Análisis Teórico del Sistema de Suspensión Electromagnética en Auto de Carrera (Electraton)

Un auto de carreras (Electraton ) se conforma de varios sistemas como lo son: Motor, dirección, suspensión entre otros. En este análisis nos enfocaremos en la suspensión y la importancia de la misma dentro del auto de carreras la cual define un manejo optimo y comodidad para el piloto en torno a las condiciones de pista dando resultado que al tener una suspensión convencional el manejo sea menos preciso, sea menos adaptable, y haya una mayor transferencia de impactos. Teniendo en cuenta esto se hizo este análisis teórico sobre la suspensión electromagnética en la cual se basa en hacer pruebas geométricas, pruebas de dimensiones y poniéndola aprueba haciendo la comparación de peso contra la resistencia de la suspensión electromagnética. Para asi obtener mayor confort, adaptabilidad y estabilidad que demanda el auto de carreras para tener mejor desempeño. Este resultado de la investigación se implementara en la categoría “Electraton”.

Modelando interfaces que cambian abruptamente la impedancia acústica usando operadores Sobel

El trazado de rayos acústicos ha despertado un gran interés en áreas como la ingeniería, la física y la medicina. El problema de un medio con cambios suaves en la impedancia acústica ha sido ampliamente abordado en la literatura, sin embargo, la modelación del trazado de rayos considerando un medio que tiene interfaces con cambios abruptos en la impedancia acústica no está completamente resuelto. Un enfoque típico que se ha usado en este tipo de problemas es el de considerar el suavizamiento de la interface, lo cual algunas veces viola la ley de reflexión total interna y genera un hueco o desplazamiento en la trayectoria del rayo. En el presente trabajo, se propone un método heurístico basado en el operador Sobel para localizar la interfaz y su orientación. Una vez determinadas la ubicación y la orientación en la interfaz con el operador de Sobel, se aplica la ley de Snell para predecir el ángulo de refracción. El método se basa únicamente en el gradiente con una magnitud del operador Sobel para encontrar la dirección del cambio máximo en el índice de refracción. Se realizaron pruebas numéricas de propagación de rayos en interfaces simples que cambian abruptamente la impedancia acústica y en una imagen más compleja con una distribución heterogénea del índice de refracción. Los resultados muestran que el enfoque propuesto concuerda mejor con los resultados teóricos esperados con un error mínimo que la integral de trazado de rayos utilizando técnicas de suavizado.

Simulación de Señales Ultrasónicas de una Placa entre dos Sólidos para Detección 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.

Estudio de discontinuidades de estructuras usando caos

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 nueva 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.

Analizando Daños en Cables Multialámbricos con Sensores Ultrasónicos

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.

Descripción de características mecánicas de una fruta usando Impulso Acústico y Sensor de Textura

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.

Museo Virtual de Aparatos y Experimentos de Fisica de la UMSNH INNYV

En el presente trabajo se describe el proyecto de un museo virtual interactivo dedicado a aparatos y experimentos de física, con equipos completamente restaurados de las décadas de 1970, 1980 y 1990 del siglo pasado, pertenecientes a la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Las exhibiciones incluyen equipos de mecánica, electrodinámica, óptica, acústica y computación. Este trabajo curatorial se comparte con estudiantes de diversas escuelas e institutos de la universidad, así como con el público en general.

Criterios de convergencia y de veracidad para la caracterización básica composicional de arcillas ricas en litio con base en refinamientos estructurales por método de Rietveld

Debido al gran interés que existe en el litio hoy en día, tomando en cuenta la importancia de este mineral y el valor agregado del mismo, se han planteado varias estrategias para acortar la brecha cognitiva que pueda tenerse en México en relación con la ciencia y la tecnología necesarias para explotar de una manera exitosa fuentes minerales ricas en litio, así como para dar un paso firme hacia la manufactura de baterías eléctricas recargables. Previo a alcanzar las metas antes mencionadas, es necesario contar con métodos de caracterización que resulten eficaces en la mayoría de los recursos minerales presentes en el subsuelo mexicano, y que hayan sido potencialmente asociadas con litio, por regiones y tomando en cuenta reportes hechos previamente por el Servicio Geológico Mexicano y la Dirección General de Desarrollo Minero. Con este trabajo, se aborda el problema de la caracterización de este tipo de recursos naturales, los cuales son de interés nacional. La presente investigación está enfocada particularmente a muestras minerales en forma de arcillas recolectadas a nivel de superficie en el estado de Chihuahua, y al uso de la difracción de Rayos X combinada con un refinamiento estructural por método de Rietveld.

