Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Control of small-scale four-rotor aerial robots
No full textEn el presente trabajo se aborda el problema del diseño de las entradas de control para vehículos aéreos de pequeña escala, particularmente de cuatro rotores, como es la fuerza de empuje y los pares generados para que el robot siga una trayectoria deseada. Para resolver el problema se presentó un modelo matemático de 4 grados de libertad basado en el cuaternión unitario necesario para describir la orientación, dicho modelo fue fundamental para el diseño de las leyes de control, cabe destacar que el modelo presenta una estructura parecida a la de un robot manipulador sin fuerzas o pares gravitacionales. Para validar el modelo de orientación, se construyó un mecanismo parecido a un giroscopio con el fin de validar cada uno de los algoritmos de control propuestos. Se validó primero el problema de regulación y posteriormente el problema de seguimiento de trayectoria. Una vez validados ambos problemas de forma experimental y en vista que los algoritmos de control permiten el vuelo estable, se propuso una trayectoria lemniscata en un espacio tridimensional la cual también fue validada de forma experimental en tiempo real, donde se obtuvieron resultados satisfactorios para cada algoritmo propuesto.This thesis addresses the problem of designing the control inputs for small-scale aerial vehicles with four rotors to follow a desired trajectory. A mathematical model of 4 degrees of freedom based on the unit quaternion was presented to describe the orientation dynamics. The model was fundamental for the design of the control laws and the model presents a structure similar to a manipulator robot without forces or gravitational torques. For the attitude experiments, a gyroscope-like mechanism was built to validate each proposed algorithm. Experiments were first performed for the classical regulation problem and then trajectory tracking. Once both problems were validated experimentally and since the algorithms allowed stable flight, a lemniscate trajectory in a three-dimensional space was proposed, which was also validated experimentally in real time, where satisfactory results were obtained for each proposed algorithm
Synthesis of p-type ZnO:N thin films deposited by reactive laser ablation for the fabrication of microdiodes and microtransistors
No full textEn el presente trabajo se investigó la síntesis de películas delgadas de ZnO dopadas con nitrógeno (ZnO:N) mediante la técnica de depósito por láser pulsado, a temperatura ambiente. Para lograr la conductividad tipo p se realizaron 3 etapas de investigación. Primero se realizó una serie de películas delgadas de ZnO y se estudiaron sus propiedades. Posteriormente se depositó una serie de películas delgadas de ZnO:N tipo n y se determinó ajustar los parámetros de depósito. Finalmente, se logró obtener la conductividad tipo p en películas delgadas de ZnO:N, a temperatura ambiente, sin necesidad de recocido. Se controló con precisión la incorporación de oxígeno y nitrógeno, ajustando los flujos de N₂ y O₂. Esto permitió obtener películas tipo p sin necesidad de recocido, que sistemáticamente exhibieron relaciones atómicas O/Zn entre 1 y 1.1 con un 2% at de nitrógeno. Al final del estudio se midieron muestras anecdóticas de ZnO:N que exhibieron conductividad tipo p hasta 20 meses después de depositadas. No obstante, el monitoreo preciso de la estabilidad química y eléctrica se realizó en un periodo de 9 meses. Se investigaron las propiedades químicas, eléctricas, morfológicas, luminiscentes, ópticas y estructurales de las películas delgadas de ZnO:N tipo p. Finalmente, se garantizó la reproducibilidad y la conductividad tipo p, al depositar películas delgadas de ZnO:N tipo p, sobre vidrio, SiO2 térmico (oxidado en oblea de silicio), cuarzo, silicio, poliamida y Al2O3 (depositado sobre obleas de silicio). Se realizaron estudios de procesamiento por fotolitografía en las películas delgadas de ZnO:N tipo p, para fabricación de patrones micrométricos. Se obtuvo un control fino en la tasa de depósito y la tasa de decapado del material. También, se analizó la homogeneidad de los espesores en sustratos con dimensiones similares a las de los sustratos para la fabricación de dispositivos. Finalmente, se produjeron patrones micrométricos, de excelente definición y de paredes suaves. Se usaron las películas delgadas de ZnO:N tipo p para fabricar diodos de homounión, utilizando fotolitografía, que mostraron