Maestría en Ingeniería de Procesos
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- Proceso de degradación de atrazina en un suelo agrícola por actividad enzimática de Aspergillus niger(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-07) Herrera Gallardo, Brenda ElenaLa atrazina es un herbicida que se aplica en cultivos y en áreas donde se requiere controlar la maleza, es uno de los más usados a nivel mundial. Este agroquímico puede provocar diversos daños a la salud y al medio ambiente, entre los cuales se encuentran alteraciones en las funciones de algunos órganos, problemas de reproducción, alteración en los niveles de hormonas sexuales, etc. En este trabajo se diseñó un proceso para la degradación de atrazina en un suelo agrícola, utilizando un hongo llamado Aspergillus niger en presencia de residuos de nopal, los cuales fueron utilizados como fuente de nutrientes para favorecer el crecimiento del microorganismo. Para el desarrollo del proceso, primero se realizaron pruebas toxicológicas cualitativas para estudiar el efecto inhibitorio de la atrazina sobre el crecimiento del hongo. Posteriormente, se llevó a cabo la adaptación del hongo a crecer en un ambiente contaminado con el pesticida. Además, se realizó un diseño de experimentos del tipo 2k completamente al azar para determinar las condiciones a las cuales el proceso podía resultar más eficiente, controlando la humedad, cantidad de residuos de nopal y temperatura del medio. Por último, se determinó la cinética de degradación a los valores de los parámetros controlados a los que la degradación de atrazina fue mayor. Con los resultados obtenidos, se implementó un modelo matemático no estructurado, que describiera el proceso. Con los resultados obtenidos en este trabajo se encontró que las condiciones a las que se obtiene la mayor degradación de atrazina son 28°C, 80% de humedad y 10% de residuos de nopal. Además, se calculó el valor de los parámetros del modelo que describe la cinética de biodegradación de atrazina. Se encontró que el valor de la velocidad máxima de crecimiento de la biomasa debido a la degradación del plaguicida, μmax, es de 0.0514 mgatz día.mgbiom/; el valor calculado del coeficiente de rendimiento de moles de biomasa por mol de atrazina, Y, fue de 0.0037 mgbiom mgatz⁄; mientras que el valor del coeficiente de decaimiento, Kd, es de 0.77881día⁄. El valor calculado del coeficiente de saturación media Ks es de 4.44mgKg⁄. El modelo resultó adecuado para describir la cinética de biodegradación de atrazina.
- Simulación de pruebas de trazadores mediante formulaciones integrales(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2014) Rivera Ugalde, DeliaEn este trabajo se propone el uso de esquemas numéricos basados en las formulaciones de ecuaciones integrales (FEI) para la simulación de modelos de pruebas de trazadores. Las formulaciones integrales son generadas a partir de la inversión analítica de los operadores diferenciales que describen las pruebas de trazadores, lo cual conduce a esquemas numéricos con mejores propiedades numéricas que los esquemas tradicionales. Además, dada la estructura matemática de las FEI, es posible identificar las contribuciones individuales de las interacciones individuales del sistema reacción-transporte, esto es, por separado a los fenómenos de transporte, las reacciones químicas, las condiciones de frontera y los efectos de acumulación dinámica. Para ilustrar las ventajas de las FEI, se consideran dos casos de estudio generales de modelos de pruebas de trazadores en yacimientos naturalmente fracturados, donde intervienen interacciones de tipo reacción-difusión y reacción-difusión-convección. Los resultados obtenidos indican que los esquemas numéricos basados en las FEI son sistemáticos y de fácil aplicación en los modelos de pruebas de trazadores, mejoran las aproximaciones numéricas hasta 4 órdenes de magnitud comparados con los esquemas de DF y reducen los tiempos de cómputo significativamente.
