https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/994 Thu, 20 Aug 2026 07:10:42 GMT 2026-08-20T07:10:42Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13738 Title: Evaluación de los efectos de la capa límite atmosférica en el confort térmico de una casa con torre de viento Authors: Vázquez Chávez, Héctor%2056545 Description: Esta investigación evalúa los efectos de la capa límite atmosférica urbana sobre el comportamiento térmico e higrotérmico de una vivienda de interés social con torre de viento ubicada en Emiliano Zapata, Morelos, México. El estudio parte de la problemática de sobrecalentamiento en vivienda social de clima cálido subhúmedo, donde la acumulación térmica de la envolvente, la persistencia nocturna y la baja disponibilidad de viento útil limitan la efectividad de la ventilación natural. La metodología integró monitoreo higrotérmico continuo, encuesta de percepción térmica, caracterización del viento mediante vehículo aéreo no tripulado, por sus siglas en ingles Unmanned Aerial Vehicle, (UAV) y termografía infrarroja cuantitativa, carta bioclimática de Givoni, estimación física de carga térmica y modelación CFD en ANSYS Fluent. El modelo numérico se configuró con condiciones de frontera derivadas del monitoreo experimental, temperaturas superficiales obtenidas mediante termografía y una malla seleccionada de 0.09 m por su equilibrio entre calidad geométrica, estabilidad numérica y costo computacional. Los resultados mostraron que el viento cercano a la vivienda se encuentra condicionado por la rugosidad urbana, la canalización local y la variabilidad direccional; a 11 m de altura, la captación propuesta registró velocidades promedio cercanas a 1.50 m/s bajo condición favorable. La envolvente presentó temperaturas superficiales superiores a 60 °C en cubierta exterior y una carga sensible interior estimada de 6,499.56 W, dominada por la azotea. La simulación con torre de viento redujo la temperatura en planta alta, con disminuciones de 3.63 °C en la habitación crítica y 3.20 °C en la habitación secundaria. La temperatura operativa del punto crítico disminuyó de 39.15 °C a 34.96 °C; asimismo, el PMV pasó de 2.72 a 1.70 y el PPD de 97 % a 62 %. No obstante, el escenario con torre no alcanzó confort según ASHRAE 55-2023. Se concluye que la torre de viento modifica favorablemente el flujo interior y reduce la severidad térmica, pero su desempeño está limitado por la capa urbana rugosa y la carga térmica acumulada en la envolvente. Por ello, la hipótesis debe reinterpretarse: la torre no debe descartarse, aunque requiere estrategias pasivas complementarias para aproximar la vivienda a condiciones de confort. Thu, 06 Aug 2026 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13738 2026-08-06T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13733 Title: Diseño Numérico de un Arreglo en Línea de Rotores Hidrocinéticos de Tipo Arrastre en Tuberías que Mejore los Patrones de Flujo e Incremente el Rendimiento Energético del Sistema Authors: Carrasco García, José%2051247 Description: La presente investigación se centra en el diseño numérico y la optimización hidrodinámica de arreglos en línea de turbinas hidrocinéticas de tipo arrastre, concebidas para su instalación en tuberías de distribución de agua potable. El objetivo principal es maximizar la producción energética del sistema y mejorar los patrones de flujo, abordando una brecha significativa en la literatura respecto al comportamiento de múltiples rotores en condiciones de flujo confinado. Para ello, se desarrolló un marco algebraico paramétrico innovador que permite generar rotores esféricos de manera reproducible, garantizando la consistencia geométrica entre diferentes configuraciones y facilitando la comparación objetiva de su desempeño. Se evaluaron numéricamente seis configuraciones geométricas de álabes (s-shaped, Semi-Elíptica, Bach, Geometría A, Geometría B y Geometría C) mediante simulaciones transitorias de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) utilizando el modelo de turbulencia k-ω SST, previamente verificado y validado con datos experimentales de la literatura. Como contribución central y original, se propone un parámetro adimensional denominado efectividad mecánicohidráulica (Ψ∗ ), el cual cuantifica el equilibrio entre la generación de torque útil y la penalización hidráulica inducida por la caída de presión, superando las limitaciones de los criterios de eficiencia convencionales. Los resultados individuales identificaron a la Geometría A como la configuración óptima, alcanzando una eficiencia energética del 18.72% y una mejora en Ψ∗ de hasta el 28% en comparación con las geometrías de referencia reportadas en la literatura especializada. Posteriormente, se implementó un diseño de experimentos basado en el método de Taguchi con un arreglo ortogonal L9(3³), reduciendo significativamente el costo computacional al evaluar únicamente nueve configuraciones de arreglos en línea de dos turbinas. El análisis de la relación señal-ruido permitió determinar que el factor de diseño más influyente en la eficiencia global del sistema es el tipo de turbina ubicada aguas abajo, seguido por la turbina aguas arriba, mientras que la distancia de separación axial mostró un efecto secundario dentro del intervalo estudiado (400, 800 y 1600 mm). La configuración óptima identificada corresponde a un arreglo de turbinas gemelas Geometría A con una separación axial de 400 mm (equivalente a 4.34 diámetros de rotor), alcanzando una eficiencia máxima del 20.15% y una efectividad mecánico-hidráulica de Ψ∗ = 0.0368. El análisis de la energía cinética turbulenta (TKE) reveló una relación exponencial inversa entre la intensidad de la turbulencia y la distancia de separación, con una atenuación del 86% al aumentar la separación de 400 mm a 1600 mm. Un hallazgo contra intuitivo pero relevante es que las configuraciones con menores distancias de separación presentan los niveles más altos de TKE y, simultáneamente, las mayores eficiencias energéticas, lo que sugiere que la turbulencia no debe interpretarse exclusivamente como una pérdida, sino como parte de mecanismos de interacción favorable entre rotores. Como productos derivados de la investigación, se publicó un artículo en una revista indexada en el JCR Q1 (Results in Engineering, factor de impacto 6.0) y un artículo en las memorias del V Congreso Internacional de Tecnología y Ciencia Aplicada (CITCA 2026). El estudio concluye que la optimización de arreglos hidrocinéticos en tuberías debe priorizar la selección de las características geométricas de los rotores, especialmente la turbina aguas abajo, sobre la distancia de separación, y que futuros análisis deben incorporar simulaciones con libertad de movimiento rotacional (6DOF) para capturar la respuesta dinámica real de los rotores bajo condiciones de flujo fluctuante. Wed, 05 Aug 2026 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13733 2026-08-05T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13146 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. Fri, 22 May 2026 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13146 2026-05-22T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13143 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. Thu, 14 May 2026 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/13143 2026-05-14T00:00:00Z