Abstract The professional training model of the Technological University of Aguascalientes is based on the development of professional competences, therefore the university graduates must achieve a set of knowledge, skills, and attitudes necessary to practice a profession, acquired through their practice in the university courses and their further professional performance. Having the right skills, the graduates can solve professional problems in specific social contexts. Considering the above statements, the authors have presented their experiences in the Metrology Laboratory in relation to the development of skills that contribute to the formation of professional competences in students from the first quarter of university higher technician courses in Mechatronics. The experience was based on a reverse engineering problem oriented to know the basic geometry of cylindrical gears. To obtain the fundamental gears geometry, the student had to apply a set of skills as calculations of machine elements, technical measurements, problem- solving procedures, technical drawings, standards, and development of Excel tables. Results of quizzes applied to students about the use of dimensional metrology instruments and the better knowledge about fits and tolerances allowed to declare the experience in the laboratory very positive.

Resumen El modelo de formación profesional de la Universidad Tecnológica de Aguascalientes está basado en el desarrollo de competencias profesionales por lo que el graduado universitario debe lograr un conjunto de conocimientos, habilidades y actitudes necesarias para ejercer una profesión, adquiridas a través de la experiencia en el transcurso de su formación y ulterior desempeño profesional, que permitirán al individuo resolver, de manera eficaz, autónoma y flexible, problemas profesionales en contextos sociales específicos. Considerando las anteriores afirmaciones y con base en la práctica desarrollada en la Universidad Tecnológica de Aguascalientes, los autores han creído oportuno presentar sus experiencias en el área del Laboratorio de Metrología en el desarrollo de habilidades que potencian la formación de competencias profesionales de alumnos del primer cuatrimestre de los cursos de Técnico Superior Universitario en Mecatrónica. La experiencia desarrollada estuvo basada en un problema de ingeniería inversa derivado de la necesidad de conocer los parámetros geométricos y constructivos iniciales básicos de engranajes cilíndricos. Con el objetivo de obtener la geometría fundamental del dentado de las ruedas de un engranaje, el estudiante tiene que poner en práctica un conjunto de habilidades que agrupa la ejecución de cálculos de elementos de máquinas, mediciones técnicas, elaboración de procedimientos de solución de problemas, dibujos técnicos, aplicación de documentos normativos y desarrollo de tablas Excel. Resultados derivados de la posterior valoración de habilidades propias de la medición con instrumentos de metrología dimensional y el mejor conocimiento sobre ajustes y tolerancias permitió declarar de muy positiva la experiencia.

Resumen La planta Ulex Europaeus (Retamo espinoso) representa una amenaza para los ecosistemas de diferentes regiones en Colombia, lo cual llevó al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible a definir una política que incentive la resolución a esta problemática además de protocolos para su contención y manejo. Debido a la relevancia que se le ha dado, esta investigación consiste en un primer estudio de viabilidad para la producción de biocombustible sólido a partir de la planta, que, aun teniendo propiedades caloríficas importantes, todavía no se tiene una respuesta definitiva sobre el uso y procesamiento de los residuos de la Ulex Europaeus. En este trabajo se hace énfasis, en la fabricación y evaluación de briquetas y mezclas de material molido con diferentes porcentajes tronco/follaje. Esto se hizo con el fin de fabricar biocombustible sólido en diferentes formas tanto para uso doméstico como industrial; p. ej. cogeneración. Las muestras producidas fueron sometidas a análisis próximo y último para la caracterización del producto generado. Los resultados demostraron que el biocombustible producido tiene un poder calorífico comparable con el del carbón (75% del carbón), un alto porcentaje de material volátil (83.3%), y bajo contenido de ceniza y azufre (1.41% y 0.51% respectivamente). Esto aplica tanto para material seco como para el húmedo indicando que el biocombustible producido a partir de la planta parecería prometedor para aplicaciones de generación de calor. Sin embargo, se necesitan ulteriores análisis y optimizaciones del proceso antes de pensar en la generación de biocombustible sólido como una posible solución para el uso de los residuos de Ulex Europaeus. Al analizar todo el proceso más a fondo: desde la recolección de la planta in situ, pasando por la disposición del residuo final, y finalmente la conversión del material, se puede mejorar el entendimiento de la cadena de valor del mismo y buscar su implementación en el mundo real.

