Trasporte eléctrico y magnetismo en sistemas electrodo - aislante - electrodo: hacia el desarrollo de dispositivos del tipo juntura tunel.

La presente tesis es un estudio dedicado a la optimización y desarrollo de sistemas del tipo juntura túnel. La metodología utilizada para la realización de la tesis consistió, en primer lugar, en la optimización de las componentes independientes de la juntura túnel: electrodo y barrera aislante. Posteriormente se optimizaron los procesos de fabricación para el desarrollo y caracterización de dispositivos del tipo juntura túnel en su forma final. En la primera parte de la tesis se analizan detalladamente los resultados obtenidos de la caracterización eléctrica y topografica de barreras aislantes en sistemas electrodo - barrera. Los sistemas bicapas estudiados, GdBa_2Cu_3_7/SrTiO_3, Nb/Ba_0,05Sr_0,95TiO_3 y YBa_2Cu_3O_7/SrTiO_3, fueron caracterizados utilizando un microscopio de fuerza atómica en modo conductor. Se propuso un modelo fenomenológico basado en los resultados experimentales, que permitió la obtención de parámetros críticos para el desarrollo de dispositivos del tipo juntura túnel con nuevas funcionalidades. La información obtenida de la caracterización de los sistemas bicapas (homogeneidad de crecimiento, baja densidad de defectos y de pinholes) indican un muy buen control de los parámetros de crecimiento de las barreras. Por otro lado, se obtuvo un buen comportamiento aislante para espesores mayores a 2 nm sin la presencia de pinholes en la barrera. La similitud en la estequiometría de las barreras (SrTiO_3) permitió comparar los distintos sistemas estudiados en términos de conductividad eléctrica. Se verificó que el modelo fenomenológico permite comparar la conductividad eléctrica de los sistemas mediante uno de los parámetros definidos en el modelo fenomenológico (obtenido de los ajustes lineales de las curvas I(V)). De los 3 sistemas estudiados, las bicapas GdBa_2Cu_3O_7/SrTiO_3 presentaron un mayor valor de longitud de atenuación de los portadores de carga a través de la barrera y una muy baja densidad de defectos superficiales. Las bicapas YBa_2Cu_3O_7/SrTiO_3 y Nb/Ba_0,05Sr_0,95TiO_3 permitieron validar el modelo fenomenológico propuesto para el análisis de la respuesta corriente - voltaje obtenida con el microscopio de fuerza atómica en modo conductor. La segunda parte de la tesis abarca conceptos de magnetismo y microfabricación para el desarrollo de junturas túnel magnéticas. Durante la caracterización de las películas ferromagnéticas individuales de Co_90Fe_10 (CoFe) se logró aumentar valor del campo coercitivo de films de 10 nm de espesor al incrementar la temperatura de depósito. Esto se debe a un aumento del tamaño de grano de los films. El aumento de la temperatura del sustrato durante el crecimiento influye en la morfología y las propiedades magnéticas de los films de CoFe favoreciendo la formación de granos y la pérdida del eje preferencial de magnetización. Estos resultados permitieron la fabricación de sistemas Co_90Fe_10/M_gO/Co_90Fe_10 con distintas orientaciones relativas accesibles con campo magnético para el estudio del acople magnético entre los films de CoFe. La caracterización eléctrica de estos sistemas, particularmente la respuesta corriente - voltaje obtenida con el microscopio de fuerza atómica en modo conductor, indicó que las propiedades de transporte eléctrico de las junturas presentan un alto grado de reproducibilidad. Se analizó además la inuencia del sustrato utilizado en la corriente túnel que atraviesa la barrera aislante. Por otro lado, se discuten los fenómenos relacionados a la optimización de las propiedades magnéticas de electrodos ferromagnéticos para la fabricación de junturas túnel Co_90Fe_10/MgO/Co_90Fe_10 y Co_90Fe_10/MgO /Fe_20Ni_80. En particular, se estudió el acople magnético entre capas ferromagnéticas y la inuencia del sustrato utilizado para el crecimiento de las tricapas. La optimización de los electrodos magnéticos involucró el análisis de la inuencia de la presencia de un aislante entre dos capas magnéticas en el acople de los electrodos. Se logró el desacople de films de 10 nm de Co_90Fe_10 y Fe_20Ni_80 separados por un espaciador de MgO de 2 nm. Finalmente se detallan los pasos para la fabricación de una red de junturas túnel magnéticas y su caracterización eléctrica a bajas temperaturas. El sistema estudiado fue la tricapa Co_90Fe_10 (10 nm)/M_gO (8 nm)/ Fe_20Ni_80 (10 nm) crecido sobre un sustrato de M_gO. La caracterización eléctrica confirmó la buena calidad de la junturas fabricadas. Las junturas obtenidas presentaron un comportamiento altamente resistivo (~ MΩ). Las mediciones de la corriente túnel en función de la temperatura permitieron descartar la presencia de pinholes en la barrera. El transporte de los portadores de carga es por efecto túnel a través de la barrera aislante. Las curvas de conductancia diferencial permitieron calcular el valor medio de la altura de la barrera de potencial (φ = 3.1 eV) a partir del modelo de Brinkman. Los resultados obtenidos en cada uno de los capítulos se complementan y son relevantes para la optimización de junturas túnel, debido a que brindan información crítica para su correcto funcionamiento. En la presente tesis se lograron obtener los primeros avances para la fabricación de arreglos de junturas túnel que permitan el desarrollo de dispositivos.

