Tesis de posgrado - Zaloamati
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11191/6702
Aquí se encuentran depositadas --para su preservación y divulgación digital-- las tesis de 27 posgrados de la UAM Azcapotzalco.
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- Modelado, diseño y control de compensador estático síncrono distribuido para regular reactivos en redes eléctricas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-12-19) Molina Santana, ErnestoEn este trabajo se aborda el diseño, modelado y control de un compensador estático síncrono distribuido orientado a la corrección del factor de potencia en una red eléctrica trifásica. El objetivo de este dispositivo es incrementar la eficiencia operativa de la red, optimizando su rendimiento sin importar las variaciones en la demanda de la carga conectada. Para este análisis, se considera una carga balanceada compuesta por elementos con comportamiento lineal. El diseño del compensador busca una configuración compacta y eficiente, cumpliendo con las normativas de inyección de armónicos, garantizando que estos se mantengan por debajo de los límites permitidos. Además, se determina una configuración inicial que optimiza el desempeño del sistema y establece los límites operativos del compensador en términos de la capacidad de inyección de reactivos. El modelado se fundamenta en la formulación de modelos analíticos basados en las leyes de los circuitos eléctricos. Se presentan y validan modelos de diferentes niveles de complejidad y marcos de referencia, siendo indispensables para el diseño y evaluación del esquema de control propuesto. La validación se lleva a cabo mediante el uso de índices cuantitativos específicos para cada tipo de modelo. El esquema de control diseñado consta de dos lazos principales: un lazo interno, encargado de regular las corrientes inyectadas por el compensador conforme a los valores de referencia, y un lazo externo que sincroniza el compensador y regula el factor de potencia de la red eléctrica. El lazo interno utiliza el marco ICAD, ampliamente aplicado en sistemas multivariables, y el esquema NRDOB para mitigar los efectos del ruido de medición y las perturbaciones externas. En el lazo externo, se propone una mejora en el control del factor de potencia para aumentar la efectividad del compensador en sus funciones correctivas. Las pruebas se realizaron en un entorno simulado utilizando Matlab/Simulink. En la validación, se empleó un modelo basado en bloques funcionales de Simscape, una biblioteca de Simulink ampliamente utilizada para la representación de sistemas eléctricos de potencia.
- Control neuronal del motor de inducción en sistemas robóticos para manufactura con tecnología láser(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-12) Ramírez Cruz, Fernando DanielEn este trabajo se explora la posibilidad de utilizar motores de inducción como actuadores de un robot manipulador antropomórfico de 6 grados de libertad con articulaciones de revolución, en el robot comercial UR-10. Se utiliza un esquema de control descentralizado para seguimiento de trayectorias, en donde se realiza control de posición a través de un controlador Proporcional Integral Generalizado para las articulaciones del robot manipulador, mientras que se realiza un control de torque a través de un Controlador Basado en Pasividad para cada motor de inducción. Se consideran que los parámetros mecánicos del modelo del robot manipulador y eléctricos del motor de inducción tienen hasta 10% de error en sus parámetros. Estas incertidumbres paramétricas son compensadas por redes neuronales de tipo de Base Radial, utilizadas para sintonizar los parámetros de los controladores. Los pesos de estas redes son actualizados con una regla de aprendizaje en línea. Se presentan simulaciones computacionales para mostrar el desempeño de este esquema de control propuesto con trayectorias definidas por senos y cosenos y con trayectorias generadas a partir de código g para maquinar una pieza en específico.
- Diseño de transformadores de distribución monofásicos tipo acorazado usando algoritmos genéticos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-10-01) Manes Ramos, CelsoLa aplicación de los AG en el diseño de los transformadores monofásicos tipo acorazados tiene el potencial de jugar un papel esencial en la reducción de costos de fabricación, minimización de pérdidas y mitigación del impacto social. Se pronostica que de esta optimización resultará una disminución significativa de los costos de materiales, lo que, a su vez, podría tener un impacto sustancial en la viabilidad económica y competitividad de las empresas de fabricación de transformadores. El objetivo general del trabajo es proponer el diseño de un transformador de distribución monofásico acorazado usando algoritmos genéticos considerando reducción de costos.
