https://hdl.handle.net/20.500.12753/84 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. 2026-10-17T00:19:38Z https://hdl.handle.net/20.500.12753/6946 Biorrefinería de biomasas agrícolas residuales para la obtención de biomateriales avanzados Arreaga Cancino, Anahi La valorización de residuos agrícolas mediante esquemas de biorrefinería representa una alternativa para el aprovechamiento integral de la biomasa lignocelulósica y la obtención de productos de valor agregado. En este trabajo se evaluó un sistema de biorrefinería para el aprovechamiento de rastrojo de maíz, rastrojo de sorgo y bagazo de caña, mediante su fraccionamiento con el proceso organosolv y la posterior transformación de las fracciones recuperadas en biomateriales avanzados. El proceso permitió obtener fracciones ricas en celulosa, hemicelulosa y lignina, con rendimientos dependientes del tipo de biomasa. El rastrojo de maíz presentó la mayor recuperación de celulosa (53,00 %), seguido por el bagazo de caña (25,45 %) y el rastrojo de sorgo (23,66 %), con una recuperación de etanol del 64 %. Las fracciones fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica, espectroscopía infrarroja, difracción de rayos X y análisis termogravimétrico. La celulosa se modificó mediante oxidación mediada por TEMPO y procesamiento mecánico para obtener nanofibras, las cuales presentaron potenciales zeta de −55,9, −67,0 y −75,3 mV para bagazo de caña, rastrojo de maíz y rastrojo de sorgo, respectivamente, evidenciando dispersiones coloidales estables. Con estas se elaboraron aerogeles de baja densidad, cuyo comportamiento mecánico varió según la materia prima y la escala de las fibras. Por otro lado, las hemicelulosas se emplearon como agentes reductores para sintetizar nanopartículas de plata, confirmadas por espectroscopía UV-Vis (banda de resonancia de plasmón ~430 nm). Los tamaños de las nanopartículas fueron de 48-130 nm para el rastrojo de sorgo, y presentaron una distribución bimodal para el bagazo de caña (5-14 nm y 27-284 nm) y el rastrojo de maíz (5-20 nm y 24-220 nm). Las ligninas organosolv se utilizaron para fabricar electrodos; su evaluación electroquímica (voltamperometría cíclica e impedancia) reveló una respuesta pseudocapacitiva más significativa para la lignina de rastrojo de maíz. Finalmente, el análisis de ciclo de vida a escala de laboratorio para el sistema basado en rastrojo de maíz estimó una generación de 68,05 kg de CO2 en el proceso de biorrefinería. Los resultados demuestran la viabilidad de integrar las fracciones de residuos lignocelulósicos en un esquema de biorrefinería orientado a la producción de biomateriales, favoreciendo su aprovechamiento integral y proporcionando una base para la optimización y escalamiento del proceso. The valorization of agricultural waste through biorefinery schemes represents an alternative for the comprehensive utilization of lignocellulosic biomass and the production of value-added products. In this work, a biorefinery system was evaluated for the utilization of corn stover, sorghum stover, and sugarcane bagasse through organosolv fractionation and the subsequent transformation of the recovered fractions into advanced biomaterials. The process yielded fractions rich in cellulose, hemicellulose, and lignin, with recovery rates dependent on the biomass type. Corn stover exhibited the highest cellulose recovery (53.00%), followed by sugarcane bagasse (25.45%) and sorghum stover (23.66%), alongside a 64% ethanol recovery. The fractions were characterized using electron microscopy, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, and thermogravimetric analysis. The cellulose was modified via TEMPO-mediated oxidation and mechanical processing to obtain cellulose nanofibers, which exhibited zeta potentials of −55.9, −67.0, and −75.3 mV for sugarcane bagasse, corn stover, and sorghum stover, respectively, indicating stable colloidal dispersions. Low-density aerogels were fabricated from these nanofibers, with their mechanical behavior varying according to the feedstock and the fiber scale. Furthermore, the recovered hemicelluloses were employed as reducing agents to synthesize silver nanoparticles, which were confirmed by UV-Vis spectroscopy (surface plasmon resonance band at ~430 nm). The nanoparticle sizes ranged from 48–130 nm for sorghum stover, and exhibited a bimodal distribution for sugarcane bagasse (5–14 nm and 27–284 nm) and corn stover (5–20 nm and 24–220 nm). The organosolv lignins were used to fabricate electrodes; their electrochemical evaluation (cyclic voltammetry and impedance spectroscopy) revealed a more significant pseudocapacitive response for the corn stover lignin. Finally, a laboratory-scale life cycle assessment of the corn stover-based system estimated carbon emissions of 68.05 kg CO2 for the biorefinery process. Overall, the results demonstrate the viability of integrating the main fractions of lignocellulosic waste into a biorefinery scheme oriented toward the production of biomaterials, promoting their comprehensive utilization and providing a basis for process optimization and scale-up. 2026-10-06T00:00:00Z https://hdl.handle.net/20.500.12753/6941 Evaluación de geopolímeros a base de arcilla y residuos agrícolas con contenido de aluminosilicatos: caso de ceniza de bagazo de caña Aguilar Joo, José Eduardo La creciente necesidad de desarrollar materiales de construcción con menor impacto ambiental ha impulsado la búsqueda de alternativas sostenibles al cemento Portland. En este contexto, la geopolimerización representa una tecnología prometedora al permitir el aprovechamiento de recursos minerales y residuos agroindustriales como precursores cementantes. El objetivo de esta investigación fue evaluar la viabilidad científica y tecnológica de geopolímeros elaborados a partir de arcilla natural de la región central del estado de Chiapas y ceniza de bagazo de caña de azúcar, mediante la caracterización de las materias primas, el diseño de diferentes formulaciones y el análisis de sus propiedades. Para ello, la metodología comprendió la caracterización física, geotécnica, química y mineralógica de los materiales precursores, seguida de la elaboración de mezclas geopoliméricas mediante activación alcalina con diferentes proporciones de ceniza de bagazo de caña de azúcar y arena. Posteriormente, se evaluaron sus propiedades físicas, mecánicas y térmicas, complementando con análisis químicos y microestructurales con el propósito de establecer la relación entre la composición mineralógica y el desempeño macroscópico. Los resultados demostraron que las formulaciones desarrolladas permitieron obtener materiales con propiedades mecánicas y térmicas competitivas sin requerir tratamientos térmicos previos de las materias primas. Asimismo, se determinó que la composición mineralógica y la evolución microestructural influyen directamente en la formación de la matriz geopolimérica y, en consecuencia, en el comportamiento físico del material. La principal aportación de esta investigación consiste en demostrar la viabilidad del empleo de arcilla natural sin calcinar y ceniza de bagazo de caña de azúcar como materias primas regionales para la obtención de geopolímeros, contribuyendo al aprovechamiento de recursos locales y residuos agroindustriales bajo un enfoque de economía circular y proporcionando bases científicas para el desarrollo de materiales cementantes sostenibles con potencial aplicación en la industria de la construcción. The growing need to develop construction materials with lower environmental impact has driven the search for sustainable alternatives to Portland cement. In this context, geopolymerization has emerged as a promising technology by enabling the utilization of mineral resources and agro-industrial residues as cementitious precursors. The objective of this research was to evaluate the scientific and technological feasibility of producing geopolymers based on natural clay from the central region of Chiapas, Mexico, and sugarcane bagasse ash through the characterization of the raw materials, the design of different formulations, and the evaluation of their properties. The methodology included the physical, geotechnical, chemical, and mineralogical characterization of the precursor materials, followed by the preparation of geopolymeric mixtures through alkaline activation using different proportions of sugarcane bagasse ash and sand. Subsequently, the physical, mechanical, and thermal properties of the developed materials were evaluated. The research was complemented by with chemical and microstructural characterizations, and statistical analyses to establish the relationship between the mineralogical composition and the macroscopic performance of this system. The results demonstrated that the proposed