Análisis de Una Placa Entre Dos Sólidos a través del Estudio ultrasónico de Características Mecánicas Interfaciales

Las características mecánicas interfaciales entre cuerpos sólidos en contacto se pueden estudiar usando ondas ultrasónicas guiadas. Se usó un sistema experimental formado por dos barras sólidas de aluminio (58 mm de diámetro) cargadas axialmente contra una placa delgada de aluminio, para controlar la rigidez interfacial de contacto. La carga que se aplicó axialmente varió desde 0 MPa a 30 MPa. Se estudió tanto teórica como experimentalmente el efecto que tenía el aumentar o disminuir la carga aplicada. Se observó que la atenuación induce la conversión del modo de vibración estudiado S0. Se determinó la atenuación como función de las condiciones interfaciales usando el método de la matriz de rigidez.

Indagación de Daños En Cables Multialámbricos Usando Señales Ultrasónicas

En este trabajo se usa la propagación de ondas ultrasónicas guiadas para la determinación de daño artificial en piezas de cables multialámbricos. Para el análisis tiempo-frecuencia de ondas guiadas se propone usar la Transformada de Fourier de Tiempo Corto (STFT por sus siglas en inglés).Los resultados mostraron que la frecuencia instantánea y la distribución de energía puede mejorar la detección de daños en cables multialámbricos.

Estudio y análisis de discontinuidades usando trayectorias caóticas

En las pruebas ultrasónicas no destructivas, es común el uso de trayectorias sistemáticas para la detección de discontinuidades en estructuras. En casos donde la localización del defecto y el área de búsqueda son desconocidas, una búsqueda sistemática puede ser en tiempo, energía y computacionalmente ineficiente. Aquí, se propone la implementación de trayectorias caóticas como una alternativa de trayectorias sistemáticas. Se desarrolló una técnica basada en el reflejo de las trayectorias vectoriales y la implementación de modelos probabilísticos. Los resultados mostraron que 1) para una búsqueda caótica la tasa de área cubierta es menos afectada por la superposición del área iluminada en comparación de la búsqueda sistemática.

Estudio de Calidad de Frutos usando un Texturómetro e Impulso Acústico

Las propiedades biomecánicas de los productos hortofrutícolas son un aspecto de calidad importante, especialmente en frutas tan delicadas y de corta vida de anaquel como las guayabas (Psidium guajava). La determinación de dichas propiedades permite conocer parámetros útiles, como el peso y el tiempo que podrían soportar antes de llegar a sus límites de elasticidad, de deformación plástica o de resistencia a la compresión, así como el grado de deformación cuando el fruto es sometido a una fuerza, que a su vez indican la resistencia del fruto al daño mecánico. En este trabajo se determinó el módulo de elasticidad del fruto en base a dos ensayos: destructivo con un texturómetro y no destructivo con impulso acústico. También se determina la máxima resistencia que presenta el fruto al ser comprimido.

Propiedades mecánicas de espermatozoides de erizo de mar Echinometra vanbrunti

Cierto tipo de células presentan movilidad propia y constituyen un caso interesante de estudio de materia activa. Un ejemplo son los espermatozoides que poseen flagelo que les permite llegar al óvulo para fecundarlo. Estas células se propulsan haciendo girar sus flagelos de forma helicoidal (1.5 ciclos por segundo). En este trabajo estudiamos experimentalmente el movimiento colectivo e individual de espermatozoides de erizo de mar (E. vanbrunti) como células modelo. Además, se compara con el movimiento browniano de partículas (experimentales y computacionales). Las trayectorias experimentales individuales fueron seguidas por videomicroscopía utilizando el programa Tracker; mientras que las trayectorias computacionales fueron obtenidas por un código base de dinámica browniana. De estos se determinaron propiedades como: velocidad promedio, frecuencia, ángulo de vueltas, etc.

Figuras generadas por vectores propios en una línea de transmisión dinámica

Se presenta una línea de transmisión que cambia el tiempo. En esta línea de transmisión su capacitancia asociada se modula en el tiempo. Esta periodicidad temporal genera brechas de avance de fase y periodicidad de frecuencia, a diferencia de las líneas de transmisión convencionales. Los vectores propios asociados de esta línea de transmisión se presentan en función de la frecuencia, formando figuras distintivas que son continuas en frecuencia y muestran una simetría uniforme. Obteniendo los vectores propios de una línea de transmisión dinámica (DTL), continuos en frecuencia y con brecha en sus valores reales e imaginarios.

