El IIIER tiene como objetivos principales: realizar investigación, desarrollo, innovación y transferencia de tecnologías basadas en fuentes renovables de energía; formar especialistas de alto nivel en el área de las energías renovables capaces de resolver las problemáticas locales y regionales con énfasis en el desarrollo sustentable; gestionar y ofrecer servicios de: consultoría, certificación, esquemas de gestión, parámetros de normatividad en procesos y equipos relacionados con el aprovechamiento de las fuentes renovables, ahorro y uso eficiente de energía a los sectores productivo y social público y privado; atender a través de investigación aplicada, los problemas energéticos de los municipios con menor Índice de Desarrollo Humano (IDH) de Chiapas, así como los sectores residencial, comercial, industrial y agropecuario de la región. https://hdl.handle.net/20.500.12753/84 2026-06-09T06:21:49Z 2026-06-09T06:21:49Z Díaz Valencia, Yeine Rodrigo https://hdl.handle.net/20.500.12753/6629 2026-06-04T17:16:41Z 2026-05-13T00:00:00Z

Desarrollo y evaluación de un filtro de carbón activado con recubrimiento de ZnO Díaz Valencia, Yeine Rodrigo En el presente proyecto se diseñó y construyó un filtro para la purificación de biogás, empleando tubería de Policloruro de vinilo (PVC) y modelado previamente por computadora en AutoCAD, con el objetivo de evaluar la remoción de dióxido de carbono (CO2) y mejorar la calidad del biogás para su aprovechamiento energético. Se llevó a cabo la síntesis de carbón activado (CA) a partir de cáscara de coco mediante pirólisis y una activación química con KOH, así como la obtención de nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) por método sol – gel y se realizó un material compuesto CA - ZnO preparado mediante impregnación del ZnO en la base carbonosa. La caracterización morfológica de los materiales se llevó a cabo mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM). Las micrografías SEM del carbón activado presenta una superficie rugosa y porosa, con un tamaño promedio de partícula de 8.85 µm, mientras que el ZnO mostró aglomerados micrométricos con un promedio de 7.48 µm. En el material CA - ZnO se observó un incremento en el tamaño promedio hasta 15.51 µm, así como la presencia de poros en el rango de 12 a 89 nm (promedio de 37.5 nm), lo que indica la conservación de la estructura porosa tras la impregnación. La caracterización estructural mediante difracción de rayos X (DRX) confirmó la presencia de fases cristalinas de ZnO y el patrón amorfo del carbón activado. Se evaluó el desempeño de los materiales en la adsorción de CO2 en biogás mediante un sistema de filtración en condiciones in situ. Los resultados evidenciaron una mejora en la capacidad de adsorción del material CA-ZnO en comparación con el carbón activado sin modificar logrando una captura de CO2 del 100%, lo que sugiere que la incorporación de ZnO favorece la interacción con el CO2 y optimiza el proceso de purificación del biogás para la obtención de biometano. In this study, a filtration system for biogas purification was designed and constructed using PVC piping and previously molded through computer-aided design (AutoCAD), with the aim of evaluating carbon dioxide (CO2) removal and improving biogas quality for energy applications. Activated carbon (AC) was synthesized from coconut shell via pyrolysis followed by chemical activation using KOH. Zinc oxide (ZnO) nanoparticles were obtained through the sol - gel method, and a composite material (AC - ZnO) was made by impregnating ZnO onto the carbon matrix. Morphological characterization was performed using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). SEM micrographs of activated carbon revealed a rough and porous surface with an average particle size of 8.85 µm, while ZnO exhibited micrometric agglomerates with an average size of 7.48 µm. The AC - ZnO composite showed an increase in average particle size up to 15.51 µm, along with pore sizes ranging from 12 to 89 nm (average of 37.5 nm), indicating that the porous structure was preserved after impregnation. Structural characterization by X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of crystalline ZnO phases and the amorphous nature of activated carbon. The adsorption performance of the materials was evaluated for CO2 removal from biogas using the developed filtration system under in situ conditions. The results demonstrated an improvement in adsorption capacity for the AC - ZnO material compared to unmodified activated carbon, achieving up to 100% CO2 capture. This suggests that ZnO incorporation enhances CO2 interaction and optimizes the biogas purification process for biomethane production.

