Desarrollo de un modelo hidrodinámico numérico para simular la circulación oceánica

"Considerando una aproximación semi-implícita de los términos de Coriolis, se propone una solución numérica de las ecuaciones de movimiento verticalmente integradas. Para probar el modelo numérico bidimensional, se llevaron a cabo varios experimentos para el cálculo de las corrientes residuales de Euler, Stokes y Lagrange en el Golfo de California. Para estimar la corriente residual de Lagrange, también se simularon trayectorias de partículas. Las componentes de marea aplicadas fueron M2, S2, K2, N2, K1, P1 y O1. En las mareas vivas, se producen fuertes velocidades de marea en la mitad norte del golfo. En esta región de geometría compleja, las profundidades cambian de unos pocos metros en la zona de la plataforma norte a más de 3000 metros en la parte sur. En la región del archipiélago, la presencia de islas altera la amplitud y la dirección de las corrientes de marea, estas producen un proceso de rectificación que se refleja en una circulación en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la isla Tiburón en la corriente residual lagrangiana. El proceso de rectificación se explica por la superposición de las corrientes residuales de Euler y Stokes. Los patrones de corriente residual muestran varios giros ciclónicos y anticiclónicos en el norte del Golfo de California. Los experimentos numéricos individuales y en combinaciones de varios constituyentes de mareas revelaron una gran variabilidad de las trayectorias lagrangianas.""Considering a semi-implicit approximation of the Coriolis terms, a numerical solution of the vertically integrated equations of motion is proposed. To test the twodimensional numerical model, several experiments for the calculation of Euler, Stokes and Lagrange residual currents in the Gulf of California were carried out. To estimate the Lagrangian residual current, trajectories of particles were also simulated. The applied tidal constituents were M2, S2, K2, N2, K1, P1 and O1. At spring tides, strong tidal velocities occur in the northern half of the gulf. In this region of complex geometry, depths change from a few meter in the northern shelf zone to more than 3000 m in the southern part. In the archipelago region, the presence of islands alters amplitude and direction of tidal currents producing a rectification process which is reflected in a clockwise circulation around Tiburon Island in the Lagrangian residual current. The recti fication process is explained by the superposition of the Euler and Stokes residual currents. Residual current patterns show several cyclonic and anticyclonic gyres in the Northern Gulf of California. Numerical experiments for individual and combinations of several tidal constituents revealed a large variability of Lagrangian trajectories.

Further detrital zircon evidence for peri-Gondwanan blocks in the central Appalachian Piedmont Province, USA

"Evidence for exotic terranes in the central Appalachian Piedmont Province is fragmented between central Virginia, northern Maryland, and southeastern Pennsylvania. Here we present laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometry data from detrital zircon that support the presence of an exotic terrane in this region. U–Pb dating of detrital zircon from new samples of the Storck quartzite (central Virginia) and the Hoods Mill rocks (northern Maryland) confirms the presence of a major peak at ca. 630–610 Ma in these units. These ages are consistent with derivation from Gondwana, but not Ediacaran Laurentia. Further, modern εHf values of five of the ca. 670–580 Ma grains in these samples are inconsistent with derivation from the few plutons of this age in Ediacaran Laurentia. The Loch Raven Schist and a metasedimentary xenolith in the Wilmington Complex contain a smaller proportion of ca. 670–580 Ma grains than the Storck quartzite and the Hoods Mill rocks, but more such grains than in sediment derived from Ediacaran Laurentia, so we tentatively conclude that these two units also received sediment from Gondwana. Detrital zircon ages from the Piney Run Formation, Pleasant Grove Schist, Prettyboy Schist, and Wissahickon Formation allow sediment provenance solely in Ediacaran Laurentia. We also present new zircon spot U–Pb and Lu–Hf isotopic data from western Newfoundland plutons for comparison with these types of data from the detrital zircon. Intrusion ages of the Steel Mountain Anorthosite, Disappointment Hill Tonalite, and Round Pond Granite are 608 ± 12, 600 ± 8, and 590 ± 9 Ma, respectively. None of these units was derived entirely from the depleted mantle.