Determinación experimental de la emisividad térmica de recubrimientos sobre sustratos metálicos utilizando termografía infrarroja

La norma ASTM 1933-99a y posteriormente la ASTM E1933-14(2022) presentan un método para determinar experimentalmente la emisividad térmica de una superficie por el método de la termografía infrarroja sin termómetro de contacto y utilizando como referencia la emisividad térmica de una cinta adhesiva negra, con emisividad de 0.96. Sin embargo, esta cinta no soporta temperaturas por arriba de 80 °C porque se quema y por esta razón, en este trabajo se utilizó como referencia el negro de humo depositado sobre una superficie metálica obtenido a partir de la combustión de una parafina, la cual tiene una emisividad de 0.93, siendo posible con esta nueva referencia determinar la emisividad térmica de una superficie hasta temperaturas de 600 °C, que es la temperatura a la cual el negro de humo comienza a incendiarse. En este trabajo se presenta una descripción del método alternativo empleado y se presentan los resultados al aplicarlo para la determinación experimental de la emisividad térmica en función de la temperatura, de pinturas comerciales de alta temperatura depositadas por el método de aspersión sobre sustratos de aluminio y de acero inoxidable, en un rango de 30 °C hasta 300 °C, las cuales son utilizadas para la construcción de superficies de selectividad moderada aplicadas en absorbedores solares de media temperatura.

Predicción de la sequía hidrológica por SPEI en la ciudad de Chihuahua utilizando algoritmos de machine learning

A pesar de ser muy común que el territorio de Chihuahua, Chihuahua, México experimente sequía, sus consecuencias continúan impactando severamente a la población sin previo aviso. El aprendizaje automático ha demostrado tener una importante capacidad para predecir series temporales, y el Índice Estandarizado de Evapotranspiración y Precipitación (SPEI) se perfila como el indicador de sequía más preciso. En este estudio, se desarrollaron modelos predictivos utilizando redes neuronales artificiales (ANN), memoria a largo y corto plazo (LSTM) y regresión de vectores de soporte (SVR) para estimar el SPEI. Las escalas de tiempo ayudan a clasificar las sequías, ubicando la hidrológica entre 12 y 24 meses. Dicha sequía se produce cuando los niveles de embalses superficiales como ríos y lagos van disminuyendo paulatinamente, llegando incluso a agotarse por completo. Por lo anterior se consideraron las bases de datos de SPEI 12 y 24 SPEI 24 para el período de 1901 al año previo a este estudio para simular el comportamiento de los ciclos de sequía y mejorar la capacidad de anticipar las consecuencias. Los índices de precisión utilizados para evaluar los modelos fueron el error cuadrático medio (MSE), el error absoluto medio (MAE), el error de sesgo medio (MBE), el coeficiente de determinación R2 y el coeficiente de Kendall. En total se realizaron 956 experimentos, variando parámetros como el número de neuronas, kernel y grado del polinomio, entre otros. Se seleccionaron los mejores modelos para cada método y los resultados promedio revelaron MSE = 0.0051, MAE = 0.0537, MBE = 0.0218, R2 = 0.8495, Kendall = 0.7592 y MSE = 0.0024, MAE = 0.0375, MBE = 0.0162, R2 = 0.9218, Kendall = 0.8558 para SPEI 12 y SPEI 24, respectivamente. Se determina que los resultados del proyecto se encuentran en un nivel altamente competitivo según artículos relacionados. El modelo más preciso cumple con el objetivo de tener el potencial de ayudar a predecir sequías dentro de la ciudad de Chihuahua.

