Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability
La revista Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability, es una revista electrónica multidisciplinaria de difusión científica y arbitrada. Su publicación es continua cuatrimestral y abierta todo el año para la recepción de manuscritos. Editada, publicada y distribuida por la División Académica de ingeniería y Arquitectura (DAIA) de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (UJAT). http://revistas.ujat.mx/index.php/JEEOS/index, correo: jeeos@ujat.mx Editor responsable: Laura Lorena Díaz Flores. La revista es de libre acceso.
1. Política propuesta para revistas de acceso abierto Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones: 1. Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-No comercial-Compartir igual 4.0 .de atribución de Creative Commons, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista. 2. Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en esta revista (p. ej., incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en esta revista. 3. Se permite y recomienda a los autores/as a publicar su trabajo en Internet (por ejemplo en páginas institucionales o personales) antes y durante el proceso de revisión y publicación, ya que puede conducir a intercambios productivos y a una mayor y más rápida difusión del trabajo publicado (vea The Effect of Open Access). ===================== NUEVO 2025 This work is licensed under CC BY-NC-ND 4.0 Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International This license requires that reusers give credit to the creator. It allows reusers to copy and distribute the material in any medium or format in unadapted form and for noncommercial purposes only. BY: Credit must be given to you, the creator. NC: Only noncommercial use of your work is permitted.Noncommercial means not primarily intended for or directed towards commercial advantage or monetary compensation. ND: No derivatives or adaptations of your work are permitted.
Los artículos que conforman el Número 2 del Volumen 10 de Journal of Energy,Engineering Optimization and Sustainability reflejan la búsqueda de saberes energéticos y sustentables para el bienestar humano recorriendo desde la optimización de procesos químicos hasta la arquitectura de sistemas digitales. Las soluciones propuestas por los autores responden a problemas críticos que nos llevan a la reflexión, planteamiento de nuevas metodologías y enfoques sobre innovación energética, medio ambiente y desarrollo sostenible, temas que unieron a científicos y académicos en el 5º Simposio de Energía y Sustentabilidad 2025 realizado en octubre de dicho año en Coatzacoalcos, Veracruz, México.
Derechos de autor 2026 Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Análisis en lazo cerrado de un convertidor elevador en cascada con reducción del rizo de corriente de entrada para aplicaciones con celda de combustible de hidrógeno
En este trabajo se presenta el análisis en lazo cerrado de un convertidor elevador en cascada modificado para aplicaciones con celda de combustible de hidrógeno. La propuesta se enfoca en la reducción del rizo de corriente de entrada mediante la selección adecuada de los parámetros del convertidor y su operación en una región específica. Se desarrolla el modelo matemático de la celda de combustible considerando sus características electroquímicas, el cual se implementa mediante una curva de polarización. Asimismo, se obtiene el modelo dinámico del convertidor en espacio de estados, el cual es posteriormente linealizado alrededor de un punto de operación para el diseño del controlador. El control del sistema se realiza mediante un compensador proporcional–integral (PI), diseñado en el dominio de la frecuencia utilizando criterios de estabilidad relativa a partir del diagrama de Bode. Los resultados de simulación muestran que el convertidor es capaz de operar en una condición cercana a la cancelación del rizo de corriente de entrada, así como mantener la regulación del voltaje de salida ante variaciones en la carga. Los resultados obtenidos validan la viabilidad de la topología propuesta para aplicaciones con celdas de combustible de hidrógeno.
Convertidor elevador, celda de combustible, control PI, rizo de corriente, alta ganancia.
Derechos de autor 2025 Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Predicción de la potencia en una turbina vestas v52 mediante regresión polinomial y una red neuronal
En el presente trabajo se desarrolló un modelo polinomial y red neuronal para predecir el desempeño de un aerogenerador está ubicado en el campus del Instituto de Tecnología de Dundalk (DkIT) en Irlanda. Datos experimentales en operación del aerogenerador fueron utilizados, correspondientes a registros en promedio de diez minutos adquiridos entre enero de 2006 y marzo de 2020. Las variables de entrada incluyeron principalmente parámetros operativos relevantes de la turbina y factores ambientales disponibles en los datos SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Los modelos fueron implementados, entrenados y validados en MATLAB empleando los datos registrados. El desempeño de los modelos fue evaluado mediante métricas estadísticas como el coeficiente de determinación (R²) y el error cuadrático medio (RMSE). Los resultados mostraron que ambos enfoques permiten estimar la potencia generada con un nivel adecuado de precisión, sin embargo, la red neuronal artificial con función de activación ReLU presentó bondad en el ajuste a los datos reales, reflejado en valores superiores de R² y menores valores de RMSE, no obstante, el modelo de regresión polinomial destaca por su practicidad operativa, facilitando el cálculo de la potencia sin necesidad de costo computacional. Ambos modelos se establecen como herramientas eficaces para el análisis del rendimiento energético de aerogeneradores Vestas V52 sometidos a operaciones normales de funcionamiento.
Regresión polinomial, Redes neuronales, Energía eólica.