Desarrollo de un Biosensor de Radio Frecuencia para la Caracterización de Materiales Orgánicos

Se desarrollo estructuras resonantes fabricadas con la técnica de microcintas para el cálculo de la permitividad efectiva en distintos tipos de granos, se fabricaron resonadores de anillo y resonadores rectangulares se aplicó un barrido de frecuencia 600MHz-1800MHz a un contenedor con diferentes volumen y granos, mediante simulación se obtuvo la permitividad del material con los datos obtenidos de su frecuencia de resonancia para posteriormente calcular la permitividad efectiva con los datos obtenidos de las pruebas y simulación.

Estudio de las propiedades mecánicas de una resina dental en función de la intensidad de la luz azul y el tiempo de curado

Este trabajo analiza el proceso de polimerización de monómeros para resinas dentales. Las resinas dentales polimerizadas son materiales sólidos con propiedades específicas en aplicaciones dentales. En particular, algunas de sus propiedades mecánicas deben cumplir requisitos mínimos para ser útiles en un procedimiento dental. El método para polimerizar monómeros y obtener una resina sólida expone los monómeros a una luz azul intensa para crear radicales libres y provocar una reacción en cadena de solidificación. Presentamos un estudio de las propiedades mecánicas de la resina sólida polimerizada bajo diferentes intensidades de luz azul y tiempos de exposición. Encontramos las condiciones donde las resinas sólidas presentan valores máximos en el módulo elástico.

Análisis del Comportamiento de un Dipolo Dentro de una Cuña de Placas Conductoras Semi-Infinitas Aterrizadas Usando El Mapeo Conforme

Se resolvieron las ecuaciones para el potencial y campo electrostático de un arreglo dipolar centrado en la apertura de una cuña conductora semi-infinita con un potencial fijo $V=0$, por medio de la ley Coulomb y aproximación por desarrollo binomial, se usó la transformación $\omega=z^n$ para lograr aplicar el método de imágenes al problema, logrando obtener una descripción del potencial y campo eléctrico para cualquier ángulo de apertura arbitrario $\theta$.

Proton total angular momentum and wave function: Breakdown of degeneracy caused the magnetic field of a Magnetic Resonance Imaging device

Dentro de la medicina la resonancia magnética es uno de los procedimientos más importantes actualmente, este permite obtener imágenes tridimensionales del cuerpo humano mediante técnicas no invasivas, a través de la lectura de ondas de radiofrecuencia. Estas ondas se generan en las moléculas de agua del cuerpo humano cuando un campo magnético externo, generado por el dispositivo, interactúa con ellas. El trabajo a presentar consiste en el estudio de la molécula de agua cuando se encuentra inmersa en un campo magnético externo, fenómeno que permite obtener imágenes en un procedimiento de resonancia magnética y que por tanto se clasifica en el área de Física Médica. Para este trabajo se aborda la teoría perturbativa, es decir, el empleo de la mecánica cuántica cuando se consideran interacciones de espín, momento angular orbital, relatividad especial y electromagnetismo. El sistema a tratar por medio de esta metodología es una molécula de agua inmersa en un campo magnético externo uniforme. Los resultados obtenidos son: • Las funciones de onda de los estados excitados y el estado base, que describen el comportamiento cuántico del sistema. • La fórmula de la energía del sistema en función de cantidades medibles (momento angular orbital, momento dipolar magnético de espín, momento dipolar magnético orbital). • El rompimiento de la degeneración de la energía. El aporte a la comunidad científica es el rompimiento de la degeneración de la energía de la molécula de agua en un procedimiento de resonancia magnética. Mismo que podría servir como base para desarrollar un procedimiento que aproveche el carácter discreto de la energía cuántica haciendo que las imágenes obtenidas por resonancia magnética sean de mejor calidad.

Identificador de tumores cerebrales por medio de redes neuronales

Los tumores son crecimientos anormales de células dañadas que pueden esparcirse por el cuerpo y causar daños donde se alojen. El cerebro humano puede padecer casos como los meningiomas, que se forman entre el cráneo y el cerebro; los gliomas, conocidos por crecer dentro de la sustancia blanca del cerebro; o los de la glándula pituitaria, un órgano en la base del cerebro que secreta hormonas esenciales para el funcionamiento del cuerpo humano. Como todo tipo de cáncer, la detección temprana aumenta considerablemente la esperanza de vida del paciente y permite un tratamiento menos costoso en comparación a una fase avanzada. Con esta motivación en mente, se hizo uso de una red neuronal convolucional para elaborar un algoritmo capaz de clasificar imágenes de resonancia magnética de cerebros humanos en 4 distintas categorías: paciente sano, paciente con glioma, meningioma o glándula pituitaria; que resultó con una precisión de entrenamiento de 100% y una de evaluación del 96%. Así mismo, se diseñó el prototipo de una aplicación que almacena la red entrenada y permite su uso en ordenadores de uso personal, mediante la implementación de una interfaz amigable al usuario. El prototipo es capaz de recibir imágenes externas a las bases de datos de entrenamiento o prueba, y clasificarlos de manera exitosa sin necesidad de pasar por código en pyhton. Se utilizó una arquitectura de red convolucional con 8 capas profundas y una base de datos de 7023 imágenes de resonancias magnéticas nucleares, de las cuales 1999 corresponden a pacientes sanos, mientras que las 5024 imágenes restantes se dividen entre los pacientes diagnosticados con glioma, menignioma o pituitaria. Esta base de datos se obtuvo de la página Kaggle. El resultado de este proyecto puede ser útil en el pre-diagnóstico de este tipo de padecimientos, así como en su investigación, pues se trata de una herramienta de clasificación capaz de manejar un gran volumen de datos de forma rápida y eficaz.