Growth of Trichoderma atroviride and importance of the nano-motor Kinesin-1 in its development

"The vegetative growth of filamentous fungi comprises cell elongation and branching. This complex process involves Intracellular transport of molecules, vesicles and organelles within the cell interior, assisted by motor proteins, which, under the study of Nanosciences, are considered the smallest motors. Here, the growth process of Trichoderma atroviride was studied. First, a novel tool for automated tracking of growth in fungal cells (called hyphae) is introduced. This tool allows performing quantitative analysis of growth rate and morphology. An image-processing routine that detects in real-time the tip of a hypha and tracks it as the hypha elongates was developed. Tracking records allowed to determine that T. atroviride hyphae grow with characteristic elongation rates of ~ 0.07 μm/s. Prior to the occurrence of an apical branching event the parental hypha stopped growing during a few minutes. From tracking data, it was found that the persistence length (a measure of filament extension before presenting a change in direction) associated to T. atroviride hyphae is 362 μm. Second, the absence of Kinesin-1, one of the main nano-motors transporters of essential growth vesicles (reported for other filamentous fungi), and how it affects hyphal elongation, branching and morphology of T. atroviride was studied. By developing a Kinesin-1 deletion mutant strain it was shown that T. atroviride elongation rate drops up to ~ 60%, while branching highly increases. Several experiments following T. atroviride growth stages were carried out (germination, vegetative growth and conidiation) and determined that: The absence of Kinesin-1 modifies T. atroviride germination resulting in delayed conidia germination times. Also, about 50% of conidia presented bipolar germination. Vegetative growth was highly reduced with characteristic elongation rates of ~ 0.03 μm/s. Conidiation was also reduced in ΔKinesin-1 producing ~30x108 conidia vs ~8x108 WT. Altogether, these preliminary results show how integration of image analysis and computer control enable quantitative microscopic observations of fungal hyphae dynamics and how the absence of the nano-motor protein Kinesin-1 results in severe modifications of hyphal elongation, branching, conidiation and morphology.""El crecimiento vegetativo de los hongos filamentosos se define por el alargamiento y la ramificación celular. Este crecimiento es un proceso complejo que involucra el transporte intracelular de moléculas, vesículas y organelos, mediado principalmente por nano-motores. En este proyecto, se estudió el proceso de crecimiento de Trichoderma atroviride en dos aspectos principales: Primero, se presenta una herramienta para el seguimiento automático del crecimiento de células de hongos filamentosos (llamadas hifas) para realizar un análisis cuantitativo de la tasa de crecimiento y aspectos de su morfología. Se desarrolló una rutina de procesamiento de imágenes que detecta en tiempo real la punta de una hifa y la rastrea a medida que la hifa se alarga. Los registros de seguimiento permitieron determinar que las hifas de T. atroviride crecen con tasas de elongación características de ~ 0.07 μm / s. Se encontró que antes de que ocurriera un evento de ramificación apical, la hifa parental detiene su crecimiento durante unos minutos. Finalmente, se determinó que la longitud de persistencia (una medida de la extensión del filamento antes de presentar un cambio en la dirección) asociada a las hifas de T. atroviride es de 362 μm. Segundo, se estudió que la ausencia de la Cinesina-1, uno de los principales nano-motores transportadores de vesículas de crecimiento esenciales (reportados para otros hongos filamentosos), afecta la elongación de las hifas, la ramificación y la morfología de T. atroviride. Al desarrollar en el laboratorio una cepa mutante ΔCinesina-1, se observó que la tasa de elongación de T. atroviride disminuye hasta en un 60%, mientras que la ramificación aumenta considerablemente. Se llevaron a cabo varios experimentos morfológicos siguiendo las etapas de crecimiento de T. atroviride (germinación, crecimiento vegetativo y conidiación) y se encontró que: la ausencia de la Cinesina-1 afectó la germinación de T. atroviride dando como resultado que el ~ 50% de los conidios presentan germinación bipolar. El crecimiento vegetativo se vió altamente disminuido con tasas de elongación características de ~ 0.03 μm/s. El proceso de conidiación también se vió afectado en la cepa ΔCinesina-1 produciendo ~ 30x108 conidias vs ~ 8x108 en la cepa silvestre. En conjunto, estos resultados preliminares muestran cómo la integración del análisis de imágenes y el control por computadora permiten realizar observaciones microscópicas cuantitativas de la dinámica de las hifas de los hongos y cómo la ausencia de la proteína nano-motora Cinesina-1 produce modificaciones en la elongación de hifas, la ramificación, la conidiación y la morfología.