Fotosíntesis artificial efecto sinérgico de Ti3+, Co2+,Co3+ en los mecanismos de activación, acoplamiento C–C hacia la produccion de isopropanol
La producción de alcoholes a partir de la fotosíntesis artificial suele estar limitada por bajas eficiencias de conversión y por escasa selectividad. En el presente estudio, se empleó un fotocatalizador de 1% Co/TiO₂ con el objetivo de maximizar la producción de isopropanol mediante la reducción fotocatalítica de CO₂ en presencia de H₂O como agente donador de electrones y, bajo irradiación UV y visible. La caracterización mediante UV-Vis y XPS indicó que la alta actividad catalítica se relaciona con la formación de especies de Ti³⁺, Co²⁺ y Co³⁺. Estas especies químicas inducen una disminución del band gap de TiO₂ y favorecen la separación eficiente de pares electrón-hueco, lo que disminuye su recombinación. Asimismo, mejoran la adsorción y activación de CO2 en la superficie del fotocatalizador, promoviendo la generación de radicales formilo (•CHO), etapa clave en la ruta mecanística hacia isopropanol.
Integración de calor en la purificación de ciclohexano grado textil utilizando etilenglicol como solvente
El ciclohexano (CHX) es la principal materia prima para la producción de Nylon-6 y Nylon-66, dos de las fibras sintéticas más importantes para la elaboración de textiles. Entre el 80-85 % de la producción mundial de CHX se obtiene a través de la hidrogenación catalítica de benceno (BEN). Sin embargo, debido a similitudes en sus estructuras químicas y temperaturas de ebullición, a 77 °C y 1 atm la mezcla CHX-BEN forma un azeótropo con una composición del 55 mol% BEN; imposibilitando su purificación por destilación convencional. Como consecuencia, la destilación extractiva (ED) surge como una alternativa de purificación. Debido a su alta polaridad, baja toxicidad, y bajo costo, el etilenglicol (EG), ampliamente utilizado como anticongelante para automóviles, fue seleccionado como solvente en la simulación del proceso de ED en Aspen Plus V14(R). El uso de EG resultó adecuado para la obtención de CHX y BEN con purezas del 99.90 mol%, respectivamente. Donde, en comparación con el uso del líquido dicatiónico [C5(MIN)2][NTf2]2 + 35 mol% H2O como solvente, en un proceso híbrido de extracción líquido-líquido-ED (LLE-ED), nuestro proceso de ED utilizando EG representa un ahorro energético del 38.71 % y una disminución del 76.92 % en las emisiones de CO2. Nuestros resultados demuestran la alta efectividad del EG como solvente en la purificación de la mezcla CHX-BEN.
Determinación de la acumulación de metales en Eichhornia crassipes para valorización de biomasa
La toxicidad de los metales en cuerpos de agua representa un riesgo para la salud pública y el ambiente debido a su persistencia y capacidad de bioacumulación. En el río Coatzacoalcos, se ha observado una alta proliferación de Eichornia crassipes, especie invasora, asociada a ambientes contaminados. Debido a su abundancia, se evaluó la acumulación de Ni, Cr, Pb, Hg y Cd en esta especie, así como en el agua, con el fin de determinar su potencial fitorremediador.Las muestras fueron recolectadas en el río Coatzacoalcos, en las inmediaciones de la ciudad de Coatzacoalcos, Ver. El E. crassipes fue lavado, separado en parte aérea y raíces, secado, triturado y tamizado. Tanto las muestras del agua como las de biomasa vegetal fueron sometidas a digestión ácida con NHO3 y H2O2; posteriormente, se filtraron y aforaron para su análisis.La cuantificación de metales se realizó mediante ICP-MS. Los resultados en agua mostraron concentraciones de Cr (0.0545 mgL-1) y Hg (0.0075 mgL-1) superiores a los límites permisibles establecidos en las normas NOM 127-SSA1-2021 y NOM-001-SEMARNAT-2021, lo que representa un riesgo para la salud humana por su carácter carcinógeno y bioacumulable. En contraste, Eichhornia crassipes presentó mayor acumulación de Ni, Cr y Pb, atribuida a la presencia de grupos funcionales en su pared celular que favorecen mecanismos como la absorción y el intercambio iónico. Se concluye que el río Coatzacoalcos excede la normativa mexicana vigente en Hg y Cr, y que el E. crassipes actúa como bioindicador eficaz con alto potencial para fitorremediación in situ.
Eichhornia crassipes, fitorremediación, metales pesados
Restricciones de sostenibilidad y riesgo de cola en portafolios accionarios de México
Este trabajo evalúa cómo las restricciones de sostenibilidad impuestas por separado sobre los puntajes ambientales (E), sociales (S), de gobernanza (G) y ESG agregado modifican la frontera eficiente y el riesgo de cola de portafolios accionarios mexicanos. Se utiliza un panel mensual de emisoras mexicanas de Bloomberg para el periodo 2012-2024 y se construyen portafolios con restricciones de peso homogéneas. Como referencia, se toma el portafolio de mínima varianza sin restricción de score y las metas sostenibles se fijan como fracciones exactas del margen factible de mejora del puntaje respecto de esa referencia. La evidencia combina ejercicios dentro de la muestra para 2017-2024 y validación fuera de la muestra, con diagnóstico de riesgo extremo mediante Value-at-Risk (VaR) y pérdida esperada (ES) bajo aproximaciones Normal y Gram-Charlier, contrastadas con medidas empíricas y pruebas de Kupiec y Christoffersen. Los resultados muestran que el efecto de las restricciones no es uniforme entre pilares: dentro de muestra, gobernanza presenta el menor deterioro de la relación riesgo-rendimiento y la menor sensibilidad de VaR y ES al endurecimiento de la meta; ambiental y ESG agregado muestran el mayor incremento del riesgo de cola en metas exigentes; y fuera de muestra solo algunas metas moderadas preservan o reducen marginalmente el ES empírico, mientras las metas estrictas lo empeoran. Se concluye que el diseño de portafolios sostenibles en México debe evaluarse por pilar específico y con métricas conjuntas de eficiencia y cola.
