Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
Browse
Search Results
- Power grid optimization at macroscopic level: a WEF Nexus perspective for Monterrey metropolitan area(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2021-12) Cantú Hernández, Rodrigo Alejandro; MAHLKNECHT, JURGEN; 120939; Mahlknecht, Jürgen; emipsanchez; Chuck Hernández, Cristina Elizabeth; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; González Bravo, RamónThis project aims to develop an optimization approach to evaluate the associated systems’ power demand, including the residential, commercial, industrial, public, and agricultural users, based on the Water-Energy-Food Nexus (WEF nexus) perspective. The context for this project is the landscape of the WEF nexus involving the production and distribution of their corresponding goods under which the Monterrey Metropolitan Area (MMA) operates. This is an important case study due to the area’s contribution to the country’s development, it being Mexico’s main industrial hub. Previous efforts have only focused on the water sector concerning the other two and the food sector with the energy sector. The proposed approach seeks to identify the interrelationships among the three sectors to evaluate priorities in the management of natural resources and create a pathway to understand the dynamics of the interlinks within the conflicting resources with the energy sector as the focal point. With that said, the focus of this project is to propose an off-grid power optimization model emphasizing the integration of the water, energy, and food sectors to promote a diverse, reliable, sustainable, and sufficient grid. The proposed mathematical model accounts for economic and environmental objectives by including fixed and variable costs, optimal energy generation, and greenhouse gas emissions reduction. The most important contribution of the said model compared to other research efforts on the topic is the joint consideration of both fossil and renewable power generation technologies. All while implementing a granularity that covers: the different macroscopic tariffs and consumer segments in which both the energy and water are organized at a regional level for purposes of demand quantification and pricing calculation, the various possible cooling technologies that would be used in the appropriate power generation technologies to calculate water consumption, additional water consumption coefficients that describe the different food products that are produced in the region, additional wind and solar radiation averages per municipality, per month for the calculation of the eolic, photovoltaic and thermosolar technologies. Lastly, although possible, the off-grid power generation system has the consequence of more water and environmental accountability in the region. Nonetheless, it increases energy, water, and food security within the MMA. This would also mean a total disconnection to the CFE and the national power grid, in contrast to the hybrid system scenario, which includes almost all CFE-generated energy.
- Optimal design of water allocation networks in highly altered basins: the guandu river case, Brazil.(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-12-05) Saucedo Ramírez, Oswaldo Adolfo; MAHLKNECHT, JURGEN; 120939; Mahlknecht, Jürgen; emipsanchez; Ramírez Orozco, Aldo Iván; Loge, Frank J.; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; González Bravo, RamónWater scarcity is present in many regions around the world. Factors affecting water availability include, but are not limited to, population growth, resource depletion, alteration of natural ecosystems, and climate change. Said this, the study of water allocation networks is taking an important role worldwide due to the importance of the liquid for the development of human activities. The application of optimization models represents an opportunity to create new approaches to water resources management and to guarantee the sustainability of natural resources. Many previous optimization models focused on studying the hydraulic elements of the water allocation networks (e.g., pipes, pumps, and storage) to maximize economic profit or minimize distribution costs. These past approaches often neglected the hydrological aspects which describe the behavior of natural ecosystems. The aim of this research is to develop a multiobjective optimization model that incorporates parameters and equations for hydrological processes for the design of water allocation networks in highly altered basins. The model is applied to the Guandu basin in Brazil, one of the most altered watersheds worldwide (receiving 96% of its volume from surrounding basins). This basin supplies 9 million inhabitants of the Rio de Janeiro metropolitan area. Simultaneously, this basin is characterized by a strong relationship with the energy sector, i.e., around 25 % of the city's energy is produced in the basin through a hydropower complex. The results show that water transfer can be optimized by integrating water storage and reuse/recycling elements to satisfy water demands throughout the year. Also, through optimal allocation networks, it is possible to avoid saline intrusion downstream of the Guandu river, even if there is a reduction in the volume transferred from nearby basins. The developed tool is a highly feasible option for decision-making in water resources planning and management.