Climatología y meteorología de tornados en México

"La presente investigación exhibe las principales características de la tornadogénesis en México. Se expone una climatología actualizada de estos fenómenos y se relaciona con la variación estacional de las características ambientales prevalentes en el territorio mexicano. Con base en este análisis general, se establece a la región de influencia de la Faja Volcánica Transmexicana (FVTM) como la zona de mayor ocurrencia de tornados en México. Dadas las peculiaridades de terreno complejo, las interacciones atmosféricas y la alta densidad de población en esta zona, se estudian, a través de datos de reanálisis, los patrones de circulación de escala sinóptica relacionados a la generación de tornados. Asimismo, se examinan y describen a través de productos satelitales del sensor MODIS, los mecanismos de convección profunda asociados a estos eventos de tiempo severo. Se explora, a través del modelo WRF- ARW, el rol del terreno complejo en la generación de condiciones inestables precedentes a la formación de tornados no-supercelda en el centro de México. Los resultados muestran, además del importante rol de las circulaciones locales moduladas mayormente por la orografía, que los tornados en esta zona poseen una misma probabilidad de giro ciclónico o anticiclónico, lo que contradice a lo reportado por la literatura. Finalmente, los mecanismos de tornadogénesis encontrados en la región centro de México, se comparan con los obtenidos en un tornado supercelda al noreste del territorio, identificando diferencias importantes. Los tornados en México exhiben características únicas de generación, distribución y ocurrencia. El estudio de las condiciones bajo las que estos fenómenos se han documentado en el país busca el entendimiento de los mecanismos involucrados en su formación, desarrollo y futura predicción.""The present research shows the principal characteristics of tornadogenesis in Mexico. Is exposed an updated climatology of these phenomena and related to the seasonal variability of environmental features that prevail in Mexican territory. This general analysis reveals that the influence region of the Trans-Mexican Volcanic Belt (TMVB) as the zone with the highest occurrence of tornadoes in Mexico. Given the particularities of the complex terrain, the atmospheric interactions and, the high population density in the TMVB, the synoptic patterns related to the generation of tornadoes are studied from reanalysis data. Likewise, the mechanisms of deep and moist convection associated with these severe weather events are examined through the satellite products of MODIS data. Through the application of the WRF-ARW model, the role of the complex terrain in the generation of instability conditions precedent to the formation of non-supercell tornadoes in central Mexico is explored. The results show that the tornado phenomenon in this region has the same probability of cyclonic or anticyclonic rotation, which contradicts previous literature. Local circulations in the complex orography play a vital role in this process. The mechanisms of tornadogenesis found in the central region of Mexico are compared to those obtained from a supercell event in the northeast portion of the territory. It was possible to identify essential differences. The tornadoes in Mexico exhibit unique features in the sense of generation, distribution, and occurrence. The study of the meteorological conditions under which these phenomena occur is a relevant issue. The documented tornadoes in the country seek the understanding of the mechanisms involved in their formation, development, and future prediction.

