DOCTORADO EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

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1 DOCTORADO EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Banco de proyectos de Tesis de Doctorado, Convocatoria APLICACIÓN DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA DE LA MEZCLILLA PARA LA SÍNTESIS DE ADSORBENTES Y SU UTILIZACIÓN EN LA REMOCIÓN DE CONTAMINANTES PRIORITARIOS DEL AGUA Resumen: Este proyecto tiene como objetivo utilizar los residuos de fibras textiles generadas de la industria de la mezclilla para la síntesis de adsorbentes para la remoción de especies contaminantes en solución acuosa. En forma particular, se pretende obtener adsorbentes con propiedades específicas para la remoción de contaminantes prioritarios del agua. El presente estudio pretende contribuir al desarrollo de alternativas para mejorar la calidad del agua utilizada para uso y consumo humano en Aguascalientes y también pretende buscar opciones para la utilización de residuos industriales en beneficio de la sociedad. Director de Tesis: Dr. Adrián Bonilla-Petriciolet, Contacto: petriciolet@hotmail.com REMOCIÓN DE CONTAMINANTES TÓXICOS DEL AGUA EMPLEANDO PROCESOS DE ADSORCIÓN SOMETIDOS A CAMPOS MAGNÉTICOS Resumen: Actualmente, la contaminación del agua es un problema de relevancia universal debido a su impacto significativo en el área de salud pública, economía y de protección del medio ambiente. La presencia de los principales contaminantes como metales pesados, colorantes y fluoruros en efluentes industriales y fuentes de abastecimiento de agua pueden provocar un deterioro en la salud humana y en el ambiente si éstos no son tratados eficazmente. Debido a lo anterior, se han aplicado y desarrollado métodos convencionales y no convencionales para la remoción de los principales contaminantes presentes en el agua, por lo que el objetivo del presente proyecto es desarrollar e implementar una metodología no convencional para la remoción de contaminantes del agua empleando procesos de adsorción sometidos a campos magnéticos. La caracterización magnética de los materiales será de gran importancia para explicar el mecanismo que ahí ocurre por lo que se contará con las instalaciones del laboratorio del Dr. Roberto Escudero Derat del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM.

2 Directora de Tesis: Dra. Ma. del Rosario Moreno Virgen, Contacto: MODIFICACIÓN SUPERFICIAL DE CARBÓN CON MÉTODOS FÍSICOS Y QUÍMICOS PARA LA ADSORCIÓN SIMULTÁNEA DE COLORANTES Y METALES PESADOS Resumen: Algunas industrias descargan colorantes y metales pesados dentro de sus aguas residuales y esta mezcla dificulta el tratamiento del agua. Aunado a esto, es complicado seleccionar algún método para tratar la mezcla de dos especies completamente diferentes en cuanto a estructura química debido a que los métodos utilizados frecuentemente se emplean para un mismo tipo de contaminante. Sin embargo, el método de adsorción se considera un proceso efectivo para la remoción de colorantes, metales pesados y otras especies peligrosas orgánicas e inorgánicas. En la literatura hay pocos reportes acerca de la adsorción simultánea de colorantes y metales pesados en solución acuosa, y en estos, la capacidad de adsorción de los metales pesados incrementó cuando se encuentra presente el colorante ya sea en la solución o acumulado sobre el material adsorbente. La eficacia del proceso de adsorción para la remoción de contaminantes por medio de carbones activados depende de las características del adsorbente y las condiciones del proceso de adsorción. Particularmente, las características del adsorbente son determinadas por el material precursor y el proceso de activación; es por esto que diversos investigadores que trabajan con el método de adsorción buscan constantemente estrategias para incrementar la capacidad de adsorción de los materiales adsorbentes. Una de ellas es la modificación superficial de los adsorbentes para favorecer las interacciones adsorbato-adsorbente e incrementar la cantidad adsorbida. Algunos ejemplos de modificación son las efectuadas con ácidos para favorecer la formación de grupos ácidos en el carbón y la oxidación con aire para aumentar la polaridad del carbón y modificar su superficie específica. Otro ejemplo es el dopado con sales para aumentar la basicidad y polaridad del carbón. Por lo anterior, el objetivo de este proyecto es modificar carbones comerciales y algunos obtenidos a partir de residuos vegetales empleando métodos físicos y químicos para remover simultáneamente colorante y metales pesados en mezclas binarias, ternarias y efluentes industriales. Director de Tesis: Dr. Rigoberto Tovar Gómez, Contacto: rigtogo@hotmail.com