estabilidad, con un voltaje de umbral de 1.04 V inicialmente y 1.09 V tras nueve meses de envejecimiento. También, se fabricaron diodos sobre poliamida, que fueron sometidos hasta 10,000 ciclos de flexión mecánica, a diferentes radios de curvatura, demostrando un desempeño similar a los diodos fabricados sobre vidrio. Finalmente, se fabricaron transistores de películ...In present work, the synthesis of nitrogen-doped ZnO thin films (ZnO:N) was investigated using the pulsed laser deposition technique at room temperature. To achieve p-type conductivity, three stages of research were conducted. First, a series of ZnO thin films was deposited, and their properties were studied. Subsequently, a series of n-type ZnO:N films was deposited, and deposition parameters were adjusted. Finally, p-type conductivity was achieved in ZnO:N thin films at room temperature without the need of annealing. The incorporation of oxygen and nitrogen into the films was precisely controlled just by adjusting N₂ and O₂ flows. The p-type films had O/Zn ratios between 1 and 1.1, with 2% at. of nitrogen. At the end of the study, anecdotal witnesses of ZnO:N samples showed p-type conductivity up to 20 months after deposition. However, a precise monitoring of chemical and electrical stability was conducted and confirmed after 9 months. The chemical, electrical, morphological, luminescent, optical, and structural properties of the p-type ZnO:N thin films were investigated. Finally, reproducibility and p-type conductivity were verified by depositing p-type ZnO:N films on glass, thermal SiO2 (oxidized on silicon wafers), quartz, silicon, polyamide, and Al2O3 (deposited on silicon wafers). Studies were conducted on the processing of p-type ZnO films for micro patterning fabrication. Growth rate and etching rate fine control were obtained. The homogeneity of thicknesses was also analyzed on substrates with similar dimensions to those used in device fabrication. Finally, micrometric patterns were produced using the p-ZnO:N thin films, with excellent definition and smooth walls. The p-type ZnO thin films were used to fabricate homojunction diodes using photolithography, showing stability with an initial threshold voltage of 1.04 V and a threshold voltage of 1.09 V after nine months of aging. Diodes were also fabricated on polyamide, subjected to up to 10,000 mechanical bending cycles, at different curvature radius, demonstrating similar performance to diodes fabricated on glass. Finally, thin-film transistors were fabricated on glass. Although the performance of the transistors was poor, the p-type conductivity of the channel was verified, and field effect amplification was demonstrated. From this research, it can be concluded that the p-type ZnO:N films deposited here are promising for the fabrication of electronic devices in the field of flexible and ..
Design of virus like particles reactive to environmental stimuli for drug release
No full textLas partículas tipo virus (VLPs) representan nanoplataformas prometedoras para la administración específica de fármacos contra el cáncer. Este trabajo evaluó la encapsulación de la enzima catalasa, en VLPs derivadas del virus del mosaico del bromo (BMV) para potenciar la liberación del fármaco tamoxifeno inducida por la descomposición del peróxido de hidrógeno. Se ensamblaron VLPs a partir de la proteína de cápside de BMV por medio de la complementariedad de cargas electrostáticas con la superficie catiónica de la catalasa, con el fin de utilizar su actividad catalítica para convertir el peróxido de hidrógeno en oxígeno, y propiciar la liberación de un fármaco de interés. Los análisis de DLS, potencial zeta y microscopía electrónica confirmaron la formación y estabilidad de las nanoestructuras BMV-Cat, logrando una relación de carga aproximada de 2 moléculas de catalasa por VLP. De igual manera, se logró el cargado de tamoxifeno en los nanorreactores BMV-Cat para permitir su entrega en las células. Los estudios cinéticos mostraron una disminución de la actividad catalítica después de la nanoencapsulación, probablemente por limitaciones difusionales del sustrato dentro de la VLP. No obstante, se espera una mayor estabilidad de la enzima encapsulada frente a condiciones adversas. Los nanorreactores de BMV-Cat representan una novedosa estrategia de encapsulación de enzimas, teniendo un potencial uso con fármacos antineoplásicos aprovechando el efecto citotóxico del fármaco y la acción antioxidante de la enzima mediante un solo