Estudio teórico y experimental de la eficiencia térmica de un colector cilindro parabólico en coatzacoalcos, México
El uso de la energía solar mediante sistemas de concentración representa una alternativa viable para aplicaciones térmicas de baja entalpía. En este trabajo se evaluó la eficiencia térmica de un colector cilindro parabólico (CCP) bajo las condiciones meteorológicas de la ciudad de Coatzacoalcos, México, mediante un enfoque teórico y experimental. El CCP fue instrumentado para registrar variables operativas y meteorológicas, incluyendo las temperaturas de ambiente, entrada y salida del fluido, la radiación solar global y difusa, velocidad del viento y caudal volumétrico. El colector posee un área de apertura de 2.08 m² con un tubo receptor de cobre y utilizando agua como fluido de trabajo en un circuito cerrado. Una prueba experimental realizada el 30 de septiembre de 2025 entre las 09:00 y 13:00 h fue usada para determinar la eficiencia térmica. El tiempo constante de calentamiento y enfriamiento fueron calculados. La eficiencia teórica del CCP fue determinada a través de diversos parámetros y considerando el diseño del colector. La eficiencia experimenta fue obtenida siguiendo la norma ANSI/ASHRAE 93-2003. Los resultados muestran una eficiencia térmica experimental máxima de 19.25% bajo una irradiancia directa de 1018.65 W/m². El error entre la eficiencia experimental y teórica fue del 8.17% al 17%, debido a la inercia térmica del ciclo cerrado
Energía solar, colector solar parabólico, eficiencia térmica, condiciones meteorológicas, Coatzacoalcos
Estrategias de ingeniería de software verde para aplicaciones energéticamente eficientes
El crecimiento sostenido de las tecnologías de la información ha incrementado el consumo energético asociado al software, generando interés en enfoques orientados a la sostenibilidad computacional. En este contexto, la ingeniería de software verde propone integrar criterios de eficiencia energética dentro del desarrollo de sistemas digitales. El presente trabajo tiene como objetivo analizar las implicaciones de sostenibilidad energética derivadas del comportamiento de distintos lenguajes de programación mediante un análisis secundario de resultados experimentales previamente publicados en la literatura científica. Para ello, se examinan métricas comparativas de consumo energético, tiempo de ejecución y uso de memoria reportadas en estudios empíricos basados en benchmarks computacionales equivalentes. A partir de la reinterpretación de dichos resultados desde una perspectiva de sostenibilidad del software, se identifican patrones consistentes entre el tipo de ejecución del lenguaje y su eficiencia energética relativa. El análisis evidencia que los lenguajes compilados presentan menores niveles de consumo energético en comparación con lenguajes interpretados o ejecutados sobre máquinas virtuales, aunque la eficiencia final depende también del diseño algorítmico y de las prácticas de desarrollo. Como principal aportación, el estudio propone integrar la eficiencia energética como criterio de decisión dentro de la ingeniería de software, contribuyendo a la construcción de sistemas más sostenibles sin necesidad de realizar nuevas mediciones experimentales. Estos elementos muestran que el análisis de evidencia empírica existente constituye un enfoque válido para orientar prácticas de desarrollo alineadas con la sostenibilidad tecnológica.
Valorización de residuos: Uso de FeSO4 obtenido de alambre de neumáticos fuera de uso para el tratamiento fenton de agua con diclofenaco.
El tratamiento de aguas residuales ha cobrado relevancia debido al aumento de contaminantes emergentes, difíciles de remover con métodos convencionales, presentando un riesgo ambiental y sanitario. Por otro lado, los neumáticos que ya terminaron su tiempo de vida útil representan un gran problema de contaminación ambiental, por ello, se está buscando que se puedan valorizar en algún proceso, como por ejemplo en el tratamiento de agua contaminada. En ese sentido, en este proyecto se sintetizo FeSO4 a partir del alambre recuperado de neumáticos usados. La síntesis de FeSO4 se realizó en presencia de ácido sulfúrico, la sal resultante se caracterizó mediante FTIR, y se observó gran similitud entre el FeSO4 sintetizado y el FeSO4 grado reactivo. Considerando lo anterior, esta investigación buscó evaluar la eficiencia del proceso Fenton para la degradación de diclofenaco sódico empleando catalizadores de FeSO4 grado reactivo y FeSO4 sintetizado a partir de alambre recuperado de neumáticos usados, a diferentes relaciones estequiométricas del reactivo Fenton, Fe2+:H2O2, 1:1 y 1:3. Los resultados mostraron mayor eficiencia de degradación de diclofenaco sódico con la relación estequiométrica 1:1 utilizando el FeSO4 sintetizado (94.7%) comparado con el catalizador grado reactivo (92.8%). Estos resultados demuestran que el FeSO4 sintetizado a partir de residuos de neumáticos usados si es una alternativa efectiva y sustentable para la degradación de contaminantes orgánicos persistentes en agua.
Fenton process, Diclofenac sodium; End-of-life tires; Fenton Process; FeSO4.xH2O; Waste valorization.