- Evaluación de las fuentes abastecimiento de agua para la Zona Metropolitana de Monterrey(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2012-12-01) Cedillo de Lucas, Linda Lizeth; Cedillo de Lucas, Linda Lizbeth; 389516; Mahlknecht, Jürgen; Pastén Zapata, Ernesto; Ramírez Orozco, Aldo Iván; Flores-López, Francisco; Escuela de Ingeniería y Tecnologías de Información; Campus MonterreyLa evaluación de recursos hídricos para la Zona Metropolitana de Monterrey se realizó con apoyo del programa de simulación Water Evaluation Planning System. Se consideraron fuentes superficiales y subterráneas que suministran al sistema operado por el organismo operador Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey. En el proceso de simulación se emplearon datos proporcionados por el organismo operador, Comisión Nacional del Agua e Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterey. Se consideraron condiciones, características y parámetros para el periodo base para la simulación que consta del año 2005 al 2009, y se proyectaron hacia el año 2025. En esta proyección se incluyeron escenarios que plantean condiciones hipotéticas para evaluar la respuesta de las fuentes de agua para la Zona Metropolitana de Monterrey ante el comportamiento de la demanda para uso público urbano, crecimiento poblacional, eficiencia física del sistema de distribución, y como elemento adicional el retorno de aguas residuales para reúso en la industria autoabastecida. A partir de los resultados de la simulación se encontró que de continuar con las condiciones de extracción actuales, los recursos hídricos que abastecen al sistema experimentarían un alto grado explotación bajo condiciones no sostenibles que eventualmente conducirían al abatimiento de acuíferos y estrés para las fuentes superficiales. En los escenarios de manejo de demanda per cápita para el uso público urbano y de aumento en la eficiencia física del sistema de distribución se encontró que se podría cubrir esta demanda en un 100% al menos hasta el año 2025. El escenario de aumento en reuso de agua por parte de la industria autoabastecida en la Zona Metropolitana de Monterrey, que tiene como fuente primaria el acuífero del mismo nombre, indica que se podría disminuir la presión sobre el recurso hasta en 8% por parte de esta demanda al final del periodo simulado. Todos los escenarios planteados indican que los usuarios agrícolas y domésticos de los acuíferos en estudio, tendrían disminución en la confiabilidad de suministro hacia sus demandas debido al alto grado de extracción por el uso público urbano. Finalmente se propone continuar con esfuerzos actuales y ampliar la visión de sistema para llegar a un manejo integrado de recursos hídricos.
- Investigación de la presencia de arsénico en el agua subterránea del acuífero de Meoquidelicias, Chihuahua(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-05-01) Ruiz González, Yadira; Mahlknecht, Jürgen; Acevedo Mascarúa, Joaquin; Bremer, Martin H.; Luján Figueroa, José Ignacio; Programa de Graduados en Ingeniería; División de Ingeniería y Arquitectura; Campus MonterreyUno de los grandes problemas que enfrenta el ser humano en la actualidad es el abastecimiento de agua potable a las poblaciones cada vez mayores, debido a la carencia de la misma, si a esto le sumamos la contaminación de los acuíferos en general y con metales pesados en específico, esta situación se convierte en una problemática que está afectando a gran parte del territorio mexicano destacando los estados de Coahuila y Durango donde se localiza la región denominada "La Comarca Lagunera", lugar ubicado en el centro-norte de México que durante la década 1970 dio los primeros indicios de contaminación por arsénico. Otros estados con la misma problemática son Hidalgo, Guanajuato y Chihuahua. En esta última entidad se han reportado concentraciones tan elevadas alcanzando los 0.0635 mg/1 en un pozo localizado en el municipio de Delicias. Este estudio investigó la distribución y el origen del arsénico, en el acuífero Meoqui Delicias en el estado de Chihuahua, abarcando completamente los municipios de Delicias, Meoqui, Saucillo y parcialmente los municipios de Julimes, Rosales, La Cruz, y San Francisco