Realización experimental de la dínamo de Bullard

La dínamo de Bullard es el modelo más simple de la dínamo magnetohidrodinámica. A menudo se utiliza para ilustrar la acción dínamo, la cual, se cree como el origen de los campos magnéticos de la Tierra, el Sol y muchos otros cuerpos cósmicos. Esta dínamo consiste de un disco conductor sólido y un alambre: el primero gira sobre su eje central y el segundo se retuerce alrededor y se conecta a través de contactos deslizantes al borde y al eje del disco. Si el disco gira lo suficientemente rápido y en la dirección correcta, se puede amplificar la corriente eléctrica circulante en el sistema y, por lo tanto, el campo magnético asociado. Esto ocurre cuando la velocidad de rotación del disco supera un umbral crítico por encima del cual el voltaje inducido en el disco supera la caída de voltaje causada por la resistencia óhmica del sistema. En este proyecto se presenta la realización experimental de una dinamo de disco homopolar de tipo Bullard. La configuración consiste de un disco de cobre de 30 cm de radio y 3 cm de grosor que se colocó coaxialmente bajo una bobina plana del mismo tamaño ranurada en espirales y se conecta eléctricamente a ella en el centro y a lo largo de la circunferencia mediante contactos deslizantes de metal líquido. El campo magnético inducido se midió con sondas Hall fijadas en la cara superior de la bobina. También se midió el voltaje a través de la bobina. Cuando la velocidad de rotación del disco alcanzó $\approx$7Hz, el campo magnético aumentó bruscamente acercándose a un valor de $\approx$40mT en la parte central de la bobina. Este campo inducido fue dos órdenes de magnitud más intenso que el campo magnético semilla. En dos corridas, el par electromagnético que frena al disco en régimen de dinamo, superó el par de paro del motor eléctrico, interrumpiendo la acción dínamo. Para el análisis se propone un modelo de dínamo de disco ampliado que reproduce cualitativamente los resultados experimentales.

Optimización de la dínamo de disco homopolar

La dínamo de disco, también conocida como la dínamo de Bullard, es un modelo físico muy simple que se utiliza a menudo para ilustrar la autoexcitación de un campo magnético por conductores en movimiento. Esto se conoce como efecto dínamo y es actualmente la explicación más probable del origen de los campos magnéticos de la Tierra, el Sol y otros cuerpos cósmicos. En este trabajo presentamos un diseño optimizado de nuestra dínamo de disco homopolar realizada previamente en el CICATA Querétaro del IPN. Al igual que la configuración original, la dínamo optimizado consta de una bobina plana de múltiples brazos en forma de espiral y un disco de cobre colocado de manera coaxial, que se conecta a la bobina mediante contactos deslizantes de metal líquido. En contraste con la configuración original, donde el disco y la bobina tienen radios internos y externos iguales, en el diseño optimizado ambos tienen dimensiones diferentes. Esto permite que el disco capture principalmente el flujo magnético de mayor densidad generado en la parte interna de la bobina y evite el flujo inverso en la parte externa de la bobina. Entonces, al optimizar los radios de la bobina y del disco, el número de Reynolds magnético crítico, $Rm_c$, puede reducirse de $Rm_c$$\approx$35, a $Rm_c$$\approx$12. Este es el umbral mínimo de la dínamo de disco que es posible lograr cuando el disco y la bobina tienen relación de radios relativamente estrechas. Utilizando una configuración ligeramente subóptima, pero mucho más práctica, con unos radios internos y externos del disco y de la bobina normalizados a (0.3,0.9) y (0.74,1), respectivamente, se espera observar la autoexcitación del campo en $Rm_c$$\approx$15.

Realización experimental de la dínamo de Bullard

La dínamo de Bullard es el modelo más simple de la dínamo magnetohidrodinámica. A menudo se utiliza para ilustrar la acción dínamo, la cual, se cree como el origen de los campos magnéticos de la Tierra, el Sol y muchos otros cuerpos cósmicos. Esta dínamo consiste de un disco conductor sólido y un alambre: el primero gira sobre su eje central y el segundo se retuerce alrededor y se conecta a través de contactos deslizantes al borde y al eje del disco. Si el disco gira lo suficientemente rápido y en la dirección correcta, se puede amplificar la corriente eléctrica circulante en el sistema y, por lo tanto, el campo magnético asociado. Esto ocurre cuando la velocidad de rotación del disco supera un umbral crítico por encima del cual el voltaje inducido en el disco supera la caída de voltaje causada por la resistencia óhmica del sistema. En este proyecto se presenta la realización experimental de una dinamo de disco homopolar de tipo Bullard. La configuración consiste de un disco de cobre de 30cm de radio y 3cm de grosor que se colocó coaxialmente bajo una bobina plana del mismo tamaño ranurada en espirales y se conecta eléctricamente a ella en el centro y a lo largo de la circunferencia mediante contactos deslizantes de metal líquido. El campo magnético inducido se midió con sondas Hall fijadas en la cara superior de la bobina. También se midió el voltaje a través de la bobina. Cuando la velocidad de rotación del disco alcanzó $\approx7Hz$ , el campo magnético aumentó bruscamente acercándose a un valor de $\approx40mT$ en la parte central de la bobina. Este campo inducido fue dos órdenes de magnitud más intenso que el campo magnético semilla. En dos corridas, el par electromagnético que frena al disco en régimen de dinamo, superó el par de paro del motor eléctrico, interrumpiendo la acción dínamo. Para el análisis se propone un modelo de dínamo de disco ampliado que reproduce cualitativamente los resultados experimentales.