Breve análisis de la historia y aplicaciones de las leyes de Maxwell en el mundo moderno

El estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos (que hoy sabemos, son las dos caras de una misma moneda), lleva acompañando a los humanos desde hace miles de años. Las primeras explicaciones de estos fenómenos datan de la antigua Grecia. A través de los siglos se dieron avances en la electricidad y el magnetismo, pero quien se encargaría finalmente de unificar todas estas ideas fue James Maxwell (1831-1879), quien tradujo todas las ideas que se tenían a un lenguaje matemático preciso, y en su monumental tratado que se publicó en 1873 expuso todo lo hasta entonces conocido en la materia. Maxwell derivó cuatro ecuaciones que resumen todas las investigaciones hechas por sus predecesores y que han servido como base a todo el desarrollo tecnológico en este campo, estas ecuaciones se conocen como las leyes de Maxwell. En el presente trabajo se desarrollarán cada una de estas leyes individualmente en su forma diferencial e integral, se trata su significado físico y matemático, así como algunas de sus aplicaciones en el mundo moderno, tales como las telecomunicaciones, trenes de levitación magnética, entre otros.

Cambio continúo controlado del acoplamiento en resonadores de eléctrico a magnético

En resonadores de microondas los acoplamientos eléctricos y magnéticos producen resonancias que tienen diferentes fases en la región de frecuencia que se encuentra entre las resonancias. El acoplamiento magnético produce una fase positiva mientras que el eléctrico una fase negativa. Las amplitudes pudieran ser iguales si ambos acoplamientos tienen la misma intensidad, pero es común que alguno de los acoplamientos sea dominante. En este trabajo se presentan resonadores que pueden proporcionar ambos acoplamientos y las implicaciones presentes en la transmisión cuando el acoplamiento se controla para cambiar de eléctrico a magnético.

Generación de datos sintéticos mediante una red GAN para problemas de clasificación desbalanceada

En este trabajo se muestra el desarrollo de una red GAN para generar imágenes sintéticas de limones defectuosos. Como los limones defectuosos son descartados durante el proceso de cosecha, es difícil conseguirlos para su estudio y se genera un desbalance entre los datos disponibles. Con la red GAN podemos generar imágenes a partir de un conjunto de datos similar. En este caso, las imágenes sintéticas serán usadas para entrenar un modelo de clasificación binaria. Un modelo GAN tiene dos partes: el generador y el discriminador. El objetivo de estos modelos es generar datos sintéticos lo más parecido a la referencia original. El generador toma un vector de ruido como entrada. Este vector pasará a ser más complejo hasta formar una réplica (en nuestro caso imágenes) de los datos originales. El dato generado pasará a la siguiente etapa, el discriminador. El discriminador tiene la tarea de distinguir entre los datos originales y los datos generados. Por lo tanto, el modelo se vuelve especialista para evitar ser engañado. En el entrenamiento, la red GAN inicia una interacción entre los dos modelos. El generador crea datos continuamente para el discriminador; el discriminador “supervisa” los datos y decide si los datos son reales o falsos. Dependiendo de la decisión del discriminador, el generador aprende la estructura de los datos originales mejorando la calidad de las réplicas. Para entrenar la red utilizamos imágenes de limones defectuosos proporcionados por productores del municipio de Tecomán, en el estado de Colima. Nuestro propósito es tener suficientes imágenes de este tipo, que serán utilizadas para entrenar modelos de clasificación. El modelo es capaz de generar replicas de los limones defectuosos. Aunque la calidad de las imágenes generadas es distinta a las imágenes reales, para nuestra aplicación, estas imágenes sintéticas serán de utilidad ante la falta de limones defectuosos reales.