Evaluación de las propiedades térmicas de las rocas de la zona noroccidental del Volcán Nevado del Ruiz e impactos ambientales asociados a proyectos geotérmicos

Esta investigación tuvo como objetivo realizar una evaluación preliminar del potencial geo-térmico de la zona norte y noroccidental del Volcán Nevado del Ruiz (VNR), mediante la medición de la conductividad térmica y la capacidad calorífica de muestras de roca, e identificar los principales impactos ambientales asociados al aprovechamiento de los re-cursos geotérmicos en zonas volcánicas. El VNR es un estratovolcán activo, ubicado en el Parque Nacional Natural Los Nevadas, en los límites entre los departamentos de Caldas y Tolima. La explotación de los recursos geotérmicos en esta área podría suplir las necesi-dades energéticas locales, particularmente para la agricultura basada principalmente en el cultivo de café. La conductividad térmica y la capacidad calorífica fueron determinadas en 62 muestras de roca colectadas en la zona norte y noroccidental del VNR durante una salida de campo realizada en noviembre del 2014; la conductividad térmica fue medida utilizando una son-da de aguja, y la capacidad calorífica fue estimada de acuerdo con el tipo de roca. Estos datos, junto con el flujo de calor, se utilizaron para estimar la temperatura a profundidad y posteriormente calcular el potencial geotérmico a lo largo de un perfil geológico inferido trazado en el área del estudio. Los impactos ambientales fueron identificados a partir de una revisión bibliográfica que permitió seleccionar tres centrales geotérmicas en opera-ción ubicadas en zonas volcánicas, similar a la futura central geotérmica planeada en el área del VNR, para las cuales algunos impactos habían sido caracterizados.

Composición química del agua de lluvia y de niebla recolectada en la reserva biológica Monteverde

Se determinó la composición química del agua de lluvia y de niebla en tres sitios en la Reserva Biológica Monteverde, Puntarenas; entre octubre 2009 y enero 2010. Debido a su estado de conservación y a su ubicación geográfica sobre la deriva continental, la Reserva Biológica Monteverde ofrece un sitio de estudio ideal, para el estudio de la composición de las aguas atmosféricas (agua de lluvia y de niebla). Las muestras de agua de niebla se recolectaron al utilizar muestreadores de niebla con líneas de teflón, mientras que las de agua de lluvia se recogieron al emplear muestreadores de lluvia simples y uno de cascada. En ambos tipos de agua se analizaron las especies iónicas más relevantes: H3O+, NH4 +, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Cl-, NO3 - y SO4 2-, al utilizar cromatografía de iones y detección por conductividad eléctrica. Las concentraciones promedio de estas especies en el agua de lluvia estuvieron entre 0,54 ± 0,02 μeq L-1 y 101± 3 μeq L-1, mientras que en el agua de niebla variaron entre 1,00 ± 0,02 μeq L-1 y 93 ± 4 μeq L-1. Además, se presentan el balance iónico y los factores de enriquecimiento con respecto al mar y el suelo de ambos tipos de muestras.