Optimización de la dínamo de disco homopolar

La dínamo de disco, también conocida como la dínamo de Bullard, es un modelo físico muy simple que se utiliza a menudo para ilustrar la autoexcitación de un campo magnético por conductores en movimiento. Esto se conoce como efecto dínamo y es actualmente la explicación más probable del origen de los campos magnéticos de la Tierra, el Sol y otros cuerpos cósmicos. En este trabajo presentamos un diseño optimizado de nuestra dínamo de disco homopolar realizada previamente en el CICATA Querétaro del IPN. Al igual que la configuración original, la dínamo optimizado consta de una bobina plana de múltiples brazos en forma de espiral y un disco de cobre colocado de manera coaxial, que se conecta a la bobina mediante contactos deslizantes de metal líquido. En contraste con la configuración original, donde el disco y la bobina tienen radios internos y externos iguales, en el diseño optimizado ambos tienen dimensiones diferentes. Esto permite que el disco capture principalmente el flujo magnético de mayor densidad generado en la parte interna de la bobina y evite el flujo inverso en la parte externa de la bobina. Entonces, al optimizar los radios de la bobina y del disco, el número de Reynolds magnético crítico, $Rm_{c} $, puede reducirse de $Rm_{c}\approx$35, a $Rm_{c}\approx$12. Este es el umbral mínimo de la dínamo de disco que es posible lograr cuando el disco y la bobina tienen relación de radios relativamente estrechas. Utilizando una configuración ligeramente subóptima, pero mucho más práctica, con unos radios internos y externos del disco y de la bobina normalizados a (0.3,0.9) y (0.74,1), respectivamente, se espera observar la autoexcitación del campo en $Rm_{c}\approx$15.

Carbón elemental presente en las PM2.5 de la ZMVT determinado por la técnica de espectrometría de retrodispersión de Rutherford (RBS)

El carbono origina compuestos que se caracterizan por tener en su estructura átomos enlazados a otros elementos, como oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. Muchos de ellos, son de gran utilidad para los seres vivos; sin embargo, otros como el monóxido y el bióxido de carbono son considerados de alto riesgo para las poblaciones que los inhalan, además de su impacto al cambio climático. Por lo que la vigilancia de las concentraciones del carbono en la atmósfera es vital. Esta investigación tiene como objetivo determinar la presencia y concentración del carbono elemental en las partículas suspendidas con diámetro aerodinámico igual o menor que 2.5 micrómetros. Para ello se tomaron muestras en el exterior e interior de dos sitios de la zona Metropolitana del Valle de Toluca, en el periodo de diciembre 2022 a marzo del 2023, utilizando equipo de TC-Teckora con un flujo de 16.7 l/min y BGI-Omni con flujo de 5 l/min. El carbono elemental se determinó utilizando la técnica de análisis IBA (Ion Beam Analysis) denominada espectrometría de retrodispersión de Rutherford (RBS), en ésta con el acelerador tándem Van de Graaff se aceleraron protones a una energía de 2.5 MeV, el cual colisionó elásticamente con los átomos de la muestra (blanco), siendo dispersados a cierto ángulo y a una energía, caracterizando a la masa del centro dispersor. Las partículas así dispersadas son registradas por un detector de barrera superficial, obteniendo un espectro de energía. El análisis de los espectros se hizo con el software SIMNRA®. Los resultados nos muestran los niveles de carbono presente tanto el interior como en exterior de los sitios de estudio.

Pila galvánica con plantas vivas

Las fuentes de energía no renovables están alcanzando su límite; como resultado han sido exploradas fuentes de de generación alternativas como solar, eólica o biocombustibles. Sin embargo, las primeras dos tienen un alto costo de implementación y la última compite por terreno para la producción de alimentos. Desde el siglo pasado fue demostrado que puede producirse electricidad a partir de los procesos de oxidación-reducción que ocurren de forma natural en el metabolismo de seres vivos como plantas y bacterias, las cuales reciben el nombre de bioceldas de combustible. Estas celdas ofrecen una alternativa amigable con el medio ambiente, de bajo coste de implementación y con el potencial de producir alimentos así como adornar el paisaje. La producción de bioelectricidad se basa el principio de la pila galvánica, donde dos electrodos establecen una corriente a través de un electrolito conformado por la raíz de la planta, los microorganismos y la tierra húmeda. Distintas clases de microorganismos y plantas han sido estudiados y aunque la energía generada es inferior a la producida por el resto de las energías limpias, tiene el potencial de escalarse a áreas grandes y contribuir a la captura de $CO_2$. En este proyecto se pretende construir una pila galvánica a base de plantas y medir el voltaje, la resistencia interna y la potencia que esta puede generar en función de los materiales de los electrodos, su separación, área superficial y el tipo de planta sembrada.

Panel Solar Automatizado

La eficacia de los paneles solares ha sido objeto de críticas, especialmente en relación con la subutilización de la luz solar durante ciertas horas del día y los posibles daños causados a las celdas fotovoltaicas por condiciones climáticas adversas. Ante esta problemática, se ha concebido un proyecto que busca maximizar la eficiencia energética y prolongar la vida útil de estos sistemas. A diferencia de otras soluciones automatizadas disponibles en el mercado, se prioriza la viabilidad económica y la accesibilidad. El proyecto se centra en el desarrollo de un Panel Solar Automatizado que utilizará sensores para rastrear la posición del sol, lo que permitirá una captación de luz más eficiente en comparación con los paneles estáticos convencionales. El prototipo a escala estará equipado con resistencias LDR dispuestas estratégicamente en el panel fotovoltaico para detectar la dirección de la fuente de luz. Estos datos serán transmitidos a un controlador, que estará programado para dirigir el panel mediante dos servomotores: uno para el movimiento horizontal y otro para la rotación vertical, garantizando así una óptima alineación con el sol a lo largo del día. Además de su capacidad para seguir la trayectoria solar, el panel automatizado contará con una función de protección. Cuando los sensores dejen de detectar luz, se activará un mecanismo para plegar las celdas y protegerlas de las inclemencias climáticas, lo que contribuirá significativamente a prolongar la vida útil del sistema. Este enfoque integral aborda la automatización y la optimización de costos a través de un análisis multidisciplinario que combina conceptos matemáticos, físicos y electrónicos. Se espera que esta iniciativa no solo mejore la eficiencia de la energía solar, sino que también promueva un futuro energético más sostenible al aprovechar de manera más efectiva las fuentes de energía renovable disponibles.