3 DESARROLLO DE UN SENSOR DE FIBRA PARA MONITOREO DE LA EVOLUCIÓN DEL FRAGUADO EN CEMENTOS Resumen: La industria cementera hoy en día es una de las más importantes a nivel mundial, sin embargo los métodos y normas que rigen la fabricación del cemento hidráulico siguen siendo basados en métodos de ensayo. El desarrollo de fibras ópticas para aplicaciones especiales ha permitido que se puedan medir cantidades físicas con una precisión mucho mayor a la que realizan los instrumentos clásicos o convencionales. El presente proyecto propone el desarrollo de un sensor de fibra óptica para monitorear la evolución del fraguado de pastas de cemento o bien concretos hidráulicos. Director de Tesis: Dr. Juan José Soto Bernal, Contacto: j2sb@yahoo.com EFECTO DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA Y RADIACIÓN LÁSER EN LA ORIENTACIÓN MOLECULAR DE PELÍCULAS PLÁSTICAS. Resumen: En la actualidad, los plásticos se han convertido en una material imprescindible en la vida cotidiana; son productos de uso común y fabricados en grandes cantidades; sin embargo, debido a su difícil desintegración son algunos de los contaminantes más recurrentes de los suelos y de los océanos. Entre los plásticos más utilizados se encuentran el Nylon, Policloruro de vinilo (PVC), Polietilenteraftalato (PET), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) polipropileno (PP) y poliestireno (PS); los cuales tardan años en degradarse y reintegrarse a la naturaleza como materia inocua. El continuo crecimiento de la población ha incrementado de forma alarmante el nivel de contaminación por estos materiales plásticos. En la actualidad, el uso masivo de estos materiales se debe a su bajo costo de manufactura y a sus excelentes propiedades mecánicas. La acumulación, en el medio ambiente, de los polímeros con bajo índice de degradabilidad ha tenido como consecuencia que el metabolismo de los seres vivos sea alterado y en consecuencia el comportamiento de las cadenas tróficas, lo que sugiere la necesidad de desarrollar metodologías alternativas para evitar la acumulación de estos materiales plásticos en el medio ambiente. Una opción que se presenta para la disminución de la contaminación por este tipo de materiales sintéticos, es la modificación de la estructura molecular de los polímeros por medio de la adición de agentes oxidativos, obteniendo con ello plásticos denominados, comercialmente,oxodegradables, otra alternativa es el uso de polímeros naturales, llamados de esta forma porque se obtienen de procesos enzimáticos de seres vivos.

4 El objetivo del presente proyecto de investigación es evaluar el efecto de la radiación ultravioleta y radiación láser en la orientación molecular de películas elaboradas con PET, PP, nylon y poliestireno para minimizar el efecto de estos materiales en el medio ambiente. Directora de Tesis: Dra. Ma. Rosario González Mota, Contacto: rgmota73@yahoo.com.mx CLOUD-S: UNA NUEVA METODOLOGÍA PARA INTEGRAR SEGURIDAD EN LA NUBE. Resumen: A partir de los modelos de computación dominantes en las Tecnologías de la Información (TI) como lo son: El Modelo de Computadora central, y el Modelo Cliente-Servidor); a surgido un nuevo modelo para la oferta de servicios de TI llamado Cloud Computing, el cual fue creado para responder al explosivo aumento del número de dispositivos conectados a Internet y complementar la presencia cada vez mayor de la tecnología en las actividades cotidianas de las personas. De acuerdo con IBM, el modelo de Cloud Computing tiene por objetivo brindarle al usuario una experiencia excepcional en lo referente al acceso, consumo, y suministro de servicios TI. Dicha virtud se fundamenta en un diseño centrado en el usuario y se caracteriza por su escalabilidad elástica. Este efectivo modo de adquisición y suministro de servicios TI permite un fácil acceso a los recursos (servicios) poniéndolos a la disposición de todos. En este sentido, fomenta también una fácil publicación de servicios en la Nube por parte de un proveedor. Estos aspectos generan un gran número de vulnerabilidades por lo que es necesario integrar estrategias de seguridad de manera formal en el modelo sin afectar su elasticidad ni el fácil consumo o suministro de servicios TI. Una manera de hacerlo consiste en generar un modelo metodológico que integre estrategias seguridad en el modelo propio de Cloud Computing considerando actores, actividades, y requerimientos de cada etapa del modelo establecido. La carencia de este tipo de estrategias representa una buena oportunidad de investigación. El objetivo de este proyecto es establecer una metodología que permita integrar seguridad en la Nube manteniendo el fácil acceso a los servicios por parte del usuario, y la sencilla incorporación de nuevos servicios y adaptación de los mismos de acuerdo a las necesidades de los usuarios (Elasticidad). Director de Tesis: Dr. Ricardo Mendoza González, Contacto: mendozagric@mail.ita.mx