Control no lineal de un convertidor elevador con doble inductor

"Este trabajo de tesis presenta un diseño de control no lineal para un convertidor elevador con doble inductor. El propósito de este estudio es demostrar que es posible aplicar la teoría de control no lineal para diseñar un controlador basado en pasividad que pueda modificar, a través de los dispositivos de conmutación, la energía almacenada y las características de amortiguamiento del circuito, sin despreciar las no linealidades del sistema y así, lograr una apropiada regulación y seguimiento de las trayectorias deseadas, lo que resulta en la regulación de la corriente y voltaje de salida para que en trabajos futuros estos puedan ser aplicados a energías renovables (celdas de combustible, celdas solares, etc). En el desarrollo de esta investigación se considera un convertidor electrónico de potencia de tipo elevador con doble inductor, el cual por los dispositivos de conmutación del sistema, consta de dos modos de operación: cuando los interruptores se encuentran desactivados, los inductores se descargan en serie, así la energía es transferida hacia el capacitor y la carga, de esta manera el capacitor se carga de energía. Por otro lado, cuando los interruptores se encuentran activados, los inductores se cargan en paralelo, y la energía almacenada en el capacitor es liberada a la carga. Cabe mencionar que los interruptores funcionan de forma síncrona. Con lo anterior, es posible obtener los modelos matemáticos de ambos modos de operación mediante dos enfoques: uno a partir del análisis de circuitos a través de las leyes de Kirchhoff y el otro en base a la formulación por Euler-Lagrange (se hace notar que estos enfoques de modelado son consistentes entre si), esta última necesaria para aplicar la metodología de control basado en pasividad. Este enfoque presenta dos etapas básicas. Primero una etapa de moldeo de energía donde se modifica la energía potencial del sistema de tal manera que la nueva función de energía potencial tenga un equilibrio deseado mínimo y global. Segundo, una etapa de inyección de amortiguamiento donde se modifica la función de disipación de energía para asegurar la estabilidad asintótica. Las pruebas de simulación realizadas en este trabajo, consisten en validar que los objetivos de control son logrados, esto es, la regulación de la corriente y voltaje de salida. En dichas pruebas se consideran tanto la ausencia como presencia de incertidumbre paramétrica en los elementos inductivos del sistema. Por lo tanto, se diseña un estimador de incertidumbre, con el fin de estimar los parámetros desconocidos e incluir dichas estimaciones al esquema de control y así poder hacer frente a este problema.""This thesis work presents a non-linear control design for a boost power converter with double inductor. The aim of this work is to demonstrate that it is possible to apply non-linear control theory to design a passivity based controller capable to modify, through switching devices, the stored energy and damping features of the circuit, despite the non-linearities of the system and thus to achieve an appropriate regulation and monitoring of the desired trajectories, resulting in the regulation of the output current and voltage. It is expected in future work, that these results can be applied to renewable energy based systems (fuel cells, solar cells, etc.). For the development of this research, a boost converter with double inductor is considered. Due to the existence of switching devices, this converter presents two operation modes: when the switches are deactivated, the inductors are discharged in series, so the energy is transferred to the capacitor and the load, thus the capacitor is charged. When the switches are activated, the inductors are charged in parallel, and the energy stored in the capacitor is released to the load. It is worth mentioning that the switches operate in synchrony. With the above, it is possible to obtain mathematical models of both operation modes through two approaches: one from the analysis of circuits via Kirchhoff’s laws and the other based on the Euler-Lagrange formulation (which turns out that both approaches are consistent with each other). The latter required to apply the control methodology based on passivity. The PBC approach has two basic stages. First an energy shaping stage where it modify the potential energy of the system in such a way that the new potential energy function has a global and unique minimum in the desired equilibrium. Second, a damping injection stage where it modify the dissipation function to ensure asymptotic stability. The performed simulation scenarios aim to validate that the control objectives are achieved, that is, the regulation of the output current and voltage. These scenarios consider both the absence and presence of parametric uncertainty in the inductive elements of the system. Therefore, an uncertainty estimator is designed in order to estimate the unknown parameters and to include these estimates in the control scheme in order to face this problem.

Estudio del promotor AC2 y secuencias que responden al transactivador TrAP en begomovirus