- La geometría de los medios conductores en movimiento(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-09-23) Aguilar Fernández, UrielEste estudio presenta una formulación covariante de la ley de Ohm, integrando la geometría diferencial con los principios de la relatividad especial para resolver inconsistencias de larga data en la teoría electromagnética clásica. Los modelos newtonianos tradicionales no se alinean con las simetrías inherentes del electromagnetismo y la relatividad, lo que crea una necesidad urgente de un enfoque más integral. Al centrarse en el papel, a menudo pasado por alto, del observador y emplear herramientas geométricas avanzadas, esta investigación proporciona una profunda comprensión de la conducción eléctrica en diversas condiciones. Durante más de un siglo, las teorías microscópicas han derivado con éxito la ley de Ohm a partir de principios termodinámicos. Sin embargo, estos modelos, basados en la física newtoniana, implican una propagación instantánea, una noción incompatible con los principios relativistas. Este estudio introduce un modelo covariante que respeta las simetrías del electromagnetismo y destaca el papel crucial del observador, abordando las lagunas dejadas por las formulaciones clásicas. El enfoque geométrico adoptado aquí enfatiza el papel central del observador, proporcionando interpretaciones más claras de los datos experimentales y las predicciones teóricas. Esta investigación cierra la brecha entre las teorías electromagnéticas clásicas y modernas, ofreciendo conocimientos prácticos para el diseño de sistemas electromagnéticos avanzados y aplicaciones en ciencia de materiales. Al asegurar la independencia del sistema de coordenadas y del observador, el modelo subraya las simetrías inherentes en las leyes físicas, ofreciendo un marco robusto para entender la conducción eléctrica en contextos relativistas.
- Análisis del potencial eléctrico en un propulsor electrostático mediante un estudio paramétrico(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-03-31) Martinez Viramontes, FilibertoEl presente trabajo ha permitido comprender y desarrollar ideas con el propósito de mejorar los propulsores electrostáticos de tipo Hall en un modelo de plasma estacionario. Se realizó un estudio paramétrico en dos dimensiones para un propulsor eléctrico utilizando el método de los elementos finitos, explorando el efecto del cambio en las dimensiones de la geometría, de materiales eléctricos y magnéticos, así como, de las propiedades de los gases. A pesar del intenso desarrollo de estos dispositivos, su naturaleza compleja y multidisciplinaria le ha permitido un desarrollo paulatino y aún representa un área de investigación y mejoramiento en distintos campos de la ingeniería. Entre las oportunidades para el mejoramiento de estos dispositivos se ha propuesto cambiar el propelente usual por Kriptón, principalmente por el alto costo del primero causado por su baja abundancia en el planeta. Así como el uso de imanes permanentes en lugar de electroimanes. Durante el análisis de resultados se logró observar la distribución de potencial eléctrico y campo magnético, comprender la relación entre la intensidad del campo eléctrico, impulso y la geometría del propulsor con las variaciones paramétricas propuestas.
- Desarrollo de un catalizador para una celda seca de H₂ usando un cátodo de Co-Ni sintetizado a partir de baterías de Ni-Cd(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-07) Villa, OscarLa quema de combustibles fósiles emite gases de efecto invernadero nocivos que contribuyen al cambio climático y a la contaminación atmosférica, que tienen efectos adversos sobre los ecosistemas, la salud humana y el medio ambiente. Por ello, estas cuestiones constituyen importantes retos mundiales. Una posible solución es decantarse por el hidrogeno, ya que puede utilizarse en celdas de combustible, donde reacciona con el oxígeno para generar electricidad, emitiendo solo vapor de agua como subproducto, o puede quemarse en motores de combustión interna fabricados específicamente para hidrogeno, que también producirán solo vapor de agua. El hidrogeno es una alternativa sostenible que puede producirse en abundancia y de forma sostenible, reduciendo las emisiones, previniendo el cambio climático y fomentando la independencia energética. En el presente estudio, se ha investigado el uso de celdas secas para la generación de hidrogeno mediante la electrolisis del agua, con el propósito de mejorar la producción de hidrogeno y reducir los costos asociados a los electrodos. En particular, se ha examinado el comportamiento del co-depósito de Co-Ni sobre acero al carbón como cátodo en lugar del acero inoxidable 304, que es el material convencionalmente utilizado. además, durante el desarrollo de esta investigación se han explorado diversas condiciones de deposición electroquímica, empleando tanto corriente directa como corriente pulsada. La justificación detrás de esta exploración radica en la obtención de una distribución más uniforme de la corriente, lo cual podría conducir a una generación de hidrogeno más eficiente. Asimismo, se persigue encontrar el conjunto optimo de parámetros para ambas técnicas, de manera que se maximice la producción de hidrogeno y se minimicen los efectos secundarios indeseados.