5 DIAGNÓSTICO DE FALLAS ELÉCTRICAS DE ESTATOR EN EL MOTOR BRUSHLESS Resumen: La búsqueda de métodos de diagnóstico de fallas en máquinas eléctricas ha sido de gran interés en los últimos años y aunque hay muchos trabajos en la literatura del área, la detección de fallas simultáneas aún no se ha reportado. Tampoco existe mucha información sobre la detección de fallas en máquinas eléctricas en regímenes de velocidad variable. Una de las aplicaciones importantes del diagnóstico de fallas en máquinas eléctricas es su contribución en el mantenimiento periódico de las máquinas, es decir, en lugar de contar con un mantenimiento preventivo basado sólo en estadísticas de eventos, es posible contar con un mantenimiento basado además, en el diagnóstico de fallas. De esta forma se ve la necesidad de integrar un algoritmo de diagnóstico capaz de detectar diferentes tipos de fallas para máquinas brushless a velocidad variable, en principio, con técnicas de diagnóstico de fallas basadas en el modelo matemático. El objetivo general del proyecto es efectuar el diagnóstico de fallas eléctricas y mecánicas en el Motor de Brushless en diferentes regímenes de par y velocidad variable. Director de Tesis: Dr. Francisco Villalobos Piña, Contacto: fvillalobospia@yahoo.com DIAGNÓSTICO DE FALLAS EN ROBOTS MANIPULADORES Resumen: Los procesos industriales han llevado a la necesidad de confiar en sistemas cada vez más robustos y seguros, actualmente el uso de robots manipuladores en las diferentes actividades industriales llevan a la necesidad de contar con esquemas y herramientas que permitan validar la correcta operación de dichos manipuladores, ya que al entrar éstos en condición de falla pueden desempeñar de manera inadecuada incluso volverse peligrosos en el ámbito de los procesos de manufactura. De esta forma surge la necesidad de integrar un esquema o grupo de ellos capaz de detectar diferentes escenarios de falla de robots manipuladores en un principio con técnicas basadas en modelos matemáticos. El objetivo general del proyecto es efectuar el diagnóstico de diferentes escenarios de falla de robots manipuladores industriales. Director de Tesis: Dr. Francisco Villalobos Piña, Contacto: fvillalobospia@yahoo.com

6 SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PEHD RECICLADO/BENZOFENONA/CASCARRILLA DE ARROZ PARA APLICACIONES EN SISTEMAS DE ILUMINACIÓN Resumen: El sector petroquímico y de generación de energía eléctrica producen el 96% de la contaminación industrial en México, de acuerdo con datos de la Secretaría de Medio Ambiente. Las centrales de la CFE generan 760 millones de toneladas de contaminantes, la mayor parte de las emisiones corresponden a gases de efecto invernadero que afectan la calidad del aire en la población y contribuyen al calentamiento global. Además de que uno de los problemas para la eliminación de desechos sólidos, lo constituyen los materiales poliméricos, principal componente de los productos poliméricos para empacado (botella, botes, bolsas, etc). Estos desechos muestran una resistencia al ataque de los microorganismos presentes en el suelo, así como al ataque por radiaciones solar y UV. El polietileno de alta densidad (PEHD), es el más empleado actualmente para forzado de cultivos en invernaderos, túneles y acolchado. Esto se debe principalmente a sus excelentes propiedades mecánicas, y a la facilidad para incorporar aditivos que mejoran sus prestaciones en el proceso de fabricación del PEHD diversas sustancias como (a) Absorbentes de radiación UV (derivados de benzotriazoles y benzofenona), (b) Secuestradores de radicales libres, (c) Desactivadores (sales orgánicas de níquel). En el caso de la cascarilla de arroz es un residuo agrícola que se producen en grandes cantidades, aproximadamente de cada 100 kg de arroz se obtienen 20 kg de cascarilla. Tiene una composición típica de 40% de celulosa, 20% de cenizas en base seca, 10% humedad y 30% extracto no-nitrogenado.en los últimos tres años, la producción de arroz palay en México es cercana a 285,000 toneladas. Mientras que la benzofenonaes una sustancia blanca cristalina, insoluble en agua y con olor a rosas. Su punto de fusión es de 49 C y su punto de ebullición de C. La benzofenona actúa como filtro para las radiaciones UV ya que es capaz de absorberla (promoviendo sus electrones a un estado excitado) y disiparla en forma de calor (al volver sus electrones al estado fundamental). Esto es posible debido a que la benzofenona posee sus estados de singlete y triplete energéticamente muy próximos entre sí. Por esto, mediante las mezclas poliméricas de PEHD/cascarilla de arroz/benzofenona se pretende disminuir el efecto de contaminación ambiental producido por la demanda de energía eléctrica para el sector eléctrico principalmente en el área de iluminación mediante la absorción y liberación de luz UV. Directora de Tesis: Dra. Norma Rangel Vázquez, Contacto: norma_rangel79@hotmail.com