Sustratos de oro para el desarrollo de biosensores para la seguridad alimentaria: Avances y Perspectivas
La seguridad alimentaria es una preocupación global; cada año aproximadamente 600 millones de personas se enferman debido a alimentos contaminados, causando cerca de 500 000 muertes. Las técnicas analíticas tradicionales de detección presentan limitaciones de tiempo, costo y precisión, lo que impulsa la búsqueda de tecnologías más eficaces para monitorear contaminantes y patógenos en los alimentos. En este escenario, los biosensores basados en oro han surgido como un enfoque eficaz, debido a las propiedades únicas del oro, incluyendo su biocompatibilidad, conductividad y capacidad para inmovilizar biomoléculas, permiten mejorar la sensibilidad, estabilidad y eficiencia de los sistemas de detección. Este artículo revisa los avances recientes en el desarrollo de biosensores de oro aplicados a la seguridad alimentaria, destacando su potencial para la detección rápida y precisa de contaminantes y su contribución a estándares más altos de inocuidad alimentaria.
Biosensores, Sustratos de oro, nanopartículas, Seguridad Alimentaria, Detección de Contaminantes
Análisis del ciclo de vida de la producción de bioturbosina a partir de lodo residual: planteamiento y desarrollo
La aviación contribuye globalmente con el 2% de las emisiones de CO2. Asociaciones de aviación han establecido compromisos para reducir las emisiones netas de CO2 a cero para el 2050. El uso de biocombustibles como la bioturbosina sintetizada a partir de fuentes renovables ha despertado el interés de la comunidad científica para cumplir los compromisos. Este trabajo, tiene como objetivo plantear y desarrollar las primeras etapas del proceso de valorización de lodos de agua residual para la producción de bioturbosina mediante hidroprocesamiento (HEFA) empleando análisis de ciclo de vida (ACV). Se utilizó como unidad funcional la gestión de 1 kg de lodos de una planta de tratamiento de aguas residuales localizada en el estado de Nuevo León. El trabajo aporta los inventarios de ciclo de vida (ICV) necesarios para evaluar el perfil ambiental de dos escenarios; los cuales consideran el uso de dos catalizadores diferentes para la producción de bioturbosina: a) Ni/SAPO-11 y b) Cu/SAPO-11. A partir de los ICV, se concluyó que el escenario a) mostró mayor demanda de insumos que el escenario b). Sin embargo, no hay una diferencia significativa entre los consumos energéticos consecuencia en la similitud entre las propiedades fisicoquímicas y de transferencia de calor de los insumos.
Análisis de ciclo de vida; Bioturbosina; Impacto ambiental; lodos residuales
Avances en el desarrollo en recubrimientos autorreparable
El propósito de este estudio es ofrecer un análisis detallado sobre el impacto y el potencial de los recubrimientos autorreparables en la ingeniería de materiales. Estas soluciones representan un avance significativo en la ciencia de materiales, ya que poseen la capacidad inherente de recuperar su funcionalidad tras sufrir daños superficiales, como arañazos o fisuras. Según el mecanismo de autorreparación, se clasifican en sistemas basados en microcápsulas con agentes reparadores, polímeros curables mediante radiación ultravioleta y redes dinámicas con enlaces reversibles. Estos recubrimientos pueden estar compuestos por polímeros, metales o materiales híbridos, cada uno adaptado a requerimientos específicos en diferentes sectores industriales. Sus aplicaciones abarcan áreas estratégicas como la industria automotriz, la construcción, la electrónica y la biomedicina. Entre sus principales beneficios se destacan la mejora en la durabilidad de los materiales y la reducción de costos a largo plazo, aunque enfrentan limitaciones técnicas como su elevado costo inicial y la funcionalidad restringida en condiciones extremas. A futuro, las investigaciones se centran en desarrollar recubrimientos más económicos y sostenibles, optimizando los procesos de producción y explorando su integración en campos emergentes como la energía renovable y las aplicaciones médicas, consolidando así su importancia en la ingeniería de materiales.
Recubrimientos autorreparables. Corrosión, Innovación, Mecanismos.
Francisco Javier Dominguez De Los Santos
Desafíos numéricos y soluciones hidráulicas prácticas a escala local: caso Unidad Chontalpa, Tabasco, México
Se presenta una modelación hidráulica bidimensional de alta resolución para evaluar el comportamiento del flujo superficial en la Unidad Chontalpa de la UJAT, una zona caracterizada por su topografía plana y frecuentes eventos de inundación. El objetivo fue diagnosticar el funcionamiento actual del sistema de drenaje y proponer soluciones estructurales prácticas. Se construyó un modelo numérico en HEC-RAS 2D V6.6, con base en un Modelo Digital de Elevación corregido mediante datos topográficos y batimétricos de alta precisión. Se simularon escenarios bajo dos condiciones: sin intervención y con obras hidráulicas propuestas (canales, bordos y una laguna de regulación). Los resultados muestran que, en condiciones naturales, el sistema presenta anegamientos prolongados con tiempos de residencia mayores a 10 horas. En contraste, la implementación de obras reduce el área inundada en un 90%, disminuye los tiempos de salida y disminuye los niveles de lámina de agua. El estudio confirma la importancia de modelos a escala local con alta precisión espacial para el diseño de intervenciones efectivas en entornos urbanos planos. La metodología propuesta es replicable en otras instalaciones con características geomorfológicas similares.
