Purificación de aire mediante oxidación fotocatalítica de gases contaminantes NOₓ: estudio de los fotocatalizadores TiO₂ y ZnO

Los óxidos de nitrógeno (NOx) son gases contaminantes que afectan al medio ambiente al ser responsables de la formación de smog fotoquímico, lluvia ácida, ozono troposférico, reducción de la capa de ozono, además de participar en el efecto invernadero en la forma de N2O. Adicionalmente, la exposición a estos gases provoca daños a la salud de los seres humanos. Una propuesta tecnológica para abordar esta problemática ambiental es su eliminación mediante un proceso fotooxidativo, lo cual requiere del empleo de óxidos semiconductores con alta actividad fotocatalítica. En el presente trabajo de investigación se valoró el alcance de la tecnología de fotocatálisis heterogénea para la purificación de aire por eliminación de gases tipo NOx. Para este propósito, en una primera parte del trabajo se construyó un reactor fotocatalítico de acuerdo a la norma internacional ISO 22197-1 con el fin de realizar las pruebas fotocatalíticas en condiciones estándar a las establecidas por la regulación internacional y dar así consistencia a los resultados obtenidos. La segunda parte del trabajo consistió en la síntesis y caracterización de los óxidos semiconductores TiO2 y ZnO por el método sol-gel para lo cual en cada caso se aplicó un diseño de experimentos con el fin de encontrar las condiciones experimentales que permitieran la obtención del mejor fotocatalizador de cada sistema en base a sus propiedades fisicoquímicas. La actividad fotocatalítica de las muestras de TiO2 y ZnO se determinó en la reacción de fotooxidación de óxido nítrico (NO) en aire bajo radiación UV. Los mejores fotocatalizadores fueron seleccionados para pruebas de desempeño variando las condiciones experimentales de la reacción fotocatalítica como el caudal volumétrico que entró al reactor, la irradiancia y la cantidad de humedad presente en el medio de reacción, evaluando además el efecto de diversas variables experimentales de la reacción fotocatalítica en sus respectivos valores. Asimismo, el seguimiento de los productos de reacción confirmó la presencia iones nitrato (NO3-) como producto mayoritario de la fotooxidación de NO, lo que dota al proceso de eliminación de NO de un carácter sustentable. En una tercera parte del trabajo se probó la actividad fotocatalítica del fotocatalizador TiO2 cuando fue incorporado en un prototipo de material de construcción. El desempeño fue probado bajo condiciones simuladas y reales de exposición a la intemperie. Los resultados obtenidos indicaron la potencial aplicación de los materiales para el desarrollo comercial de productos fotocatalíticos. En la parte final del trabajo se presentan resultados obtenidos con óxidos semiconductores alternos a los convencionales como Bi2Mo3O12 y TiO2/WO3 cuyo principal propósito fue el de desarrollar fotocatalizadores cuya activación fuera mediante absorción en la porción visible del espectro solar.

Análisis y diseño de un molino de bolas de 3.2 TN de 25 HP para reducción de tamaño de 75 a 100 micras

Para diseñar un molino de bolas que trabaje continuamente de manera satisfactoria, se requiere ser analizado por deformación y esfuerzos, en el que, se determinan los valores de mayor magnitud, localización y dirección de lo que se denomina esfuerzos y deformaciones principales. Se analiza el comportamiento de los esfuerzos en cada uno de los componentes a diseñar a través de la teoría de fallas de la energía de la distorsión, esfuerzos de trabajo para comportamiento elástico. Para evaluar los resultados de comportamiento mecánico en estas componentes del molino, se consideran propuestas de material y de geometría de las diferentes partes que lo componen, y desarrollando un programa de análisis y diseño a través de Excel se determina el análisis de esfuerzos en los puntos críticos de las posibles áreas a la falla, la geometría más apropiada para cada una de las componentes, los materiales a utilizar y los factores de seguridad que permiten establecer el trabajo satisfactorio década una de ellas. Además de realizar la selección de las componentes y estimar una cotización de la máquina.

Análisis de los efectos indirectos e intangibles asociados a riesgos por inundación en la ciudad de Monterrey, México

La investigación aporta nuevas metodologías para la detección y evaluación daños indirectos e intangibles post-inundación en zona urbanas. El caso en estudio es la cuenca del arroyo Topo Chico ubicada al poniente del Área Metropolitana de Monterrey, México. Se inicia con el argumento teórico de las diferentes perspectivas en relación los daños postinundación, posteriormente, en el desarrollo de la metodología se analizan los datos agregados por colonia y por vivienda encuestada. Para tales perspectivas como son: pobreza y marginación, género, edad, arraigo, riesgo, salud, daños directos e indirectos, vivienda, prevención, percepción, resiliencia y mitigación, se detecta un alto valor de daños indirectos intangibles en la zona en estudio. Posterior a una correlación de variables, se aplicó un análisis de factores y de componentes principales con rotación varimax normalizada, en donde resultaron 4 factores que explican el 69.9 % de la varianza total. Tales factores resultaron en relación a las dimensiones de salud física, resiliencia, nivel de educación y salud mental, siendo éstas altamente relacionadas con la posición de diferentes autores sobre los efectos indirectos e intangibles posterior a una inundación. Se generó un Sistema de Información Geográfica para la agregación de datos biofísicos y sociodemográficos procedentes de una encuesta para 877 casos realizada a la población residente en la zona en estudio, que históricamente han sido afectados por lluvias a cinco años de la tormenta tropical Alex del 2010. Se generó sobre la zona en estudio una representación geoespacial mediante mapas de zonas de daños intangibles y totales. Además, se resalta la subvaloración de daños indirectos e intangibles, tanto por los argumentos establecidos en el marco teórico como por los resultados que arroja esta investigación. Las causas en subestimación detectadas y más relevantes son: El tiempo inmediato de evaluación del daño, que no permite visualizar los efectos indirectos e intangibles; El análisis macroescala en lugar de microescala; El no incluir en los métodos de análisis inclusión de variables del sector salud física y mental; El considerar únicamente la profundidad del agua en los criterios técnicos de evaluación. Estas condiciones aportan en el análisis estadístico nuevas vertientes en los criterios de evaluación de daños indirectos e intangibles y con ello abonar en la reducción de la incertidumbre en la gestión de daños post-inundación en regiones urbanas de países en desarrollo