Síntesis de mezclas de CuFeS$_2$ (Calcopirita) Y ZnS (Wurtzita) por radiación de microondas

En este estudio, se presenta una metodología simple para sintetizar CuFeS$_2$ y CuFeS$_2$ mezclado con ZnS de alta pureza, utilizando radiación microondas de un horno doméstico convencional de 0.7 a 1.3kW. Para la síntesis de CuFeS$_2$, se pesan cantidades estequiométricas de polvos de Fe, Cu y S con una pureza del 99.9 % y se mezclan minuciosamente en una atmósfera de nitrógeno dentro de una cámara de guantes. El tamaño de los polvos varía de 2 a 40 micrómetros para Fe, de 20 a 120 micrómetros para Cu y de 2 a 60 micrómetros para S. La mezcla homogeneizada se coloca dentro de un recipiente de vidrio cerrado para evitar la presencia de oxígeno, y se expone a la radiación de microondas entre 5 a 10 segundos, hasta que se produce una reacción repentina y altamente exotérmica. La caracterización por rayos X y la voltametría cíclica electroquímica muestran que siguiendo este método de síntesis el mineral formado es CuFeS$_2$. No se observa formación de ninguna otra fase sulfurosa que contenga estos tres elementos, ni residuo de los tres elementos precursores. Cuando se añade gradualmente polvo de zinc puro al 99,9 % a la mezcla inicial, los difractogramas de rayos X muestran la formación de (Zn,Fe)S wurtzita hexagonal junto con CuFeS$_2$. Las imágenes del microscopio electrónico de barrido (SEM), muestran que siguiendo este método los minerales sintetizados tienen una estructura porosa similar a una esponja fractal, con una superficie BET medida de 0.83 $\frac{m^2}{g}$. Esta metodología de síntesis tiene varias ventajas en comparación con los métodos hidrotermales convencionales, ya que no requiere el uso de autoclaves de alta presión y alta temperatura, tampoco requiere largos tiempos de exposición de semanas o meses, ni precursores químicos distintos del Cu, Fe, S y Zn elementales.

Solamente enfriando

Se estudian experimentalmente las propiedades de enfriamiento para diferentes "tipos comerciales de agua". Proponemos un método para determinar cualitativamente cual es la muestra más "pura" sin caracterizar los contaminantes incluidos en ellas, utilizando un diagrama T-t (Temperatura-tiempo).

Propiedades topológicas de hidruros de lutecio, lantano e itrio. Un estudio a primeros principios

En la última década se ha demostrado que, hidruros, como el H$_3$S, tienen propiedades topológicas como una inusual actividad electromagnética. Debido a lo anterior, la comunidad científica ha volcado su atención hacia los hidruros con tierras raras (RE), como LaH$_{10}$, YH$_6$, YH$_9$, CeH$_{10}$, ya que también presentan comportamiento interesante en sus propiedades electrónicas, como es tener bien localizadas singularidades de van Hove y alta conductividad eléctrica. En investigaciones recientes se ha prestado especial atención al hidruro de lutecio (LuH$_3$) [1], debido a que exhibe propiedades topológicas. En el presente trabajo, nos centraremos únicamente en estudiar sus posibles propiedades topológicas en su forma prístina y con dopaje sustitucional de lutecio por lantano e itrio; así como el hidrógeno por litio. Nuestros resultados muestran que la estructura de bandas de estos hidruros, cuando se considera el acoplamiento espín-órbita, presenta un cambio significativo en la estructura de bandas electrónicas. Por otro lado, su densidad de estados muestra singularidades de van Hove, por lo que estos compuestos pueden considerarse como materiales topológicos. 1. Ali Sufyan and J. Andreas Larsson, Topological Nodal Surface and Quadratic Dirac Semimetal States and van Hove Singularities, ACS-OMEGA 2023, 8, 9607-9613.

Diseño y construcción de una estufa solar parabólica empleada para la cocción y destilación de agua en zona andina de Colombia