de Conchos. Para lograr lo anterior se realizaron dos campañas de muestreo en pozos de la zona de estudio, la primera durante el mes de marzo del 2005 y la segunda en abril del 2006, con ello se logró recabar las muestras necesarias para su análisis en el laboratorio de Calidad Ambiental del ITESM Campus Monterrey, utilizándose solo aquellos resultados de laboratorio que cumplieran con un error menor al 10 %, por lo tanto de 72 muestras tomadas solo se trabajaron con 59 debido al criterio antes mencionado. Mediante el uso combinado de la piezometría, hidrogeoquímica y los índices de saturación en cada pozo muestreado se corroboró las zonas de recarga y las zonas donde el agua es más evolucionada y de esta manera la dirección del flujo principal del agua subterránea. La valencia predominante con la que se encuentra el arsénico en el agua es arsénico pentavalente, de acuerdo con el diagrama Eh-pH de especies acuosas de arsénico en el sistema As-O2-H2O . El arsénico pentavalente tiene la característica de ser más soluble en agua que el arsénico trivalente. Para conocer el tipo de agua fue necesario realizar un diagrama de Piper, el cual consiste en un diagrama triangular que permite la clasificación del agua dependiendo de la composición porcentual de tres iones (Na, K, Ca, Mg) agrupando sodio y potasio, esto sucede para el caso de los cationes, mientras que para los aniones los tres iones son Cl, CO3, HCO3 y SO4 agrupando carbonatos y bicarbonatos. La ubicación geográfica de los diferentes tipos de agua no fue posible de acuerdo a los mapas generados, los cuales muestran la presencia de los tres tipos de aguas en todo el acuífero. Se investigaron posibles fuentes antropogénicas causantes del arsenicismo en la zona de estudio, encontrándose poco viables debido a que los municipios presentan una hidrología superficial cuyas concentraciones máximas de arsénico fueron 0.03 mg/1, para el río Conchos, además tanto la industria como la minería aparentemente no tienen influencia en la presencia del arsénico en el acuífero Meoqui-Delicias. Por otro lado, los pesticidas utilizados en la región no tienen arsénico en su estructura de acuerdo con CEA (2005). Aunque no se descartan por completo las hipótesis anteriores el presente estudio se enfocará al origen del arsénico de manera natural. El origen potencial del arsénico en el acuífero Meoqui-Delicias en el estado de Chihuahua es de tipo geológico. La teoría manejada en este estudio se basa en la presencia de minerales tales como: arsenopirita, galena, escalenta, pirita y pirrotita, ubicados al sur del acuífero dentro de las fracturas de la Formación Aurora, el metaloide pasó probablemente a los depósitos aluviales debido a cambios de temperatura, lluvias y erosión. Una vez que el arsénico se encontró en los aluviales y con los movimientos tectónicos estos depósitos quedaron en zonas más profundas tal y como se observa en los cortes geológicos generados por CNA 2005. Para que el arsénico se desorba del mineral, es necesario un ambiente oxidante, el cual es originado principalmente por el incremento en el abatimiento de los niveles de los pozos, de acuerdo a datos registrados desde 1982 hasta 2005, aunado a esto la mayoría de los pozos trabajan solamente unas horas al día permitiendo que el nivel cambie y entre en contacto con zonas ricas en oxígeno, generando así un ambiente en donde se disuelven estos minerales, las zonas más afectadas por esta problemática son precisamente las regiones cercanas a las cabeceras de los municipios Mimes, Meoqui, Delicias y Saucillo. En el análisis estadístico que se llevó a cabo (anexo II), se obtuvieron valores estadísticos con los cuales no se logró realizar inferencia alguna respecto a la posible correlación existente entre arsénico y cualquier otro compuesto químico o propiedad fisicoquímica del agua subterránea, sin embargo de acuerdo al análisis cluster, se observó la relación existente entre el metaloide y los fluoruros. La información arrojada por la investigación acerca de los lugares con mayor contaminación será de gran ayuda para la junta estatal de agua potable de Chihuahua, al momento de perforar pozos y para la ubicación de sus sistemas de tratamiento.