2026-05-13T00:00:00Z López Rodríguez, Luis Ángel https://hdl.handle.net/20.500.12753/6628 2026-06-04T16:51:34Z 2026-05-13T00:00:00Z

Caracterización del desempeño de una bomba Tesla López Rodríguez, Luis Ángel En el presente estudio se realiza la caracterización experimental y el análisis del desempeño de un mecanismo de propulsión tipo Tesla aplicado al bombeo de agua, mediante su comparación directa con una bomba centrífuga convencional bajo condiciones operativas equivalentes. La motivación del estudio surge de la falta de evaluaciones comparativas que permitan establecer, de manera objetiva, la eficiencia relativa de ambos mecanismos de transferencia de energía al fluido. La metodología se fundamenta en el uso de una bomba centrífuga comercial como sistema de referencia, la cual fue modificada para incorporar un impulsor tipo Tesla compuesto por discos paralelos. Se diseñó un banco de pruebas experimental que permitió evaluar el desempeño de ambos sistemas bajo dos condiciones de carga hidráulica (0.65 m y 2.9 m), manteniendo constante el volumen de control. Se analizaron variables como caudal volumétrico, consumo eléctrico, velocidad de rotación y eficiencia, empleando como criterio principal la transferencia de momentum, complementada con el análisis de la energía mecánica transferida al fluido. Los resultados muestran que la bomba centrífuga presenta una mayor eficiencia en términos absolutos, alcanzando valores máximos de 33.25% a nivel de suelo, mientras que el impulsor Tesla logra una eficiencia máxima de 23.67% en su mejor configuración (9 discos). No obstante, se observa que el desempeño del impulsor Tesla mejora conforme aumenta el número de discos, debido al incremento en la superficie de interacción fluido--sólido. Asimismo, la energía mecánica transferida al fluido por el impulsor Tesla alcanza valores competitivos, aunque inferiores a los del sistema centrífugo. El análisis físico de los resultados indica que las diferencias de desempeño se deben principalmente al mecanismo de transferencia de energía: mientras la bomba centrífuga opera mediante intercambio directo de cantidad de movimiento a través de álabes, el impulsor Tesla depende del arrastre viscoso, lo que introduce mayores pérdidas por deslizamiento y fricción. Se concluye que, aunque la bomba Tesla presenta una menor eficiencia en las condiciones evaluadas, constituye una alternativa viable en aplicaciones específicas donde sus características, como simplicidad mecánica, menor mantenimiento y capacidad de manejo de fluidos complejos, resulten ventajosas. Además, se identifica un potencial significativo de mejora mediante optimización geométrica y el uso de técnicas de manufactura de mayor precisión. In the present study, an experimental characterization and performance analysis of a Tesla-type propulsion mechanism applied to water pumping is carried out through its direct comparison with a conventional centrifugal pump under identical operating conditions. The motivation for this study arises from the lack of comparative evaluations that objectively establish the relative efficiency of both energy transfer mechanisms to the fluid. The methodology is based on the use of a commercial centrifugal pump as a reference system, which was modified to incorporate a Tesla-type impeller composed of parallel disks. An experimental test bench was designed to evaluate the performance of both systems under two hydraulic load conditions (0.65 m and 2.9 m), maintaining a constant control volume. Variables such as volumetric flow rate, electrical consumption, rotational speed, and efficiency were analyzed, using momentum transfer as the main criterion, complemented by the analysis of mechanical energy transferred to the fluid. The results show that the centrifugal pump exhibits higher efficiency in absolute terms, reaching maximum values of 33.25% at ground level, while the Tesla impeller achieves a maximum efficiency of 23.67% in its best configuration (9 disks). However, it is observed that the performance of the Tesla impeller improves as the number of disks increases, due to the enhanced fluid–solid interaction surface. Likewise, the mechanical energy transferred to the fluid by the Tesla impeller reaches competitive values, although still lower than those of the centrifugal system. The physical analysis of the results indicates that performance differences are mainly due to the energy transfer mechanism: while the centrifugal pump operates through direct momentum exchange via blades, the Tesla impeller relies on viscous drag, which introduces greater losses due to slip and friction. It is concluded that, although the Tesla pump presents lower efficiency under the evaluated conditions, it constitutes a viable alternative in specific applications where its characteristics such as mechanical simplicity, lower maintenance, and the ability to handle complex fluids are advantageous. Furthermore, significant potential for improvement is identified through geometric optimization and the use of higher-precision manufacturing techniques.

2026-05-13T00:00:00Z Montes Ballinas, José Alejandro https://hdl.handle.net/20.500.12753/6559 2026-03-25T06:30:23Z 2026-03-20T00:00:00Z

