Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Fabrication and characterization of p-n junctions using SnOx thin films for flexible electronics
No full textEl óxido de estaño (SnOx) se ha utilizado en la fabricación de dispositivos transparentes y flexibles como sensores y transistores debido a sus propiedades ópticas y electrónicas. En las películas delgadas de SnOx, al variar la presión parcial relativa de oxígeno (ppO2) y la presión de trabajo, el tipo de portadores mayoritarios puede cambiar de tipo huecos a tipo electrones. En este trabajo, se obtienen películas delgadas de SnOx por pulverización catódica con magnetrón DC variando la ppO2 de 4.8 a 18.5 %, la presión de trabajo entre 1.8 y 2.5 mTorr y usando una potencia de 30 W. Las películas delgadas de SnOx son sometidas a un tratamiento térmico de 180 °C durante 30 min para asegurar la formación completa de la fase SnO. Se muestra la caracterización de las películas delgadas de SnOx por XRD, XPS, UV-vis y efecto Hall. Después del tratamiento térmico a 180 °C, las películas presentan una estructura tetragonal con trazas de Sn. Estas trazas de Sn0 disminuyen a medida que aumenta la ppO2; sin embargo, no desaparecen por completo. Las trazas restantes de Sn0 causan un estado aceptor en las películas delgadas de SnOx, lo que mejora el valor de la movilidad de sus portadores mayoritarios y la transmitancia de las películas tipo p. Se obtienen las películas delgadas de SnOx tipo p cuando se crecen en un intervalo de ppO2 de 4.8 % a 9.5 %. Los resultados de XPS demuestran que la película delgada depositada a ppO2 de 8.0 %, tiene un contenido de Sn2+ del 77 %, y después del tratamiento disminuye al 47 %. Para las películas delgadas de SnOx a ppO2 de 18.5 %, el contenido de Sn2+ disminuye ligeramente del 55 % al 53 %, después del tratamiento térmico. Las películas delgadas depositadas a ppO2 de 18.5 % experimentan menos oxidación después del recocido, mostrando un comportamiento de tipo n. La estequiometría de las películas delgadas de SnOx, obtenida por XPS, es SnO1.2 tanto para las muestras tipo p como las muestras tipo n. Utilizando las condiciones para obtener películas delgadas de SnOx con comportamiento tipo n y tipo p, se fabrica una unión p-n transparente por fotolitografía entre la película delgada depositada a una ppO2 de 8.0 % (tipo p) y la depositada en una ppO2 de 18.5 % (tipo n) sobre un sustrato de vidrio y otra sobre un sustrato flexible (poli-imida). Los diodos fabricados de SnOx exhiben características rectificadoras I–V, y para el caso del sustrato de poli-imida se obtiene un voltaje de encendido de 2.24 V, utilizando como contactos ...Tin oxide (SnOx) has been widely used to fabricate transparent and flexible devices because of its optical and electronic properties. Also, it is well known that by varying the relative oxygen partial pressure (ppO2) and the working pressure, the carrier type of the SnOx thin films can change from p-type to ntype. In this work, a method to obtain SnOx thin films by DC magnetron sputtering at room temperature is developed. The carrier type of the SnOx thin films changes from p-type to n-type by increasing the relative oxygen partial pressure (ppO2) from 4.8 to 18.5 % and varying the working pressure between 1.8 and 2.5 mTorr. SnOx thin films are annealed at 180 °C for 30 min in air to improve their crystalline structure. The SnOx films display a tetragonal structure with Sn traces. These Sn traces decrease as the ppO2 increase; however, they do not disappear completely. These remaining traces of Sn are promoting an acceptor state in the SnOx thin film, which enhances p-type mobility value and transmittance in the SnOx films. XPS results confirm that the SnOx thin film is deposited at ppO2 of 8.0 % had 77 % of Sn2+content, and by further annealing, it decreases to 47 %. At ppO2 of 18.5 % the Sn2+ content decreases from 55 % to 53% after annealing. XPS results show the stoichiometry of SnOx thin films is SnO1.2 for both p-type and n-type thin films. Using the conditions to obtain SnOx thin films with n-type and p-type behavior, a p-n diode is fabricated using p-SnOx thin film at a ppO2 of 8.0 % and n-SnOx at ppO2 of 18.5% on glass and polyimide substrates using lithography techniques. SnOx junctions on polyimide exhibit I–V rectifying characteristics with a turn-on voltage of 2.24 V using Cr and ITO contacts. The diode fabricated on a flexible substrate retained its rectifying behavior even when it is bended, making it attractive for the transparent and flexible electronics
Characterization of an autonomous car driving styles using virtual reality