Activacion del plano basal de monocapas de $MoS_2$ para production de hidrógeno: un estudio DFT-QTAIM

Con la creciente contaminación provocada por los combustibles fósiles, se han realizado enormes esfuerzos para encontrar alternativas energéticas. El hidrógeno ($H_2$), como vector energético, ha sido considerado como un excelente portador de energía. El hidrógeno ($H_2$), se puede obtener mediante la división del agua sin emisiones de $CO_2$. Se realizaron cálculos de la teoría funcional de la densidad para predecir estructuras optimizadas de sistemas basados ​​en $MoS_2$. Las monocapas basadas en Mos se construyeron como superceldas periódicas de 4x4x1 en el espacio. Nuestro estudio se centró en el sistema puro y sistemas dopados con Co y Mn. Es bien sabido que la mayor parte de la actividad catalítica para la reacción de evolución de hidrógeno (HER) de la monocapa de $MoS_2$ pertenece a los bordes del material, mientras que el plano basal permanece inactivo durante la HER. Se calcularon las energías libres de adsorción ($\Delta G$) para cada plano basal relacionado con sistemas estudiados . Los cálculos de estructura de banda muestran que los sistemas dopados con Mn y Co mejoran sus propiedades de conductividad mediante la reducción de la energía de banda prohibida. Se realizaron cálculos para predecir teóricamente la densidad de corriente de intercambio para cada sistema. Se utilizaron cálculos de la teoría cuántica de átomos en moléculas (QTAIM) para explicar cómo los átomos dopados cambian la distribución de carga en la monocapa, se realizaron cálculos de Bader para explicar cómo los sistemas dopados mejoran sus propiedades catalíticas en los planos basales de las monocapas mediante la creación de sitios activos.

Simulación numérica de abanicos en tapas de guitarras

En este trabajo se presenta un análisis vibratorio de tipo numérico y experimental sobre tapas de guitarras con diferentes diseños de abanicos.  Nos interesa plantear las ecuaciones de movimiento para las vibraciones en una placa con la geometría de la guitarra, conocer a detalle el proceso de construcción de este instrumento así como identificar las variables cuantitativas que determinarán si el sonido de una guitarra es bueno o malo. Presentamos además la arquitectura de Abel Garcia como una propuesta viable de abanico que elimina el problema de afinación presente en la guitarra clásica tradicional conocido como notas lobo. La mayoría de estudios rigurosos que se han realizado en tapas y guitarras completas emplean un abanico tradicional de Antonio de Torres o alguna variante de este mismo. En el mundo de la guitarreria es Antonio de Torres quien propone el uso de baretaje y sus diseños siguen siendo vigentes, sin embargo los guitarreros buscan mejorar las cualidades sonoras de la guitarra clásica como la afinación y potencia creando así sus propios diseños de abanicos.   El abanico esta formado por un conjunto de barras de madera (barras armónicas) adheridas a la tapa. Los constructores de guitarras moldean las barras y las ubican de forma empírica para obtener cierto sonido en la guitarra, existen una infinidad de posibles configuraciones de abanicos Nuestro análisis se centra en analizar el abanico como un elemento ecualizador, donde la cantidad de barras delimitan regiones de mayor flexibilidad sobre la tapa en las que se generan zonas de máxima y nula deformación. Un abanico funciona equivalente a los filtros electroacústicos, cada barra recibe mayormente las vibraciones que viajan al hilo de la madera en la tapa, de tal forma que interfieren en la propagación de estas vibraciones ya sea reflejando algunas frecuencias, transmitiendo o disipando otras. Decidimos analizar guitarras clásicas con excelente calidad sonora, tal es el caso de las guitarras creada

Tarjeta para prácticas de electrónica básica a distancia con amplificadores operacionales

Se encuentra en proceso el desarrollo de una tarjeta para hacer prácticas de electrónica con amplificadores operacionales. Esto se hace como parte de un sistema local y remoto en tiempo real que se implementará para la realización de algunas prácticas de electrónica básica. La tarjeta consiste principalmente en utilizar un solo amplificador operacional e ir cambiando la configuración de sus entradas y salidas de acuerdo con el circuito que se desea estudiar. Se utilizan relevadores electromecánicos para efectuar la acción de un interruptor entre las terminales del amplificador operacional con los componentes pasivos y con las señales de entrada. También se usan relevadores para conectar los instrumentos de medición, tanto de entrada como de salida, al circuito bajo prueba. Ya se ha simulado el funcionamiento de dicha tarjeta con el software Multisim de National Instruments, operando correctamente para 11 prácticas con sólo un amplificador operacional. En esta primera versión, la tarjeta comprende el seguidor de voltaje, los amplificadores inversor y no inversor, el convertidor corriente voltaje, el amplificador diferencial, el sumador inversor, el integrador, los detectores de cruce por cero y de nivel, el comparador Schmitt y el oscilador de relajación. La idea es controlar desde una PC, con una interfaz de usuario, la configuración de la tarjeta con el circuito a estudiar, así como los instrumentos de medición y las señales de entrada al circuito. La primera etapa de este trabajo será el control desde una PC local; posteriormente se hará desde una PC remota. Proyecto apoyado por UNAM-PAPIME PE105122.