Integración Fotovoltaica para la Movilidad Eléctrica: Una Solución Sostenible

El proyecto se centra en la investigación de un prototipo acerca de un sistema fotovoltaico innovador, diseñado específicamente para la carga eficiente de vehículos eléctricos pequeños. Reconociendo el crecimiento de la movilidad eléctrica en segmentos urbanos y la necesidad de soluciones de carga accesibles, el sistema fotovoltaico se adapta a las necesidades específicas de los vehículos eléctricos pequeños, considerando sus características de consumo de energía y requerimientos de carga. Se implementan estrategias de gestión de energía inteligente para maximizar la eficiencia de carga y garantizar un suministro constante de energía limpia y renovable. El proyecto se fundamenta en el fenómeno físico de la conversión de la energía solar en electricidad a través del efecto fotovoltaico. Este proceso se lleva a cabo mediante la utilización de paneles solares compuestos por células fotovoltaicas. Cuando la luz solar quebranta sobre estas células, los fotones liberan electrones en el material semiconductor, generando una corriente eléctrica. Este flujo de electrones constituye la base del funcionamiento de los paneles solares como dispositivos de generación de electricidad. La electricidad se almacena en baterías de litio. Un controlador de carga gestiona la transferencia de energía entre los paneles solares, las baterías y el cargador del vehículo, asegurando una carga eficiente y segura. Posteriormente un inversor cargador convierte la corriente continua de las baterías en corriente alterna para alimentar el cargador del vehículo eléctrico Al aprovechar la abundante energía del solar y convertirla en una forma utilizable, se promueve la sostenibilidad y la independencia energética, contribuyendo así a la preservación del medio ambiente. El proyecto no solo busca proporcionar una solución práctica y rentable para la carga de vehículos eléctricos , sino también servir como un ejemplo de innovación y creatividad en ingeniería ante desafíos económicos.

Modelado espacial de la temperatura del suelo utilizando datos de sensores remotos y técnicas de aprendizaje automático

En este estudio, se desarrolló un modelo para predecir espacialmente la temperatura del suelo a diferentes profundidades, entre 2 a 40 pulgadas, en el sur de Estados Unidos. Se utilizaron datos históricos de temperatura del suelo medidos en 12 estaciones meteorológicas de la región durante periodos de 8 a 15 años. Estos datos se ajustaron al modelo armónico propuesto por Kusuda y Achenbach (1965) para obtener la temperatura anual promedio, amplitud de temperatura, día de menor temperatura y difusividad térmica del suelo en cada estación y año. Las variables predictoras incluyeron datos de sensores remotos como la temperatura de la superficie terrestre (LST) y el índice de vegetación (NDVI) del sensor MODIS, así como variables ambientales como la composición del suelo (arena y arcilla), elevación, precipitación y temperatura del aire obtenidas del modelo ERA5-Land. Estas variables se obtuvieron en formato raster y se consideraron como factores que influyen en el flujo de calor del suelo. Para abordar este objetivo, se desarrollaron modelos de regresión lineal y aprendizaje automático (XGBoost) para predecir las variables del modelo de Kusuda-Achenbach ajustados con datos puntuales de las estaciones meteorológicas. Posteriormente, estos modelos se aplicaron a los datos raster para generar predicciones espaciales de las variables de temperatura del suelo en toda la región de estudio. Los resultados del modelado espacial proporcionan mapas de alta resolución de la temperatura anual promedio del suelo, amplitud de temperatura, día de menor temperatura y difusividad térmica a diferentes profundidades. Estos productos pueden ser útiles en diversas aplicaciones, como la agricultura, la ecología y la ingeniería, al permitir una mejor comprensión y gestión de los procesos relacionados con la temperatura del suelo en la región sur de Estados Unidos.

Dinámica de biomasa en terrenos con pendientes

Dinámica de biomasa en terrenos con pendientes Iran Melani Melendez Hernandez; Ricardo Agustín Serrano; Marco A. Morales, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas; Benemérita Universidad Autónoma de Puebla;iran.melendezh@alumno.buap.mx;ragustin@fcfm.buap.mx;spinor70@yahoo.com.mx A partir de dos ecuaciones diferenciales parciales no lineales, se propone un modelo matemático que describe la evolución temporal de dos variables clave, η y ω, las cuales representan la distribución de la biomasa y la humedad, respectivamente. En la primera ecuación, se enfatiza la importancia de la variable η por su influencia en la dinámica del ecosistema y en el término Kη, que aborda aspectos como la mortalidad y la interacción con herbívoros. En la segunda ecuación, se reconoce que la variable η incide significativamente en la evapotranspiración de las plantas, resaltando así la compleja interacción entre la distribución de la biomasa y la humedad en el sistema. Este modelo unificador busca representar de manera integral los procesos de desertificación y vegetación presentes en la naturaleza, así como las interacciones entre ellos. Se enfoca especialmente en la variación del parámetro de orden η, que refleja la distribución de la biomasa, y su impacto en la evolución del ecosistema. Se destaca la importancia de explorar casos donde η >= 1, lo que indica un aumento en la biomasa, y cómo esto influye en la dinámica del sistema. Es crucial resaltar que este modelo no lineal y tridimensional busca capturar la complejidad de los procesos naturales de cuencas o en terrenos con pendientes, proporcionando una herramienta más precisa y completa para comprender y predecir la desertificación y la vegetación en diferentes contextos ambientales.

Observaciones climatológicas durante el eclipse solar del 8 de Abril del 2024

Un eclipse es la ocultación del disco solar por la Luna, en este 2024 se tuvo la oportunidad de presenciarlo de manera total en algunos estados de México. En nuestro caso particular, el eclipse que se presenció en Zacatecas tuvo una parcialidad máxima del 95% de ocultación, esto provocó variaciones en parámetros meteorológicos. Variaciones que se observaron tanto en la radiación solar, radiación UV, temperatura ambiental y en la humedad relativa. Para la medición de estos parámetros se implementó el uso de estaciones meteorológicas, que están configuradas para tomar mediciones cada segundo, con el objetivo de poder tener de manera detallada la evolución del eclipse. Las estaciones están constituidas por un microcontrolador Arduino, para la obtención y almacenamiento de los datos, un sensor TEMT-6000 para la luz ambiental, un sensor DHT22 y un HTU21D para la medición de temperatura y humedad relativa, finalmente para la radiación UV el sensor usado fue el GUVA-S12SD. Se realizaron mediciones de imagen directa mediante el uso de telescopios con filtro para luz visible y un telescopio de hidrógeno alfa para el infrarrojo cercano, consiguiendo así, imágenes aproximadamente cada 15 minutos. Tomando en cuenta las mediciones que se obtuvieron con las estaciones meteorológicas, se determinó la existencia de un desfase en los cambios de los parámetros conforme el eclipse avanzaba, es decir, en el momento en que comenzó el eclipse la temperatura tardó 7 minutos para comenzar a variar mientras que en el caso de la humedad tardó 14 minutos. La variación de la temperatura y la humedad llegaron a su punto máximo al mismo tiempo, en el caso de la luminosidad se llegó a su punto mínimo a los 10 minutos que los de la temperatura y la humedad. Estos cambios pese a tener un eclipse del 95%, no fueron tan pronunciados como se esperaría, teniendo así un descenso de 3.5 °C en la temperatura ambiental, en el caso de la humedad un máximo de 3% la radiación solar de 1.8%.