- Estimación paramétrica y control del proceso de secado de productos agroindustriales en un secador hibrido solar-gas tipo túnel(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-07) Sampedro Cruz, MarioEl secado se ha vuelto una de las alternativas más importante para aumentar la vida útil de los productos agroindustriales. Se han realizado estudios en los que se modela el proceso con la finalidad de diseñar controladores que permitan mejorarlo. Estos controladores cuentan con una serie de parámetros importantes que se requieren estimar. En esta idónea comunicación de resultados o tesis se abordan los temas de (1) la estimación paramétrica de la cinética de secado desde un enfoque algebraico en el dominio del tiempo, y (2) el control del proceso de secado utilizando planificación de trayectorias. Para lograr la estimación se utilizó el marco teórico de identificación algebraica propuesta en 2003 por Fliess y Sira la cual no ha sido utilizada en el ámbito del secado. Mientras que, para el control del proceso se implementaron 3 controladores, un control no lineal basado en linealización por retroalimentación de estado, un control de 2 etapas y un control de modo deslizante. En cuanto a los resultados obtenidos, en la estimación en línea de los parámetros de la cinética de secado se obtuvieron valores con errores menores al 1.5% en tiempos de 0.2-10 min, permitiendo utilizarlos en el desarrollo de los controladores. Por su parte, la respuesta de los controladores ante el cambio de parámetros fue muy buena, demostrando una gran robustez ante las perturbaciones y logrando seguir las trayectorias planificadas.
- Evaluación químico-cuántica y experimental de la degradación fotocatalítica del colorante negro reactivo 5(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024) Escárcega-Ramírez, Clara GuadalupeEl uso de catalizadores en la degradación de colorantes en sistemas acuosos ha sido objeto de una intensa investigación debido a la toxicidad que generan estos contaminantes. Este estudio tiene como objetivo evaluar el efecto de la actividad fotocatalítica de catalizadores basados en TiO₂, sometidos a ultrasonido a diferentes de frecuencias y diversos grados de hidrólisis durante el proceso de síntesis. Para la síntesis de TiO₂ mediante el método sol-gel, se utilizó ultrasonido de frecuencias 250 y 1000 kHz, junto con hidrólisis completa (H₂O/alcóxido=8) e incompleta (H₂O/al-cóxido=0.5). La actividad catalítica de cada catalizador se evaluó mediante la medición de la degradación del colorante Negro Reactivo 5, con una concentración inicial de 5 ppm. Los resultados indican que el catalizador sintetizado con ultrasonido a 1000 kHz y con hidrólisis completa presenta una degradación del colorante en un tiempo más corto (27.5 minutos) en comparación con el catalizador sintetizado sin ultrasonido (40 minutos), bajo la misma proporción H₂O/alcóxido. Las caracterizaciones realizadas en el microscopio electrónico de barrido (SEM) muestran claramente la formación de esferas, especialmente en los catalizadores con hidrólisis completa, sintetizados con y sin ultrasonido. En los espectros UV-Vis DRS, la banda de absorción intrínseca de TiO₂ en la región ultravioleta que presenta el fotocatalizador con hidrólisis incompleta y ultrasonido a 250 kHz sugiere una mayor actividad catalítica potencial en esta región. No obstante, la determinación de la energía del gap revela que, aunque tiene una energía de gap más baja (2.76 eV), otros factores, como el área de superficie, también influyen en la su actividad. Para optimizar los procesos de degradación de contaminantes, es crucial comprender las rutas de reacción y los subproductos generados para asegurar que sean menos tóxicos que el contaminante original. En esta investigación, se realizó un estudio teórico utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) para analizar la reactividad del colorante Negro Reactivo 5 (RB5) frente a radicales hidroxilo (•OH). Los cálculos revelaron que el confórmero trans de RB5 es más estable que el cis y que todas las rutas de adición del radical •OH en medio acuoso son exotérmicas y exergónicas, destacándose las trayectorias 7 y 1 por su mayor favorabilidad termodinámica y la formación de productos hidroxilados altamente estables.