- Análisis ambiental en el diseño óptimo de un sistema de cogeneración para uso residencial(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-12) Morales Duran, VictoriaEste proyecto presenta una formulación de optimización multiobjetivo para el diseño de sistemas de cogeneración domésticos que busca satisfacer las demandas de calor y energía eléctrica. El modelo incorpora una función objetivo económico que explica la minimización del costo total anual, incluye los costos de capital para las nuevas unidades y el sistema de almacenamiento térmico, así como los costos de operación y mantenimiento. El modelo también considera la interacción con los usuarios externos y la red eléctrica externa. Se lleva a cabo una evaluación del impacto ambiental basada en el análisis del ciclo de vida a través del método del Eco-indicador 99 para tener en cuenta los daños a los recursos, la salud humana y la calidad del ecosistema. La formulación de optimización se resuelve para generar alternativas de diseño y establecer compensaciones entre los diversos objetivos.
- Modelado y simulación de un reactor airlift para su aplicación en la separación de sílice del agua(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-03) Solis Herrera, Jose AngelEn el presente trabajo, se llevó a cabo la experimentación y análisis de la factibilidad técnica de aplicación de un reactor airlift, que mostrara la capacidad de mantener una reacción química conservando el rendimiento y los requerimientos de energía de un reactor agitado con un impulsor. Se planteó el uso de un “dispositivo airlift” el cual se encuentra libre de partes mecánicas móviles en su interior, y donde el mezclado es generado por burbujas de aire. La investigación y experimentación se enfocaron en la utilización un dispositivo airlift con doble circuito de recirculación interna. Se manejaron herramientas aplicadas de CFD que permitieron modelar el patrón de flujo en el reactor bajo diferentes condiciones. Se aplicó la precipitación química de dióxido de silicio (sílice) para su separación del agua. La remoción de sílice es muy importante en muchos procesos industriales como parte del pretratamiento de agua para procesos industriales. Como en toda área de investigación, la búsqueda bibliográfica fue piedra angular para definir las actividades que se desarrollaron en el Proyecto, replantear los alcances y profundizar en algunos aspectos. Por estos motivos se realizó una revisión en libros, artículos de revistas, Internet, informes, normas, catálogos y manuales que aportaran antecedentes e información relativa a la aplicación de reactores tipo airlift y su utilidad práctica para aplicar en la industria. Una parte complementaria de la búsqueda bibliográfica fue la fabricación de un reactor piloto tipo airlift y el desarrollo de pruebas experimentales con este reactor, que aportó información específica sobre su comportamiento, la cual no pudo encontrarse en las referencias. Las fases desarrolladas con reactor piloto fueron: diseño, fabricación, instalación, arranque, experimentación con la reacción química y obtención de resultados. En estas fases, al igual que en la búsqueda bibliográfica, requirieron el replanteamiento de los alcances, que permitiera direccionar adecuadamente su desarrollo hacia los objetivos originales, complementando solamente con información útil. El dominio de todas las variables relacionadas con el funcionamiento del sistema facilitó la realización de las pruebas. Otra línea de trabajo desarrollada, fue la construcción del modelo del reactor airlift en un paquete de software para CFD. Se comenzó desde representar geométricamente el reactor piloto, e ingresar la información relativa a las propiedades de los fluidos, materiales aplicados, fronteras del sistema, bajo qué condiciones se resolvería el modelo y cómo se procesarían los resultados. La tarea requirió el entendimiento básico de la forma de operar del paquete de software y de ensayos continuos, ya que en los primeros ensayos no se obtuvieron los resultados esperados. Esto fue mejorando a medida que se interpretó mejor el lenguaje manejado por el programa y la forma de presentar los resultados. La comparación datos generados con el reactor piloto y con el modelo del reactor permitió confirmar la congruencia entre los valores experimentales con los valores obtenidos en la simulación. De esta forma se comenzó a describir de forma precisa los procesos hidrodinámicos que ocurren en el reactor, tales como el transporte de momento (a través de la velocidad de agua), el régimen de turbulencia, fracción volumétrica de gas, energía cinética turbulenta, etc. Se realizó una comparación teórica del desempeño energético del reactor airlift contra un reactor agitado con un impulsor, a través de datos y cálculos mencionados las referencias bibliográficas. En este Proyecto se intentó dar un enfoque sobre cómo los fundamentos de fenómenos de transporte pueden aplicarse a casos prácticos en la industria.