"Los miembros del género Begomovirus son los virus de plantas más diversificados y constituyen un factor limitante para la producción agrícola en todas las regiones cálidas del mundo. En este trabajo abordamos aspectos relacionados con el gen AC2/C2/TrAP de los begomovirus (BGVs), que codifica a la proteína TrAP, un activador transcripcional de los genes tardíos del virus, El gen AC2 se traslapa con otros dos genes virales, AC1 y AC3; y su promotor reside en un segmento codificante del genoma viral,. Dos trabajos previos mostraron que el promotor AC2 de MYMV y TGMV, dos BGVs modelo, se traslapa con la mitad 5´ del gen AC1 (Rep). Para obtener un mayor conocimiento del promotor (A)C2, generamos varias versiones truncadas del mismo en tres BGVs diferentes, fusionados al gen reportero GUS. Los análisis funcionales mostraron que la versión más corta (~300 bp) de los promotores de OkYMMV y TYLCV presenta la mayor actividad relativa, lo que indica que los elementos críticos se localizan en la región proximal del promotor. En esa región se localiza una secuencia conservada de 9 pb, que fue identificada en un estudio previo como sitio de unión de un factor transcripcional de la planta. Generamos mutaciones silenciosas en ese elemento dentro del promotor AC2 de PepGMV, y evaluamos su impacto sobre la capacidad infectiva del virus. El efecto fue drástico, pues no se detectó DNA viral en las hojas nuevas en ninguna de las 19 plantas inoculadas con el virus mutante. Este fenotipo no fue causado por una alteración de la proteína Rep, ya que el mutante conservó la capacidad de autorreplicarse al mismo nivel que el virus silvestre.. En este estudio analizamos plantas transgénicas con promotores sintéticos que contienen de una a 6 copias del CLE (“Conserved Late Element”). Se demostró que los CLEs son reconocidos por factores de la planta, pues el gen reportero se expresó a niveles elevados en ausencia de proteínas virales. Esa expresión se incrementó con la infección viral. La demostración más clara de que el CLE es un elemento de respuesta a TrAP la obtuvimos analizando el promotor CP de TGMV, otro BGV modelo, El promotor truncado en la posición -125 fue transactivado por TrAP, pero la mutación del CLE abolió la respuesta a TrAP; más aún, la adición de un CLE sintético al extremo 5´ del promotor -125 potenció el nivel de transactivación por el factor viral. Estos resultados demuestran que el CLE es, efectivamente, un elemento de respuesta a TrAP. Finalmente, realizamos un análisis comparativo muy amplio de los promotores CP de geminivirus, e identificamos un elemento complejo conservado de 20-25 pb que exhibe simetría de díada parcial. Este elemento bipartita fue denominado TACE (“TATA box-associated composite element”), y contiene o se asocia a CLEs en la mayoría de los BGVs descritos a la fecha. Proponemos que el TACE está involucrado en la desrrepresión del gen CP en el tejido vascular de las plantas, un proceso mediado por TrAP.""Members of the genus Begomovirus are the most diversified plant viruses (> 430 species) and constitute a limiting factor for agricultural production in all warm regions of the world. In this work we address several aspects related to the AC2/C2/TrAP gene of the begomoviruses (BGVs), which encodes the TrAP protein, a transcriptional activator of the virus late genes. The AC2 gene overlaps with two other viral genes, AC1 and AC3; and its promoter resides in a coding segment of the viral genome, which has made its study difficult. Two previous works showed that the AC2 promoter of MYMV and TGMV, two BGV models, overlap with the 5' half of the AC1 (Rep) gene. To obtain a better knowledge of the (A)C2 promoter, we generated several truncated versions of it in three different BGVs, fused to the GUS reporter gene. The functional analyzes showed that the shorter version (~300 bp) of the OkYMMV and TYLCV promoters displays the highest relative activity, hence indicating that the critical regulatory elements are located in the promoter proximal region, where a conserved sequence of 9 bp is located, which was identified in a previous study as the binding site for a plant transcription factor. We generate silent mutations in that element within the AC2 promoter of PepGMV, and we evaluate its impact on the infective capacity of the virus. The effect was drastic, since no viral DNA was detected in the new leaves in any of the 19 plants inoculated with the mutant virus. This phenotype was not caused by an alteration of the Rep protein, since the mutant retained the ability to self-replicate at the same level as the wildtype virus. The TrAP protein regulates the expression of late genes by mechanisms that are not fully understood yet. In this study we analyze transgenic plants with synthetic promoters that contain from one to 6 copies of the CLE ("Conserved Late Element"). It was shown that CLEs are recognized by plant factors, since the reporter gene was expressed at high levels in the absence of viral proteins. That expression increased with the viral infection. The clearest demonstration that the CLE is a TrAP responsive element was obtained by analyzing the CP promoter of TGMV. The truncated promoter at position -125 was transactivated by TrAP, but the CLE mutation abolished the response to the viral transactivator; moreover, the addition of a synthetic CLE to the 5'-end of the -125 promoter increased the level of transactivation by the viral factor. These results showed that the CLE is, effectively, an element of response to TrAP. Finally, we performed a very broad comparative analysis of the CP promoters of geminiviruses, and we identified a conserved complex element 20-25 bp long, that exhibits partial dyad symmetry. This bipartite element was named TACE ("TATA box-associated composite element"), and it contains or is associated with CLEs in most of the BGVs described to date. We propose that TACE is involved in the derepression of the CP gene in the plant vascular tissues, a process mediated by TrAP.