Simulaciones moleculares de un fluido tipo pozo triangular con interacciones continuas

Conocer expresiones matemáticas de las ecuaciones de estado son de gran utilidad tanto en el área académica como en el área industrial ya que a partir de un modelo analítico se pueden representar los datos experimentales obtenidos y así proporcionar información que ayude a comprender el comportamiento de los fluidos. En éste trabajo de investigación, usamos una aproximación para la familia de potenciales tipo pozo triangular con un modelo molecular continuo variando la parte atractiva y también la parte repulsiva. La parte atractiva toma en consideración la separación entre los núcleos de las partículas, mientras que la segunda se hace presente a distancias cortas (repulsión entre las moléculas). Realizamos simulaciones computacionales de dinámica molecular en 2D en los ensambles NVT y NPT para caracterizar los diagramas de fases de las familia de pozos triangulares continuos. Mostramos los resultados obtenidos de los diagramas de fase, puntos críticos, tensión interfacial y la estructura del sólido formado para las distintas variantes del potencial. También se analiza y discute el efecto de la atracción y repulsión en la forma del diagrama de fases, con el fin de contribuir al conocimiento de la naturaleza de los fluidos a partir de sus propiedades microscópicas y relacionarlas con sus propiedades macroscópicas.

Patrones desordenados del campo acústico en guía de ondas de cristal fonónico usando un método integral

En este trabajo se considera un sistema acústico formado por una guía de ondas de cristal fonónico compuesta por dos superficies planas y paralelas que envuelven un arreglo periódico de inclusiones cilíndricas circulares. Las superficies acústicas consideradas son suaves o rígidas. El método numérico de la ecuación integral es implementado para calcular las intensidades del campo de presiones correspondientes a los modos normales del sistema. Además, se calculan propiedades estadísticas como la función de autocorrelación y la longitud de correlación. Bajo ciertos parámetros, el sistema presenta patrones desordenados de las intensidades del campo. Este comportamiento es característico en sistemas caóticos clásicos como es el billar de Sinai, lo cual permite tener varias aplicaciones equivalentes. Por consiguiente, el efecto del caos en el sistema acústico contribuye a la presencia de patrones de campo desordenados.

Uso de técnicas no destructivas par analizar el efecto de los incendios sobre areas de cultivo en localidades de los municipios de pátzcuaro y paracho michoacán

En la actualidad es innegable el impacto de la actividad humana sobre la contaminación de los suelos. Esta polución proviene de muchas fuentes, entre ellas los incendios naturales y provocados. En las regiones rurales de nuestro país es una práctica muy común la quema de pastizales al término de los ciclos de cultivo agrícola. Sin embargo, en muchos casos estas quemas se salen de control y provocan incendios en otras zonas que pueden alterar la sanidad del suelo. En el caso específico del estado de Michoacán esta problemática se ha agudizado en años recientes por las prácticas ilegales, vía incendios provocados, para el cambio del uso de suelo. En este trabajo se utilizan técnicas no destructivas para medir algunas propiedades físicas de muestras de suelos cultivables y siniestrados por fuego, recolectadas en dos localidades situadas en los municipios de Pátzcuaro y de Paracho, en el estado de Michoacán. Estas técnicas son similares a las que se usan en los estudios para la calidad del agua [1]. Las muestras de suelo son diluidas en agua pura en proporciones específicas. Los parámetros medidos incluyen las frecuencias de resonancia inducidas por impulsos acústicos a 10 KHz, la conductividad eléctrica, las propiedades colorimétricas y la generación de CO2. Los resultados obtenidos muestran diferencias específicas entre las muestras siniestradas y no siniestradas. También se observa una similitud en algunas de las propiedades medidas (conductividad eléctrica y generación de CO2) en las muestras de las tierras cultivables, lo que explica en cierta medida la buena fertilidad del suelo para cultivo en estas regiones de Michoacán. 1. A.-C. Schulz, et. al. “Acoustic and optical methods to infer water transparency at Time Series Station Spiekeroog, Wadden Sea”, Ocean Sci., (2016), 12, p. 1155–1163.