Abstract The Ulex europaeus (also known as Common Gorse) represents a threat to the native ecosystems of different Colombian regions. Recently, the Ministry of the Environment and Sustainable Development introduced protocols for its prevention and management. Even though the Ulex europaeus has a high calorific value, a wide-spread solution for its post-processing is not yet available in its affected areas. In Colombia, the most common method for the disposal of the harvested plant is incineration, given that this is the suggested method by Resolution 684 of 2018. Due to the importance of the problem, this investigation is focused on studying the viability of creating solid biofuel alternatives derived from the plant. Grinded material and briquettes were produced with different log/foliage ratios in order to investigate both the domestic and industrial applications of the plant; e.g. heating, cooking and cogeneration, respectively. A proximate and ultimate analysis was performed on the produced samples. The generated solid biofuel presents 75% of the carbon heat value, a high volatile material content (83.3%), and low ash and Sulphur residues (1.41% and 0.15% respectively). These results applied to both dry and humid samples, demonstrated that the produced solid biofuel is adequate for applications oriented towards heat generation. However, further analysis and process optimization is required in order to establish the generation of solid biofuel as an appropriate use of the Ulex europaeus remnants. By further analyzing the overall process; from plant removal, through residue disposal, and finally remnant conversion, the investigations value chain can be better established and possibly established for real world implementation.

Resumo A planta Ulex Europaeus (Retamo espinhoso) representa uma ameaça para os ecossistemas de diferentes regiões na Colômbia, o qual levou o Ministério de Ambiente e Desenvolvimento Sustentável a definir uma política que incentive a resolução a esta problemática além de protocolos para sua contenção e manejo. Devido à relevância que se lhe tem dado, esta pesquisa consiste em um primeiro estudo de viabilidade para a produção de biocombustível sólido a partir da planta, que, ainda tendo propriedades caloríficas importantes, todavia não se tem uma resposta definitiva sobre o uso e o processamento dos resíduos da Ulex Europaeus. Neste trabalho faz-se ênfase, na fabricação e avaliação de briquetes e misturas de material moído com diferentes porcentagens tronco/folhagem. Isto fez-se com o fim de fabricar biocombustível sólido em diferentes formas tanto para uso doméstico como industrial; p. ex. cogeração. As amostras produzidas foram submetidas a análise próxima e última para a caracterização do produto gerado. Os resultados demonstraram que o biocombustível produzido tem um poder calorífico comparável com o do carvão (75% do carvão), uma alta porcentagem de material volátil (83.3%), e baixo conteúdo de cinza e enxofre (1.41% e 0.51% respectivamente). Isto aplica tanto para material seco como para o húmido indicando que o biocombustível produzido a partir da planta pareceria prometedor para aplicações de geração de calor. Porém, necessitam-se posteriores análises e optimizações do processo antes de pensar na geração de biocombustível sólido como uma possível solução para o uso dos resíduos de Ulex Europaeus. Ao analisar todo o processo mais a fundo: desde a coleta da planta in situ, passando pela disposição do resíduo final, e finalmente pela conversão do material, pode-se melhorar o entendimento da cadeia de valor do mesmo e buscar sua implementação no mundo real.

Resumen Se fabricaron celdas solares con estructura Mo/CZTS/ZnS/ZnO usando como capa absorbente películas de Cu2ZnSnS4 (CZTS) crecidas por evaporación simultánea de sus precursores desde una fuente de evaporación coaxial construida con un diseño avanzado que permitió mejorar significativamente la homogeneidad en la composición química en todo el volumen. Mediante mediciones con difracción de rayos X (XRD) se verificó que bajo condiciones de crecimiento optimizado era posible obtener películas en la sola fase Cu2ZnSnS4; los análisis de perfiles de profundidad con espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) permitieron confirmar que las muestras preparadas desde una fuente coaxial crecieron solamente en la fase CZTS y que su composición química presentaba una mejor homogeneidad en todo el volumen que aquellas depositadas desde tres fuentes de evaporación separadas. Asimismo, se encontró que las celdas solares fabricadas con una capa absorbente CZTS crecidas desde una fuente de evaporación coaxial presentaban eficiencias de conversión significativamente mayores que las celdas fabricadas con capas CZTS preparadas desde fuentes de evaporación separadas. Se obtuvieron eficiencias de conversión de 5,6%, una corriente de cortocircuito de 18,3 mA/cm2 y un voltaje de circuito abierto de 0,52 V. © 2019. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Abstract Solar cells with Mo/CZTS/ZnS/ZnO structure were fabricated using Cu2ZnSnS4 (CZTS) films as the absorber layer. These films were grown by simultaneous evaporation of its precursors with a coaxial evaporation source whose advanced design allowed to improve significantly the homogeneity of the chemical composition in the entire volume. Through X-ray diffraction (XRD) measurements we were able to verify that under optimized growing conditions, it is possible to get single phase Cu2ZnSnS4 films; through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) depth profile analysis we confirmed that the chemical composition of the samples prepared from a coaxial source had a better homogeneity throughout the volume than the samples deposited from three separated evaporation sources. We also found that the conversion efficiencies of solar cells fabricated using a CZTS absorber layer grown from a coaxial evaporation source was significantly greater than that of cells fabricated using CZTS layers prepared from separate evaporation sources. We obtained conversion efficiencies of 5.6%, short circuit current of 18.3 mA/ cm2 and open-circuit voltage of 0.52 V. © 2019. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