Physiological concentrations of zinc have dual effects on myenteric P2X guinea pig receptors

"En este trabajo caracterizamos los efectos farmacológicos de las concentraciones fisiológicas de zinc sobre los receptores mientéricos nativos del intestino delgado del cobayo y las isoformas P2X2 presentes en la mayoría de las neuronas mientéricas. Este es el primer estudio que describe efectos opuestos —inhibitorio y potenciador del zinc en estos receptores P2X. No fue posible determinar si ambos efectos dependen de la concentración, aunque el efecto inhibitorio parece ser mediado por antagonismo competitivo y depende de la concentración. El efecto potenciador parece ser mediado por los cambios alostéricos inducidos por el zinc en los canales mientéricos P2X y se observa con mayor frecuencia en las neuronas mientéricas con bajas concentraciones de zinc. El efecto inhibitorio es más común en las variantes P2X2-1 y P2X2-2 que en los canales mientéricos. Sin embargo, en las variantes el efecto potenciador es de igual magnitud que el efecto inhibitorio. Es probable que el efecto inhibitorio y potenciador sean mediados por diferentes sitios de unión que parecen estar presentes en ambas variantes de P2X. En conclusión, en los receptores P2X nativos mientéricos el zinc tiene efectos farmacológicos cuantitativamente diferentes en comparación con los observados en los canales en los canales homoméricos P2X2-1 Y P2X2-2. Los efectos potenciadores e inhibitorios del zinc sobre estos receptores son mediados por dos sitios de unión diferentes. Todos nuestros datos sugieren que los receptores P2X mientéricos tiene una farmacología más compleja que los de los receptores P2X2 recombinantes, lo que probablemente esté relacionado con otras subunidades que se expresan en las neuronas mientéricas. Debido a que estos efectos duales ocurren a concentraciones fisiológicas de zinc, sugerimos que podrían participar en procesos fisiológicos y patológicos.""We hereby characterized the pharmacological effects of physiological concentrations of zinc on native myenteric P2X receptors from guinea-pig small intestine and on P2X2 isoforms present in most myenteric neurons. This is the first study describing opposite —inhibitory and potentiating— effects of zinc on these P2X receptors. It was not possible to determine whether both effects were concentration dependent, yet the inhibitory effect was mediated by competitive antagonism and was concentration dependent. The potentiating effect appears to be mediated by allosteric changes induced by zinc on P2X myenteric channels, which is more frequently observed in myenteric neurons with low zinc concentrations. In P2X2-1 and P2X2-2 variants, the inhibitory effect is more common than in P2X myenteric channels. However, in the variants, the potentiatory effect is of equal magnitude as the inhibitory effect. Inhibitory and potentiatory effects are likely mediated by different binding sites that appear to be present on both P2X2 variants. In conclusion, in myenteric native P2X receptors, zinc has quantitatively different pharmacological effects compared to those observed on homomeric P2X2-1 and P2X2-2 channels. Potentiatory and inhibitory zinc effects upon these receptors are mediated by two different binding sites. All our data suggest that myenteric P2X receptors have a more complex pharmacology than those of the recombinant P2X2 receptors, which is likely related to other subunits known to be expressed in myenteric neurons. Because these dual effects occur at zinc physiological concentrations, we suggest that they could be involved in physiological and pathological processes.

Estudio geofísico para la prospección de fuentes alternativas de agua libre de arsénico en el área de cerrito blanco, Matehuala, SLP.

"En la única concesión de agua otorgada al ejido de Cerrito Blanco para fines agrícolas se ha reportado consistentemente contaminación con arsénico. Por tal motivo, en esta tesis se realizó una exploración geo-eléctrica al sur de Cerrito Blanco en busca de agua subterránea libre de arsénico que pudiera servir de fuente alternativa de agua a dicha comunidad. Para dicho efecto, el objetivo de este estudio fue explorar y modelar mediante Tomografía Eléctrica Resistiva (TRE), Magnetometría Área y Terrestre, así como Sondeos Eléctricos Verticales (SEV) la zona acuífera al sur de Cerrito Blanco, Matehuala, SLP., para ubicar zonas prospectivas de perforación de pozos y excavación de norias. Los resultados de este trabajo permitieron modelar que, de manera local, el acuífero regional, previamente reportado por CONAGUA e INEGI, en un material aluvial constituido de limo-grava y conglomerado entre el estrato superficial de yesos y la Formación carbonatada El Abra, tiene un techo a una profundidad variable entre 7 m y 30 m y un espesor variable entre 100 y 250 m que pudiera servir de fuente alternativa. Los resultados de este estudio nos permitieron proponer los sitios prospectivos de perforación de pozos profundos y de norias como fuentes alternativas de agua subterránea libre de arsénico.""In the unique water concession granted to Cerrito Blanco for agricultural purposes, arsenic contamination has been consistently reported. For this reason, in this thesis work, a geoelectrical exploration was carried out in the area at South of Cerrito Blanco, Matehuala, SLP, in order to find arsenic-free groundwater that could serve as an alternative source of water for Cerrito Blanco community. For this purpose, the objective of this study was to explore and to model the aquifer to locate prospective areas for drilling wells, using the Electrical Resistivity Tomography (ERT), aerial magnetometric map, ground magnetometric survey and Vertical Electrical Soundings (SEV). Results from this study allowed us to model in the study area the regional aquifer, previously reported by CONAGUA and INEGI, as an alluvial material consisting of silt-gravel and conglomerate between a surface layer of gypsum and the carbonate formation El Abra, with a depth of roof variable between 7 and 30 m and a variable thickness between 100 and 250 m. The obtained results to propose prospective drilling sites for wells and shallow-wells as alternative sources of arsenic-free groundwater.