Análisis de Anomalías Dieléctricas en la Caracterización del Subsuelo Mediante los Métodos de Separación de Variables y Resistividad Eléctrica con Arreglo Wenner

Se aplicó el método de prospección geofísica de Resistividad Eléctrica con arreglo Wenner para la detección de una anomalía dieléctrica en el subsuelo, de la cual se hizo un análisis físico con el método especial de Separación de Variables al asumir condiciones ideales, tanto para el subsuelo como para el material. Se obtuvieron valores experimentales y teóricos de potencial, campo eléctrico y resistividad aparente, permitiendo compararlos y verificar la justificación del método. Se logró demostrar que el análisis y la caracterización son óptimos para la detección de anomalías topográficas, siendo el análisis físico y matemático una demostración del método experimental con error entre 0.82% y 0.87%, dependiendo de la variable.

“Robot Autónomo para Siembra y Fertilización en Invernaderos”

Este proyecto se enmarca dentro del campo de la robótica agrícola En este proyecto, se propone el diseño y desarrollo de un robot autónomo destinado a optimizar el proceso de siembra y fertilización en invernaderos. El objetivo principal es mejorar la eficiencia de la producción y reducir los costos asociados con estas tareas, al tiempo que se aumenta la precisión y se minimiza el impacto ambiental. El robot estará con sensores de distancia para que este pueda avanzar y moverse de manera autónoma dentro del invernadero, evitando obstáculos y siguiendo rutas óptimas. Para la siembra, el robot contará con un sistema de recolección y dosificación de semillas, garantizando una distribución precisa en el suelo. Además, se implementará un recipiente para la aplicación controlada de fertilizantes, adaptándose a las necesidades específicas de cada área del invernadero. El robot será alimentado por medio de baterías recargables, lo que proporcionará una fuente de energía limpia y sostenible. El prototipo se tendrá una pequeña pantalla en la cual indicará el estado de la batería, así como la cantidad de semilla y fertilizante que tenga en ese momento. Se espera que este robot autónomo no solo reduzca los costos y el tiempo dedicado a la siembra y la fertilización, sino que también mejore la calidad de los cultivos al proporcionar un ambiente óptimo y una gestión precisa de nutrientes. Se llevarán a cabo pruebas exhaustivas para validar el funcionamiento del robot antes de su implementación en entornos reales de producción. En resumen, este proyecto indicara que la automatización agrícola es viable, como se demostró a través del desarrollo y la exitosa prueba de un prototipo de robot autónomo para el riego de agua y fertilización en invernaderos. Este avance confirma que la automatización puede mejorar la eficiencia y la productividad en la producción de cultivos. Se destaca la reducción de costos y la disminución de la dependencia de la mano de obra humana.

Evaluación y clasificación de la calidad de aguas residuales a partir del índice de calidad del agua de la fundación nacional de saneamiento usando redes neuronales

Los Índices de la Calidad del Agua (IWQ por sus siglas en inglés) son una herramienta que permite evaluar la calidad de ésta a partir de sus parámetros físicos-químicos y biológicos. Actualmente existen varios tipos de IWQ de los cuales, el IWQ de la Fundación Nacional de Saneamiento (NSF) es uno de los más utilizados dada su sencillez y su fácil aplicación, este considera pocos parámetros que se miden con periodicidad en las plantas de tratamiento al estar reguladas por la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), es por ello que en este trabajo se hace uso de este IWQ en aguas residuales provenientes de la población de Morelia en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) Atapaneo, para evaluar la calidad de entrada y de salida de ésta a lo largo de un periodo de 2 años; este proceso se llevó a cabo a partir de una red neuronal clasificadora basada en un modelo perceptrón multicapa con la cual se logró clasificar el tipo de agua residual tratada en agua de “excelente calidad”, “buena calidad”, “aceptable”, “contaminada” y “fuertemente contaminada” a partir de la variación de los parámetros del IWQ NSF. Además, se utiliza un sistema semáforo para calificar la calidad del agua residual municipal, en el cual el color verde indica el cumplimiento de todos los parámetros, el amarillo indica el incumplimiento de uno o más parametros menos críticos (aquellos con menor peso) y el rojo indica el incumplimiento de uno o más parámetros críticos (aquellos que tienen mayor peso). Es importante mencionar que los índices pueden variar dependiendo del país y de las normativas locales aplicables a las aguas residuales. En el caso de México las normativas son emitidas por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT).

Condiciones iniciales de composición y morfología de un meteoroide: caso de "absence-burst"

Cuando un objeto menor del sistema solar ingresa a la atmósfera terrestre, por definición, se convierte en un meteoroide. Durante su trayectoria por la atmósfera experimenta cambios en su forma así como variaciones en su masa, ángulo de vuelo y velocidad. En particular, durante su trayectoria existen 2 momentos cruciales para el análisis tanto observacional como teórico del meteoroide, estos son el momento de en el que el cuerpo se fragmenta (break-up) y en la que libera mayor cantidad de energía (burst). Para determinar estos momentos la se utilizan 3 parámetros, la velocidad y composición del cuerpo y el perfil matemático que modele la atmósfera terrestre. Sin embargo, existen casos en los cuales se produce el break-up pero no el burst, el caso de Tunguska es uno de ellos. Siendo este tipo de eventos los de mayor peligro para nuestro planeta, ya que la mayor liberación de energía ocurre en el break-up, a alturas muy cercanas a la superficie terrestre o termina impactando con ésta, a dicho suceso se le nombra "absence-burst". En este trabajo se presenta un modelo analítico-numérico, basado en la solución del sistema de ecuaciones que modela el paso de un objeto por la atmósfera terrestre y que genera a manera de output los valores iniciales de morfología y composición (valores justo antes de entrar a la atmósfera terrestre) de cuerpos menores del sistema solar que podrían categorizarse como candidatos "absence-burst", los resultados del modelo son consistentes con lo reportado en datos teóricos y observaciones existentes en literatura.