Análisis térmico de un sistema de calentamiento solar a través de la implementación de un modelo matemático

En este trabajo se implementa un algoritmo matemático para estimar la temperatura de un dispositivo de baja potencia, que se compone de materiales pétreos de bajo impacto ambiental, para generar calentamiento de aire a partir del aprovechamiento de energía solar. Con este modelo, también es posible analizar las propiedades ópticas y térmicas de diversos materiales utilizados para aplicaciones de acumulación termosolar, puesto que permite comparar la estimación teórica con un sistema real para validar el algoritmo, y en concreto, analizar el incremento de temperatura de un acumulador de energía, así como cuantificar el tiempo de enfriamiento y calentamiento de aire en tiempos prolongados cuando el acumulador se comporta como una fuente de energía, aún sin la presencia de irradiancia solar, que es el principal combustible para el funcionamiento del sistema.

Estudio del movimiento caótico del péndulo doble, utilizando el algoritmo de integración de Runge-Kutta Felbherg

Estudio del movimiento caótico del péndulo doble, utilizando el algoritmo de integración de Runge-Kutta Felbherg. Anahí Ruiz Cervantes Departamento de Física, Universidad de Sonora Porfirio Ruiz Hernández Departamento de Física, Universidad de Sonora Oscar Gamaliel Sandoval Robles Departamento de Física, Universidad de Sonora Dupret Alberto Santana Bejarano Departamento de Física, Universidad de Sonora Resumen Presentamos un estudio sobre el movimiento de un péndulo doble modelado en lenguaje FORTRAN. Los datos fueron recolectados por medio del desarrollo numérico de las ecuaciones diferenciales que representan este movimiento en la mecánica de Newton. Se empleó el método de Rungen-Kutta-Felhberg de ancho de paso variable para obtener una mayor aproximación. Hemos utilizado los datos para determinar sus características y su posterior visualización en diagramas de velocidad angular-posición angular (ω vs θ), posición y velocidades cartesianas, energía-tiempo (E vs t) y posición angular-tiempo (θ vs v) para el sistema. Se realizaron distintas pruebas modificando las condiciones iniciales del sistema para evidenciar el movimiento caótico del péndulo secundario. El análisis de esto último se realizó mediante el cálculo de los exponentes de Lyapunov.

Comportamiento mental y sensorial por BCI empleando diadema Epoc+

El potencial tecnológico que tiene un dispositivo electrónico capaz de leer señales emitidas por el cerebro cuando analiza, piensa y ejecuta una acción son de gran importancia tanto para la medicina como para la ingeniería.  Es posible realizar estudios médicos con las señales electroencefalografícas (EEG) que son adquiridas con una diadema Emotiv Epoc +, donde se puede comprender y evaluar el comportamiento de un paciente en sus señales bioeléctricas como respuesta de una alegría, tristeza, sueño, concentración, preocupación, etc.  Pero también es posible aplicar el uso de la diadema en el área de ingeniería con una interfaz cerebro maquina (BCI) y la disposición de 3 modos de trabajo, que ofrece la diadema Epoc + : el primero es el modulo sensorial de giroscopio para identificar los movimientos traslacionales y rotacionales, el segundo es el reconocimiento de las expresiones faciales donde se adquieren los gestos de la persona y finalmente la interfaz BCI que muestra un proceso de inducción, detección, caracterización y clasificación de un estado emocional en una persona que observa imágenes o videos de diversos escenarios reales. Estos modos de trabajo pueden ser identificados y empleados mediante el software de Emotiv Xavier. Particularmente las señales espectrales EEG pueden ser recuperadas y entrenadas con técnicas machine-learning, software Python y una tarjeta Raspberry Pi. Los datos de entrenamiento adquiridos de los comandos mentales pueden ser utilizados en acciones específicas como mover, subir bajar, desplazar, etc dispositivos mecatrónicos que pueden apoyar al humano en su vida cotidiana.

Reconocimiento del Lenguaje con una Red Neuronal Convolucional

Hoy en día, la inteligencia artificial juega un papel muy activo en diferentes actividades humanas. Por ejemplo, es muy común tener algoritmos de inteligencia artificial en la identificación de personas en una fotografía en las redes sociales, al igual que la lista de sugerencias en servicios de video y audio en streaming, entre otros muchos ejemplos. Los algoritmos detrás de estos programas tienen una cualidad común que es emular la inteligencia humana, en el sentido de adquirir conocimiento por si mismos para posteriormente tomar decisiones. Hoy en día existen distintos algoritmos que forman parte del llamado aprendizaje de maquina o aprendizaje profundo los cuales se inspiran en las redes neuronales biológicas, de aquí el nombre de redes neuronales. En este trabajo se presentan los resultados experimentales de una red neuronal entrenada para reconocer el lenguaje hablado, particularmente la pronunciación de vocales. La red neuronal que se propuso consta de una capa de filtros convolucionales como extractor de características para lograr la identificación.