nanotransportador. Futuros estudios evaluarán la estabilidad de la enzima con respecto al tiempo y a diferentes temperaturas, así como su potencial uso como sistema de administración combinada quimioterapia-enzima empleando VLPs virales.Virus-like particles (VLPs) represent promising nanoplatforms for the targeted delivery of anticancer drugs. This work evaluated the encapsulation of the enzyme catalase, in VLPs derived from the brome mosaic virus (BMV) to enhance the release of the drug tamoxifen induced by the hydrogen peroxide decomposition. VLPs were assembled from the BMV capsid protein through the complementarity of electrostatic charges with cationic surface of the catalase, in order to use its catalytic activity to convert hydrogen peroxide into oxygen, and promote the release of a drug of interest. DLS, zeta potential, and electron microscopy characterization confirmed the formation and stability of the BMV-Cat nanostructures, achieving an approximate loading ratio of 2 catalase molecules per VLP. Similarly, tamoxifen was loaded into the BMV-Cat nanoreactors to allow its delivery into the cells. Kinetic studies showed a decrease in catalytic activity after nanoencapsulation, probably due to diffusional limitations of the substrate within the VLP. However, greater stability of the encapsulated enzyme against adverse conditions is expected. The BMV-Cat nanoreactors represent a novel enzyme encapsulation strategy, showing a potential use with antineoplasic drugs, taking advantage of the cytotoxic effect of the drug and the antioxidant action of the enzyme through a single nanocarrier. Future studies will evaluate the stability of the enzyme with respect to time and different temperatures, as well as its potential use as a combined chemotherapy-enzyme delivery system using viral VLPs
Selective oxidation of 4-aminophenol on gold-based nanoreactors using capsules of different nature
No full textLos procesos de oxidación selectiva desempeñan un papel crucial en la obtención de sustancias químicas con alto valor agregado en diversas industrias al permitir transformar de forma eficiente y precisa materias primas a productos deseados. Gracias a las propiedades de los nanorreactores en especial a los que presentan estructura tipo Yolk-Shell con núcleos de oro y cápsulas de Cerio (Au@CeO2) y mezcla de óxidos de Cerio y Zirconio (Au@CeZrO) se propuso aplicarlos en procesos de oxidación selectiva de 4-aminofenol. La reacción de oxidación de 4-aminofenol y 4-nitrosofenol (intermediario de la reducción de 4-nitrofenol) fue monitoreada utilizando la técnica UV-Vis in-situ. Los espectros de UV-Vis obtenidos fueron procesados mediante la técnica de análisis de componentes principales. Se encontró la clara influencia del oxígeno de las cápsulas en la oxidación del 4-aminofenol a p-benzoquinona, así como en la oxidación del 4-nitrosofenolato a 4-nitrofenolato. Se concluyó que las cápsulas de los nanorreactores pueden fungir como fuentes de oxígeno activo para reacciones de oxidación.Selective oxidation processes play a crucial role in obtaining high-value chemical substances in various industries, allowing the efficient and precise transformation of raw materials into desired products. Thanks to the properties of nanoreactors, especially Yolk-Shell, with gold cores and capsules made of Cerium (Au@CeO2) and a mixture of Cerium and Zirconium oxides (Au@CeZrO), they were proposed for use in selective oxidation processes using the lattice oxygen species of capsules as a source of active oxygen. The oxidation reaction of 4-aminophenol and 4-nitrosophenol (intermediate of the 4-nitrophenol reduction) was monitored using in-situ UV-Vis technique. The obtained UV-Vis spectra were processed using principal component analysis techniques. It was found that the oxygen of the capsules influenced the oxidation of 4-aminophenol to p-benzoquinone as well as the oxidation of 4-nitrosophenolate. It was concluded that the oxide-based capsules can serve as a source of active oxygen in the case of oxidation reactions using nanoreactors
Funciones de activación autoaprendibles para redes neuronales convolucionales que preservan la privacidad mediante encriptación homomórfica