Efectos de la Radiación Láser en Arvenses y su Uso como Método de Control de Malezas en Producción Agrícola

La aplicación de radiación láser como un método para el control de malezas en producción agrícola ha tomado auge como método no contaminante en países productores agrícolas. En este trabajo, se presentan resultados preliminares de la incidencia de la radiación proveniente de un láser de dióxido de carbono (CO2) aplicado en el control de malezas. Por lo que, se ha realizado la caracterización del comportamiento de la fuente de luz como potencia óptica, diámetro del haz y tiempo de exposición con el fin de inhibir el crecimiento de arvenses en campos de cultivo. La fuente de luz láser tiene la capacidad de entregar fracciones porcentuales de su potencia máxima (40 W). De esta forma, se realizaron pruebas con arvenses en fases tempranas del crecimiento, aplicando la radiación láser en distintas configuraciones de potencia (10 a 15%, con incrementos de 1%) y tiempo de exposición (0.5, 1, 1.5 segundos). Se realiza un análisis cualitativo del daño infligido a las plantas. Además, se empleó un método de medición indirecta para calcular la potencia óptica de la fuente de luz en distintas configuraciones de porcentaje, con el fin de tener un control más de la cantidad de potencia y energía que recibe la planta.

Invernadero Automatizado

Un invernadero automático es una estructura diseñada para controlar de manera automatizada el ambiente interno para el cultivo de plantas. Estos invernaderos están equipados con tecnología avanzada que monitorea y ajusta automáticamente factores como la temperatura, la humedad, la luz y el riego, con el objetivo de crear condiciones óptimas para el crecimiento de las plantas. Este tipo de invernaderos se ha vuelto cada vez más popular debido a su capacidad para maximizar la productividad y minimizar el esfuerzo humano requerido para el mantenimiento de las cosechas. Uno de los componentes clave de un invernadero automático es el sistema de control climático. Este sistema utiliza sensores para monitorear constantemente la temperatura y la humedad dentro del invernadero, y luego activa dispositivos como ventiladores, calefactores o sistemas de nebulización para ajustar estas condiciones según sea necesario. Esto garantiza que las plantas se mantengan en un ambiente óptimo para su crecimiento y desarrollo, lo que puede resultar en cosechas más abundantes y de mejor calidad. Además del control climático, los invernaderos automáticos también pueden estar equipados con sistemas de riego automatizados. Estos sistemas utilizan sensores de humedad en el suelo para determinar cuándo y cuánta agua necesitan las plantas, y luego activan válvulas para administrar el riego de manera precisa. Esto no solo asegura que las plantas reciban la cantidad adecuada de agua, sino que también ayuda a evitar el desperdicio de este recurso tan importante. La iluminación es otro aspecto importante en un invernadero automático. Muchos de estos invernaderos están equipados con sistemas de iluminación LED que pueden simular la luz solar y proporcionar a las plantas la cantidad de luz necesaria para su crecimiento óptimo. Además, algunos invernaderos también utilizan sistemas de sombreado automáticos para proteger las plantas del exceso de luz solar durante los períodos más calurosos

Efectividad de tratamientos híbridos METHEOS-quitosano en la conservación de canteras de monumentos y sitios arqueológicos con diferentes grados de deterioro

Se investigó el uso de tratamientos híbridos hidrofugantes de alcoxisilanos-quitosano (METHEOS-quitosano) en la conservación de canteras (tobas riolíticas) utilizadas en edificios históricos del centro de México, ricas en óxido de silicio y vulnerables al deterioro. Se emplearon bloques cúbicos de canteras rosa, negra, verde y gris de Guanajuato y Michoacán, sometiéndolos a tratamientos térmicos a 300° C y 600° C para simular distintos grados de deterioro. Previo al tratamiento de conservación, se caracterizaron las canteras mediante Difracción de rayos X (Bruker-D8), Absorción Atómica, dureza superficial (Leeb, Equotip 550), ultrasonido (PUNDIT), colorimetría (Konica Minolta, CM-700d), entre otras técnicas. Luego, se aplicó el tratamiento METHEOS-quitosano con brocha y se dejó un mes para el proceso sol-gel. El tratamiento térmico influyó en las propiedades de las canteras. La cantera verde disminuyó su porosidad, cambio su color y mostró fisuras, teniendo el mayor deterioro, equivalente a un $70\%$ mientras que la gris aumentó su porosidad y grietas, sin cambio de color teniendo un deterioro medio de $50\%$. La cantera negra redujo su porosidad y cambio su color, mostrando un deterioro del $30\%$, mientras que la rosa no tuvo cambios notables. Tras aplicar METHEOS-quitosano, la cantera verde experimentó un incremento del 10% en dureza superficial, sin cambios en color ni velocidad ultrasónica, disminuyendo su grado de deterioro. En el resto de las canteras no hubo cambios notables. El ángulo de contacto superior a 100° indicó la efectividad hidrofóbica del tratamiento, a pesar de la alteración de la piedra. Este estudio respalda la eficacia del tratamiento METHEOS-quitosano para preservar las propiedades de las canteras, protegiéndolas del agua y manteniendo su integridad estructural en edificios históricos del centro de México. Agradecemos al CONAHCYTC B2016-284510, 132061, Proyecto LANCIC LN315853 y LN 314846

Estudio y modelado de interacción eléctrica con la naturaleza para su visualización gráfica