Modelación hidráulica urbana; HEC-RAS 2D; inundaciones locales; topografía de alta resolución; soluciones estructurales
Cuantificación e identificación de compuestos extraidos por maceración de semillas de un árbol silvestre
En este trabajo se presenta el análisis preliminar de espectroscopía ultravioleta visible, espectroscopía de infrarrojo (FTIR) y cromatografía de gases acoplada a masas (GC-MS), a extractos obtenidos del proceso de extracción por maceración de las semillas del árbol silvestre Gmelina arbórea. A partir de los resultados de ultravioleta e infrarrojo se manifiesta la evidencia de grupos funcionales orgánicos y presencia de ácidos decadenas cortas, sin evidencia de fenoles o polifenoles de cadenas cortas, además mediante CG-MS se logró identificar que el ácido erúcico se encuentra en un 50.2% y se tiene un 23.04% de ácido 9,12 octadecadienoico principalmente cuando se utiliza agua, etanol y acetona como solvente a 80 °C. mediante este análisis se demostró que el tamaño de partícula influye en la composición de los extractos, con partículas más finas que permiten la extracción de un mayor número de compuestos, aunque con partículas más grandes se obtiene una concentración más alta de ciertos compuestos. Además, se evaluó el efecto de diferentes solventes en la extracción, encontrando que el agua resultó ser el más eficiente para la extracción de ácido
Gmelina arborea, phytochemical profile, seed
Pantoja-Castro M. A. Pantoja-Castro M. A.
Este sumplemento es dedicado a los avances y desafíos en el campo de la corrosión, un tema fundamental para la industria y la preservación de materiales en ambientes agresivos. Se seleccionaron los trabajos presentados en el II Congreso Internacional de Corrosión y Gestión de Integridad realizado los días 17 y 18 de mayo de 2024, en el Aula Virtual de la UJAT. Cuyo objetivo fue divulgar a nivel Nacional e Internacional los estudios de corrosión y gestión de integridad, participaron países de México, Cuba, Colombia, Perú, Brasil, Costa Rica y Francia. Les damos la bienvenida a un suplemento en el volumen 9, No 1/2025 del Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability, revista electrónica multidisciplinaria de divulgación científica y arbitrada Incluida en el Sistema Latindex. Tiene una periodicidad cuatrimestral, la División Académica de ingeniería y Arquitectura (DAIA), es la encargada de su edición.
Derechos de autor 2024 Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
Efecto de la concha de ostión calcinada en la resistencia del mortero de albañilería
En la presente investigación se analiza el uso de la concha de ostión (Crassostrea Virginica) calcinada como sustituto parcial del cemento Portland convencional en la elaboración de mortero de albañilería. Después de ser recolectada, la concha fue sometida a un proceso de limpieza a mano, calcinada en diferentes grupos y por separado a diferentes temperaturas (150, 300, 500, 750, 1000 °C) y, posteriormente, fue tamizada a un tamaño menor de partícula de 0.150 mm. Este proceso permitió obtener cinco tipos de biocemento. Como medida de control se fabricó un mortero convencional de albañilería con relación de cemento arena 1:4, con una consistencia (trabajabilidad) de 175 mm ± 5 mm. Partiendo de este diseño base se elaboraron morteros con sustitución parcial (en diferentes porcentajes) del cemento por los biocementos. Para determinar al biocemento con mejor desempeño y su porcentaje óptimo de sustitución los ensayos de laboratorio se dividieron en dos grupos A y B, respectivamente. Los resultados mostraron que el biocemento con mejor rendimiento en cuanto a resistencia fue el calcinado a 1000 °C, con porcentaje óptimo de sustitución del cemento del 10 %. Si bien la resistencia a la compresión de los morteros con biocemento no es mayor que la resistencia del mortero de control se demostró que es factible sustituir el cemento comercial por biocemento obteniendo resistencias aceptables para aplicaciones no estructurales. Con el reciclaje de la concha de ostión como biocemento se estaría incentivando el reciclaje de las conchas de ostión, reduciendo su acumulación excesiva.
Concha de ostión; cemento; Mortero; Biocemento
Efecto de las variables operativas en la estabilidad durante el arranque de un biodigestor semi-continuo
La digestión anaerobia es una opción viable para el manejo y aprovechamiento de residuos de frutas y verduras (RFV) . Sin embargo, la inherente tendencia de los RFV a acidificar el medio puede inhibir el crecimiento de microorganismos. Parámetros como el pH, temperatura, tiempo de retención hidráulica (TRH) y la tasa de carga orgánica (TCO) influyen de manera significativa en la estabilidad y eficiencia de la digestión anaerobia (DA). La selección adecuada de estos parámetros de operación asegura el balance de nutrientes, la estabilidad de las comunidades microbiológicas y maximiza la producción de biogás. Este estudio analiza el impacto del TRH y la TCO durante la fase de arranque de un biodigestor semicontinuo. Un monitoreo continuo del pH, temperatura, concentración de gas metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) se llevó a cabo con el fin de evaluar su relación con la producción de biogás y garantizar la estabilidad del sistema. A partir del monitoreo en tiempo real del pH, se establecieron límites de pH operativos y se reguló el TRH y TCO para prevenir posibles fallos en el sistema. Se observó una mayor estabilidad del sistema con un TRH de 60 días y una TCO de 0.2104 g SV L-1 d-1 a 27ºC. Estos valores corresponden con la mayor concentración de CH4.