No full textThe security issues that arise in public cloud environments raise several concerns about privacy-preserving. Conventional security practices successfully protect stored and transmitted data by encryption, but not during data processing, where the data value extraction requires decryption. It creates critical exposure points for sensitive sectors with stringent regulations like healthcare, pharmaceutical, genomics, government, and financial, which cause hesitation to use these third-party services and prevent widespread practical adoption of cloud solutions. Homomorphic Encryption (HE) emerges as a mechanism for expanding the scope of public cloud services for sensitive data processing. HE allows a non-trustworthy third-party resource to process encrypted information without disclosing confidential data. However, high-demand solutions such as Convolutional Neural Network (CNN) models require efficient operations beyond HE additions and multiplications. The efficient implementation of cryptographically computable activation functions becomes imperative for developing a privacy-preserving CNN with HE (CNN-HE). In this dissertation, we propose a method to increase the accuracy and performance of privacy-preserving CNN-HE by Self-Learning Activation Functions (SLAF). SLAFs are polynomials with trainable coefficients updated during training, together with synaptic weights, for each polynomial independently to learn task-specific and CNN-specific features. We theoretically prove its feasibility to approximate any continuous activation function to the desired error as a function of the SLAF degree. Two CNN-HE models are proposed: CNN-HE-SLAF and CNN-HE-SLAF-R. In the first model, all activation functions are replaced by SLAFs, and CNN is trained to find weights and coefficients. In the second one, CNN is trained with the original activation function, then weights are fixed, activation is substituted by SLAF, and CNN is shortly re-trained to adapt SLAF coefficients. We demonstrate that such self-learning can achieve the same accuracy as a non-polynomial Rectified Linear Unit over non-homomorphic CNN models and lead to an increase in accuracy and higher performance (up to 6.26 times faster) than the state-of-the-art CNN-HE models on the MNIST optical character recognition benchmark dataset.Los problemas de seguridad que surgen en los entornos de nubes públicas plantean severas preocupaciones sobre la preservación de la privacidad de los datos. Las prácticas de seguridad convencionales pueden llegar a proteger información almacenada y transmitida mediante encriptación, pero no durante su procesamiento, donde la extracción de valor de un conjunto de datos requiere un proceso de descifrado. Esto plantea puntos críticos de exposición, especialmente en sectores sensibles altamente regulados como la industria de la salud, farmacéutica, genómica, gobierno y finanzas, lo que ha generado una considerable reticencia hacia el uso generalizado de estos servicios de terceros y ha obstaculizado la adopción práctica de soluciones basadas en la nube. La Encriptación Homomórfica (HE) ha surgido como un mecanismo para ampliar el alcance de los servicios de nube pública en infraestructuras compartidas para el procesamiento de datos sensibles. HE permite a recursos de terceros no confiables procesar información encriptada sin revelar datos confidenciales. Sin embargo, soluciones de alta demanda como los modelos de Redes Neuronales Convolucionales (CNN) requieren operaciones eficientes más allá de las sumas y multiplicaciones homomórficas. La implementación eficiente de funciones de activación criptográficamente computables se vuelve imperativa para desarrollar una CNN con HE que preserve la privacidad (CNN-HE). En esta tesis se propone un método para mejorar la precisión y el rendimiento de las CNN-HE mediante el uso de Funciones de Activación de Autoaprendizaje (SLAF). Las SLAF son polinomios con coeficientes entrenables actualizados en conjunto con los pesos sinápticos durante el proceso de entrenamiento del modelo, permitiendo a cada activación polinómica adaptarse de manera independiente para aprender características específicas tanto de la tarea en cuestión como de la CNN. Demostramos teóricamente la viabilidad de SLAF para aproximar cualquier función de activación continua con un error de aproximación deseado en función del grado de SLAF. Se proponen dos modelos de CNN-HE: CNN-HE-SLAF y CNN-HE-SLAF-R. En el primer modelo, todas las funciones de activación son reemplazadas por SLAF, y la CNN se entrena para encontrar pesos y coeficientes. En el segundo modelo, la CNN se entrena inicialmente con la función de activación original, luego se fijan los pesos sinápticos entrenados, se sustituye la función de activación por SLAF y se lleva a cabo un breve ..