La nubosidad intermitente en la zona andina de Colombia podría ser un inconveniente para usar una estufa solar, sin embargo, en este trabajo se presentan los resultados de cocción de alimentos y destilación de muestras de agua tomadas de cuatro fuentes hídricas que circulan por dos de los principales municipios del Depto. de Risaralda Colombia. La estufa solar tipo parabólico se diseñó combinando el factor de concentración, el ángulo de apertura, el volumen de agua y se calculó la potencia necesaria para hervir de 3 a 5 litros de agua en una hora. Con esta información se calcularon diferentes valores de diámetro, área de apertura, foco y altura, escogiendo la combinación que se consideró adecuada para ser empleada por personas con una altura promedio entre 1.50 – 1.70 m. Se diseñó una matriz de selección para el material de construcción del paraboloide, de la estructura de la estufa y de la olla a usar. Además, se empleó una película altamente reflejante para cubrir el paraboloide y a la superficie externa de la olla (aluminio y acero) se le aplicó un recubrimiento negro mate que previamente fue seleccionado por su alta absortividad, adherencia a la superficie y resistencia a la temperatura. Se reportan los resultados de temperatura alcanzada y el tiempo de cocción y fritura de alimentos típicos de la gastronomía colombiana. Además, se realizaron adaptaciones al equipo para incorporar una pequeña unidad de destilación solar, compuesta por una olla a presión en la que se colocaron 3 litros de agua salobre cuyo vapor pasa por un condensador de tubos aletados de cobre enfriados por aire y luego por un filtro de carbón activo, para completar el proceso de desinfección. Al agua se le realizó análisis fisicoquímico y microbiológico antes y después del proceso encontrando que se obtienen coliformes totales, que pueden ser eliminados exponiéndola a radiación solar directa durante mas de 6 horas para ser considerada agua potable de acuerdo con el decreto 1575 de Colombia.

Aplicación de modelos termodinámicos en la dinámica entre especies en un ecosistema

Los modelos termodinámicos juegan un papel crucial en la comprensión de los procesos biológicos, ya que proporcionan un marco teórico para analizar la transferencia de energía y la dinámica de sistemas biológicos. Estos modelos se basan en los principios fundamentales de la termodinámica, que describen cómo la energía se transforma y se intercambia entre diferentes formas en sistemas físicos y químicos. La termodinámica puede ayudar a entender las interacciones entre especies en un ecosistema, como la competencia por recursos energéticos, la depredación y la simbiosis. En este trabajo se presenta un modelo termodinámico para predecir cómo la transferencia de energía entre los niveles tróficos afecta a la abundancia y a la distribución de las especies involucradas.

Fenomenología con materia oscura que decae

La materia oscura es uno de los más grandes enigmas que enfrenta la comunidad científica actual. A pesar de que los primeros indicios de su existencia ocurrieron hace ya casi 100 años, aún no se sabe con exactitud qué es, ya que no se ha logrado obtener información adicional sobre ella que nos permita dilucidar su naturaleza fuera del hecho de que interacciona gravitacionalmente. En este trabajo, el objetivo es el de abordar este problema desde una perspectiva fenomenológica y para ello se considera un modelo de materia oscura que decae a través de un acoplamiento no-mínimo con gravedad y con la ayuda de software especializado se busca analizar el espacio de parámetros del modelo contrastando las predicciones que se pueden hacer con él y los datos actuales recabados por experimentos.

Efecto de la periodicidad de sistemas multicapa de materiales de Faraday en la fuerza de Casimir repulsiva

En 1948, Casimir demostró que las fluctuaciones cuánticas del vacío electromagnético causan una fuerza atractiva entre dos conductores perfectos eléctricamente neutros. A lo largo del tiempo se ha demostrado que también es posible obtener una fuerza repulsiva de Casimir entre dos objetos, lo cual ha despertado un gran interés debido a sus potenciales aplicaciones tecnológicas. Existen cuatro vías principales para lograr una fuerza repulsiva: modificando el medio dieléctrico entre los objetos, colocando un objeto dieléctrico frente a un objeto magnéticamente permeable, usando diferentes geometrías y finalmente, mediante la ruptura de la simetría de inversión temporal. En este último escenario, se ha demostrado [1] que los materiales de Faraday exhiben este efecto y además, la fuerza de Casimir puede ser ajustada mediante la aplicación de un campo magnético externo. Más aún, se ha observado que la fuerza de Casimir se vuelve repulsiva u atractiva conforme se varía la distancia de separación entre los objetos, lo que demuestra que la interferencia de las ondas, resultante de los procesos de reflexión en la cavidad formada por los dos objetos, juega un papel determinante en el signo de la fuerza de Casimir. De modo que resulta natural preguntarse si los materiales de Faraday que forman la cavidad, además forman parte de un sistema multicapa periódico, cuál será el efecto de la periodicidad en la fuerza de Casimir. En este trabajo estudiamos esta posibilidad. Debemos mencionar que para estudiar este efecto, se requiere de los coeficientes de reflexión del sistema multicapa, donde se tiene la dificultad de que las polarizaciones s y p del campo electromagnético, no son independientes, sino que se mezclan. Para ello, utilizaremos los coeficientes de reflexión recientemente obtenidos de manera cerrada y por tanto exacta [2], para cualquier número de celdas del sistema multicapa. [1] Phys. Rev. B 99, 125403 (2019) [2] J. Phys. A: Math. Theor. 57 (2024) 205201

