https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/994 2026-06-25T00:53:18Z 2026-06-25T00:53:18Z Aguilar Cayetano, Eleazar Sergio%1304393 https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13146 2026-06-18T19:52:55Z 2026-05-22T00:00:00Z

Title: Diseño y estudio de un sistema solar geotérmico (SSG) para la refrigeración de una edificación en México Authors: Aguilar Cayetano, Eleazar Sergio%1304393 Description: En el presente trabajo se desarrolla y evalúa un sistema solar–geotérmico integrado (SSG) con el objetivo de climatizar una edificación bajo condiciones climáticas extremas de alta temperatura, representativas de la región de Mexicali, Baja California, México, y analizar su viabilidad técnica, energética, exergética y económica como alternativa a los sistemas convencionales de refrigeración por compresión mecánica. La metodología empleada combina simulación dinámica mediante el software TRNSYS con análisis termodinámicos complementarios y una evaluación económica basada en indicadores financieros convencionales. El sistema propuesto se configura de manera modular e integra de forma secuencial un subsistema geotérmico, un campo de colectores solares térmicos, un sistema de almacenamiento térmico y un chiller por absorción. El proceso inicia con el aprovechamiento del recurso geotérmico mediante un circuito de salmuera que transfiere calor a un circuito secundario de agua a través de un intercambiador de calor salmuera–agua. Posteriormente, el fluido térmico circula hacia un campo de colectores solares térmicos, donde se incrementa su temperatura mediante el aprovechamiento de la radiación solar disponible. El calor obtenido se almacena en un tanque de almacenamiento térmico estratificado, desde el cual se suministra energía térmica al generador de un chiller por absorción encargado de producir la capacidad de enfriamiento requerida para cubrir la carga de enfriamiento de la edificación. Parte del fluido es recirculado hacia el intercambiador de calor, permitiendo aprovechar de manera conjunta el calor geotérmico disponible y la energía solar térmica. A partir de la simulación anual del sistema se evaluó su desempeño energético, identificándose una fracción solar del orden del 60%, lo que confirma la capacidad del sistema para cubrir una parte significativa de la demanda de enfriamiento anual mediante el aprovechamiento de energía solar térmica. El análisis de la carga térmica del edificio muestra un comportamiento estacional asociado a las condiciones climáticas de la región, registrándose la mayor demanda de enfriamiento durante el mes de julio, con una capacidad requerida cercana a 111.79 kW (aproximadamente 31.68 toneladas de refrigeración). Asimismo, se observó una adecuada correspondencia entre la disponibilidad del recurso solar y los periodos de mayor demanda de enfriamiento, particularmente durante los meses críticos de operación. El análisis exergético permitió evaluar la calidad de la energía en los distintos componentes del sistema, obteniéndose una eficiencia exergética global del orden del 21%, valor coherente con sistemas térmicos de baja temperatura impulsados por energía solar. Las principales destrucciones de exergía se localizaron en el campo de colectores solares y en los procesos de transferencia de calor asociados al suministro térmico del chiller por absorción. El sistema de almacenamiento térmico mostró un desempeño favorable dentro del rango de temperaturas de diseño, manteniendo temperaturas del fluido térmico entre aproximadamente 85 y 95 °C en la zona superior del tanque, adecuadas para la alimentación del generador del chiller, lo que contribuyó a la estabilidad operativa del sistema. Desde el punto de vista económico, se realizó una evaluación comparativa frente a un sistema convencional de refrigeración, considerando un escenario equivalente al 100 % de la demanda mediante la integración de seis módulos del sistema solar–geotérmico. El análisis incluyó el cálculo del periodo de retorno simple, el valor presente neto y la tasa interna de retorno bajo distintos escenarios tarifarios. Con el dimensionamiento final adoptado, la inversión total asciende a 3,109,990.02 USD. Los resultados muestran que, bajo una tarifa eléctrica de 0.067 USD/kWh, el sistema presenta un valor presente neto ligeramente negativo y una tasa interna de retorno cercana al 9.7%, situándose en una condición financiera próxima al punto de equilibrio, aunque sin alcanzar rentabilidad descontada dentro del horizonte de 20 años considerado. En el escenario de tarifa baja (0.045 USD/kWh), el sistema no alcanza rentabilidad financiera, presentando un VPN claramente negativo, aun cuando existe recuperación simple de la inversión. El análisis de sensibilidad permitió determinar un precio crítico de electricidad del orden de 0.070 USD/kWh, a partir del cual el sistema alcanza rentabilidad financiera bajo las condiciones económicas evaluadas. Este umbral supera ligeramente la tarifa alta considerada, lo que explica el comportamiento observado en los indicadores financieros. En consecuencia, la viabilidad económica del sistema no depende únicamente de su desempeño energético, sino del contexto tarifario específico y del nivel de inversión requerido. En conjunto, los resultados confirman que el sistema solar–geotérmico integrado constituye una alternativa técnicamente viable, energéticamente eficiente y ambientalmente favorable para aplicaciones de refrigeración. No obstante, su viabilidad económica se encuentra condicionada al contexto tarifario y a los costos de inversión, lo que resalta la importancia de integrar análisis energético, exergético y económico de manera conjunta para evaluar de forma integral sistemas de refrigeración basados en energías renovables, particularmente en regiones con alta radiación solar y altas demandas de enfriamiento.