Nanoparticle-assited photosynthesis in dinoflagellates and its implications for cell density and metabolite production
No full textEsta investigación se centró en potenciar la producción de metabolitos secundarios mediante la internalización de nanopartículas de trióxido de molibdeno (MoO3NPs), conocidas por sus propiedades ópticas, su capacidad de recolectar luz y sus propiedades plasmónicas. Se utilizó el método de Ablación Láser de Sólidos en Líquidos (ALSL) para su síntesis;se caracterizaron mediante espectroscopias Raman y UV-vis, así como microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se usó el modelo de Tauc, para determinar el band gap de las MoO3NPs. Se realizaron experimentos con la adición de MoO3NPs en cultivos del dinoflagelado Lingulodinium polyedra, por triplicado con sus respectivos cultivos de control. Para el seguimiento se desarrolló un un programa automático basado en la identificación y conteo celular a partir de imágenes. Los tratamientos consistieron en coloides de MoO3NPs sintetizadas en agua destilada. Se observó una eficiente internalización de las NPs en el dinoflagelado y se evaluó el crecimiento celular en controles y tratamientos. Las células del grupo tratamiento mostraron mayor longevidad y densidades celulares superiores respecto al grupo control. Además, el estudio de cromatografía de líquidos acoplada a un detector de espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) reveló absorciones de baja concentración de dos análogos de pectentoxinas: PTX1 y PTX11, únicamente en el grupo tratamiento. Esto sugiere una influencia de las MoO3NPs en la producción de metabolitos secundarios. Después de 72 días, las células de los tratamientos exhibían mayor movilidad y abundancia celular en comparación con el grupo control. Las imágenes de TEM mostraron que las células compartimentalizaron las MoO3NPs y que estas se conglomeraron alrededor de cuerpos lipídicos en el interior celular. Estos hallazgos subrayan el potencial de las MoO3NPs para aumentar la producción de metabolitos en microalgas, y sugiere nuevas direcciones para la investigación en biotecnología.This research focused on enhancing the production of secondary metabolites through the internalization of molybdenum trioxide nanoparticles (MoO3NPs), known for their optical properties, light-harvesting capabilities, and plasmonic properties. The Laser Ablation of Solids in Liquids (LASL) method was used for their synthesis, and they were characterized through Raman and UV-vis spectroscopy, as well as transmission electron microscopy (TEM). The Tauc model was used to determine the band gap of the MoO3NPs. A new methodology for cell counting was implemented, and an automatic program was developed based on cell identification from images. Efficient internalization of the NPs in the microalga Lingulodinium polyedra was observed, and cell growth was evaluated in triplicate for controls and treatments. The treatments consisted of colloids of MoO3 NPs synthesized in distilled water. The treated group of cells showed greater longevity and higher cell densities compared to the control group. Additionally, the Liquid Chromatography-Mass Spectrometry/Mass Spectrometry (LC-MS/MS) study revealed peaks of low concentration of PTX1 and PTX11 only in the treated group, suggesting a potential influence of MoO3NPs on the production of secondary metabolites. After harvesting the biomass for metabolomic and TEM studies, both control and treatment groups were reseeded, and it was found that, after 72 days, the treated cells exhibited greater mobility and cell abundance compared to the control group. TEM images showed that the cells compartmentalized the MoO3NPs and that these clustered around lipid bodies within the cell. These findings highlight the potential of MoO3NPs to improve cell health and increase metabolite production in microalgae, suggesting new directions for research in biotechnolog
Simulation of effects on the Mexican tuna fleet related to the implementation of a proposed Action Plan for the management of fishing capacity in the Eastern Pacific and the application of a General Linear Model
No full textLos océanos han influenciado directamente en la historia y al desarrollo de la humanidad. Debido a su extensión espacial e importancia como fuente de recursos, propiciaron una de las principales actividades de sostenimiento humano: la pesca. Uno de los principales grupos pesqueros son los túnidos, para el Pacífico Oriental destacan: el atún aleta amarilla (Thunnus albacares), barrilete (Katsuwonus pelamis) y atún patudo (Thunnus obesus); siendo el atún aleta amarilla la principal especie objetivo de la flota atunera mexicana. El aprovechamiento de estos organismos ha aumentado significativamente a través de los años, implicando el aumento en el número de embarcaciones y en el esfuerzo pesquero, consiguiendo ejercer una alta presión en las poblaciones. En el área de manejo de la Comisión Interamericana del Atún Tropical (CIAT) existe un exceso en la capacidad de flota, por lo que se han buscado opciones para reducir la capacidad de