Estabilidad estructural de los agregados del suelo en la Finca El Plantel municipio de Tipitapa

La estructura del suelo, es el ordenamiento de las partículas individuales en partículas secundarias o agregados y el espacio poroso que llevan asociado, todo como resultado de alteraciones físico-químicas entre las arcillas y los grupos funcionales de la materia orgánica. El propósito de este estudio es evaluar la estabilidad estructural del suelo para contribuir a un mejor uso y manejo sostenible de este recurso. El estudio se realizó en la finca El Plantel de la Universidad Nacional Agraria (UNA), ubicada en el km 30 carretera Tipitapa – Masaya, localizada entre las coordenadas 12º 06` 24`` y 12º 06` 30`` latitud norte y 86º 04` 46`` y 86º 05` 27`` longitud oeste. La metodología del estudio consistió en evaluar la estabilidad estructural de los agregados del suelo en parcelas con diferentes cultivos a establecer. En cada parcela se evaluaron los siguientes parámetros: Estabilidad Estructural, Textura, Materia Orgánica, pH, Porosidad, Conductividad Eléctrica, Densidad Aparente y Densidad Real. Los resultados indican que existen suelos sometidos altamente a la agricultura, los cuales en su mayoría presentan horizontes poco profundos, contienen niveles de medio a alto de materia orgánica, niveles bajo de estabilidad de los agregados del suelo, un tipo de suelo que va de franco arenoso a franco limoso arcilloso y franco arcilloso limoso, es un suelo de pH ligeramente ácido a neutro. Sin embargo estos suelos tienen potencial para la actividad agropecuaria, siempre y cuando se realicen prácticas de manejo adecuadas, para garantizar la sostenibilidad del recurso suelo.

Evaluaci?n de la aplicaci?n de carb?n activado granular en la filtraci?n del agua clarificada del r?o Cauca