En nuestro entorno existen muchas interacciones físicas entre sus componentes, sistemas interactuando entre si formando parte de un sistema aún más grande es muy común que suceda, pero ¿qué tan común es poder observar cómo suceden estas interacciones? Siendo el caso que, realmente somos parte de esas interacciones en proporciones considerables. En cuanto a las relaciones de los humanos con la naturaleza, un ejemplo simple es cuando sembramos plantas y las cuidamos para que crezcan sanas y fuertes. Este proyecto se centra en poder hacer un poco más visibles las interacciones que tenemos con las plantas, más específicamente hablando de cuando entramos en contacto físico con ellas, suponiendo y formulando la hipótesis de que las plantas, al igual que nosotros, tienen sentido del tacto y que envían alguna señal eléctrica a su sistema nervioso. Encontrar la forma de recibir, almacenar y traducir esa señal son objetivos clave para poder transformar esos datos en un medio grafico que nos permita convertir esa interacción humano-planta, que en primera instancia parece imperceptible, en una correlación completamente visual y evidente, en pocas palabras, hacer que una planta sea enteramente capaz de transmitir sus “sensaciones” de forma que puedan ser palpables por el ser humano de una forma sencilla y ocular.

Especiación de Uranio durante la meteorización de minerales expuestos a cielo abierto en el distrito uranífero de Peña Blanca

En el estado de Chihuahua existe una fuente importante de radiactividad ambiental que se encuentra localizada en la Sierra Peña Blanca, este sitio cuenta con alrededor del 70 % de las reservas uraníferas en México. Existe en el sitio mineral extraído y no procesado que constituye cientos de toneladas expuestas de minerales de U, expuestas a los elementos del clima. En el medio ambiente el U (IV) forma generalmente el UO2 y otros compuestos de muy baja solubilidad, mientras que el U(VI) forma el ion uranilo, soluble en agua. Además del daño a la salud asociada a la radiactividad del U, esta también depende de la forma química y física del U. Por lo que las formas de U resultantes de la lixiviación del material expuesto a cielo abierto transporta U de la sierra hasta los cuerpos del agua como la Laguna del Cuervo. Cuando el U entra en contacto con un suelo o sedimento, puede distribuirse en diversas formas químicas: intercambiable, unido a carbonatos, en la fracción reducible (asociada a óxidos de Fe y Mn) y oxidable (asociada a materia orgánica y/o sulfuros), así como residual (asociada a minerales recalcitrantes). La forma en la que liberan del material original, así como la forma en la que se almacenan en los sedimentos y cuerpos de agua determina su potencial para causar daño al medio ambiente y a la salud humana. Resultados previos han mostrado que el U se en los sedimentos se encuentra asociado principalmente a las fracciones intercambiables ~35 % y reducibles ~65%. Lo que indica que el U se almacena en los sedimentos como fracciones potencialmente móviles que en respuesta a variaciones de la composición de la fase líquida pueden liberarse nuevamente y dispersarse en el medio circundante o ser captadas por los organismos vegetales.

¿Las técnicas no lineales nos podrían ayudar a encontrar algún precursor sísmico?

México, un país altamente sísmico, está rodeado por cinco placas tectónicas, lo que lo convierte en un lugar de gran interés para el estudio de estos fenómenos. Aunque los terremotos actualmente no pueden predecirse, muchos científicos se centran en desarrollar metodologías que permitan identificar posibles precursores sísmicos, es decir, variables físicas, estadísticas u otros indicadores que muestren valores anómalos antes de la ocurrencia de un terremoto de gran magnitud. Nuestro equipo se dedica a estudiar estos fenómenos utilizando diversas técnicas no lineales. En este trabajo, presentamos los resultados obtenidos al estudiar series de sismicidad sintética y real del Sur de California mediante el uso de técnicas multifractales. Para ello, empleamos el modelo propuesto por Olami, Feder y Christensen (OFC) para generar una serie temporal de muchos millones de sismos sintéticos, utilizando valores de conservación similares a los observados en la realidad. Tanto las series temporales sintéticas como las de sismicidad real muestran características multifractales, las cuales analizamos utilizando el método de Chhabra y Jensen para obtener sus espectros multifractales. En ambos catálogos de sismicidad, identificamos los terremotos de mayor magnitud y construimos ventanas temporales superpuestas antes y después de su ocurrencia. Para cada ventana, calculamos su espectro multifractal y medimos los parámetros de ancho, simetría y curvatura, obteniendo valores promedio. Observamos la evolución de estos parámetros antes y después de grandes terremotos sintéticos. Los resultados muestran cambios en los valores del ancho, simetría y curvatura de los espectros multifractales antes y después de grandes sismos. Esto sugiere que las técnicas multifractales son sensibles para detectar los cambios dinámicos que preceden y siguen a un terremoto de gran magnitud, lo que podría hacerlas candidatas prometedoras como precursores sísmicos.

Influencia de magnetita funcionalizada con melanina en la eficiencia del electrolíto en baterías de agua

La melanina proveniente de plantas ha tenido un gran interés por su composición estructural, sus propiedades electroquímicas y su termoestabilidad. La melanina extraída de las semillas de $Mucuna $ $pruriens$ al tener como principal precursor L-DOPA y en conjunto a los grupos funcionales el ácido cafeico, ácido protocatecuico, ácido clorogénico y ácido gálico principalmente, le proveen propiedades de oxidación reducción (redox), quelantes, entre otras para aplicaciones en dispositivos electrónicos y sistemas de almacenamiento de energía. En este estudio se sintetizaron partículas de magnetita funcionalizadas con melanina para mejorar el rendimiento de las baterías de base acuosa. El método de coprecipitación utilizando el extracto de $Crotalaria$ $longirostrata$ (chipilín) como agente reductor resultó efectivo en la síntesis de magnetita y su funcionalización con melanina. Las propiedades químicas fueron determinadas por técnicas de espectroscopía como espectroscopía UV-Vis, espesctroscopía RAMAN, espectroscopía de transformada de Fourier (FTIR), Microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD). Los resultados muestran que la melanina y la melanina funcionalizada con magnetita tienen propiedades ópticas, magnéticas, estructurales y químicas diferentes. En la batería se utilizaron electrodos de zinc y carbón con un área de $72.80$ $cm^2$ y como electrolíto se utilizó agua destilada con poliacrilato de sodio en donde se incorporó el material compuesto de magnetita funcionalizada con melanina en concentraciones de $2,4,6,$ y $mg/mL$ . Se midieron durante 15 días los potenciales y corrientes de las celdas, el mejor resultado fue con la concentración de $6$ $mg/mL$ obteniendo un valor de $1.031$ $V$ en circuito abierto y un voltaje y corriente de $773$ $mV$, y $77$ $μA $ en circuito cerrado respectivamente.