la flota atunera en pro de mantener una gestión sustentable del recurso. La CIAT ha buscado alternativas ecológicas y económicas, lo cual ha dado como resultado la propuesta del Plan de Acción para la Gestión de la Capacidad de la Flota. La propuesta cimienta su estructura en una visión económica, la cual estimularía la reducción de la capacidad y el esfuerzo pesquero por parte de las flotas. Sin embargo, a la fecha no hay ningún acuerdo para implementarlo, más aún, no han realizado simulaciones o ejercicios previos a su aplicación, por lo que en este trabajo pretendemos poner a prueba el Plan de Acción para la Gestión de la Capacidad de la Flota para estimar su aplicación en la flota atunera mexicana y contrastar sus resultados con Modelo General Lineal (MGL). Mediante la simulación de ambas metodologías se determinó que no existen diferencias significativas entre la captura total real y la captura total generada por el Plan de Acción, demostrando la existencia de variabilidad en la captura de túnidos por parte de la flota atunera mexicana, a su vez, la aplicación del MGL determino la importancia de la comunicación entre embarcaciones para la captura total de túnidos en área de gestión de la CIAT.The oceans have had a direct influence on the history and development of mankind. Due to their spatial extension and importance as a source of resources, they have favored one of the main human sustenance activities: fishing. One of the main fishing groups are the tuna species, for the Eastern Pacific: yellowfin tuna (Thunnus albacares), skipjack (Katsuwonus pelamis) and bigeye tuna (Thunnus obesus); yellowfin tuna being the main target species of the Mexican tuna fleet. The exploitation of these organisms has increased significantly over the years, which has led to an increase in the number of vessels and fishing effort, exerting high pressure on the populations. In the management area of the Inter-American Tropical Tuna Commission (IATTC) there is an excess in fleet capacity, so options have been sought to reduce the capacity of the tuna fleet in order to maintain sustainable management of the resource. The IATTC has sought alternatives, which has resulted in the proposed Action Plan for Fleet Capacity Management. The proposal is based on an economic vision, which would stimulate the reduction of fishing capacity. However, to date there is no agreement to implement it, and furthermore, no simulations or exercises have been carried out prior to its application. The proposal's structure is based on an economic vision, which would stimulate the reduction of fishing capacity and effort by the fleets. However, to date there is no agreement to implement it, moreover, no simulations have been carried out prior to its application, so in this work we intend to test the Action Plan for Fleet Capacity Management to estimate its application in the Mexican tuna fleet and contrast its results with the General Linear Model. Through the simulation of both methodologies, it was determined that there are no significant differences between the real total catch and the total catch generated by the Action Plan, demonstrating the existence of variability in the tuna catch by the Mexican tuna fleet. At the same time, the application of the GLM determined the importance of communication between vessels for the total catch of tuna in the IATTC management area
Effect of dietary lipid levels on biological performance, feed efficiency and nutritional quality of juvenile striped bass (Morone saxatilis)
No full textLas dietas utilizadas en el cultivo comercial de lobina rayada (Morone saxatilis) en jaulas marinas en Baja California contienen altos niveles de lípidos (>14%), lo que puede afectar la salud de los peces y elevar los costos de alimentación. El presente estudio evaluó el efecto del nivel de lípidos en dieta sobre el desempeño biológico, capacidad digestiva y eficiencia alimenticia en juveniles de lobina rayada, con hipótesis de que un 11% de lípidos en dieta satisface las necesidades nutricionales de la especie. Se formularon cuatro dietas isoproteicas (45% P) con diferentes niveles de lípidos (9, 11, 13 y 15%), denominadas D9, D11, D13 y D15. Los peces fueron alimentados a saciedad 3 veces al día durante 10 semanas, con 3 réplicas por tratamiento. El nivel de lípidos en dieta afectó significativamente el peso final, la ganancia de peso, la tasa de crecimiento específico y el alimento consumido. El peso final de los organismos disminuyó conforme aumentó el nivel de lípidos en dieta, de 63.65 ± 9.31g en los peces con la dieta D9 a 57.44 ± 8.90g en los peces con la dieta D15. Los peces de las dietas D9 y D11 lograron el mejor crecimiento y eficiencia alimenticia, siendo los alimentados con D11 los de mayor eficiencia de utilización de proteínas (TEP). La digestibilidad de las dietas (CDA) disminuyó conforme aumentó el contenido de lípidos, de 78.18% ± 5.28 en D9 a 69.12% ± 8.71 en D15. La actividad de la lipasa en el sistema digestivo aumentó con el contenido lipídico, de 83.7 ± 21.6 U/g de órgano en D9 a 115.2 ± 18.9 U/g de órgano en D15. Los