Propiedades magnéticas de agregados de metales 3d adsorbidos sobre superficies no magnéticas

The magnetic elements of the 3d row of the periodic table, have been extensively studied from an experimental and theoretical points of view. The study of these systems has been encouraged because their possible applications in electronics and the magnetic recording industry. Mn is one of the most intriguing elements of this series because it has a quite peculiar magnetic and crystallographic behavior, which depends on its environment. Also, at the atomic scale, it has been observed that the aggregates have physical properties that depend on their size. It is important to highlight that the size of the structures, geometry, and mobility are influenced by the intrinsic defects of the surface and by the temperature. In this work, phenomena related to the absorption of elements of the 3d series on noble metal surfaces and perfect graphene with defects were studied. In the first case, we report the results of the calculation of the stability, electronic and magnetic structure of the adsorption of a Mn trimer, forming a linear chain and when they are adsorbed in triangular form, on non-magnetic metal surfaces (Cu and Au) on the surface (111), using the functional theory of density. As a result, we find that the physical properties of the trimer depend on both the interaction between the Mn atoms and the surface of the substrate. Which could be studied from a qualitative analysis of the distribution of the electronic charges of the Mn/Cu(111) system [Mn/Au(111)]. The atoms that actively participate in adsorption energy are mainly those in the vicinity of the trimer. In the case of the Cu (111) substrate, there is also an important interaction with those neighbors of the second layer. On the other hand, we find that the most stable magnetic state is that in which the atoms in the trimer couple antiferromagnetically. The non-collinear and ferromagnetic states are close in energy but are less bounded. In the case of the adsorbed trimer in a triangular arrangement, two geometric configurations are described; we call them Delta and Hexagonal. We found that the Delta configuration has lower energy states compared to their counterparts in H. The energies differ energetically between 230 and 350 meV. The second system describes the interaction of an adsorbed Ni atom in a pristine graphene network and with a simple vacancy. For this, a large cell (8$\times$8) was used. The stability, electronic and magnetic structure was calculated and the influence of the adsorbed Ni atom at different sites in the network, both on the perfect graphene and in the presence of defects, was analyzed. For this, a study of the electronic localization function, charge distribution, and magnetic charge of the Ni/graphene system (pristine and vacancy) was carried out. To understand the mobility of Ni adatom on its surface, the energy barriers associated with its mobility were calculated and the characteristics of the potential energy surface along several trajectories were calculated. As a result, we find that a simple vacancy in graphene generates a total magnetic moment of 1.15 muB, which is mainly due to the magnetic contribution of the atoms with a loose bond, which suffer a break in symmetry due to the effect Jahn-Teller On the other hand, when the Ni adatom occupies the vacancy, the magnetic moment of the surface is almost null. To study the migration of Ni adatoms through the graphene network, calculations of energy barriers were performed across different points using the elastic band method (cNEB). As a result, we found that in pristine graphene the smallest barrier has a value of 224 meV. While in graphene with a simple vacancy, we found that, around the vacancy, the energy barriers are a few tens of meV, and in areas farther from the vacancy these increases to several hundreds of meV. These barriers are small enough to guarantee the mobility of the Ni adatom at room temperature. Finally, we report the results of the growth of metallic Ni clusters based on the porosity of a graphene surface and the temperature of the system using a semi-classical molecular dynamics method. For this study, a graphene surface of 10$\times$10 nm was used with a defect concentration of 0.5% (21 single vacancies) and 200 Ni atoms smoothly deposited for 2 ns. We found that at low temperatures the islands of Ni are formed mainly by monomers. In contrast, as the temperature rises to 1600 K, the average cluster size of up to 40 atoms also increases. It should be noted that despite the easy mobility of the clusters through the network, when they find a vacancy they anchor and remain fixed, even at temperatures above 2000 K