Influencia de las Tormentas Geomagnéticas en el Telescopio de Neutrones Solares de Sierra Negra

Se conoce como Clima Espacial o Meteorología del Espacio la medición y el análisis en tiempo real del conjunto de propiedades físicas del Sol, el medio interplanetario, la magnetosfera, la atmósfera y la superficie terrestre que se encuentran influenciadas directa o indirectamente por la actividad solar y las cuales tienen un impacto en la infraestructura, tecnología, sociedad y salud. Estos fenómenos representan serios riesgos para el desarrollo humano puesto que se ha demostrado queafectan de forma global, la tecnología e infraestructura espacial y terrestre. Una de las mayores afectaciones al Clima Espacial son las tormentas geomagnéticas (TG), las cuales son perturbaciones prolongadas del campo geomagnético. Una TG es cuantizada con diversos índices geomagnéticos que miden su intensidad a escala global y local; de este modo, podemos catalogarlas como débil, moderada o intensa. Las TG moderadas e Intensas pueden provocar variaciones en el flujo de rayos cósmicos detectados a nivel de tierra; de este modo, se pueden estudiar estas variaciones para conocer la relación entre la intensidad de las TG y los registros en los detectores especializados durante las fases de los ciclos solares. El telescopio de neutrones solares (TNS-SN), ubicado en la cim a de Sierra Negra, es capaz de detectar el fondo de rayos cósmicos galácticos, así como los neutrones solares que se emiten en las fulguraciones más intensas. El TNS está en funcionamiento desde 2004 y su base de datos permite desarrollar un método para analizar las firmas que provocan las TG.

Análisis de Campos Vectoriales para la Predicción de Supercélulas y Tornados

Mediante un modelo simplificado del comportamiento del viento en la atmósfera simulado con campos vectoriales, se calcularon variables meteorológicas como la vorticidad y la helicidad para identificar zonas propensas a la formación de fenómenos meteorológicos severos. Los resultados identificaron áreas con alta probabilidad de formación de supercélulas y tornados, lo cual demuestra la utilidad de los campos vectoriales en la predicción de este tipo de fenómenos.

Diseño y análisis de estaciones meteorológicas para el estudio del eclipse solar del 8 de Abril del 2024

Los eclipses solares presentan una oportunidad única para el estudio de sus efectos sobre la atmósfera y el clima de la Tierra. En ese sentido, y aprovechando el gran eclipse solar que pudo observarse en varios estados de la República Mexicana, se desarrollaron 6 estaciones meteorológicas con la finalidad de recabar información acerca de la evolución del eclipse. Sin embargo, por cuestiones de logística, solo se lograron llevar a término 3 de las 6 estaciones propuestas. De las mismas, se obtuvieron mediciones tanto de radiación solar, humedad relativa, temperatura y radiación UV, en intervalos de tiempo de 1 segundo. El diseño se realizó mediante una tarjeta Arduino y sensores tales como TEMT6000, GUVA S21D, DHT22 y HTU21D, en cuanto a la estructura, se realizó de forma orgánica de manera que permitiera el flujo de aire y a la vez protegiera contra la intemperie. En cuanto a los datos obtenidos, se hizo un análisis de frecuencias a través de un periodograma de Lomb Scargle, para observaciones temporales de dos a tres semanas, estimando los ciclos circadianos así como submútiplos de éste. Así mismo, durante el eclipse se logró observar su evolución en base a estos parámetros climatológicos mencionados anteriormente. Es decir, se logró cuantificar una disminución de temperatura de 3.5°C, un aumento en la humedad relativa de 3%, y una disminución en la luz ambiental de 1.8%, a pesar de que, para el estado de Zacatecas, lugar en donde se realizaron las mediciones, el porcentaje de parcialidad fue del 95%.

Automatización de la clasificación cromática del suelo: Avances en la precisión y eficiencia del análisis

El color del suelo es una propiedad fundamental en los estudios edafológicos, ya que proporciona información sobre las propiedades físicas y químicas, así como los procesos de formación que ha experimentado. Actualmente, existen dos técnicas principales para determinar el color del suelo, que emplean el Sistema de Notación Munsell y el Sistema Espectrofotométrico CIELab. Sin embargo, la primera, al ser cualitativa carece de exactitud, mientras que la segunda al emplear un espectrofotómetro es una técnica costosa y sus resultados son difíciles de interpretar. En este proyecto, proponemos un sistema automatizado de clasificación de suelos de bajo costo para uso en campo. Este sistema consta de una cápsula acoplable a cualquier lata de aluminio de 66.04 X 157.23 mm (usada en bebidas comerciales), equipada con un microcontrolador Expressif ESP32-C3, un sensor de color ISL29125 y un sistema de iluminación embebidos en dicha cápsula, con estos elementos realizamos una clasificación rápida de la composición del suelo, mostrando el resultado al usuario a través de un display LED doble de 7 segmentos. El resultado mostrado es un valor asociado a una tabla de clasificación preparada previamente de acuerdo con las características del suelo en función de su coloración. El sensor permite realizar lecturas con una precisión de hasta 16 bits lo que facilita y mejora la clasificación de suelos por métodos cualitativos tradicionales reduciendo los errores por iluminación y/o percepción. Agradecemos al club de robótica INCUBOT con sede en el Taller de control y electrónica de la Facultad de Ciencias, UNAM.