2026-05-22T00:00:00Z Espinosa García, Alaín%1142995 https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13143 2026-06-18T19:24:17Z 2026-05-14T00:00:00Z

Title: Diseño de un filtro de efecto corona para la remoción del SARS-CoV-2: Anclaje mecánico del virus mediante fuerzas mecánicas y electrostáticas Authors: Espinosa García, Alaín%1142995 Description: La prevalencia de las enfermedades infecciosas ha ido en aumento en las últimas décadas; e.g., en el 2002 el Síndrome Respiratorio Agudo Grave, en el 2009 la gripe H1N1, en el 2012 el Síndrome Respiratorio de Oriente Medio y actualmente, la pandemia de la COVID-19 provocada por el virus SARS-CoV-2. Estos virus causan diferentes tipos de padecimientos como son respiratorios, gastrointestinales, neurológicos, hepáticos y trombóticos. La principal forma de su transmisión es por la vía respiratoria, por lo que la Organización Mundial de la Salud recomienda el uso de mascarillas faciales para protegerse de contraerlas. En un contexto internacional, numerosos grupos de investigación continúan indagando sobre nuevas estrategias para bloquear, disrumpir o eliminar ‒a diferentes niveles‒ el SARS-CoV-2. Con base en las premisas anteriores, en este trabajo se expone el fenómeno de efecto corona y su aplicación para el diseño de un filtro facial que permite la remoción de gotículas del SARS-CoV-2. Así mismo, se realiza un estudio de Dinámica de Fluidos Computacional para determinar la eficiencia del filtro ante gotículas en el orden de tamaño de las partículas PM 2.5 que son arrastradas por un flujo de aire, el cual representa el flujo en el proceso de respiración. Adicionalmente, se presentan los resultados del proceso experimental en donde se corrobora la eficiencia en la remoción de partículas dentro del filtro de efecto corona. Tanto en el modelo computacional como en la prueba experimental se obtuvieron resultados satisfactorios.

2026-05-14T00:00:00Z Elizalde Beltran, Sergio%1343462 https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13141 2026-06-18T19:14:17Z 2026-04-24T00:00:00Z