No full textUn automóvil autónomo es aquel que manipula el volante, el acelerador y el freno sin el control directo de un conductor, y está diseñado para que el conductor no inspeccione constantemente el camino mientras el vehículo opera en modo autónomo. Un viaje en un automóvil puede ser estresante tanto para el pasajero como para el conductor. La comodidad es importante y el estilo de conducción impacta directamente en ella. En este trabajo se propone una metodología general que permite crear estilos de conducción a partir de los parámetros de los controladores de un automóvil autónomo. Se desarrolló un simulador de automóviles autónomos con realidad virtual para crear una instancia de la metodología propuesta. Mediante experimentación con personas se encontró la “Mínima Diferencia Notable” del parámetro T (“Tiempo a colisión”) del “Modelo de Conducción Inteligente (IDM)” y se propusieron cuatro estilos de conducción que resultaron ser igualmente preferidos por los usuarios del simulador. En este trabajo, también se presenta un análisis detallado del comportamiento de los parámetros del IDM.An autonomous car is a vehicle that can operate without the direct input of a driver’s steering, acceleration, and braking. It is designed so that the driver is not expected to constantly monitor the roadway while operating in self-driving mode. Traveling in a car may be stressful for the driver and the passenger, and the driving style impacts comfort. The proposed general methodology for creating driving styles for autonomous cars includes the use of controller parameters. An autonomous car simulator with virtual reality was developed, which was useful to follow the proposed methodology. Experimentation with human beings was done as well, and a “Just Noticeable Difference” was found for the T (“Time to collision”) parameter from the “Intelligent Driver Model (IDM)”. Additionally, four driving styles that were equally liked by the simulator’s users were proposed. Also, this work presents a detailed analysis of the IDM parameter behavior
Fishery and demography of the shovelnose guitarfish, Pseudobatos productus, in Bahía Sebastián Vizcaíno, México
No full textLa guitarra blanca, Pseudobatos productus, es una especie de raya bentónica cuya distribución geográfica se restringe en su mayoría a la región noroccidental de México. Es la especie de raya más importante en la pesquería artesanal de elasmobranuios de la región, presenta un alto grado de diferenciación genética a lo largo de su distribución y por tanto diferencias intraespecíficas importantes en su biología. En este trabajo se describieron aspectos reproductivos y del crecimiento de la guitarra blanca así como su demografía en Bahía Sebastián Vizcaíno que es una de las tres zonas a nivel nacional en donde se pesca esta especie de manera importante. El ciclo reproductivo de la guitarra blanca en esta bahía es anual. La ovulación y fertilización ocurren durante verano y después del cual continúa un periodo de diapausa embrionaria de ocho meses que toma lugar desde septiembre hasta abril del año siguiente, momento en el que se interrumpe la diapausa y comienza un periodo de desarrollo embrionario de cuatro meses desde mayo hasta agosto, momento en el que ocurre el nacimiento. La longitud de nacimiento estimada fue 20 cm. Longitud de madurez sexual para machos y hembras fue 90 y 92 cm, respectivamente. Existe una relación lineal entre la fecundidad y el tamaño maternal. La longitud media de preñez estimada fue 103.8 cm. La guitarra blanca tiene mayor fecundidad (11 ± 3 crías) a lo largo de la costa oeste de la península de Baja California con respecto al golfo de California y también tiene la mayor fecundidad entre las especies de su género. Particularmente en Bahía Sebastián Vizcaíno, la veda de pesca parece tener una duración insuficiente para proteger una porción de las hembras reproductoras que permanecen en las áreas de la laguna una vez que se levanta la veda. Los valores de los parámetros de crecimiento estimados fueron L∞= 156.45 cm, k= 0.10 cm año-1 y t0= -2.68 años para las hembras y L∞= 111.96 cm, k= 0.17 cm año-1 y t0= -2.17 años para los machos. La demografía de la guitarra blanca fue representada por parámetros de vida obtenidos a partir de datos reproductivos y de edad y crecimiento generados en el mismo periodo de tiempo el cual también corresponde al periodo en el que se estimó la mortalidad total utilizada en el análisis demográfico. Se estimó una edad máxima de 26 años y se consideró una edad de madurez sexual de 6 años. Se encontró que la población de P. productus en Bahía Sebastián Vizcaíno está incrementando (λ = 1.3), con un tiempo ...The shovelnose guitarfish, Pseudobatos productus, is a benthics ray species with geographical distribution mostly restricted to the northwestern region of Mexico. It is the most important ray species in the artisanal fishery of elasmobranchs in the region. It presents a high degree of genetic differentiation throughout its distribution and important intraspecific differences in its biology. In this work, were described reproductive and ange and growth aspects of the species as well as its demography in Bahía Sebastián Vizcaíno, which is one of the three areas nationwide where it is fished in an important way. The reproductive cycle of the shovelnose guitarfish in this bay is annual. Ovulation and fertilization occur during summer and after which an eight-month embryonic diapause period continues, taking