Estudio del efecto sobre la ingesta y contacto con los plaguicidas (organofosforados (OF's)) y su relación con alteraciones hormonales

Los organofosforados (OF's) son substancias conformadas por ésteres del ácido fosfórico, liposolubles y volátiles lo que permite su fácil absorción. El organofosforado malatión está catalogado como un plaguicida ligeramente peligroso en ingestión oral de sólidos, moderadamente peligroso en ingesta oral de líquido, mientras que en contacto dérmico con sólidos y líquidos es ligeramente peligroso con un valor de dosis letal media. Estudios en mujeres en china, mostraron una asociación entre la exposición ocupacional a organofosforados y alteraciones en el ciclo menstrual. Los resultados mostraron una menor duración en el sangrado durante la menstruación, ciclos menstruales más largos y con mayores probabilidades de perder periodos y una alteración de la fecundidad femenina. Otros estudios han mostrado que el contacto con estos provoca alteraciones en las concentraciones de las hormonas, daño en los ovocitos, los espermatozoides y alteraciones en los tejidos del ovario y los testículos. En este trabajo se realizará el análisis teórico - experimental de los efectos secundarios al ser expuesto con algún plaguicida y su relación con alguna alteración hormonal. También, es deseable mostrar un estudio que permita entender el mecanismo de acción de estos compuestos a nivel gonadal.

Simulación númerica de las ecuaciones de Hodking- Huxley para modelar los potenciales de acción producidos por las señales nerviosas

El potencial de acción es una descarga eléctrica que produce un cambio repentino y transitorio que viaja a través de la membrana plasmática para así producir sinapsis entre dos neuronas, el cual es un proceso fundamental para la comunicación y transporte de estímulos de una parte del cerebro a otra. Uno de los modelos físico-matemáticos que busca explicar este fenómeno es el de Hodgkin-Huxley titulado como "space-clamped axon model", que parte de una analogía entre la membrana celular y un circuito eléctrico resistencia-capacitor. El presente trabajo utiliza una simulación computacional hecha en Julia para reproducir el potencial de acción a partir de resolver numéricamente las ecuaciones diferenciales resultantes del modelo de Hodgkin-Huxley, así como medir la sensibilidad de respuesta del potencial de acción en función de la variación de diversos parámetros tales como la intensidad del pulso, la capacitancia de membrana y las distintas conductancias existentes dentro del ambiente celular.

Diseño e implementación de una antena de parche de haz conmutado de 2.4 GHz empleando una red de matriz de Butler

El rápido crecimiento en el uso de redes de sensores inalámbricos ha llevado a mejoras en los sistemas de transmisión basados en antenas. Estos sistemas de comunicación inalámbricos a menudo sufren interferencias significativas que afectan la transmisión de información, incluidos los cambios ambientales, la interferencia entre canales, etc. Una solución a este problema es el uso de antenas inteligentes, las cuales permiten controlar y adaptar sus características eléctricas a las necesidades específicas de la conexión. Por ejemplo, permiten dirigir la radiación en una dirección exacta. Las antenas inteligentes consisten en un grupo de antenas que son controladas por diferentes mecanismos. Básicamente, hay dos tipos de sistemas de antenas inteligentes, sistemas de formación de haces y sistemas de matriz adaptativa. Sin embargo, las antenas de haz conmutado son más sencillas y económicas que las antenas adaptativas. En este trabajo se presenta el estudio de una antena de parche de haz conmutado, la cual opera en una banda ISM, específicamente a 2.4 GHz. Para controlar la dirección del haz se diseñó e implementó una matriz de Butler 4x4. Esta matriz fue empleada para alimentar un arreglo linear de cuatro antenas microcinta, las cuales, poseen un arreglo de metamateriales en su plano tierra. El proceso de simulación del sistema de antena inteligente se llevó a cabo con CST STUDIO 2021. Los resultados numéricos revelan que la ganancia del sistema es de alrededor de 10 dB y el ancho de banda promedio es de 500 MHz. Así mismo, se han obtenido 4 lóbulos principales, cada uno en direcciones diferentes. Por último, se validó experimentalmente el rendimiento eléctrico de este sistema inteligente de beamforming y se contrastaron los resultados con lo obtenido de forma numérica, evidenciando que este sistema permite controlar la dirección de radiación y por ende, podría ser empleado en aplicaciones en las cuales es clave tener un control activo de la dirección de radiación.

Plasmones superficiales TM y TE en grafeno

Los plasmones son oscilaciones de carga eléctrica debida a portadores. Desde hace ya varias décadas, se ha estudiado su existencia en diversos metales. Recientemente, se ha podido comprobar que el grafeno es un material capaz de soportar plasmones superficiales. Al ser éste un material bidimensional, ofrece muchas oportunidades de transportar energía electromagnética a escalas nanométricas. En este trabajo se abordan aspectos de la existencia de plasmones en grafeno, se comparan los modos plasmónicos transversal magnéticos y transversal eléctricos, éstos últimos no son posibles en metales típicos. Finalmente se presenta las relaciones de dispersión de los modos superficiales TM y TE para dos láminas de grafeno, se discuten similitudes y diferencias.