- Evaluación de un diseño tipo Box-Behnken en la síntesis del ánodo Ti/RuO₂-IrO₂, para maximizar la producción de cloro activo como potencial oxidante de metoprolol(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-10-24) Castro Navarro, Diana StephanieCon el fin de optimizar el uso de estos materiales para la producción de cloro activo, se utilizó el diseño de superficie de respuesta Box-Behnken, donde se variaron tres parámetros primordiales en la síntesis de los DSA (número de capas, tiempo y temperatura de calcinación). La síntesis se desarrolló aplicando el método Pechini para cada electrodo. Posteriormente, fueron caracterizados morfológicamente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM, Scanning Electron Microscopy), se realizó análisis elemental mediante espectroscopía de rayos-X de energía dispersiva (EDS,Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). Caracterización estructural mediante difracción de rayos X (XRD, X-ray Difraction), caracterización electroquímica mediante voltamperometría cíclica con el fin de saber si existe presencia de especies de cloro activo. Para confirmar ésta última se utilizó el método de yodometría, para la cuantificación de las especies generadas. Para comprobar cuál de los electrodos optimizados refleja la mayor producción de especies oxidativas, se realizó la degradación de metoprolol (20 ppm) mediante el sistema electroquímico para la producción de cloro activo. Para esto se utilizaron las técnicas de voltamperometría cíclica y cronopotenciometría con una densidad de corriente de 10 mA/cm2, a un pH de 5. Los resultados mostraron que el electrodo 1, cuyos parámetros de síntesis fueron 4 capas, 1 hora de calcinación a 500° C, fue el electrodo qué generó más cloro activo (3.16 mmol/L), así mismo al hacer el análisis Box-Behnken, las condiciones óptimas para un electrodo con mayor producción de cloro activo fueron precisamente las del electrodo 1.
- Óxido de cobre entintado con colorante obtenido del hongo lactarius índigo para la producción de energía(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2023-06) Bautista Castañeda, AbigailEn el presente trabajo se reportan los resultados obtenidos de realizar una serie de caracterizaciones a un electrodepósito de cobre sobre óxido de estaño dopado con indio (ITO), entintado con colorante natural extraído del hongo lactarius indigo, para su uso en celdas solares tipo Gratzel. Comenzando desde la parte electroquímica del depósito, que se refiere a las técnicas de voltamperometría cíclica y cronoamperometría, para lo cual se utilizó un electrolito compuesto de 0.1 M ácido nítrico (HNO₃) y 0.5 M sulfato de cobre (CuSO₄), esta solución se preparó para los depósitos de cobre sobre el ITO. Para la parte de voltamperometría cíclica se realizaron a diferentes velocidades de barrido obteniendo así la zona de reducción que es la zona para realizar el depósito entre los potenciales de –100 a –500 mV, de los cuales se tomaron intervalos de 20 en 20 mV para realizar la cronoamperometría partiendo de los –200 mV hasta llegar a los –500 mV. Después, se realizó el depósito a –440 mV, una vez obtenidos los depósitos se lavaron con agua desionizada y se sometieron a tratamiento térmico de 30 min a 100 °C. En cuanto a la obtención del colorante del hongo Lactarius Indigo se obtuvo por medio de maceración, en cuanto se obtuvieron los hongos se deshidrataron al sol, una vez completamente seco se guardaron en envases de vidrio lejos de la luz, posteriormente los hongos se trituraron con 20 ml de etanol hasta obtener un líquido, se vacío el líquido haciéndolo pasar por un filtro de fibra de vidrio de 10 μm, una vez obtenido el filtrado se colocó en un frasco color ámbar y se guardó en el refrigerador a una temperatura de 5 °C aproximadamente y se guardó así hasta su uso. Para el entintado lo que se realizó fue verter en una caja Petri colorante hasta cubrir el ITO una vez realizado esto se procedió a sellar la caja Petri y meterla en el refrigerador para el entintado, los tiempos se estimaron a partir de los 30 min hasta 8 horas. Una vez obtenidos los depósitos entintados se le realizaron caracterizaciones la inicial fue obtener ultravioleta-visible (UV-vis) del colorante puro, y posterior se les realizó la misma prueba al óxido entintado. La espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) también fue realizada a las muestras, infrarrojo transformada de Fourier (FTIR) y microscopia electrónica de barrido (SEM), para caracterizar las propiedades del material para su aplicación, adicional se obtuvieron los valores del band gap para las películas de óxido de cobre. De lo anterior se obtuvo que el colorante ayuda a aumentar la absorción de luz y disminuye el valor del band gap, el infrarrojo muestra la presencia de óxido de cobre y el colorante el cual tiene presencia de grupos O-H, C=C y C=O, lo que indica que el colorante si pertenece al grupo de carotenoides. El SEM mostró un depósito uniforme con partículas esféricas en su mayoría, así como la presencia del colorante haciendo las muestras más brillosas, y en cuanto a la EIS muestra que en cuanto más colorante tenga la muestra la resistencia a la transferencia de carga es menor.