peces alimentados con D9 mostraron el menor contenido de lípidos (7.23%) en músculo y los de la D15 el mayor valor (12.26%). No se observaron cambios significativos en el perfil de LC-PUFAs, manteniendo un buen perfil nutricional para el consumo humano. Con base en la eficiencia de la utilización del alimento y TEP, utilizando un modelo cuadrático se estimó un requerimiento de lípidos en dieta de un 11% para lobina rayada cultivada en agua de mar a 21°C.Diets used in commercial striped bass (Morone saxatilis) culture in marine cages in Baja California contain high levels of lipids (>14%), which can affect fish health and increase feed costs. The present study evaluated the effect of dietary lipid levels on biological performance, digestive capacity, and feed efficiency in juvenile striped bass, with the hypothesis that 11% dietary lipids will meet the nutritional needs of the species. Four isoproteic diets (45% P) with different lipid levels (9, 11, 13, and 15%) were formulated, named D9, D11, D13, and D15. Fish were fed to satiation 3 times a day for 10 weeks, with 3 replicates per treatment. Dietary lipid level in diets significantly affected final weight, weight gain, specific growth rate, and feed consumed. The final weight of the organisms decreased as the dietary lipid level increased, from 63.65 ± 9.31 g in fish fed the D9 diet to 57.44 ± 8.90 g in fish fed the D15 diet. Fish fed the D9 and D11 diets achieved the best growth and feed efficiency, with those fed the D11 diet having the highest protein utilization efficiency (PUE). Dietary digestibility (DD) decreased as the lipid content increased, from 78.18% ± 5.28 in D9 to 69.12% ± 8.71 in D15. Lipase activity in the digestive system increased with lipid content, from 83.7 ± 21.6 U/g of organ in D9 to 115.2 ± 18.9 U/g of organ in D15. Fish fed D9 showed the lowest lipid content (7.23%) in muscle and those fed D15 showed the highest value (12.26%). No significant changes were observed in the LC-PUFAs profile, maintaining a good nutritional profile for human consumption. Based on feed utilization efficiency and PUE, a quadratic model was used to estimate a dietary lipid requirement of 11% for striped bass cultured in seawater at 21°C
Nitrate assimilation and nitrogen reserves in the macroalga Eisenia arborea from populations at the southern and northern limits of the Mexican Pacific distribution under common field conditions.
No full textEn las costas de México, los bosques marinos conocidos como kelps se encuentran exclusivamente en la península de Baja California, en aguas templadas, marcando su límite sureño de distribución en el hemisferio norte. Estos ecosistemas han experimentado un declive debido al calentamiento, que reduce los nutrientes nitrogenados en el mar costero. Sin embargo, algunas poblaciones en su límite sur, especialmente la especie Eisenia arborea, conocida como la palmera sureña, han mostrado resiliencia bajo condiciones atípicas en comparación con otros bosques marinos más al norte. El objetivo de esta tesis fue comparar las reservas de nitrógeno y la asimilación de nitrato en el tejido de individuos de los límites norte y sur de México, utilizando jardines comunes recíprocos en las condiciones naturales de cada localidad. La hipótesis planteó que Eisenia arborea de la población del límite sur en el hemisferio norte, localizada en aguas subtropicales en Baja California Sur, tiene una mayor capacidad de asimilación de nitrato y diferencias en las reservas de nitrógeno en comparación con una población más norteña. Durante el experimento de trasplantes recíprocos, los sitios en la región sur fueron significativamente más cálidos que en la región norte. Se encontró que los ejemplares de Eisenia arborea del límite sur mantenían una concentración significativamente mayor de nitrógeno isotópico (δ15N) en su tejido en comparación con la población del norte durante más de un mes en ambas regiones de trasplantes, bajo las mismas condiciones de campo. Sin embargo, después de un enriquecimiento con nitratos, no se encontraron diferencias significativas entre las dos poblaciones en el nitrógeno elemental (% N) o isotópico (δ15N) en el tejido. Aunque no se observaron diferencias en las concentraciones de nitrógeno elemental en el tejido ni en la asimilación de nitratos a corto plazo entre las poblaciones, los resultados sugieren que la formación de reservas podría ser diferente, reflejada en diferencias duraderas en las concentraciones de δ15N. Estudiar las variaciones poblacionales en la acumulación o utilización de reservas de nitrógeno podría arrojar luz sobre la estrategia de supervivencia que emplea la población de Eisenia en el límite sur bajo ambientes cálidos con escasez de nitrato.On the Mexican coastline, kelp forests are found exclusively along the Baja California peninsula, generally in temperate waters, with their southern distributional limit in the northern hemisphere in the state of Baja California Sur. Kelp ecosystems have experienced a decline due to warming events, which reduce nitrogen nutrients in coastal waters. However, some