Análisis fisicoquímico de abonos orgánicos elaborados con residuos sólidos urbanos procesados aeróbica y anaeróbicamente
El compostaje y la biometanización son alternativas para el aprovechamiento de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos, por lo que la presente investigación analizó las propiedades físicas y químicas de los abonos orgánicos obtenidos en procesos aeróbicos y anaeróbicos. El diseño experimental fue completamente al azar, con 6T y 3R. Se determinó la capacidad de retención de agua (CRA), cenizas, pH, conductividad eléctrica (CE), materia orgánica (MO), carbono orgánico (CO), nitrógeno total (NT), contenido de fósforo (P), Potasio(K) y prueba de fitotoxicidad (% de germinación) en jitomate. Se llevó a cabo análisis de varianza y prueba de Tukey (alfa = 0.05). Existen diferencias significativas entre los tratamientos de las variables: P, cenizas y fitotoxicidad. El T1, numéricamente presentó valores altos en CO y MO; el T4 en P. El K se encontró en los rangos óptimos en todos los tratamientos, el % CRA fue adecuadoen los T1, T3 y T6 incluyendo testigo, el pH fue ligeramente alcalino a excepción en losT1 y T2. El porcentaje de MO, CO, N asimilable, P y CE están por debajo de los valores óptimos y presentaron valores altos en cenizas en todos los tratamientos. Se concluye que la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos presentan viabilidad para uso en la agricultura a través de sistemas de degradación aeróbica y anaeróbica, donde la calidad del abono orgánico depende principalmente de la relación Carbono: Nitrógeno de la materia prima a degradar.
Alkalinity, organic fraction, phytotoxicity
Estrategia Educativa: Prototipo de microgasificador para el aprovechamiento de residuos sólidos y biomasa
El presente trabajo presenta el desarrollo de un prototipo de microgasificador, para el aprovechamiento de biomasa, para ello se diseñó un microgasificador de 60 cm de alto y un diámetro interno de 20 cm, con perforaciones a en las partes superior e inferior para la succión de aire de 1 cm de diámetro. Se diseño un modelo el software SolidWorks para evaluar la dinámica de fluidos. Posteriormente la construcción física se realizó en utilizando acero inoxidable de 3mm de espesor en las cuales se colocaron 3 perforación a a 15, 30 y 45 centímetros para colocar termo pares tipo K los cuales se conectaron a un sistema de adquisición datos mediante el desarrollo de un software y de esta manera monitorear la temperatura dentro del microgasificador. Al realizar las pruebas físicas se encontró que la temperatura alcanzada es de aproximadamente 900 °C conforme el consumo de biomasa va disminuyendo y se va alcanzando cada sensor. Así mismo, se monitoreo la temperatura de un valde con agua conteniendo un litro, en el cual la temperatura de ebullición (93°C a 2100 msnm) se alcanzó a los 20 minutos. El tiempo de combustión total de 1 kg de madera fue de aproximadamente 80 minutos, lo cual permite aprovechar el poder calorífico de la biomasa. Adicional a ello los residuos de biomasa (ceniza) cuantificados fueron de 50 gr lo cual indica un alto aprovechamiento de la biomasa. Esto impulsará el prototipo educativamente y el uso de biomasa local en comunidades con pobreza energética.
Biomasa, Instrumentación, Microgasificador, Sustentabilidad
Evaluación de dos extractos naturales para mitigar la corrosión como inhibidores en medio ácido
El objetivo de este trabajo fue encontrar la eficiencia de dos extractos como inhibidores de corrosión verde aplicándolo en acero SAE 1010 en medio acido con HCl 1M, los extractos son de origen natural, son considerados respetuosos con el medio ambiente y se caracterizan por ser biodegradables. Se utilizó la extracción soxhlet para la obtención de compuestos químicos del maguey morado y de la cáscara de plátano. La velocidad de corrosión (Vcorr) se evaluó con la técnica gravimétrica de pérdida de peso, donde se obtuvo eficiencia del 91% y 2.63 mg/cm2h con el extracto de la cáscara de plátano y 93% de eficiencia y 1.36 mg/cm2h con el maguey morado en tiempos de inmersión de 6 días, las Vcorr altas indican un deterioro rápido de corrosión. Con la técnica de impedancia electroquímica se obtuvo 91% de eficiencia con el maguey morado y 75% de eficiencia con la cáscara de plátano en tiempos de inmersión de 1 h, que es debido a una formación de película protectora en la superficie del acero.
Corrosion inhibitor, Musa paradisiaca, Tradescantia spathacea
Efecto de la presión de sulfurización-cristalización sobre las propiedades ópticas del CU2ZNSNS4
Se depositaron sulfuros binarios mediante la evaporación térmica secuencial bajo el orden de apilamiento vidrio/CuS/SnS/ZnS y posteriormente fueron sometidos a un proceso de sulfurización-cristalización de dos pasos, en la primera etapa a 200 °C por 30 min y en la segunda de 550 °C durante 15 min, variando las presiones de 10 TORR y 40 TORR, las películas obtenidas fueron caracterizadas usando difracción de rayos-X, transmitancia, reflectancia, espectroscopia Raman y Fotorespuesta. Con el objetivo de identificar y estudiar el efecto de la presión en el proceso de sulfurización-cristalización que permite formar películas de Cu2ZnSnS4 (CZTS) en su fase Kesterita. De acuerdo con la caracterización se obtuvieron películas delgadas, cristalizadas a una presión de 40 TORR, de fase kesterita con una brecha de energía 1.36 eV, así como tamaño de cristal adecuado de 18.33 nm, además, presenta una conductividad en oscuridad de 9x10-3 (Ω-cm)-1 y 1.32x10-2 (Ω-cm)-1 en iluminación, fotosensibilidad de 0.46. Los resultados obtenidos, muestran que, a una mayor presión de tratamiento térmico mejora la calidad cristalina y por tanto el valor de fotosensibilidad
Cristalización; CZTS; evaporación térmica; Sulfurización
Derechos de autor 2024 Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0
Evaluación fotocatalítica de compositos de Cr-ZnO/Nanotubos de carbono para la degradación de rodamina B
Por medio de una ruta de síntesis rápida por microondas se obtuvieron partículas de ZnO y compositos de ZnO/NTC y Cr- ZnO/NTC, para evaluar su desempeño en la degradación fotocatalítica de Rodamina B. Las propiedades estructurales, ópticas y texturales de los materiales obtenidos fueron analizadas mediante Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), Fisisorción de nitrógeno y espectroscopia UV-Vis. Por difracción de rayos X se determinó que la estructura cristalina de estos materiales pertenece a la fase wurtzita hexagonal del ZnO. El tamaño de cristalito se modificó con la incorporación de los NTC y el Cr. En el análisis de los grupos funcionales de las muestras, se observó que presentaron vibraciones de enlace para el ZnO y otras relacionadas a los NTC. Los compositos exhibieron absorbancia en la región visible a diferencia del ZnO pristino, esto gracias al enlace entre los NTC y el Cr en estas muestras. El análisis de textural reveló que las muestras poseen estructuras mesoporosas. El composito ZnO/NTC exhibió el mejor desempeño fotocatalítico con relación a los dos materiales analizados. Esto se asocia a los NTC y su papel en la retención de los portadores de carga fotogenerados en la degradación del contaminante.