formulations produced materials with competitive mechanical and thermal properties without requiring prior thermal treatment of the raw materials. Furthermore, the mineralogical composition and microstructural evolution were found to directly influence the formation of the geopolymeric matrix and, consequently, the physical performance of the material. The main contribution of this research lies in demonstrating the feasibility of using uncalcined natural clay and sugarcane bagasse ash as regional raw materials for geopolymer production. This approach promotes the valorization of local mineral resources and agro-industrial residues within a circular economy framework while providing a scientific basis for the development of sustainable cementitious materials with potential applications in the construction industry. 2026-09-25T00:00:00Z https://hdl.handle.net/20.500.12753/6890 Estudio del desempeño de los sistemas energéticos renovables implementados en comunidades marginadas. caso de estudio: Tierra Colorada, Chiapas Cruz Vasquez, Nadia Shanik La presente investigación evalúa el desempeño técnico, operativo y social de los sistemas energéticos renovables instalados en 42 viviendas implementados en la comunidad de Tierra Colorada, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, durante el año 2024. Estos sistemas son fotovoltaicos y de cocción de alimentos (estufas ecológicas). La evaluación se realizó mediante trabajo de campo en 2026, con un enfoque metodológico mixto de carácter descriptivo-analítico, empleando técnicas de inspección in situ y encuestas estructuradas aplicadas. En los sistemas fotovoltaicos autónomos, los resultados revelan que únicamente el 9.5% de los equipos evaluados opera de manera óptima, identificándose fallas recurrentes como daños en inversores por descargas atmosféricas (4.8%), acumulación de polvo en paneles (38.1%) y sobrecargas por uso no previsto. Se documentaron impactos positivos en la calidad de vida, incluyendo mejoras en la seguridad perimetral, puesto que los pobladores indicaron que posterior a la implementación de los SFVA los depredadores de sus animales para consumo dejaron de llegar a sus terrenos. Con la investigación se determinó que para una sostenibilidad a largo plazo es necesario la capacitación de algunos pobladores que ejerzan como técnicos para resolver fallas que se presenten con los dispositivos implementados. Se determinó que en los sistemas de cocción de alimentos (estufas ecológicas), se logra una reducción del 60% en el consumo diario de leña; sin embargo, presentan una tasa de abandono del 16.7% debido a cuarteaduras estructurales de diseño relacionadas con las dimensiones de la cámara de combustión. En el ámbito de la salud los pobladores indicaron la reducción de afecciones respiratorias posterior al uso de las estufas ecológicas. El estudio concluye que la sostenibilidad de estos sistemas depende críticamente de la implementación de programas de mantenimiento preventivo, el rediseño participativo de las estufas ecológicas y el fortalecimiento de la gestión comunitaria. This research evaluates the technical, operational, and social performance of renewable energy systems installed in 42 households in the community of Tierra Colorada, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, during 2024. These include photovoltaic and food cooking systems (ecological stoves). The evaluation was conducted through fieldwork in 2026 using a mixed descriptive-analytical methodological approach, employing on-site inspections and structured surveys. For the stand-alone photovoltaic systems (SAPS), results reveal that only 9.5% of the evaluated equipment operates optimally. Recurrent failures were identified, including inverter damage from lightning strikes (4.8%), dust accumulation on panels (38.1%), and overloading due to unforeseen usage. Positive impacts on quality of life were documented, notably improved perimeter security; residents reported that following the implementation of the SAPS, predators stopped entering their lands to attack livestock. The research determined that for long-term sustainability, it is necessary to train residents to act as technicians to resolve equipment failures as they arise. Regarding the cooking systems (ecological stoves), a 60% reduction in daily firewood consumption was achieved. However, they show an abandonment rate of 16.7% due to structural design cracks related to the dimensions of the combustion chamber. In terms of health, residents reported a decrease in respiratory illnesses following the use of the ecological stoves. The study concludes that the sustainability of these systems critically depends on the implementation of preventive maintenance programs, the participatory redesign of the ecological stoves, and the strengthening of community management. 