A procedure for estimating recommended values of effective case depth of carburized teeth of cylindrical steel gears is presented. Procedure take into account the radius of relative curvature of teeth flanks and recommendations of Kron y Börnecke published on ISO 6336-5 standard The procedure was developed by means of a mathematical model oriented to find solution to the problem of calculation of minimum effective case depth on cylindrical gears. Research results show recommended values of effective case depth sensitive to the teeth width and radius of relative curvature of teeth flanks, but instead a difference of 6 % and 46 % was observed between values of Kron and Börnecke´s recommendations of rational case depth; this fact has evident the need to continue these studies to achieve more precise rational values

Se presenta un procedimiento para estimar valores recomendados de espesor de la capa cementada en engranajes cilíndricos de acero en función del radio de curvatura de los flancos de dientes en contacto según recomendaciones publicadas en la norma ISO 6336-5 y derivadas de los trabajos de Kron y Börnecke. El procedimiento fue desarrollado mediante un modelo matemático orientado a dar solución al problema de la estimación del espesor efectivo mínimo de la capa cementada en engranajes cilíndricos. Resultados del trabajo muestran valores recomendados del espesor de capa endurecida sensibles al ancho de los dientes y al radio de curvatura equivalente de los flancos de dientes en contacto, pero en cambio se observó una diferencia del 6 y 46 % entre valores de espesores efectivo de capa cementada recomendados por Kron y Börnecke, haciendo evidente la necesidad de continuar estos estudios para lograr valores racionales más precisos

This work reports results of a study carried out to optimize the preparation conditions of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films grown by sequential deposition of Cu2SnS3 (CTS) and ZnS layers, where the Cu2SnS3 compound was grown using a novel procedure consisting of simultaneous precipitation of Cu2S and SnS2 performed by diffusion membrane assisted chemical bath deposition (CBD) technique. The precipitation across the diffusion membranes allows achieving moderate control of release of metal ions into the work solution favoring the heterogeneous growth mainly through an ion-ion mechanism. Through a parameters study, conditions were found to grow Cu2SnS3 thin films which were used as precursors for the formation of Cu2ZnSnS4 films. The formation of CZTS thin films grown in the Cu2ZnSnS4 phase was verified through measurements of X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy. Solar cells with efficiencies of 4.9% were obtained using CZTS films prepared by membrane assisted CBD technique as absorber layer.

Resumen Este trabajo presenta detalles del diseño e implementación de un sistema de medición de voltaje Hall en dependencia de la temperatura, desarrollado usando el concepto de Instrumentación Virtual. Para tal efecto se usó hardware de la National Instruments y el paquete LabVIEW como software. El sistema es controlado a través de un instrumento virtual (IV) que incluye facilidades para realizar control PID de temperatura de la muestra en el rango 80 K - 700 K, medición de voltaje Hall (V H) usando el método de cuatro contactos y visualización en tiempo real de la curva de V H vs T. El sistema fue probado realizando medidas de voltaje Hall vs T a películas delgadas de CuInS2 usadas como capa absorbente en celdas solares, con el propósito de obtener información de sus propiedades de transporte eléctrico.

Abstract This paper presents details of the design and implementation of a system for measuring Hall voltage in dependence of the temperature, developed using the Virtual Instrumentation concept. For that we have used National Instrument hardware and the LabVIEW package as software. The system is controlled by a virtual instrument (VI) which includes facilities to perform PID control of sample temperature in the range of 80 K -700 K, Hall voltage measurement(V H) using the method of four contacts and real time display of the V H vs T curve. The system was tested by performing Hall voltage measurements vs T on CuInS2(CIS)thin films used as the absorber layer in solar cells, for the purpose of obtaining information from its transport properties.