7 SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓNY MODELACIÓN MOLECULAR DE MEZCLAS POLIMÉRICAS DE PEHD RECICLADO/CASCARILLA DE TRIGO/BENZOFENONA COMO SISTEMAS DE ABSORCIÓN/LIBERACIÓN DE LUZ UV Resumen: En México, el sector eléctrico se basa en gran medida en fuentes térmicas (74% de la capacidad instalada total), seguido por la generación hidroeléctrica (22%). Aunque la explotación de recursos solares, eólicos y biomasa cuentan con un gran potencial, la energía geotérmica es el único recurso renovable (excluyendo la hidroeléctrica) con una contribución considerable a la matriz de energía (2% de la capacidad de generación total). La tendencia general en generación térmica es una reducción de combustibles a base de petróleo y un aumento de gas natural y carbón. Las emisiones de GEI (gases de efecto invernadero) del sector eléctrico en 2004 fueron de 114 Tm de CO2 CO2e, que representó el 31% del total de emisiones por la combustión de combustible fósil. Los pronósticos para el año 2014 estiman que las emisiones por generación de electricidad se incrementarán hasta 160 Tm de CO2 CO2e, 32% del total. Cabe mencionar que debido a razones económicas se ha incrementado el uso de mezclas poliméricas con materiales lignocelulósicos como por ejemplo, harina de madera, cascarilla de arroz, cascarilla de trigo cascarilla, y yute. En donde, la cascarilla de trigo es considerada como un residuo agrícola que sugirió, de bajo costo y respetuoso con el medio ambiente derivados de llenado de una fuente renovable. Por lo tanto, son una fuente que aún se encuentra bajo un estudio muy cuidadoso y en desarrollo. Mientras que el polietileno de alta densidad (PEHD),es un polímero de adición, conformado por unidades repetitivas de etileno. En el proceso de polimerización, se emplean catalizadores tipo Ziegler-Natta, y el Etileno es polimerizado a bajas presiones, mediante radicales libres. El PEHD, se caracteriza por (a) excelente resistencia térmica y química, (b) muy buena resistencia al impacto y, (c) no es atacado por los ácidos, resistente al agua a 100 ºC y a la mayoría de los disolventes ordinarios.finalmente, la benzofenona actúa como filtro para las radiaciones UV ya que es capaz de absorberla (promoviendo sus electrones a un estado exitado) y disiparla en forma de calor (al volver sus electrones al estado fundamental). Esto es posible debido a que la benzofenona posee sus estados de sencillo y triples energéticamente muy próximos entre sí. Es por esto que surge la necesidad de utilizar mezclas poliméricas con materiales naturales como la cascarilla de trigo/pehd/benzofenona, con el objetivo de disminuir el efecto de contaminación ambiental producido por la falta de cultura de reciclaje y de la demanda de energía eléctrica para el sector eléctrico principalmente en el área de iluminación mediante la absorción y liberación de luz UV.

8 Directora de Tesis: Dra. Norma Rangel Vázquez, Contacto: LIBERACIÓN CONTROLADA DE INSULINA MEDIANTE PARCHES BIODEGRADABLES DE ALMIDÓN DE ARROZ, TRIGO Y QUITOSANO: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN Resumen: Hoy en día, se están realizando diversas investigaciones para encontrar una técnica segura y fiable que evite las inyecciones diarias de insulina, aunque la técnica más segura y exacta con la que se cuenta continua siendo la inyección subcutánea, ya sea mediante jeringuillas, plumas o la bomba de insulina. Hay que señalar además que, dependiendo de las características de cada persona y del grado de control de su enfermedad, no todos los instrumentos son apropiados. En la actualidad los parches que se comercializan para liberación de insulina contienen un sensor capaz de medir a través de la piel la concentración de glucosa en sangre (glucemia) y, en función de ésta, administrar la dosis de insulina precisa. Este parche contiene multitud de microagujas, prácticamente indoloras por su reducido tamaño, que penetran en la piel de la zona en que se aplica y a través de cuales se va administrando la insulina. Por lo que es necesario un grado de estabilidad importante de la enfermedad para garantizar la seguridad del tratamiento.aunque se están teniendo resultados favorables resulta de una tecnología muy costosa que faltaría determinar si puede ser incorporada al catálogo de prestaciones de los diferentes Servicios de Salud Públicos en México. Por este motivo y ante la necesidad de cubrir una demanda que presenta la sociedad en general, en este proyecto se pretende obtener parches que sean biodegradables para evitar problemas de contaminación ambiental mediante el la síntesis de almidón de arroz, trigo y quitosano, para determinar cuál presenta mayor control de liberación de insulina. Directora de Tesis: Dra. Norma Rangel Vázquez, Contacto: norma_rangel79@hotmail.com