2026-09-25T00:00:00Z https://hdl.handle.net/20.500.12753/6730 Análisis numérico y optimización de segunda ley de un sistema solar térmico-fotovoltaico no estacionario utilizando nanofluidos y algoritmo genético Álvarez del Río, Cristhian Alejandro En el presente estudio se realizó la optimización del rendimiento de un sistema solar híbrido térmico-fotovoltaico (PVT) considerando en el análisis los efectos de parámetros geométricos, propiedades físicas de materiales y condiciones del flujo del refrigerante utilizado sobre la transferencia de calor y las eficiencias de primera y segunda ley de la termodinámica. En los análisis de energía y exergía se utilizaron nanopartículas sólidas de CuO, TiO2 y Al2O3 en agua como refrigerantes considerando diversas formas de estas nanopartículas (esférica, cuchilla, ladrillo, cilíndrica y plaqueta). Se desarrolló un modelo transitorio detallado y se resolvió numéricamente con el método de Runge-Kutta-Fehlberg de orden 4-5 en MATLAB. El estudio se dividió en tres etapas: (1) modelado del comportamiento térmico del sistema fotovoltaico refrigerado bajo condiciones transitorias en base a balances de energía; (2) realización del análisis energético y exergético del sistema solar térmico-fotovoltaico considerando el efecto de diferentes nanofluidos y formas de nanopartículas; y (3) optimización del sistema híbrido mediante algoritmos genéticos para lograr una configuración óptima de parámetros geométricos, propiedades físicas de materiales y condiciones de flujo del refrigerante con el mayor rendimiento. Los resultados numéricos calculados fueron validados con datos experimentales previos, logrando una adecuada concordancia. Los resultados indicaron que el CuO/H₂O mostró el mejor desempeño con una temperatura de salida del refrigerante de 52°C, ganancia de potencia de 451W, eficiencia térmica del 62.14% y eficiencia exergética total del 17%. Además, se evidenció que las nanopartículas en forma de cuchilla proporcionan un mejor rendimiento térmico debido a su mayor área de contacto en el nanofluido, lo que mejora el transporte de calor. Se logró una reducción de irreversibilidades y un incremento del 27% de la eficiencia exergética global al realizar la optimización con algoritmo genético. In the present study, the performance of a hybrid solar thermal-photovoltaic (PVT) system was optimized by considering in the analysis the effects of geometric parameters, physical properties of materials and coolant flow conditions on heat transfer, as well as on energy and exergy efficiencies. Energy and exergy analyses were conducted using CuO, TiO2, and Al2O3 in water as coolants, considering different nanoparticle shapes (spherical, blade, brick, cylindrical, and platelet). A detailed transient model was developed and numerically solved using the fourth-fifth order Runge-Kutta-Fehlberg method in MATLAB. The study was divided into three stages: (1) modeling the thermal behavior of the cooled photovoltaic system under transient conditions based on energy balances; (2) energy and exergy analysis of the solar thermal-photovoltaic system using different nanofluids and nanoparticle shapes; and (3) optimization of the hybrid system using genetic algorithms to obtain the optimal configuration of geometric parameters, physical properties and coolant flow conditions of system with maximum performance. The numerical results were validated with previous experimental data, and adequate agreement was achieved. The results indicated that CuO/water exhibited the best performance with a coolant outlet temperature of 52°C, power gain of 451W, thermal efficiency of 62.14%, and overall exergy efficiency of 17%. Moreover, blade-shaped nanoparticles provided better thermal performance due to their larger contact area within the nanofluid, which improved heat transport. When genetic algorithm optimization was applied, a 27% increase in overall exergy efficiency was achieved. 2026-06-29T00:00:00Z