place from September to April of the following year, when the diapause is interrupted. Then, a four-month embryonic development period begins in May and until August, when the birth occurs. The estimated birth length was 20 cm. Length of median maturity for males and females was 90 and 92 cm, respectively. There is a linear relationship between fertility and maternal size. The estimated median length of pregnancy was 103.8 cm. The white guitar has the highest fecundity (11 ± 3 offspring) along the west coast of the Baja California peninsula with respect to the Gulf of California and also has the highest fecundity among the species of its genus. Particularly in Bahía Sebastián Vizcaíno, the fishing ban appears to be of insufficient duration to protect a portion of the breeding females that remain in the lagoon areas once the ban is lifted. The values of the estimated parameters were L∞ = 156.45 cm, k = 0.10 cm year-1 and t0 = -2.68 years for females and L∞ = 111.96 cm, k = 0.17 cm year-1 and t0 = -2.17 years for males. The demography of the shovelnose guitarfish was represented by parameters obtained from reproductive and growth data generated in the same period of time, which also corresponds to the period in which the total mortality used in the demographic analysis was estimated. A maximum age of 26 years was estimated and an age of sexual maturity of 6 years was considered. It was found that the population of P. productus in Bahía Sebastián Vizcaíno is increasing (λ = 1.3), with a generation time of 10.46 years and a reproductive rate of 6,106 per generation. It is considered that the population can sustain the current levels of fishing exploitation ..
Composition of bird communities in xeroriparian systems during the non-breeding season in the southern part of the Mexican Plateau
No full textLos sistemas xeroriparios son uno de los hábitats con menor superficie en los Llanos de Ojuelos. En otras regiones áridas estos sistemas juegan un papel crítico para la supervivencia de las aves, pero en los Llanos se desconocía su importancia para éstas, por lo que el presente estudio se planteó los siguientes objetivos: 1) Documentar la riqueza y abundancia de aves y su variación temporal durante la época no reproductiva y, 2) determinar la relación entre las aves y los atributos de la vegetación en sistemas xeroriparios con el fin de probar la hipótesis de que a mayor complejidad estructural de la vegetación mayor riqueza y abundancia de aves. Para ello, estudié las aves en tres sistemas xeroriparios independientes y geográficamente separados durante la temporada no reproductiva 2019-2020. Para documentar la riqueza y estimar la abundancia de aves en cada sistema xeroripario realicé muestreos mensualmente entre septiembre, 2019 y marzo, 2020 en tres sitios de conteo en cada sistema. Exploré la relación de la composición de los ensamblajes de aves con los atributos de la vegetación usando como variables la composición y altura de árboles y arbustos, la diversidad de altura foliar, cobertura de herbáceas y cobertura del dosel. Documenté 936 individuos de 48 especies de aves, 30 de las cuales son residentes y 18 migratorias. Spizella passerina fue la especie más abundante con 149 individuos. Melanotis caerulescens y Catharus guttatus son nuevos registros para la región. El recambio de especies entre sistemas y entre los sitios dentro de ellos fue alto, y también entre los periodos de muestreo. Hubo diferencias en la riqueza y abundancia de aves entre los sistemas y entre los sitios dentro de los mismos, pero no hubo un efecto temporal sobre riqueza ni abundancia. Las comunidades de aves fueron influenciadas de manera positiva por la estructura vertical de la vegetación, y de manera negativa por la cobertura de dosel. La riqueza de aves se relacionó positivamente con la cobertura de herbáceas. La heterogeneidad de los sistemas xeroriparios y su estabilidad temporal contribuyen a la conservación regional de las aves en el sur del Altiplano Mexicano.Xeroriparian systems are one of the habitats with the smallest surface in the Llanos de Ojuelos. In other arid regions these systems play a critical role for the survival of birds, but in the Llanos their importance for them was unknown, so the present study addressed the following objectives: 1) To document the richness and abundance of birds and its temporal variation during the non-breeding season and, 2) determine the relationship between birds and vegetation attributes in xeroriparian systems to test the hypothesis that greater structural complexity of the vegetation lead to greater richness and abundance of birds. To do this, I studied birds in three independent and geographically separated xeroriparian systems during the 2019-2020 non-breeding season. To document bird richness and estimate their abundance in each xeroriparian system, I carried out monthly surveys between September 2019 and March 2020 at three count stations in each system. I explored the relationship between bird assemblages and vegetation attributes using