Resumen Este trabajo describe un procedimiento para crecer in situ películas delgadas de n+-ZnO e i-ZnO altamente transparentes, depositadas secuencialmente por evaporación reactiva asistido por plasma sin usar dopaje extrínseco. Se logró una buena reproducibilidad del espesor y de las propiedades opto-eléctricas de las películas a través de un control electrónico novedoso desarrollado usando el concepto de instrumentación virtual. Para lo cual se implementó un instrumento virtual (VI) que controlaba el proceso usando PID (proporcional integral differential) y PWM (pulse width modulation) como algoritmos de control. Optimizando el diseño del reactor y los parámetros de deposición se obtuvieron con este método películas n+-ZnO e i-ZnO con resistividades alrededor de 6 x 10-4 Ωcm y 10(4) Ωcm respectivamente y transmitancias mayores al 85% (en la región visible). A partir de medidas de energía Urbach encontramos que las películas n+-ZnO depositadas controlando apropiadamente la cantidad de zinc que llega al reactor tienen una cantidad baja de defectos estructurales. También se reportan resultados relacionados con propiedades de transporte eléctrico de las películas de ZnO, obtenidas de medidas de conductividad y movilidad dependientes de la temperatura.

Abstract This work describes a procedure to grow in situ highly transparent n+-ZnO and i-ZnO thin films sequentially deposited by plasma assisted reactive evaporation without using extrinsic doping. Good reproducibility of the thickness and opto-electrical properties of the films was achieved through a novel electronic control developed using the virtual instrumentation concept. For that, a virtual instrument (VI) was implemented to control the process using PID (proportional integral differential) and PWM (pulse width modulation) as control algorithms. By optimizing the design of the reactor and deposition parameters, n+-ZnO and i-ZnO films with resistivities around 6 x 10-4 Ωcm and 10(4) Ωcm respectively and transmittances greater than 85 % (in the visible region) were obtained with this method. From Urbach energy measures we have found that n+-ZnO films deposited controlling the quantity of zinc that arrives to the reactor appropriately, have a low density of structural defects. Results regarding electrical transport properties of the ZnO films, obtained from temperature dependent measurements of both conductivity and mobility, are also reported.

En este trabajo presentamos estudios complementarios de películas delgadas de In(O;OH)S depositadas sobre películas delgadas de AgInS2 para fabricar un sistema capa absorbente/capa buffer utilizado en celdas solares tipo tándem o celdas de juntura simple. Como se demostró en trabajos anteriores realizados por los autores, las capas de AgInS2 crecieron por coevaporación de los metales precursores en un proceso de dos etapas; y las películas delgadas de In(O:OH)S se depositaron por baño químico. Las medidas de rayos X indican que las películas de AgInS2 crecen con estructura tipo calcopirita y las de In(O:OH)S con estructura policristalina. Las películas de AgInS2 presentan conductividad tipo P, y de las medidas de transductancia se encontró un coeficiente de absorción alto (mayor a 104 cm-1), y un gap de 1.95 eV; las películas de In(O:OH)S presentaron un gap de 3.01 eV; el análisis morfológico indica que bajo estas condiciones de síntesis, las películas de In(O:OH)S recubren completamente la capa absorbente de AgInS2. Finalmente, en este trabajo se aplicó la ecuación de Avrami-Erofeev para estudiar la tasa de crecimiento de las películas delgadas de In(O:OH)S sobre el substrato de AgInS2. Los resultados indican que el sistema desarrollado puede utilizarse en celdas solares de juntura simple o multijuntura.

In this work, we presented some complementary studies for In(O,OH)S thin films deposited on AgInS2 thin films to fabricate a new system absorbent-layer/buffer-layer to be used in tandem and/or in one-junction solar cells. As showed in previous works carried out for us, AgInS2 layers were grown by co-evaporation from metal precursors in a two-step process; and In(O,OH)S thin films were deposited by Chemical Bath deposition. X-ray diffraction measurements indicated that AgInS2 thin film grown with chalcopyrite structure; and In(O,OH)S films grown with polycrystalline structure. The AgInS2 thin films presented p-type conductivity, and from transductance measurements it was found a high absorption coefficient (greater than 10(4) cm−1) and an energy band gap of 1.95 eV; and In(O,OH)S thin films presented Eg about 3.01 eV; morphological analysis indicated that under this synthesis conditions, In(O,OH)S thin films coated completely the AgInS2 absorber layer. Finally, the Avrami-Erofeev equation was used in this work to study In(O,OH)S thin film growth rate on AgInS2 substrate. Results indicate that the developed system can be used in single-junction and multiple junction solar cells.