División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Ingeniería de procesos en equipos de absorción empacada y con membranas para el endulzamiento de gas natural(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024-09) Romero-Bustamante, Jorge ArturoEl gas natural se ha posicionado como uno de los combustibles alternativos para enfrentar la crisis energética y la disminución de gases de efecto en la atmósfera. Por ende, operar las plantas de endulzamiento de gas natural dentro de las normativas para la obtención de un producto de calidad es de suma importancia. En este proceso, el elevado consumo energético es una de las principales problemáticas que enfrenta actualmente. Esto ha motivado la búsqueda de procesos de mayor eficiencia y de menor costo. En el presente trabajo, se realizó un estudio de ingeniería de procesos en la operación unitaria de absorción con la finalidad de buscar alternativas para la mejora de una planta actualmente en operación. Como alternativa principal se propone la sustitución del equipo de absorción empacado por un equipo de contactor de membranas. Para ello, se parte del modelado de los procesos de absorción para la implementación de trayectorias de optimización y control. Se realizó un análisis de costo-beneficio comparando 3 escenarios: i) operación actual de la planta, ii) operación con proceso de absorción empacado optimizado y controlado y iii) operación con proceso de contactor de membrana optimizado y controlado. Los resultados muestran que las simulaciones realizadas permiten la sustitución teórica de la columna de absorción empacada por un sistema de contactor de membrana con errores menores al 5% respecto a lo reportado por la planta. La estrategia de optimización y control permitió encontrar mejoras en los procesos de absorción reduciendo hasta en 80% el CO₂ y en 70% el H₂S de la corriente de gas natural. El esquema de control basado en la compensación de error de modelado se sugiere como una alternativa potencial para controlar los procesos de absorción. La sustitución teórica de la columna empacada por el sistema de membranas representa una reducción del 44% y el 27% en costos y gasto energético, respectivamente. Lo anterior favorece al desarrollo de conocimiento de frontera para la posible implementación a futuro de esta tecnología de absorción a nivel industrial.
- Diseño de mezclas de líquidos iónicos para la captura de CO₂ utilizando simulación de dinámica molecular y Optimización Bayesiana(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024) DE LA TORRE CANO, DULCE MARIALas emisiones de CO₂ a la atmósfera se han convertido en una preocupación mundial en los últimos años. La cantidad de CO₂ generada en los procesos de postcombustión ha atraído la atención de la comunidad científica internacional. Algunos procesos utilizan alcanolaminas para absorber CO₂; sin embargo, su volatilidad incrementa el costo del proceso. Una alternativa a esta limitación es el uso de líquidos iónicos (LIs) como disolventes en el proceso de absorción de CO₂. Una característica importante de los LIs es que su presión de vapor es extremadamente baja, lo que los hace prácticamente no volátiles. En este trabajo, se empleó la Simulación de Dinámica Molecular (SDM) para calcular la capacidad de absorción de una mezcla de LIs, y se utilizó un enfoque de diseño de experimentos guiado por Optimización Bayesiana (OB) para encontrar una mezcla óptima de LIs que maximice la cantidad de CO₂ capturado. La metodología aplicada contribuye a reducir el número de experimentos numéricos y, por ende, el tiempo de cómputo. La mezcla de LIs analizada fue [BMIM][NTF₂] y [EMIM][SCN] (1-etil-3-metilimidazolio bis(trifluorometilsulfonil)imida y 1-etil-3-metilimidazolio tiocianato) debido a su conocida eficacia como absorbentes. Con solo 12 simulaciones, se logró determinar la composición de la mezcla de LIs que absorbe la mayor cantidad de CO₂. Los resultados obtenidos motivan a continuar explorando otras mezclas de LIs que puedan absorber mayores cantidades de CO₂.
- Efecto de la temperatura y el tipo de sal en la cinética de agregación de microgeles cargados de PNIPAM(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2025-02-13) Aguilar Sánchez, Tania MeyalliLos microgeles de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) cargados electrostáticamente y dispersos en agua experimentan una transición de volumen al variar la temperatura. Esta transición volumétrica también depende de la concentración y la naturaleza del electrolito presente en el medio. En esta investigación, se observa que los microgeles experimentan una disminución de su temperatura crítica inferior de solución (LCST, del inglés Lower Critical Solution Temperature) al aumentar la concentración de sales como cloruro de sodio (NaCl), fluoruro de sodio (NaF), cloruro de potasio (KCl) y cloruro de litio (LiCl). En contraste, para el tiocianato de sodio (NaSCN), la LCST depende de manera no monótona con la concentración de electrolito. La adición de sal cumple un doble papel en el caso de los microgeles cargados. Por un lado, los iones procedentes de la disociación de la sal afectan la temperatura de transición volumétrica del microgel, mientras que, por otro lado, modifican el potencial de interacción, disminuyendo la repulsión electrostática. Tanto la transición volumétrica como la reducción de repulsiones electrostáticas entre las partículas de microgel contribuyen a la desestabilización coloidal del sistema. La cinética de agregación en estos sistemas se describe mediante la ecuación de Smoluchowski en base a un kernel de agregación. A su vez, el kernel de agregación introduce parámetros que pueden ser interpretados en el marco de la teoría DLVO. Estas herramientas permiten analizar la evolución temporal de la formación de agregados en función de los factores involucrados, temperatura, naturaleza y concentración electrolítica. Los resultados obtenidos mediante esta ecuación destacan una conexión sólida entre la transición de volumen experimentada por el microgel y el fenómeno de agregación presente en estos sistemas.