the composition and height of trees and shrubs, the index of foliage height diversity, and cover by herbs as variables. I documented 936 individuals of 48 species of birds, 30 of which are resident and 18 migratory. Spizella passerina was the most abundant species with 149 individuals. Melanotis caerulescens and Catharus guttatus are new records for the region. Species turnover between xeroriparian systems and between sites within them was high, as it was also between sampling periods. There were differences in bird richness and abundance between systems and between sites within systems, but there was no temporal effect on richness or abundance. Bird communities were influenced positively by vertical structure of the vegetation, and negatively by canopy cover. The richness of birds was related positively with herb cover. The heterogeneity of the xeroriparian systems and their temporal stability contribute to the regional conservation of birds in the southern Mexican Plateau
Seismic and shallow thermal exploration and its correlation with lithological wells columns from the caldera La Reforma, Baja California Sur, Mexico
No full textA pesar de la limitada información del subsuelo en la caldera La Reforma, Baja California Sur, se reporta la presencia de manifestaciones hidrotermales en superficie, lo cual la coloca como una zona con posible potencial geotérmico, principalmente para usos directos. Con el fin de determinar la distribución de sus estructuras geológicas en la parte más superficial, conocer su litología y estimar, como primera aproximación, el comportamiento térmico somero (local), se realizó un levantamiento de datos sísmicos someros de aproximadamente 5 km de longitud, se perforaron dos pozos someros (55 m) y se registró la temperatura in-situ en cada pozo. Con la información símica se generaron modelos de velocidad de ondas S, mediante el Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW, por sus siglas en inglés), los cuales se correlacionaron favorablemente con las columnas litológicas de cada pozo, que muestran secuencias de pómez, ceniza volcánica y basalto. El modelo de MASW se comparó con una sección sísmica de reflexión que presenta cuerpos de baja velocidad consistentes con anomalías de alta conductividad eléctrica cercanas a la zona de estudio, que pueden estar asociadas al fracturamiento y a la posible presencia de alteraciones hidrotermales. Por otro lado, se evaluó la variación de la temperatura superficial en un año y se determinó que puede afectar los registros de temperaturas del subsuelo en los primeros 15 a 25 m de profundidad. Se estimó la Temperatura Estabilizada de Formación (TEF) en 30 m, 40 m, y en la profundidad máxima de cada pozo con 5 métodos analíticos, estimándose también el flujo de calor (método de Bullard Plot) y los gradientes térmicos someros. Los resultados de las estimaciones térmicas muestran valores más elevados a los esperados para esa profundidad. Ambos pozos se ubican por encima de la zona de baja velocidad sísmica, lo que permite inferir que las anomalías térmicas pueden corresponder tanto a los efectos de la temperatura superficial como a la posible presencia de alteración hidrotermal en el subsuelo. Con estas observaciones, se sugiere continuar con la exploración tanto geofísica como térmica, de manera exhaustiva en las zonas de anomalía sísmica, para evaluar con mayor precisión el potencial geotérmico en la zona de estudio.In spite of the limited information about the subsurface in the caldera La Reforma (CLR), Baja California Sur, there are some thermal springs on the surface that have been reported in the literature, which place this caldera as a zone with possible geothermal potential, mainly for direct-uses. To survey the distribution of the near-surface geological structures, to identify its lithology, and to estimate the shallow thermal behavior, in the periphery of CLR, seismic data acquisition of about 5 km was performed, two wells of 55 m depth were drilled, and temperature measurements were made in each well. By applying the Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) method to seismic data it was generated S-wave velocity models which were correlated in agreement with the lithological information of the two wells (sequences of pumice, volcanic ash, and basalt). MASW model was also compared with a section of seismic reflection which presents low-velocity structures which were associated with high electrical conductivity anomalies, faults, and possibly with hydrothermal alteration. On the other hand, it was evaluated the behavior of the surface air temperature fluctuations (daily temperatures corresponding to the year 2017), suggesting that the surface thermal effect reaches depths between 15 and 25 meters in the study area. The Static Formation Temperatures (SFT) was estimated at depths of 30 m, 40 m and the bottom-hole of each well respectively using five analytical methods, was also estimated the heat flow with Bullard Plot method, and the shallow thermal gradients. The calculated and estimated results in this work, provide thermal values which are higher than expected to these depths. Due to wells are located above the low-velocity seismic structures, the shallow thermal anomaly might be related to both surface thermal effect and to the likely presence of hydrothermal alteration. These results allow us to suggest continuing with the geophysical and thermal exploration focusing mainly in the areas related to seismic anomalies, to evaluate more accurately the geothermal potential of the study zone