Title: Diseño y construcción de un colector solar para calentamiento de agua, utilizando la teoría constructal Authors: Elizalde Beltran, Sergio%1343462 Description: Este trabajo propone un nuevo diseño de un colector solar de placa plana, con una geometría ramificada basado en la teoría constructal, utilizando diversos diámetros y bifurcaciones cercanas a 45°, el cual es evaluado desde el nivel de componente hasta el sistema completo. La metodología integra simulaciones CFD para tres configuraciones hidráulicas (tubos paralelos, serpentín y red constructal) bajo condiciones de un estudio de referencia. En CFD, las temperaturas de salida se ubican en 303.0–305.6 K para las tres alternativas, mientras la caída de presión desciende de 518.1 Pa en el serpentín a 57.3 Pa en la red constructal, lo que facilita el movimiento natural del fluido debido a las fuerzas de flotación, permitiendo una respuesta térmica más homogénea en el absorbedor. Previo a la construcción del colector solar, se evaluó un banco experimental para cuantificar el efecto térmico de aletas fabricadas con latas de aluminio reciclado con diversos acabados superficiales. Las aletas con acabado negro elevan la temperatura hasta 4 °C en su depósito de agua, lo que indica una mayor ganancia de energía térmica respecto a las demás configuraciones analizadas. Una vez concluida esta etapa se procedió con la construcción del colector solar basado en la teoría constructal, el equipo cuenta con dimensiones de 200 cm × 100 cm × 13 cm, el cual está acoplado a un termotanque con una capacidad de almacenamiento de 150 L. La evaluación experimental se llevó a cabo bajo condiciones reales de operación, con irradiancia máxima de 994.5 W/m², con una variación del caudal entre 0.15 y 4.09 L/min; la temperatura de salida alcanza un valor aproximado de 73.5 °C y el termotanque 52.7 °C. Asimismo, obtiene con un aumento de temperatura entre entrada–salida de hasta 30 °C. La eficiencia diaria promedio se estima en aproximadamente 14 %; en el intervalo de 10:00 a 16:00 se registra un valor medio cercano al 8 %, mientras que después de las 16:00 se alcanzan valores próximos al 47 %, atribuibles a la liberación de energía térmica acumulada en el sistema. Estos valores cuentan con una estimación de incertidumbre a partir de especificaciones de los instrumentos de medición. La novedad se sustenta en una ruta de diseño termo-hidráulico validada para termosifón que vincula criterios constructales con reducción de pérdidas y mejoras térmicas medibles, junto con la sustitución de la placa absorbedora por la implementación de aletas de aluminio reciclado, con reglas transferibles de geometría y manufactura (diámetros comerciales 1.3, 1.9 y 2.5 cm, con una separación de ramificaciones del orden de 25–29 cm).

2026-04-24T00:00:00Z Andres Mauricio, Hugo%1316547 https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13140 2026-06-18T19:07:26Z 2026-04-24T00:00:00Z

Title: Desarrollo de un sistema de sintonización para hidrogeneradores sin aspas de baja escala Authors: Andres Mauricio, Hugo%1316547 Description: En este trabajo se evaluó el efecto de un sintonizador sobre el comportamiento dinámico de sistemas fluido-estructura autoexcitados, con especial atención a su aplicación en hidrogeneradores sin aspas que operan según el principio de oscilaciones inducidas por flujo (FIO). Tradicionalmente, estos sistemas se modelan mediante el acoplamiento entre los osciladores del fluido y de la estructura, lo que permite describir su comportamiento tanto en el régimen de vibraciones inducidas por vórtices (VIV) como en el de galope. Asimismo, se han identificado fenómenos de inestabilidad, como el lock-in, cuya diferenciación en este trabajo se basa en el número de Scruton, un parámetro que relaciona la masa y el amortiguamiento del sistema. Se seleccionaron condiciones con un número de Scruton elevado para separar adecuadamente las velocidades críticas asociadas a VIV y al galope, lo que permite analizar de forma independiente cada fenómeno. Esta separación se logra mediante coeficientes de galope obtenidos a partir de polinomios de orden superior (séptimo para secciones cuadradas y undécimo para secciones rectangulares), lo que garantiza una representación adecuada de las no linealidades de la fuerza de sustentación. A diferencia del enfoque convencional, en el que los absorbedores dinámicos de vibración (DVA) se emplean para suprimir las vibraciones, en este trabajo se propone su uso como sintonizadores. Para ello, se incorpora un DVA al sistema fluido-estructura, modelándolo como un sistema de dos grados de libertad. El modelo resultante se resolvió mediante el método numérico de Runge-Kutta de cuarto orden para sistemas no lineales, evaluando la respuesta dinámica ante distintas relaciones de masa entre el sistema principal y el secundario. Los resultados mostraron que, al incrementar la relación de masa de 0 a 0.9, se observan dos comportamientos diferenciados: i) en galope, se reduce la inestabilidad característica y se anticipa su aparición hasta en un 60% respecto al sistema sin sintonizador; ii) en VIV, la amplitud de oscilación aumenta hasta en un 80% y el intervalo de velocidades reducidas asociado a máximas amplitudes se incrementa hasta 18 veces. Finalmente, se propone un diseño conceptual de un prototipo de hidrogenerador a pequeña escala que sienta las bases para escalar el diseño a aplicaciones de mayor tamaño o a dispositivos microelectromecánicos, manteniendo la integridad de la respuesta dinámica y la eficiencia de sintonización del sistema.

2026-04-24T00:00:00Z