El constante deterioro de las fuentes h?dricas y su uso como recurso en el abastecimiento de agua para consumo humano han conllevado a la b?squeda de la optimizaci?n de los procesos de tratamiento de forma tal que se alcancen condiciones de agua segura con el menor riesgo posible de afectaciones a la salud de la poblaci?n. Es por esto que los sistemas de abastecimiento de agua potable han adoptado estrategias enmarcadas dentro de los planes de seguridad del agua mediante la reducci?n de la contaminaci?n en la fuente de abastecimiento, la remoci?n o reducci?n de diferentes contaminantes mediante los procesos de tratamiento y la prevenci?n de la contaminaci?n del agua en el sistema de almacenamiento y distribuci?n al usuario final. Al observar que la filtraci?n es una de las etapas m?s cr?ticas dentro del tratamiento por ser la ?ltima barrera f?sica para la remoci?n de part?culas presentes en el agua; se plante? este proyecto de grado para estudiar a escala de laboratorio el uso de carb?n activado granular en el proceso de filtraci?n de agua clarificada del Rio Cauca, con el fin de analizar la eficiencia de remoci?n de turbiedad y materia org?nica medida como UV254 y as? establecer el alcance de los valores l?mite recomendados por las entidades internacionales para la disminuci?n del riesgo microbiol?gico y el riesgo cr?nico que pueda estar asociado a la presencia de materia org?nica en el agua para consumo humano. Se emple? carb?n activado granular de origen bituminoso y arena en seis diferentes configuraciones como medio filtrante principal en la etapa de filtraci?n (50%CAG ? 50% Arena, 65% CAG ? 35% Arena, 75% CAG ? 25% Arena, 85% CAG ? 15% Arena, 90% CAG ? 10% Arena y 100% CAG). Se consider? adem?s una configuraci?n con antracita y arena (70% Antracita ? 30% Arena) para comparar el comportamiento de ambos materiales filtrantes en el tratamiento de agua resultante del proceso de clarificaci?n efectuado por la Planta de Tratamiento de Agua Potable Puerto Mallarino en la ciudad de Cali. Se emple? un sistema de filtraci?n en columnas con distribuci?n de agua mediante conducciones reguladas a un caudal constante de 12 mL/min. El efluente de cada unidad de filtros fue evaluado y comparado con el afluente mediante la medici?n de Color Aparente, Turbiedad, UV254, pH y Conductividad. Se obtuvo como resultado que la configuraci?n C5 con 90% de CAG y 10% Arena logr? una mayor estabilidad de la turbiedad obteniendo valores m?nimos por debajo de 2 UNT (MAVDT), 0.5 UNT (WHO) y 0.15 UNT (EPA) y aunque no tuvo diferencias significativas comparado con el filtro de Antracita y Arena, si present? un mejor desempe?o en la remoci?n de turbiedad debido al alcance de un mayor n?mero de datos por debajo de 0.3 UNT. En cuanto a la eficiencia de remoci?n de materia org?nica en el agua medida como UV254 se observaron mejores resultados para la configuraci?n C4 con 85% de CAG y 15% Arena y aunque las eficiencias de remoci?n de materia org?nica no fueron significativamente altas se observa claramente la ventaja que presenta el uso de CAG como medio filtrante adsorbente comparado con el medio convencional de Antracita y Arena. La obtenci?n de bajas eficiencias de remoci?n fue debido al contenido de material en suspensi?n ya que los filtros de CAG trabajaron en la retenci?n de dicho material afectando considerablemente la capacidad de adsorci?n. Mediante esta investigaci?n se comprob? que la selecci?n adecuada de las condiciones operacionales de los filtros de CAG puede generar agua comparativamente similar o superior a los filtros conformados con materiales convencionales como Antracita y arena. De igual forma, el uso de CAG como medio filtrante para el tratamiento de agua del Rio Cauca es un insumo que puede aportar a una posible estrategia para disminuir el riesgo microbiol?gico y el riesgo cr?nico asociado con el contenido de materia org?nica en el agua distribuida a la poblaci?n cale?a

Selección de la capa salina del suelo que mejor se correlaciona con el rendimiento de azúcar recuperable de la caña de azúcar

El objetivo del experimento fue encontrar qué capa del suelo (salinidad) se correlaciona mejor con la producción de azúcar recuperable de la caña. Se realizó en el campo Zapote, de la empresa Tumán, localizada en la costa norte, departamento de Lambayeque, Perú. Este campo (salinidad 2-8 dSm-1) fue sembrado con caña de azúcar (Saccharum spp.) cultivar H32-8560, en 105 parcelas (cosechadas a cinco edades diferentes) que fueron fertilizadas con cinco dosis de N, y un testigo sin fertilizar. Se realizaron correlaciones lineales entre el rendimiento de azúcar y la salinidad (conductividad eléctrica del extracto de saturación : CEe) de diferentes capas del suelo (0-30 cm, 30-60, 60-90, promedio de 0-60, promedio de 0-90, capa más salina de 0-60, capa menos salina de 0-60 cm). También se correlacionó el rendimiento de azúcar con diez promedios aritméticos y ponderados de la salinidad obtenida antes de la siembra y después de la cosecha. Se encontró mayor correlación cuando se usaron los datos de salinidad de antes de la siembra, que cuando se usaron datos de después de la cosecha.Las más altas correlaciones con el rendimiento de azúcar (salinidad antes de la siembra) correspondieron a la salinidad de la capa promedio 0-60 cm (R: 0,27- 0,84 [(p<0,01]); la capa menos salina de 0-60 cm (R: 0,47 [p<0,01]-0,82 [p<0,01]); la capa más salina de 0-60 cm, (R: 0,04-0,81 [p<0,01]). Conclusión: es suficiente muestrear y analizar los suelos sólo hasta la profundidad de 60 cm antes de la siembra.