Determination of the dielectric permittivity of Rum and its mixtures in RF/microwave frequencies using coaxial probe and balanced sensor
No full textEn este trabajo se presenta el estudio de las propiedades dieléctricas del ron Havana Club Añejo 3 Años, de origen y fabricación cubanos, así como de mezclas del mismo con las sustancias metanol, etanol y agua no-ionizada en diferentes concentraciones empleando una punta de prueba coaxial con terminación abierta en el rango de frecuencias de RF/microondas. Se presentan los valores de permitividad compleja de las muestras bajo prueba y los diagramas de relajación Cole-Cole correspondientes a cada líquido medido. Se presenta el análisis de los parámetros de relajación para las mezclas en distintas concentraciones aportando los datos a la literatura científica. Se realiza una comparación de los datos medidos con modelos analíticos de permitividad compleja de mezclas binarias, y se discuten los resultados obtenidos. Se realiza un análisis electromagnético de la distribución del campo eléctrico dentro de los líquidos utilizados para el estudio a tres frecuencias de microondas y se plantea un criterio para optimizar el volumen de materiales líquidos manteniendo la precisión de las mediciones. Los resultados alcanzados mediante el criterio propuesto se comparan con los que se obtuvieron aplicando un criterio encontrado en la literatura, demostrando que se obtiene una mejora notable al utilizar el criterio propuesto con base en la magnitud del campo E. Se hace un análisis sobre las diferencias y la precisión que fueron obtenidas. Se reporta finalmente el diseño de un sensor balanceado para medir la permitividad de líquidos que está compuesto por dos líneas tipo stripline paralelas y acopladas, con capacidad para hacer mediciones en el rango de microondas en los modos común y diferencial. Se presentan las ventajas que posee este sensor en términos de sensibilidad y de concentración del campo E, comparado con el sensor coaxial comercial. Se muestra la relación existente entre la permitividad compleja del material bajo análisis y sus parámetros de reflexión en modo diferencial obtenidos mediante simulación.In this work, the study of the dielectric properties of rum Havana Club Añejo 3 Años, of Cuban origin and manufacture, as well as that of its mixtures with the substances methanol, ethanol and deionized water in different concentrations using an open ended coaxial probe in the RF/microwave frequency range is presented. Complex permittivity of samples under test and Cole-Cole relaxation diagrams corresponding to each measured liquid are reported. The analysis of relaxation parameters for the mixtures in different concentration levels is presented, contributing with the data to the scientific literature. A comparison of measured data with analytic models of complex permittivity of binary mixtures is realized, the results are discussed. Distribution of electric field inside of liquids used for the study at three microwave frequency points is determined by electromagnetic simulation, and a criterion for volume optimization of liquids materials maintaining accuracy in measurements is proposed. The results obtained by proposed criterion were compared with those obtained using a criterion found in literature, it was demonstrated that a noticeable improvement is obtained using the proposed criterion based on the magnitude of the E-field. Difference and accuracy obtained are shown and discussed. Finally, the design of a balanced sensor for liquids permittivity measurements composed of two parallel coupled lines striplines type with capability to realize measurements in microwave range in common and differential modes is presented. Advantages of this sensor in terms of sensibility and electric E-field concentration compared with commercial coaxial sensor is presented. It is shown an existent relation between complex permittivity of material under test and their reflection parameters in differential mode obtained by simulation
Study of the microbial communities associated to geothermal environments of the Wagner fault, Gulf of California