Producción de entropía mínima en un flujo MHD de un nanofluido híbrido por un canal inclinado: efectos de generación interna de calor, movimiento browniano y termoforesis Montes Ballinas, José Alejandro Esta tesis tuvo como objetivo desarrollar un modelo matemático para analizar y optimizar el comportamiento térmico de un flujo magnetohidrodinámico de un nanofluido híbrido en un canal inclinado y poroso, mediante la minimización de la producción de entropía. En el modelo se consideraron efectos como el deslizamiento en las paredes, la generación interna de calor, la radiación térmica no lineal, el medio poroso, el movimiento browniano, la termoforesis, el esfuerzo acoplado, la disipación viscosa y óhmica, así como la succión e inyección en las placas bajo un régimen Darcy-Forchheimer. Para ello, se formularon las ecuaciones adimensionales de balance de momento, energía y concentración de masa, junto con sus condiciones de frontera, incorporando las propiedades termofísicas del nanofluido híbrido Al2O3-Cu/agua. El sistema de ecuaciones diferenciales no lineales resultante se resolvió numéricamente mediante el método de Runge-Kutta de cuarto orden combinado con la técnica de disparo. A partir de esta solución se analizaron los perfiles de velocidad, temperatura y concentración, así como la generación de entropía, el coeficiente de fricción y los números de Nusselt y Sherwood. Los resultados mostraron que diversos parámetros físicos influyen de manera importante en el comportamiento dinámico, térmico y difusivo del sistema, permitiendo identificar condiciones de operación favorables para reducir la entropía y mejorar la transferencia de calor y masa. En conjunto, el estudio aporta un modelo integral para comprender y optimizar el desempeño termo-hidrodinámico y entrópico de flujos MHD de nanofluidos híbridos en canales porosos inclinados.

2026-03-20T00:00:00Z Nangularí Rodríguez, Carlos Alberto https://hdl.handle.net/20.500.12753/6558 2026-03-25T06:30:22Z 2026-03-23T00:00:00Z

Modelación matemática y análisis exergético de un colector solar de placa plana para el calentamiento de un nanofluido Nangularí Rodríguez, Carlos Alberto Los colectores solares de placa plana presentan limitaciones en su rendimiento térmico, por lo que resulta necesario mejorar su eficiencia. El objetivo en este trabajo fue encontrar las condiciones de operación con las mínimas perdidas de energía útil mediante la selección de parámetros óptimos de diseño. Para ello, se desarrolló un modelo matemático no estacionario basado en seis ecuaciones diferenciales acopladas, obtenidas a partir de los balances de energía de seis componentes del colector. Las ecuaciones se resolvieron numéricamente mediante el método de Runge-Kutta-Fehlberg, implementado en un código iterativo en MATLAB. El colector solar se dividió en elementos de volumen diferencial de longitud ∆x y se determinó el tamaño de paso de tiempo óptimo en cada paso de integración. Los resultados numéricos fueron validados con datos experimentales reportados en literaturas anteriores, obteniéndose una concordancia adecuada con errores menores al 4 %. El análisis mostró que el uso de nanofluidos incrementa significativamente la eficiencia exergética del sistema, alcanzando mejoras de hasta 4 veces en comparación con el uso de agua convencional. Asimismo, se observó que la eficiencia exergética aumenta hasta 4.1 veces al reducir el espesor de la placa absorbedora de 0.002 m a 0.0005 m, y hasta 3 veces al incrementar el espesor del marco lateral de 0.015 m a 0.030 m. Además, se definieron tres modelos con diferentes combinaciones de parámetros geométricos y materiales, con el fin de evaluar su impacto en el desempeño del colector. Se encontró que el Modelo III presenta el mejor comportamiento, incrementando la eficiencia exergética máxima en aproximadamente 5 % y 1 % en comparación con los Modelos I y II, respectivamente, alcanzando un valor máximo cercano al 7 % en el intervalo de 11 a 13 horas. Finalmente, se determinaron las configuraciones óptimas de los parámetros geométricos y de los materiales que permiten maximizar la ganancia de exergía y minimizar la generación de entropía, contribuyendo al diseño de colectores solares más eficientes. Flat-plate solar collectors have limitations in their thermal performance, making it necessary to improve their efficiency. The objective of this work was to find the operating conditions with the minimum losses of useful energy by selecting optimal design parameters. To this end, a non-stationary mathematical model was developed based on six coupled differential equations, obtained from the energy balances of six collector components. The equations were solved numerically using the Runge-Kutta-Fehlberg method, implemented in an iterative code in MATLAB. The solar collector was divided into differential volume elements of length ∆x, and the optimal time step size was calculated for each integration step. The numerical results were validated with experimental data reported in previous literature, obtaining good agreement with errors of less than 4%. The analysis showed that the use of nanofluids significantly increases the exergy efficiency of the system, achieving improvements of up to four times compared to the use of conventional water. Furthermore, it was observed that exergy efficiency increases up to 4.1 times when the thickness of the absorber plate is reduced from 0.002 m to 0.0005 m, and up to 3 times when the thickness of the side frame is increased from 0.015 m to 0.030 m. Additionally, three models with different combinations of geometric and material parameters were defined to evaluate their impact on collector performance. Model III was found to exhibit the best performance, increasing the maximum exergy efficiency by approximately 5% and 1% compared to Models I and II, respectively, reaching a maximum value close to 7% in the 11- to 13-hour interval. Finally, the optimal settings for the geometric and material parameters were determined to maximize exergy gain and minimize entropy generation, contributing to the design of more efficient solar collectors.

2026-03-23T00:00:00Z