Propuesta de un sistema de tratamiento de las aguas residuales de la Hilandería La Inmaculada S.A.C. para su reutilización

Tesis de pregrado

Cambios antrópicos y variación espacio-temporal en comunidades de macroinvertebrados acuáticos de lagunas oceánicas : el caso del Archipiélago de las Azores

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 16 de Setembro de 2016, Universidade dos Açores.

Estudio de la salinidad en la cuenca baja El Guayabo, en los municipios de Tecoluca y Zacatecoluca

La presente investigación hidrogeológica se realizó en la planicie costera de la cuenca El Guayabo, y está orientada a determinar el fenómeno de la salinidad del acuífero. La cuenca El Guayabo se ubica en los municipios de Zacatecoluca y Tecoluca y forma parte de la Región hidrográfica Jiboa, dentro de la Zona Prioritaria Estero de Jaltepeque. La zona está compuesta por la unidad de acuífero poroso de gran extensión, predominando capas de sedimentos fluviales, donde parámetros físico químicos del agua subterránea reflejan la incidencia de la intrusión marina en áreas próximas a la costa, la cual ha sido definida mediante la distribución de ion Cloruro, conductividad eléctrica y valores de las relaciones iónicas, así como se ha observado, tierra adentro, niveles de salinidad alta que se originan por otras causas, siendo las actividades antrópicas propias de la zona la probable causa de este deterioro que en la época de lluvias se observó incrementado. Los resultados que se presentan servirán de línea base de la caracterización hidroquímica del agua en el acuífero costero de la cuenca El Guayabo, que podrá servir para su monitoreo y seguimiento, principalmente en las zonas con mayor grado de vulnerabilidad

Celdas de pilas de oxidó solido, avance en el procesado de materiales

Póster presentado en el XIV Congreso Nacional de Materiales (CNMAT) en Gijón (España), del 8 al 10 de Junio de 2016

Nuevas cromitas de composición La1-xMxCr0.9Ni0.1O3(M=Sr, ND, Ca; x<0.3) con tamaño de A y desorden fijados, para su uso como ánodos de pilas SOFCs

Póster presentado en el XIV Congreso Nacional de Materiales (CNMAT) en Gijón (España), del 8 al 10 de Junio de 2016

Proceso de desalación de agua de mar mediante un sistema de osmosis inversa de muy alta conversión en tres etapas con recirculación de permeado y doble sistema de recuperación de energía

321 p.

Caracterización hidrogeoquímica del agua subterránea de la subcuenca del río Acahuapa, departamento de San Vicente

Marinero Orantes, EA. 2015. Caracterización hidrogeoquímica del agua subterránea de la subcuenca del río Acahuapa, departamento de San Vicente, El Salvador. Tesis Mag. Sc. San Salvador, El Salvador. Universidad de El Salvador. 179 p. El presente trabajo se llevó a cabo con la finalidad de ampliar el conocimiento hidrogeoquímico del acuífero en la zona de la subcuenca del río Acahuapa, en el departamento de San Vicente, que abarca los municipios de San Vicente, San Cayetano Istepeque, Tepetitán, Verapáz, Guadalupe, San Esteban Catarina, Santa Clara y Apastepeque. Así mismo, forma parte de la Región Hidrográfica del río Lempa, una de las más importantes del país. La población actual ubicada en la subcuenca es de aproximadamente 112,236 habitantes, lo cual representa el 80% de la población del departamento de San Vicente. Se recolectaron muestras de 20 pozos escavados, 15 manantiales y 10 puntos en las aguas superficiales de la red hídrica de la subcuenca. Los muestreos se llevaron a cabo en la época seca y lluviosa durante el periodo comprendido de febrero de 2011 hasta agosto de 2012.Los parámetros analizados fueron datos de cationes (Na, K, Ca, Mg, Fe total) y aniones (HCO-3, Cl-, SO-24, CaCO3-2), así como de carbonatos con el fin de determinar el balance de masa y flujo de gas CO2. Además, parámetros fisicoquímicos de temperatura, oxígeno disuelto, pH y conductividad eléctrica. Tales análisis son suficientes para el estudio de los principales procesos químicos en la mayoría de los acuíferos y sus relaciones con los sistemas hidrológicos. De forma general se concluyó que el comportamiento químico del acuífero en la subcuenca del río Acahuapa en ambas épocas lluviosa y seca, es similar, y que las familias de agua predominantes son bicarbonatadas magnésicas y cálcicas bicarbonatadas. Las aguas bicarbonatadas son malas para riego, debido a la fijación de iones en el terreno y creación de un medio alcalino.Palabras claves: subcuenca, cationes, aniones, pozos escavados, manantiales, red hídrica, época seca, época lluviosa.