Compositos de ZnO; Fotocatálisis; Rodamina B; Nanotubos de carbono
Estudio del efecto del pH en la degradación fotocatalítica de contaminantes textiles
En este trabajo se analizó la importancia del pH en un proceso de fotocatálisis al igual que se determinó el pH con el cual se obtiene mayor degradación del contaminante. Los resultados muestran que los contaminantes textiles azul de metileno y rodamina B con una concentración de 10ppm con un pH elevado obtienen mayor degradación esto debido a que al cambiar el pH con una solución de hidróxido de sodio con una concentración de 2M esta libera iones de hidroxilo los cuales pueden absorber hidrogeno (H+), lo que hace que la carga superficial y el tamaño de la banda del óxido de zinc se vean influenciados al igual que la carga del contaminante textil y al cambiar el tamaño de la banda se necesita menor energía para realizar la actividad electrón- hueco por lo que tiene mayor velocidad para la remoción del contaminante.
Fotocatálisis, Concentración, Contaminación, pH
Nanosensor de NiCo204 para la detección de etanol
La detección de etanol es crucial en diversas industrias, como la química, la pintura, la cosmética y la de laboratorio, donde la seguridad laboral es una prioridad máxima. Por lo tanto, el desarrollo de materiales con buenas capacidades de detección de etanol sigue siendo un gran desafío. En este estudio, se llevó a cabo la síntesis, caracterización y análisis de las propiedades de detección de vapor de etanol de nanopartículas de la cobaltita de níquel (NiCo2O4). Estas nanopartículas se obtuvieron utilizando un método coloidal asistido por microondas. La fase cristalina de NiCo2O4 se confirmó mediante difracción de rayos X después de una calcinación a 400 °C. Además, microscopía electrónica de transmisión reveló un tamaño promedio de nanopartícula de 7.7 nm. Las propiedades ópticas de las nanopartículas se examinaron mediante espectroscopia UV-visible y mostraron absorción en las regiones ultravioleta y visible con una energía de banda prohibida de 2.2 eV. Utilizando las nanopartículas de NiCo2O4, se fabricó un dispositivo sensor que mostró una respuesta repetible, reproducible y estable al vapor de etanol a una temperatura de funcionamiento de 120 °C. El nanosensor mostró tiempos de respuesta y recuperación de 6.50 s y 92.7 s, respectivamente. Además, demostró una excelente capacidad para detectar concentraciones bajas de etanol en el rango de 0.5 a 5 ppm. Estos resultados sugieren que las nanopartículas de NiCo2O4 son prometedoras para aplicaciones en dispositivos sensores para la detección de etanol.
Cálculo del complejo CT-HR y su influencia en la agresividad armosférica
Los factores meteorológicos, como la temperatura, velocidad del viento y humedad relativa, resultan de gran interés para evaluar la corrosión atmosférica. Específicamente, el tiempo de humectación, resulta un factor crítico que depende de la humedad relativa y la temperatura y puede ser calculado a partir de las variaciones en ambos factores. Para realizar predicciones precisas sobre la corrosividad del aire, es esencial obtener y analizar datos continuos de humedad y temperatura. Este enfoque permite calcular el tiempo de humectación, proporcionando una herramienta valiosa para los estudios de corrosión atmosférica y ayudando a predecir la tasa de corrosión en diferentes ambientes. En este trabajo se presenta un estudio estadístico del Complejo Temperatura-Humedad Relativa (CT-HR), basado en la correlación de datos recopilados de Temperatura (T) y Humedad relativa (HR) en horarios continuos para un periodo de seis meses (tres con periodos lluviosos y tres con periodos secos) en una zona rural-urbana de Cunduacán en el estado de Tabasco. El análisis estadístico del CT-HR mostró que los valores de HR y T, sufre dos variaciones significativas en periodos de tiempo específico. A lo largo de los 6 meses evaluados se encontró un tiempo de humectación total de 1243 horas. Con base en la categorización de la norma ISO 9223, se estableció una categoría de agresividad atmosférica de t3. Esto permite predecir un patrón de comportamiento para meses posteriores con base en las variaciones entre periodos secos y lluviosos.
Clima tropical húmedo; corrosión atmosférica; tiempo de humectación.