populations at their southern limit, especially those of the species Eisenia arborea, known as the southern palm kelp, have shown resilience under atypical conditions compared to other more northern kelp forests. The objective of this thesis was to compare nitrogen reserves and nitrate assimilation in the tissue of individuals from the northern and southern limit populations of Mexico, using reciprocal transplants and common gardens in natural field conditions. The hypothesis proposed was that Eisenia arborea from the southern limit population in the northern hemisphere, located in subtropical waters in Baja California Sur, has a greater capacity for nitrate assimilation and differences in nitrogen reserves compared to a more northern population. During the reciprocal transplant experiment, the sites in the southern region were significantly warmer than those in the northern region. Eisenia arborea specimens from the southern limit maintained a significantly higher concentration of isotopic nitrogen (δ15N) in their tissue compared to the northern population for over a month in both transplant regions, even under the same field conditions. However, after nitrate enrichment, no significant differences were found between the two populations in elemental nitrogen (% N) or isotopic nitrogen (δ15N) in the tissue. Although no differences were observed in the concentrations of elemental nitrogen in the tissue or in short-term nitrate assimilation between the populations, the results suggest that reserve formation could be different, reflected in the lasting differences found in δ15N concentrations. Studying population variations in the accumulation or utilization of nitrogen reserves could shed light on the survival strategy employed by the Eisenia population at the southern limit under warm conditions with nitrate scarcity
Modeling of a solar thermal plant to produce hot water and steam for a brewery factory
No full textEl impacto medioambiental causado por la explotación intensiva de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ha alcanzado un nivel crítico. Además, dado que el sector industrial es el mayor consumidor de energía, principalmente en forma de calor, se ha vuelto esencial implementar energía solar térmica en los procesos industriales, tales como los de las industrias de procesamiento de alimentos y bebidas, que no requieren altas temperaturas. Consecuentemente, este estudio investiga la viabilidad de suministrar calor en forma de agua caliente a 80 °C y vapor saturado a 160 °C a una cervecería de mediana capacidad a través de una planta solar híbrida compuesta por colectores de placa plana y concentradores de tiro parabólico, junto con almacenamiento de energía térmica en calor sensible. La investigación se llevó a cabo de forma numérica utilizando las condiciones meteorológicas de Ensenada, Baja California, México, ciudad que se beneficia de altos niveles de irradiación solar. Las fracciones solares anuales promedio alcanzadas fueron del 49.9% para la producción de agua caliente y del 37.3% para la generación de vapor, con un costo nivelado de calor de 0.032 USD/kWh. Este costo es competitivo en comparación con los valores reportados en otros proyectos solares similares, lo que resalta la viabilidad del proyecto. Además, la reducción en el consumo de combustibles fósiles resultó en una disminución anual de 252 toneladas de emisiones de dióxido de carbono. Este trabajo establece un precedente para una metodología de aplicación de energía solar térmica en la industria cervecera y, en general, en procesos industriales con demanda variable de calor.The environmental impact resulting from the intensive exploitation of fossil fuels for heat and electricity generation has reached a critical level. Furthermore, since the industrial sector is the largest consumer of energy, primarily in the form of heat, it has become essential to implement renewable solar heat in industrial processes, such as those in the food processing and beverage industries, which do not require high temperatures. Consequently, this study investigates the feasibility of supplying heat in the form of hot water at 80 °C and saturated steam at 160 °C to a medium-sized brewery through a hybrid solar plant composed of flat plate and parabolic trough collectors, along with sensible thermal energy storage. The research was conducted numerically using the meteorological conditions of Ensenada, Baja California, Mexico, which benefits from high levels of solar radiation. The average annual solar fractions achieved were 49.9% for hot water production and 37.3% for steam generation, with a levelized cost of heat of 0.032 USD/kWh. This cost is competitive compared to values reported in other similar solar projects, highlighting the viability of the project. Additionally, the reduction in fossil fuel consumption resulted in an annual decrease of 252 tons of carbon dioxide emissions. This work establishes a precedent for a methodology to apply solar thermal energy in the brewing industry and, more broadly, in industrial processes with variable heat demand