- Desarrollo y miniaturización de un sensor electroquímico para la determinación de hidrocortisona(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-11) Ramos-Reyes, Giovanni ManuelLa hidrocortisona, HC, es la hormona responsable de la modulación de los sistemas nervioso, inmune y metabólico, su producción depende del adecuado funcionamiento de diversas glándulas y su exceso o deficiencia promueve diversos padecimientos como hipertensión, obesidad, osteoporosis, depresión, entre muchos otros, por lo que es necesario crear métodos que permitan efectuar su determinación de manera rápida y confiable en tratamientos o diagnósticos. Es por ello, que en este trabajo se plantea efectuar su cuantificación mediante espectrofotometría UV-Vis y electroquímica, empleando para ésta última una celda electroquímica miniaturizada, diseñada, construida y funcional para tal fin. El primer capítulo de esta tesis detalla la problemática de la hidrocortisona, repercusiones de su exceso o deficiencia en la salud, así como formas actuales para efectuar un análisis cualitativo, mientras que, los antecedentes de la cuantificación de la HC que abarcan diversas metodologías, el trabajo de respaldo con el que cuenta el grupo de trabajo, así como los objetivos para hacer este proyecto de investigación se presentan en el Capítulo 2. El tercer título está enfocado en el estudio espectrofotométrico de la HC, su estabilidad química, constantes de acidez y su mecanismo de desprotonación, mientras que, siguiendo esta línea, el cuarto presenta un estudio espectrofotométrico orientado hacia la evaluación de la interacción de la HC con la β-ciclodextrina y el Dodecil Sulfato de Sodio, así como la estimación teórica de la factibilidad de la formación del complejo con el oligosacárido. El Capítulo 5, se adentra en la caracterización electroquímica de la señal de reducción de la HC en Electrodos de Pasta de Carbono, EPC, la determinación de sus parámetros electroquímicos y el mecanismo que gobierna este proceso; seguido en el sexto por la evaluación de modificaciones superficiales del EPC con óxido de grafeno, y poli-β-ciclodextrina. El Capítulo 7, introduce métodos espectrofotométricos y electroquímicos para la determinación del corticoide, resaltando los parámetros analíticos alcanzados. El octavo capítulo, se interna en el diseño, modelado y fabricación de la celda electroquímica miniaturizada, así como su desempeño, mientras que, finalmente, el noveno título se centra en la cuantificación de HC en muestras farmacéuticas.
- Electrosíntesis de polímeros conductores utilizando disolventes eutécticos profundos y su aplicación en la electrocatálisis de moléculas orgánicas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-12) Godoy Colín, EstefaniaEn este trabajo se modificó la superficie de un electrodo de carbón vítreo (GCE) mediante la electropolimerización del 3,4 etilendioxinofeno (EDOT) para formar PEDOT o de la molécula 5-amino-1,10-fenantrolina (5Aphen) para formar Poly5Aphen, a partir de sus respectivos monómeros disueltos en un disolvente eutéctico profundo (Deep Eutectic Solvent). Posteriormente se realizaron electrodepósitos de nanopartículas metálicas de Au (AuNPs) sobre la superficie del electrodo GCE desnudo y sobre la superficie de los electrodos modificados con los polímeros conductores (PCs). Además, se obtuvieron los mecanismos de crecimiento y nucleación electroquímica de las AuNPs sobre los electrodos: GCE desnudo, GCEPEDOT y GCEPoly5Aphen. Los electrodos generados: GCE desnudo, GCEPEDOT, GCEPoly5Aphen, GCEAuNPs, GCEPEDOT/AuNPs y GCEPoly5Aphen/AuNPs se emplearon con la finalidad de evaluar su respuesta electroquímica en la oxidación de dopamina (DA) en presencia de dos de sus mayores interferentes, ácido ascórbico (AA) y ácido úrico (AU). Para ello, se emplearon técnicas electroquímicas como la voltamperometría cíclica (VC), Voltamperometría diferencial de pulso (VDP) y Cronoamperometría (CA). Finalmente, los electrodos estudiados se caracterizaron por microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (EDS).