No full textLa falla Wagner es parte del sistema de fallas del golfo de California localizado en la zona norte del golfo. La falla presenta alta actividad termal y de emisión de gases en la frontera este de la cuenca Wagner, lo que la convierte en un sitio de interés para realizar estudios sobre la adaptación microbiana a condiciones extremas. En este trabajo se analizaron muestras de sedimento colectadas durante la campaña oceanográfica Geotermia II realizada de septiembre a octubre del 2015. Se estudiaron muestras tomadas hasta una profundidad de 2.2 metros bajo la superficie del suelo marino y que mostraron gradientes de temperatura a lo largo de la columna sedimentaria, siendo la temperatura máxima registrada de 99 °C en las secciones más profundas. Se analizaron las muestras provenientes de 3 estaciones de muestreo, donde se obtuvieron 2 núcleos por estación, los cuales presentaban diferencias en temperatura entre núcleos. Cada núcleo se seccionó cada 20 centímetros y cada sección fue liofilizada. Para el análisis metagenómico se extrajo el ADN total de 66 muestras independientes, se amplificó la región hipervariable V4 del gen de la subunidad 16S de ARNr y se secuenció utilizando la plataforma MiSeq de Illumina. En total se analizaron un total de 2.2 millones de secuencias, de las cuales se obtuvieron 1,706 OTUs distintos (1,336 bacterianos, 278 de arqueas y 92 sin asignar). Los resultados indicaron que las zonas más calientes presentan una baja diversidad de microrganismos, y que es la profundidad la característica que influye más en el patrón de distribución de la muestra. También se observan diferencias entre las comunidades de los núcleos fríos y los núcleos calientes y a lo largo del perfil de profundidad. Solo las secciones más superficiales, las de los 20 primeros centímetros, son las que mostraron unas comunidades muy parecidas entre todas las estaciones.The Wagner fault is part of the Gulf of California fault system located in the Northern area. This fault has high thermal and gas seepage activities at the Eastern border of the Wagner basin, which makes it an interesting site for the study of microbial adaptation to extreme conditions. In this work, sediment samples collected during the Geotermia II oceanographic campaign (September-October, 2015) were analyzed. The studied samples were taken up to 2.2 meters below the seafloor and with different temperature gradients along the sedimentary column, with the highest temperature registered at 99 °C at the deepest sections. Samples from three sample stations were analyzed, from which were obtained two cores that presented differences in temperature. Each core was sectioned every 20 centimeters and each section was lyophilized. For metagenomic analysis, total DNA from 66 independent samples was extracted; the hypervariable region V4 was amplified from the 16S rRNA subunit and, the samples were sequenced using the Illumina MiSeq platform. A total of 2.2 million sequences were analyzed from which was obtained 1,706 OTUs (1,336 bacterial; 278 archaeal; and 92 unassigned). Results showed that the warmer regions have lower microorganism diversity and, that depth is crucial for the distribution pattern of the sample. It also was observed differences between microbial communities in the cold and hot core along the depth profile. Only the more superficial sections, i.e., the first 20 centimeters, showed very similar communities between all stations
Experimental and theoretical investigation of a direct-contact humidification-dehumidification desalination system
No full textEn este trabajo se presenta una investigación numérica y experimental de un sistema de desalinización por humidificación-deshumidificación usando intercambiadores de calor de contacto directo. El sistema opera en circuitos abiertos tanto para el aire como para el agua y no contiene materiales o dispositivos de relleno dentro del humidificador o del deshumidificador. Las ecuaciones de conservación de masa y energía en estado estacionario se resolvieron mediante un esquema de diferencias finitas, durante la solución, las propiedades de los fluidos se evaluaron tomando en cuenta una malla nodal y se analizaron los efectos de las principales propiedades de los fluidos de trabajo, así como los efectos de la geometría de los intercambiadores de calor a través de la variación de la relación de alturas entre ambos equipos. La mayor producción alcanzada fue de 242.2 kg/h con una relación de alturas de 2.0. El aumento de la relación de altura favorece el desempeño del sistema; sin embargo, los incrementos en la producción de agua dulce con una relación de alturas mayor a 1.5 no fueron significativos. Dado que no se consideró ningún proceso de recuperación de calor en la configuración estudiada, la relación de producto obtenido (GOR) calculada fue consistentemente bajo para todos los casos analizados. El valor máximo de GOR obtenido fue de 0.58. Se fabricó e instrumentó una instalación experimental donde se reprodujeron las condiciones de operación de una planta de desalinización con las características planteadas en el estudio numérico. Los resultaros experimentales se compararon con resultados numéricos obteniendo errores relativos no mayores al 10\% para las temperaturas del aire de salida del humidificador y errores relativos menores a un 4.5\% para la temperatura de salida del deshumidificador. La mayor producción alcanzada en la instalación experimental