Desarrollo de Cu₃SbSe₄ en película delgada con potencial aplicación en celdas solares

Propósito y Método de Estudio: Debido al incremento de la contaminación ambiental y el agotamiento de combustibles fósiles, generados a partir de la producción de energía eléctrica, se han investigado fuentes de energía alterna, tal como la energía solar, que sean amigables con el medio ambiente y ofrezcan un enorme potencial para satisfacer las futuras demandas energéticas. Actualmente, existe una búsqueda constante de nuevos materiales semiconductores que puedan ser utilizados dentro de una celda solar, a partir de métodos prácticos y que no afecten al ambiente. Por lo tanto, en el presente trabajo se investigó el desarrollo de películas delgadas de Cu3SbSe4 por medio de la técnica de depósito por baño químico (CBD) para su potencial aplicación en celdas solares. Contribuciones y Conclusiones: En este trabajo se obtuvieron películas delgadas conformadas por la fase ternaria Cu3SbSe4 y fases secundarias Cu3SbS4 y selenio elemental a partir de la técnica de depósito por baño químico. Se evaluaron las propiedades ópticas y eléctricas de las películas delgadas obtenidas, las cuales exhibieron valores de Eg de 1.63, 1.57, 1.62 eV y conductividades de 3.92, 7.20, 3.25 (Ω•cm)-1, respectivamente. Además, se determinó su tipo de conductividad, el cual resultó en un semiconductor tipo p. Esto indicó que el material tiene perspectiva de aplicación en celdas solares.

Preparación y caracterización de películas delgadas de Cu3BiS3 con potencial aplicación en celdas solares

Propósito y Método de Estudio: El despliegue a gran escala de la energía fotovoltaica se está convirtiendo cada vez en un aspecto más importante. Las tecnologías actuales que utilizan elementos raros como el indio y el galio es improbable que sean capaces de satisfacer la creciente demanda de celdas solares de película delgada. Las películas de Cu3BiS3 formadas por depósito por baño químico exhiben alta absorbancia óptica en la región visible y una conductividad de tipo “p”. Contribuciones y Conclusiones: Se depositaron películas delgadas de Cu3BiS3 sobre sustratos de vidrio por el método de CBD aplicando tratamiento térmico durante 1.5 h a vacío a capas de Bi2S3-CuS. Los espesores logrados fueron desde 170 nm hasta 450 nm. El análisis por difracción de rayos X confirmó la formación del material Cu3BiS3. Las películas con espesor de 170 nm presentan bajos %T y %R, estos porcentajes disminuyen al aumentar el espesor de la película a 450 nm. Se obtuvieron valores de Eg = 1.65 y 1.0 eV para las películas de 170 y 450 nm, respectivamente. Así mismo fue calculada la conductividad del material obteniendo valores de 2.58 y 1.01 (Ω-cm)-1. Se logró la incorporación del material Cu3BiS3 en estructuras de celdas solares obteniendo adherencia sobre las capas anteriores. Las celdas solares desarrolladas presentaron valores de Jsc= 0.26 y 0.02 (mA/cm2) y V = 130 y 1.45 mV para las películas de 170 y 450 nm respectivamente.