- Aprendizaje automático aplicado a la caracterización de nanoestructuras base carbono(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. División de Ciencias Básicas e Ingeniería., 2023) Vivanco Benavides, Luis Enrique; Mercado-Zúñiga, CeciliaLas nanoestructuras base carbono han sido objeto de un creciente interés debido a sus notables propiedades físicas y su potencial para aplicaciones en una amplia gama de campos, desde la Electrónica hasta la Medicina. Sin embargo, comprender y caracterizar completamente estas estructuras a nivel atómico es un desafío complejo debido a su naturaleza intrínsecamente multidimensional y a la enorme cantidad de datos involucrados. En este artículo exploramos cómo el aprendizaje automático, una rama de la inteligencia artificial, ha revolucionado el estudio y la caracterización de las propiedades físicas de nanoestructuras base carbono, permitiendo avances significativos en este campo.
- Estudio de la interacción entre el ácido poli-gálico (PGAL) y el cristal de urato monosódico para la inhibición de la inflamación(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. División de Ciencias Básicas e Ingeniería., 2023) Carrasco Sánchez, Luis Ángel; Serratos Álvarez, Iris Natzielly; Romero Montero, Alejandra; Gimeno, Miquel; Fernández Torres, Javier; Zamudio Cuevas, Yessica EduvigesLos polifenoles son conocidos por tener propiedades antiinflamatorias e inhibir el potencial patogénico de los cristales de urato monosódico (CUM), los cuales son responsables de la gota. Una posible interacción electrostática entre los CUM y los polifenoles es la formación de enlaces de hidrógeno y/o interacciones no covalentes. Se estudio computacionalmente la interacción entre el ácido poli-gálico (PGAL) y los CUM para identificar el reconocimiento molecular entre ellos a través de la energía de unión. La unión identificada esta conducida por interacciones electrostáticas de los grupos funcionales del PGAL y los iones sodios de los CUM. Estos iones sodio juegan un papel importante en la unión, es decir, entre más iones participen en la unión más fuerte es la interacción.
- Efecto simultáneo de la temperatura y el pH en la actividad proteolítica de la proteasa ácida de Aspergillus oryzae(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. División de Ciencias Básicas e Ingeniería., 2023) Dávalos Martínez, Juana Monserrat; Tello Solís, Salvador RamónEn este trabajo se purificó, a partir de una muestra comercial, una proteasa ácida de Aspergillus oryzae. Se determinó por el método de DuBois que la proteasa, es una glicoproteína, que contiene aproximadamente 15% en masa de hexosas neutras. Se estudió la actividad enzimática de la proteasa ácida de Aspergillus oryzae en función del pH y la temperatura de manera simultánea, empleando un plan de trabajo basado en el método de análisis de superficie de respuesta utilizando un polinomio de segundo orden. Se determinaron los valores de los coeficientes del polinomio a partir de los valores codificados y de los resultados de la medición de la actividad enzimática (específica o en porcentaje). Se observó que la dependencia de la temperatura y el pH en la actividad es muy importante y que las condiciones óptimas de actividad de la proteasa ácida de Aspergillus oryzae, fueron a pH 2.5 y una temperatura de 40 ºC.
- Estudio teórico de la ruta de degradación del sulfametoxazol vía radicales hidroxilo utilizando la Teoría de Funcionales de la Densidad(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. División de Ciencias Básicas e Ingeniería., 2023) García Mendoza, Gabriela Selene; González Torres, Julio César; Domínguez Soria, Víctor Daniel; Hernández Pérez, IsaíasSe estudió una de las posibles rutas de degradación del sulfametoxazol mediante radicales hidroxilo •OH utilizando la teoría de funcionales de la densidad (DFT, por sus siglas en inglés), con el propósito evaluar su factibilidad termodinámica y esclarecer los subproductos asociados a sus reacciones. Los resultados condujeron a la confirmación de un compuesto especulado y a la identificación de dióxido de azufre como posible subproducto. También, se realizó un análisis estructural y de sitios reactivos para la molécula del sulfametoxazol, comparando los resultados obtenidos teóricamente con datos experimentales; mostrando la utilidad de la DFT para representar sistemas químicos, así como para explicar y discernir entre diferentes mecanismos de reacción.
- Análisis teórico de los índices de reactividad de iminas N-sustituidas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. División de Ciencias Básicas e Ingeniería., 2023) Salinas Morales, Silvia Lizeth; Ortiz Romero Vargas, María Elba; Rojas Zamora, Ulises; Ramírez Quirós, Yara; Navarrete López, Alejandra MonserratLas iminas N-sustituidas tienen importantes usos en diferentes ámbitos, que van desde intermediarios de síntesis hasta actividad biológica. Haciendo uso de la Teoría de Funcionales de la densidad, TFD, presentamos los orbitales frontera HOMO y LUMO, determinamos los índices de reactividad globales como el potencial químico, la dureza y la electrofilicidad y mostramos las funciones de Fukui de tres iminas N-sustituidas, N-bencilidenanilina (BIA), N-(p-nitrobenciliden)anilina (NIA) y N-(p-metoxibenciliden)anilina (MIA). Estos parámetros permiten la comprensión del comportamiento de las especies químicas frente de otras y predecir los sitios en los que es más probable que se lleve a cabo un ataque nucleofílico o electrofílico.