fue de 3.2 L/día, con un suministro de energía térmica de 88 kWh. La salinidad de la salmuera generada por el sistema se calculó con un valor de 35.10 ppm.This work presents a numerical and experimental study of a Humidification Dehumidification desalination system using direct contact heat exchangers. The system operates in open circuits for both air and water and contains no packing materials or devices inside the humidifier or dehumidifier. The mass and energy conservation equations in stationary state were solved by means of a scheme of finite differences. During the solution, the properties of the fluids were evaluated taking into account a nodal mesh and the effects of the main properties of the working fluids were analyzed, as well as the effects of the geometry of the heat exchangers through the variation of the relation of heights between both devices. The highest freshwater production was 242.2 kg/h with a height ratio of 2.0. The increase in the height ratio favors the performance of the system; however, the increases in freshwater production with a height ratio greater than 1.5 were not significant. Since no heat recovery process was considered in the configuration studied, the calculated Gained-output ratio (GOR) was consistently low for all cases analyzed. The maximum GOR obtained was 0.58. An experimental facility was manufactured and instrumented where the operating conditions of a desalination plant were reproduced with the conditions raised in the numerical study. The experimental results were compared with numerical results obtaining relative errors not greater than 10\% for the humidifier outlet air temperatures and relative errors less than 4.5\% for the dehumidifier outlet temperature. The highest production reached in the experimental installation was 3.2 L/day, with a thermal energy supply of 88 kWh. The salinity of the brine generated by the system was calculated with a value of 35.1015 ppm
Dispositivos fotónicos para una plataforma biomédica
No full textIn the present work, three different methods for inscribing different configurations of waveguides in transparent nanopolycrystalline yttria stabilized zirconia (nc-YSZ) ceramics are described. The laser source was an Ytterbium fiber laser (Satsuma HP2, Amplitude Systmes) producing 400 femtosecond-pulses at a central wavelength of 1030nm with variable repetition rate. A different laser frequency regime was selected for each type of waveguide being written, showing different mechanisms of laser interactions can lead to waveguides fabrication. The per pulse energy, and processing optics were also carefully selected. The present results indicate that waveguide propagation features are strongly dependent on several material and laser irradiation conditions, such as inherent oxygen vacancies in the nc-YSZ and pulse repetition rate, respectively. The optical properties of the nc-YSZ and its relation to the origin of the waveguide creation mechanisms are discussed. In the first method, samples were irradiated above the ablation threshold at 500kHz to create two parallel channels of varying separation (10μm, 15μm, 20μm, and 30μm). Light is guided in between every pair of channels where the material has not been modified by direct femtosecond-laser interaction. Optical characterization at 633nm was performed, showing that the unmodified material has high losses principally due to scattering. The second method consist in irradiating the surface of transparent nc-YSZ polycrystalline ceramics at 1000kHz by scanning the sample with respect to the focused laser beam. To achieve proper fabrication and the desired guiding features, several scans of the same area are needed. The outcome are planar waveguides in which light is guided by the direct femtosecond-laser modified region. Optical characterization at 633nm and 810nm, as well as annealing experiments, unveiled the unique thermal resilience these waveguides posses. The third method reports on the fabrication of depressed cladding waveguides inscribed by direct femtosecond-laser pulses irradiation at 1kHz in transparent nc-YSZ polycrystalline ceramics. The waveguides consisted of two different circular structures with diameters of 30μm and 100μm, and different lengths. Optical characterization at 633nm, 810nm, and 1568nm was performed. The obtained modal profiles show dependence on the structure and size of the waveguides. A laser-induced refractive index contrast (Δn) of nearly 10−2 is estimated, larger than can be ...En este trabajo se describen tres métodos para la inscripción de distintas configuraciones de guías de onda en cerámicas transparentes nc-YSZ. La fuente láser empleada fue un láser Yb de fibra (Satsuma HP2, Amplitude Systmes) que produce pulsos de 400ƒs a una longitud de onda central de 1030nm y con frecuencia de repiteción variable. Distintos régimenes de frecuencias fueron seleccionados para cada tipo de guía de onda que fue escrita, demostrando que distintos mecanismos de interacción láser pueden llevar a la fabricación de guías de onda. La