Simulación de trayectorias de partículas relativistas con carga en campos electromagnéticos

Se realizó una simulación computarizada de partículas relativistas cargadas, las cuales se desplazan en campos electromagnéticos. Esto representa una herramienta visual para el estudio de electrodinámica relativista a un nivel introductorio. El objetivo fue desarrollar un algoritmo en el cual se puedan ingresar las condiciones iniciales del sistema, así como los campos electromagnéticos, obteniendo como resultado una gráfica de la trayectoria de la partícula vista desde dos marcos de referencia: el de la partícula y el de un observador. Se optó por el lenguaje Python para resolver el sistema, usando métodos numéricos, específicamente el método de Runge-Kutta. El fundamento teórico es resolver la fuerza de Minkowski $K' = q(\vec{E}' + \beta \times \vec{B}')$, utilizando los campos transformados debido al movimiento de la partícula cargada. El algoritmo grafica resolviendo la derivada del 4-momento. Los resultados son gráficas de las trayectorias de un paquete de iones de plomo que están inmersos en campos electromagnéticos característicos de aceleradores de partículas. En específico, se simuló un acelerador lineal, un ciclotrón y un acelerador toroidal. El modelo computacional está diseñado para cualquier campo electromagnético; sin embargo, se tienen limitaciones de cálculo debido al cociente de carga-masa.

Deteccion de porcentaje de azucar en muestras liquidas mediante el uso de ondas de radio

Los biosensores son herramientas fundamentales para el diagnóstico médico. En las últimas décadas, los avances en nanotecnología y microfluidos han permitido mejorar significativamente, los biosensores, los cuales, representan en la actualidad algunos de los componentes fundamentales en experimentos y diagnósticos médicos y biológicos. La gran parte de los sensores de este tipo mide diversos factores bioquímicos en soluciones acuosas. Los sensores de microondas para materiales dieléctricos, incluyendo líquidos, son de gran interés en el biosensado, ya que proporcionan una caracterización, no invasiva y en tiempo real de muestras biológicas o químicas. Debido a esto, se propone trabajar con estructuras resonantes fabricadas con tecnología de microcintas las cuales se diseñaron como sensores de permitividad dieléctrica. Estos dispositivos dependen de los cambios en las propiedades dieléctricas del medio por lo que pueden detectar variaciones en la concentración de las muestras. En función de las propiedades dieléctricas de la muestra, se determinará la respuesta eléctrica, lo cual puede tener una relación con variaciones en el contenido porcentual de azúcar en las soluciones medidas. El incremento de azúcar en la muestra tiene un claro y notable cambio en la frecuencia de resonancia, lo que permite identificar los niveles de azúcar en las muestras.

Análisis de la Cinemática y Dinámica de un Robot de 5 Grados de Libertad

Se modeló la cinemática y dinámica de un robot didáctico con 5 grados de libertad. El modelado cinemático incluyó tanto la cinemática directa, que relaciona las coordenadas del manipulador con los ángulos de las articulaciones usando matrices de transformación homogéneas, como la cinemática inversa, que determina los ángulos de los actuadores a partir de una posición espacial mediante un método geométrico. Para el modelado dinámico, se utilizó la formulación de Lagrange en la dinámica directa para obtener aceleraciones, velocidades y posiciones en función de los torques, y la formulación de Newton-Euler modificada en la dinámica inversa para determinar los torques a partir de posiciones, velocidades y aceleraciones. Además, se emplearon esquemáticos para la elaboración del circuito y la programación del robot. Se implementó un algoritmo en MATLAB para resolver estas ecuaciones de manera eficiente, proporcionando una comprensión profunda del comportamiento del robot y su capacidad para realizar tareas específicas.