A reconstruction algorithm for photoacoustic imaging

The photoacoustic imaging is proposed as a non-invasive biomedical detection technique that combines the high contrast of the optical excitation with the high spatial resolution of the ultrasonic detection. The physical foundations as well as the reconstruction algorithms are topics of interest in the photoacoustic community because the imaging technique can be improved through these areas. This work aims to present the results obtained with a proposed measurement technique and a reconstruction algorithm for photoacoustic imaging. The proposed measurement technique consists of a homemade photoacoustic tomograph in which both the light source and the detector are fixed, while the sample is rotating around a fixed axis. The photoacoustic wave is detected by the acoustic sensor in the plane defined by the sample cross section and the height at which the laser light strikes. The acquired electrical signals for the different positions of rotation are the entry data for the proposed reconstruction algorithm, which consists of a segmentation of the reconstruction sections in the computational grid using the synthetic aperture focusing technique. The images obtained from ex-vivo Sprague-Dawley rat heart and kidney, will be shown, as well as a quantitative analysis of the image quality parameters. Demonstrating that the proposed detection and reconstruction method is suitable for tomographic detections systems providing high-quality photoacoustic images. The measurement and reconstruction technique avoids the need of multiple characterized sensors and the multiplexing in acquisition, resulting in a low-cost experimental system to obtain photoacoustic images and to study its capabilities.

Experiencias en física aplicada para estudiantes de licenciatura

En el Taller de Vacío del Edificio de Docencia Experimental Tlahuizcalpan se han desarrollado una serie de experiencias para los estudiantes de licenciatura en Física orientadas a la física aplicada, es decir, actividades en el laboratorio que les permitan usar sus conocimientos de física que dan el soporte para la fabricación o evaluación de productos comerciales disponibles en el mercado. Las experiencias propuestas son la fabricación de espejos de alta reflectancia, los recubrimientos de control solar, la evaluación de propiedades ópticas de máscaras solares, el secado al vacío de fármacos y alimentos y la evaluación y control de hermeticidad. En todos los casos, para realizar las actividades experimentales se cuenta con la infraestructura en el Taller. En cada experiencia se busca que el estudiante alcance un resultado o producto con calidad comercial; para cada experiencia, se involucran conocimientos de diversas áreas de la física. En todas las experiencias, la ciencia y tecnología de vacío son el soporte principal, ya que en el sector productivo ocho de cada diez procesos involucran al menos, un paso, en donde la tecnología de vacío está presente.

Obtención del paisaje epigenético de la morfogénesis de la flor Arabidopsis thaliana por medio de redes neuronales artificiales

Un problema básico en biología de sistemas es la determinación de la red de regulación que existe entre los distintos genes y proteínas en la célula. El conocimiento de la estructura de la red de regulación genética permite determinar el estado de salud y funcionamiento de las células. Es decir, potencialmente se puede emplear como un método de diagnóstico. En este trabajo se propone un método para encontrar el paisaje epigenético de la red de regulación de la morfogénesis de la flor de Arabidopsis thaliana (AT) que consta de 12 nodos y cuyas relaciones están bien estudiadas. Este método consiste en encontrar la solución a la ecuación de Fokker-Planck asociada a la evolución de las concentraciones de proteínas involucradas en el proceso. Para ello se empleó la Fórmula de Feynman-Kac la cual nos da un estadístico para para hallar el valor promedio de la solucioón a la ecuacion de Fokker-Planck. Así, por medio de un Método Monte Carlo se obtuvo una aproximación numérica para un conjunto finito de puntos en el espacio de estados. Este método es eficiente en sistemas de altas dimensiones ya que no requiere encontrar la solución para todo el dominio. Posteriormente, estos datos de emplearon para entrenar distintas redes neuronales artificiales feedforward de capas densas que representen el paisaje epigenético del sistema. Se probaron distintas estructuras de red, con distinto número de capas, distinto numero de neuronas por capa y distintas funciones de activación. Se encontró que esta metodología nos permite calcular, de forma eficiente, una aproximación del paisaje epigenetico para procesos de desarrollo celular de sistemas biológicos realistas. Esto al disminuir el tiempo de cómputo que otros métodos numéricos necesitarían. Cabe aclarar que, para sistemas de pocas dimensiones, este método no representa una ventaja significativa ya que se puede encontrar una representación del paisaje epigenético punto a punto sin que ello signifique un coste computacional alto.