energía por pulso y la óptica necesaria para el procesamiento también fueron seleccionados cuidadosamente. Los resultados indican que las características de propagación de las guías de onda son altamente dependientes de varias condiciones tanto del material como del láser; éstas pueden ser vacancias de oxígeno inherentes de la cerámica y la tasa de repetición de los pulsos. Las propiedades ópticas de nc-YSZ y su relación con el origen de los mecanismos de la creación de guías de onda son discutidos. En el primer método, las muestras fueron irradiadas por arriba del umbral de ablación a 500kHz para crear dos canales paralelos de separación variable (10, 15, 20 y 30μm). La luz es guiada entre cada par de canales, donde el material no ha sido modificado por interacción directa del láser de femto segundos. La caracterización óptica fue realizada a 633nm, mostrando que el material no modificado por el láser presenta altas pérdidas, principalmente debido a esparcimiento. El segundo método consiste en irradiar la superficie de cerámicas transpatentes nc-YSZ a 1000kHz al escanear la muestra con respecto al rayo enfocado del láser. Para lograr una fabricación adecuada y las propiedades de guiado deseadas, varios escaneos deben realizarse sobre la misma área. Como consecuencia, se obtienen guías de onda planas en las que la luz es guiada por la region que fue modificada directamente con el láser de femto segundos. La caracterización óptica a 633 y a 810nm, así como experimentos de recocido, develaron la resiliencia térmica que estas guías de onda poseen. El tercer método reporta la fabricación de guías de onda de cladding inscritas por irradiación directa de pulsos láser de femto segundos a 1kHz en cerámicas transparentes policristalinas nc-YSZ. Las guías de onda consisten en dos estructuras circulares distintas con diámetros de 30 y 100μm y de diferentes longitudes. La caracterización óptica se llevó a cabo a 633, 810 y 1568nm ..
Hydrodynamics in the Upper Gulf of California and its relationship with sediment flow and relative abundance of benthic organisms
No full textEn este trabajo se pretendía caracterizar al Alto Golfo de California (AGC) en cuanto a la circulación por marea, hidrografía, abundancia de organismos bentónicos, granulometría y transporte de sedimento. La circulación por marea se calculó empleando un modelo numérico de alta resolución con la batimetría más actualizada cortesía de Alvarez et al. (2009). Los resultados indican la presencia de una corriente residual en forma de giro ciclónico que entra por el lado de Sonora hasta la profundidad de 30 m y sale por el eje central del AGC a través de un par de vórtices, siendo ésta la corriente residual más importante que “ventila” al AGC. También se aprecia una corriente residual orientada a lo largo del eje central proveniente del extremo norte del AGC que también sale por el eje central. En contraste, tanto al norte como al oeste del AGC, la circulación en forma de giros mantiene confinada a estas aguas impidiendo su salida del AGC. El transporte del sedimento por tracción es en general hacia el sur y el sedimento en suspensión es transportado por las corrientes residuales. Se propone que ambos mecanismos de transporte de sedimento han permitido que haya menor abundancia de sedimento fino del lado de Sonora en el área comprendida entre las isóbatas de 30 y 60 m, área que a su vez es la más “ventilada” por las corrientes de marea y en donde a su vez se encuentra la mayor abundancia de organismos bentónicos en aguas más cálidas y menos salinas.This study is focused on the characterization of tidal circulation, the abundance of benthic organisms, hydrography, granulometry, and sediment transport in the Upper Gulf of California (AGC). The tidal circulation is estimated here by solving the Shallow Water Model Equations numerically in an updated high-resolution bathymetry courtesy of Alvarez et al. (2009). The results indicate the presence of a residual current with the shape of a cyclonic gyre, entering to the AGC by the coast of Sonora up to the depth of 30 m, turning Southward by the AGC central axis, to finally leave the AGC through a pair of vortexes, being this the most important residual current that "vents"the AGC. In addition, a residual current produced at the northern part of the AGC is flowing along the central axis that finally joint with the residual current that "vents"the AGC. In contrast, the residual circulation in the form of gyres in either the north and west side, tend to keep these waters confined within the gyres, preventing to leave from the AGC. The estimated bed-load sediment transport is mainly southward and suspended sediment is transported by the residual currents. These findings suggest that both bed and suspended sediment transport has allowed less abundance of fine sediment towards the coast of Sonora in the area between the 30 and 60 m isobaths, where in turn, the water is well vent by the residual currents, the benthic organisms are more abundant, and the waters are warmer and less salty