorio, Navicula subinflatoides, Nitzschia thermalis composición bioquímica, fotosíntesis, composición de ácidos grasos Aquaculture, diatoms, Vibrio, inhibitory effect, Navicula subinflatoides, Nitzschia thermalis, biochemical composition, photosynthesis, fatty acid composition BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA MICROBIOLOGÍA MICROBIOLOGÍA MICROBIOLOGÍA

Propuesta de diseño de un sistema para la generación de energía eléctrica a partir de la generación de hidrógeno in situ empleando residuos de aluminio y la conversión del calor de desecho producido en energía eléctrica

ALBERTO ARTURO OSORIO SANDOVAL (2019)

RESUMEN

En el presente trabajo se muestran los resultados del diseño de una planta piloto a escala laboratorio para la producción de hidrógeno a partir la reacción exotérmica de la hidrolisis de aluminio, acoplada a una celda de combustible de intercambio protónico (PEMFC).

La materia prima alimentada al proceso consiste en una solución de hidróxido de sodio y aluminio proveniente de latas de desecho.

El hidróxido de sodio permite retirar la capa de óxido que pasiva al metal; proceso conocido como activación alcalina.

El diseño se basó en el análisis del balance de masa y energía, su comprobación experimental y los requerimientos de combustible de la PEMFC, adicionalmente se consideró el aprovechamiento del calor liberado por la reacción mediante el efecto Seebeck.

La planta está integrada por un contenedor que abastece solución de hidróxido de sodio a un reactor tipo batch, el cual entrega el gas producido a una columna de adsorción de NaOH.

Los tres componentes funcionan como sistema de almacenamiento temporal del combustible en tanto es entregado a una presión regulada y bajo demanda a la PEMFC.

El contenedor de 0.45 L almacena solución al 4.13 M suficiente para hacer reaccionar 10 g de aluminio que producirá 12 L NTP (Normal Temperature and Pressure) de hidrógeno.

El reactor de 2.1 L tiene la forma de un prisma rectangular para acoplar a su superficie placas Peltier que funcionan como convertidores de calor a electricidad.

La propuesta se construirá en versión planta piloto a escala laboratorio en acero inoxidable para evaluar la eficiencia energética global de la planta.

ABSTRACT

This work shows results of a pilot plant designed to laboratory scale to produce hydrogen from a hydrolysis of aluminum exothermic reaction, coupled to a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC).

The raw material fed in this process consists in sodium hydroxide solution and the aluminum came from wasted cans.

Sodium hydroxide allows to remove the oxide layer that passivates the metal; Process known as alkaline activation.

The design was based in mass and energy balance analysis, its experimental verification and fuel requirements of the PEMFC, the exploitation of the heat released by reaction through the Seebeck effect was also considered.

The plant is composed by a container that supplies hydroxide sodium solution to the batch reactor, which delivers the gas produced to an adsorption column of NaOH.

These three components work as a temporary storage system of the fuel while it is provided at a regulated pressure and demand to the PEMFC.

The container of 0.45 L stores solutions at 2.13 M which is enough to react with 10 g of aluminum to produce 12 L of hydrogen into NTP.

The 2.1 L reactor is shaped into a rectangular prism to place in its surface Peltier plates that work as converters of heat to electricity.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS PEM fuel cells, Hydrolysis of aluminum, wasted aluminum cans, hydrogen production plant, Sebeek effect