Radiación solar e insolación: actualización de datos por ciudad en México

La radiación solar y la insolación, dos fenómenos clave en el estudio del clima y la energía solar, experimentan variaciones significativas en México. Con la creciente importancia de las energías renovables, comprender la radiación solar incidente es fundamental para el desarrollo de tecnologías sostenibles, asimismo, para la salud pública del país. En México, la radiación solar varía de acuerdo con la ubicación geográfica, la altitud y los factores climáticos locales. Datos actualizados muestran que regiones como el norte y el centro del país tienden a recibir niveles más altos de radiación solar, mientras que las áreas cercanas a la costa pueden experimentar una insolación más moderada debido a la influencia de los vientos marinos y la humedad atmosférica, asimismo, en cada mes del año es diferente. La actualización de datos sobre radiación solar por ciudad en México es esencial para optimizar el diseño y la implementación de sistemas de energía solar, creación de nuevos protocolos para la salud pública, así como para comprender mejor los patrones climáticos locales y regionales. Esta información proporciona una base sólida para la planificación estratégica en sectores como la agricultura, la generación de energía y la gestión ambiental.

Preliminares en simulación del flujo monofásico en un medio sintético deformable compuesto por un arreglo de esferas traslapadas y sujeto a un esfuerzo radial de confinamiento

La permeabilidad de un medio poroso es afectada por los esfuerzos de confinamiento lo que es muy importante en el caso de yacimientos petroleros, pues la caída de presión de un yacimiento provocada por la extracción de hidrocarburos puede llevar a una reducción inesperada de la permeabilidad, y con ello a una caída en la capacidad de extracción de los fluidos de éste. Los modelos matemáticos y computacionales pueden permitir el análisis del proceso y predecir el comportamiento del sistema. Para lograrlo es necesario conocer la estructura porosa exacta del medio, lo cual es complicado en rocas reales. La impresión 3D ofrece la posibilidad de diseñar y construir rocas digitales que emulen las características de algunas estructuras porosas como vúgulos, redes de fracturas o arreglos de granos de arena. Con estos prototipos se pueden realizar pruebas experimentales y numéricas del efecto de esfuerzos sobre la permeabilidad, sin embargo, debido a que las propiedades mecánicas del material de impresión son muy diferentes de las propiedades de rocas reales, es necesario considerar los esfuerzos apropiados para producir deformación y desplazamientos equivalentes a los que tendría una roca. El prototipo de impresión 3D que se emplea en este estudio consiste en un arreglo simétrico de esferas traslapadas formando un hexaedro cuadrado contenido en una estructura sólida con geometría cilíndrica. Se modela el equilibrio mecánico de la estructura sólida mediante las ecuaciones de Navier-Cauchy y el flujo en régimen estacionario de tipo Stokes. El acoplamiento de estos modelos permite describir los efectos sobre el flujo de agua inyectada por la cara cuadrada superior a un gasto dado a través del prototipo impreso en resina sometido a un esfuerzo radial de confinamiento y restringido a no desplazarse sobre las caras planas circulares. El modelo numérico utiliza el método de elemento finito en la plataforma computacional Comsol Multiphysics® utilizando mallas deformables.

Depósito y caracterización de capas compactas de $TiO_2$ por rocío pirolítico con aplicaciones en celdas solares sensiblizadas por colorantes

Este proyecto pretende estandarizar el proceso de depósito de capas compactas de $TiO_2$ mediante la técnica de rocío pirolítico, mediante el uso de un aerógrafo automatizado. Se utilizaran técnicas de espectroscopía UV-Vis, perfilometría y curvas Tafel para su caracterización. De esta manera se busca el grosor óptimo de capa compacta para reducir la corriente de transferencia, entre el sustrato y la solución electrolítica de la celda solar, así como reducir al mínimo la perdida por reflexión y/o absorción de luz debida a la capa compacta.

Enfoque desde la teoría química de grafos para la predicción de la entalpía estándar de combustión

En el presente trabajo se aborda la aplicación de la teoría química de grafos para la predicción de propiedades termodinámicas como lo es la entalpía estándar de combustión de compuestos orgánicos involucrados en el proceso de compostaje. Para este fin, es posible emplear propiedades estadísticas y topológicas de los grafos entre las que se incluyen: el grado, betweeness centrality, closeness centrality, estrada index, Gutman index, entre otros. Dichas propiedades están directa e indirectamente relacionadas con la estructura química de los compuestos orgánicos, lo que permite realizar predicciones que garantizan un análisis completo y complejo desde el enfoque de la teoría química de grafos.

Análisis estadístico de variables atmosféricas involucradas en el proceso de desarrollo y generación de ciclones tropicales en la zona de la costa del Pacífico

El uso de técnicas estadísticas se ha convertido en una herramienta fundamental para la descripción cuantitativa y cualitativa de datos, permitiendo el manejo eficiente de grandes conjuntos de datos provenientes de diversas áreas. En el ámbito de las ciencias atmosféricas, estas técnicas son cruciales para la detección de patrones y la predicción de variables atmosféricas, especialmente debido a la naturaleza no lineal de las ecuaciones que rigen el comportamiento de los fluidos. Este trabajo se centra en el estudio de la dinámica de vientos de los ciclones tropicales en la costa del Pacífico de México, un fenómeno de gran relevancia socioeconómica y de salud. Se utilizarán datos del Centro Nacional de Huracanes (NHC) y del Reanalysis MERRA-2, los cuales serán procesados para facilitar el análisis de correlación entre variables. El objetivo es identificar y seleccionar variables relevantes para mejorar la predicción de la evolución de los patrones de viento mediante modelos estadísticos y de aprendizaje automático (Machine Learning, ML). Dos enfoques de ML, uno basado en regresión lineal y otro en redes neuronales, serán empleados para evaluar el rendimiento del uso de estos datos en la predicción de la magnitud de los vientos durante la evolución de ciclones tropicales. Este estudio busca proporcionar un modelo más preciso para la predicción de fenómenos atmosféricos, optimizando el uso de datos y mejorando la comprensión de la dinámica de los ciclones tropicales. El uso de técnicas estadísticas se ha convertido en una herramienta fundamental para la descripción cuantitativa y cualitativa de datos, permitiendo el manejo eficiente de grandes conjuntos de datos provenientes de diversas áreas. En el ámbito de las ciencias atmosféricas, estas técnicas son cruciales para la detección de patrones y la predicción de variables atmosféricas, especialmente debido a la naturaleza no lineal de las ecuaciones que rigen el comportamiento de los fluidos. Este trabajo se centra