Cic-Scales: herramienta computacional para la predicción de formación de incrustaciones
La formación de incrustaciones en los sistemas de explotación de petróleo y gas es considerada una de las problemáticas más importantes de la industria, debido a que las depositaciones ocasionan reducción significativa de la tasa de producción, afectación de la integridad de los equipos y aumento considerable en costos de operación. Por consiguiente, dentro de los planes de aseguramiento de integridad, es requerido identificar el nivel de amenaza de la formación de incrustaciones en la infraestructura asociada a pozos de inyección y producción, para establecer planes de prevención, control y seguimiento que mitiguen dicha amenaza. Este trabajo presenta el desarrollo de la herramienta CIC-Scales, para la predicción de formación de sustancias incrustantes a través del análisis de condiciones de operación y fisicoquímica del agua. La herramienta se construyó realizando las fases: a) levantamiento de requerimientos y definición de la arquitectura del software; b) implementación de modelos de cálculo para la determinación de índices de saturación (LLNL, PHREEQC, PITZER, Oddo-Tomson y Henderson-Hasselbalch); y, c) codificación de la interfaz del usuario con visualización de resultados en tablas, gráficas de barras y, perfiles de pH, presión y temperatura. La herramienta demostró que tiene capacidad de predicción al coincidir con datos experimentales de salmueras saturadas y en equilibrio, reportadas en literatura. CIC-Scales es una herramienta computacional eficiente y confiable para conocer la amenaza de la formación de incrustaciones en infraestructura de producción de petróleo y gas, con capacidad de brindar información para evaluar alternativas de prevención y control de la amenaza.
Índice de saturación; incrustaciones; predicción; salmuera
Aprovechamiento de los escombros de cerámica como agregado fino en mezclas de mortero
En este artículo se analiza el reciclaje del escombro de cerámica (loseta) triturada como sustituto parcial de la arena natural en la elaboración de mezclas de mortero de albañilería. Se diseñó una mezcla base de mortero en una proporción cemento arena 1:4. La consistencia para todas las mezclas de la investigación fue de 175 mm ± 5 mm. Una vez establecida la mezcla de control se tomó el mismo diseño y se sustituyó parcialmente en distintos porcentajes a la arena por cerámica triturada. Para cada mezcla se elaboraron nueve muestras cúbicas de 5 cm, mismas que fueron colocadas a curado con agua, para después ser ensayadas a compresión simple a diferentes de curado. Los resultados mostraron que, con respecto al mortero de control, los morteros con 5 % de cerámica son ligeramente más resistentes, mientras que los morteros con 10 % alcanzaron el 88 % de la resistencia del mortero de control. Con lo anterior quedó demostrado que la reutilización en bajos porcentajes de la cerámica para fabricar mortero es factible. Esta práctica reintroduce a los escombros de cerámica al ciclo de producción, disminuye su desecho en basureros y reduce el uso de la arena natural.
Mortar; sustentability; recycled aggregate; circular economy
El azúcar en mezclas de cemento. ¿aditivo retardante o acelerante?
El tiempo de fraguado en las mezclas a base de cemento es el tiempo que le toma a la mezcla endurecerse debido a la hidratación del cemento cuando está en contacto con el agua. Este tiempo puede ser cambiado con la ayuda de aditivos retardantes o acelerantes según se requiera en obra. Esta investigación tuvo por objetivo analizar desde el punto de vista mecánico, el efecto de la adición de azúcar en el tiempo de fraguado de pastas de cemento. Para lograr lo anterior, se preparó una mezcla de control (cemento + agua) y se medió su tiempo de fraguado inicial y final, así como su resistencia a la compresión simple y densidad en estado seco. Tomando como base la dosificación de la muestra de control se fabricaron muestras añadidas con diferentes porcentajes de azúcar diluida en agua destilada. Para cada muestra se evaluaron las mismas propiedades que la muestra de control. Los resultados mostraron que añadir azúcar a las pastas de cemento tiene efectos retardantes si se agrega menos de 1.0 %, y efectos acelerantes si se sobrepasa este porcentaje. Para porcentajes mayores a 1.4 % el fraguado es tan rápido que no permite fabricar muestras. En todos los casos se observó que añadir azúcar a las pastas de cemento es perjudicial para la integridad estructural de las muestras y su resistencia.
Azúcar; Cemento; Tiempo de fraguado; Resistencia
Validación de la técnica modulación de frecuencia electroquímica para el monitoreo de la corrosión
Para la prevención de la corrosión se emplean métodos de monitoreo, entre estas, las técnicas electroquímicas son de gran importancia. La modulación de frecuencia electroquímica (EFM) emplea dos formas de onda de CA (corriente alterna) aplicándolas a un electrodo de trabajo. Las frecuencias en formas de onda sinusoidales no deben compartir ningún factor común utilizando frecuencias de 2 y 5 Hz. Cabe destacar que con esta técnica las constantes de Tafel no son necesarias para medir la densidad de corriente de corrosión. Lo anterior, coloca a EFM en ventaja frente a las técnicas de polarización. Esta investigación tiene por objeto la comparación de la velocidad de corrosión empleando la técnica EFM y sus valores con las técnicas de Resistencia a la Polarización Lineal (LPR), extrapolación Tafel y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS), utilizando una solución 5 % en peso de NaCl, obteniendo valores cercanos a 0.0102 mm/año.
Espectroscopia de Impedancia Electroquímica; Extrapolación Tafel; Corrosión; Modulación de Frecuencia Electroquímica; Resistencia a la Polarización Lineal
Derechos de autor 2022 Journal of Energy, Engineering Optimization and Sustainability https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0