- Respuestas Organizacionales ante Factores Institucionales en la Industria de la Telefonía: El Caso de Telmex, Avantel y Alestra-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2007-04-01) Tomás Daniel Garza Moya; Mahlknecht, Jürgen; Temblador Pérez,María del Carmen; Bourguet Díaz, Rafael Ernesto; ITESM-Campus Monterrey; Ángel Bello Acosta, Francisco RománEl agua subterránea es un recurso muy importante para el desarrollo económico, en algunas regiones de México, especialmente en las zonas áridas o semiáridas la disponibilidad de agua es muy baja en relación con el desarrollo económico. En estas regiones el uso de agua proveniente del subsuelo es la fuente principal de abastecimiento para todos usos. La contaminación de las aguas subterráneas es un problema muy seria, ya que puede hacer que un acuífero se vuelva inutilizable, o su remediación muy costosa. Es importante contar con herramientas que nos ayuden a conocer el grado de contaminación o el riesgo potencial que tiene el agua subterránea a ser contaminada, para esto se usan metodologías para calcular el índice de vulnerabilidad, las mas conocidas son GOD (Foster, 1987), AVI (Van Stempvoort, 1992) DRASTIC (Aller, 1987) y SINTACS (Civita, 1991), estas metodologías sirven como herramientas para apoyar la toma de decisiones en cuanto a la protección que se le de al agua subterránea. El área de estudio para la presente tesis es el distrito de riego 005 (Meoqui – Delicias) ubicado en la parte central del estado de Chihuahua, los principales cultivos son: el nogal, la alfalfa y la cebolla, en este distrito de riego se utilizan principalmente los fertilizantes nitrogenados, sulfatados y fosfatados, los pesticidas son utilizados en los cultivos de nogal y de alfalfa. Se elaboran los mapas de vulnerabilidad por estos cuatro métodos con resultados discrepantes, usando como referencia el área del distrito de riego se obtuvo que los métodos que mas coinciden son GOD y DRASTIC, y los métodos que menos coinciden son AVI y SINTACS. A pesar de las discrepancias de los mapas estos tienen relación, en la parte sureste (alrededores de Saucillo) y la parte noreste (alrededores de Julimes) tienen una vulnerabilidad más alta que el resto del distrito de riego. Se propone la creación de un índice de vulnerabilidad para uso en el distrito de riego, mediante los atributos que se consideran como importantes, se ha optado por proponer la creación de dos índices de vulnerabilidad, uno que calcule la vulnerabilidad intrínseca (IVICAS), y otro método que además tome en cuenta la calidad del agua, ya sea en conjunto o algún de parámetro de calidad del agua especifico, por ejemplo, nitratos (NO3 - ),dando como resultado un índice de riesgo (HARO) estos métodos para calcular el índice de vulnerabilidad constan de 5 parámetros, se elaboran los mapa de vulnerabilidad por estos dos métodos y se compara con las metodologías elaboradas anteriormente, se observa que coincide con SINTACS, GOD y en menor medida con DRASTIC. Se sugiere que el nuevo método solo sea aplicado en distritos de riego. El elaborar el mapa de vulnerabilidad es solo el primer paso en las acciones necesarias para tomar decisiones para la conservación y protección del agua subterránea. Al final de esta tesis son presentadas las conclusiones, las recomendaciones y las futuras investigaciones sobre el mapeo de vulnerabilidad y sobre el área de estudio.
- Modelación de la interacción río acuífero y su aplicación a un caso práctico-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2006-08-01) Hernández Limón, Lina Gabriela; Mahlknecht, Jürgen; ITESM-Campus MonterreyEl manejo de los recursos hídricos tradicionalmente ha considerado como sujetos distintos los cuerpos de agua superficiales de los cuerpos de agua subterráneos. Recientemente se ha comenzado a pensar en ellos como entidades interdependientes ya que se ha comprobado que los cambios en las condiciones de uno (río) afectan al otro (acuífero) y viceversa. Esta interacción se ve mayormente afectada cuando el sistema río – acuífero se encuentra asociado a actividades humanas como lo son los distritos de riego, en donde el aprovechamiento de ambos cuerpos de agua afecta el equilibro existente en el sistema. En la modelación de la interacción del sistema río – acuífero se consideran parámetros que definen las condiciones del acuífero tales como la recarga, la conductividad hidráulica, la evaporación entre otros, y parámetros que definen las condiciones del río como la conductancia y el estado del cauce del río (la rugosidad). El objetivo en el presente trabajo fue modelar la interacción del sistema río – acuífero introduciendo los gases trazadores como herramientas de calibración, con la finalidad de proteger y mantener a los ecosistemas acuáticos presentes. La modelación fue aplicada a un caso de estudio, en donde se presenta el sistema río – acuífero asociado a un distrito de riego, encontrándose que con las condiciones actuales el flujo del agua al río se estima en 41,402 m3 /d, acumulándose en el acuífero apenas 0.16 m3 /d. Una vez modelada la interacción se realizaron 6 escenarios que presentan diferentes alternativas de manejo del sistema, siendo la mejor alternativa inactivar los aprovechamientos en los 2 km próximos al río para aumentar el flujo del agua a 50, 227 m3 /d , con lo que se bien se aumenta el caudal no es factible por ser un distrito de riego y por que los aprovechamientos forman parte del distrito de riego; por lo que se considera que la alternativa que presenta mayores beneficios sin alterar las condiciones del distrito de riego es inactivar los aprovechamientos de la margen derecha del río – que son pocos aprovechamientos - y alcanzar un cauce de 41,815 m3 /d.