Reguladores de voltaje basados en convertidores con capacitores conmutados

"En los últimos años, los nuevos desarrollos tecnológicos demandan sistemas de procesamiento de energía con alta eficiencia y, para aplicaciones que realizan conversión de la energía proveniente de fuentes renovables, una mayor relación de conversión entre los voltajes de entrada y salida. Convertidores conmutados de CD-CD son comúnmente utilizados para elevar el nivel de voltaje en aplicaciones tan diversas como sistemas de energías renovables, sistemas de transporte, sistemas industriales y equipos médicos entre otros. Algunas características deseables en convertidores conmutados de CD-CD son una alta ganancia de voltaje, corrientes de entrada y salida del convertidor no-pulsantes y voltaje de estrés reducido en los dispositivos de conmutación. En este trabajo de tesis, se proponen dos topologías de convertidores elevadores con una alta ganancia de voltaje; la primera de ellas se logra al unir un convertidor elevador convencional con una celda multiplicadora de voltaje y la segunda al unir un convertidor elevador cuadrático con una celda multiplicadora de voltaje. Para ambos convertidores se analizan las condiciones en estado estable y se obtienen todas las expresiones que permiten realizar un diseño apropiado de los convertidores. También se obtienen los modelos en el espacio de estados bilineal conmutado, no lineal promediado y el modelo a pequeña señal. Posteriormente, se obtienen las funciones de transferencia de la corriente en el primer inductor respecto al ciclo de trabajo y la de voltaje de salida respecto al ciclo de trabajo. La respuesta en frecuencia teórica y experimental se comparan para verificar la validez de los modelos. Adicionalmente se diseñan controladores en modo-corriente promedio para construir reguladores conmutados. Se construyeron dos prototipos de 300 W en el laboratorio de procesamiento eficiente de energía, el primero de ellos con un voltaje de entrada de 24 V y un voltaje de salida de 200 V; el segundo con un voltaje de entrada de 24 V y un voltaje de salida de 220 V. Por último, se obtuvieron la respuesta en frecuencia de los lazos de voltaje de manera experimental para garantizar estabilidad y robustez. Por último, se realizaron pruebas con cambios abruptos de carga y se obtuvieron pruebas de eficiencia de conversión; en el primero de los prototipos se obtuvo el 97% de eficiencia, mientras que en el segundo un 82% de eficiencia, ambos a plena carga.""In recent years, new technological developments require the processing of energy with high efficiency and a wider conversion rate between the input and the output voltages. A common solution is to use switch-mode DC-DC step-up converters for applications such as renewable energy systems, transportation systems, industrial systems and medical equipment among others. Some of the desirable characteristics of the switch-mode DC-DC converters for the above applications are a high gain voltage, non-pulsating input-output currents and a reduce voltage stress in the switching devices. In this doctoral dissertation, two topologies for high gain switching converters are studied; the first one combines a conventional boost converter with a voltage-multiplying cell and the second one combines a quadratic boost converter with a voltage-multiplying cell. The mathematical expressions for the proper design of both converters are given. The corresponding switching bilinear, nonlinear average and linear average models are developed. Furthermore, the corresponding transfer functions for the first inductor current to the duty cycle and output voltage to the duty cycle are also developed. The models are validated by experimental frequency responses of each converter. Later a methodology for the design of the corresponding controllers using average current-mode control is given. In the laboratory, two prototypes were built with a power of 300 W; the first one with an input voltage of 24 V and an output voltage of 200 V, the second one with an input voltage of 24 V and an output voltage of 220 V. The corresponding frequency responses for the voltage loop gains are obtained to show the stability and robustness of the voltage regulator. Experimental test for step changes of load and efficiency are given where the first prototype exhibits an efficiency of 97%, meanwhile for the second one exhibits an efficiency of 82% at full load.