Algunos resultados del proyecto de la fuente de luz sincrotrón mexicana

Una fuente de luz sincrotrón es un acelerador de electrones, sumamente complejo, especializado en la producción de radiación electromagnética con características únicas y de gran utilidad en el estudio de la materia. El diseño, la construcción y operación de una fuente de luz sincrotrón mexicana se ha planteado desde hace varios lustros por distinguidos miembros de la comunidad científica nacional. Con esta contribución pretendemos difundir algunos resultados, retos y oportunidades generadas en el marco de este proyecto. Entre ellas, se presentan herramientas, basadas en cuasi-invariantes de movimiento, para la descripción y optimización de la dinámica de los electrones en un anillo de confinamiento. Se muestran en detalle técnicas de superficies cuasi-invariantes para estudiar y optimizar la dinámica de un modelo de anillo particular. Se destaca la relevancia del índice cromático para el estudio y diseño de la celda para determinar el punto de operación de una máquina. Estas técnicas se implementan para optimizar la dinámica horizontal de los electrones en un modelo de anillo con 20 celdas tipo 7BA, emitancia de 81 pm rad y aproximadamente 490 m de circunferencia, y se presentan los resultados

Clasificación de TEA y TDAH mediante Machine Learning

El diagnóstico del trastorno de espectro autista (TEA) y trastorno de déficit de atención e hiperactividad (TDAH) es un síndrome que afecta a una buena parte de la sociedad y del cual no se tiene una solución. Para estos síndromes solo existen tratamientos, sin embargo, esto se puede ver afectado si no se tiene un diagnóstico correcto desde el inicio, situación que ocurre regularmente. Para un diagnóstico del TEA y TDAH no existe un método general que puedan utilizar los médicos, pues son trastornos muy complejos y semejantes entre ellos. Uno de los auxiliares para estos casos más utilizado actualmente es el DSM V como guía para dar un diagnóstico; pero este sigue sin ser un método preciso. Debido a esto decidimos realizar una base de datos con la información de los expedientes de pacientes de la clínica de autismo en la facultad de medicina y ciencias biomédicas de la Universidad Autónoma de Chihuahua, luego se llevó a cabo un método de clasificación por medio de redes neuronales y machine learning para ayudar a los médicos a llegar a un diagnóstico certero. Por otra parte, si el paciente presenta un diagnóstico TEA se procede a realizar una nueva clasificación por medio de redes ANFIS, en la cual se clasifica el grado de autismo que presenta dicho paciente. Todo esto fue hecho con el objetivo de facilitar el diagnostico médico para que cada paciente pueda ser tratado de manera rápida y oportuna.

Control de inercia adaptiva de brazo robótico

Conociendo el modelo dinámico de un brazo robótico de tres articulaciones (sin carga en la extremidad), al generar los movimientos del brazo para pasar de una posición a otra, o para generar alguna trayectoria se requiere que se hagan mínimos los errores para lograr una mejor precisión, lo que se consigue adaptando las matrices de masas M y V -centrífugas y Coriolis, gravitatorios y de rozamiento_ (esto se denomina inercia adaptiva) usando como base un control de par calculado. En este trabajo se modelan y se realizan simulaciones donde se ven: los pares, las trayectorias, las estimaciones de las masas y los errores de posición para cada articulación.

Beneficios en el desempeño de la simulación en 2 dimensiones del problema de los N-cuerpos con el uso de una arquitectura GPU Ada Lovelace (Nvidia RTX)

Una simulación del problema de N cuerpos aproxima numéricamente la evolución del sistema y la interacción entre estos, estas simulaciones son herramientas que se utilizan ampliamente en la astrofísica en problemas con pocos cuerpos como dinámica de sistemas Tierra-Luna-Sol hasta la evolución a gran escala de galaxias. Los avances en las tecnologías de despliegue de gráficos por computadora en los últimos años han impactado en beneficio de esta tarea permitiendo realizar simulaciones con mejor aproximación para N-cuerpos en menor tiempo de ejecución. En este trabajo se presenta un análisis comparativo de la simulación del problema de los N-cuerpos en dos dimensiones mediante el uso y aprovechamiento de las nuevas tecnologías disponibles para las tarjetas gráficas Nvidia de la familia RTX (PhysX, FleX y Cuda 10) parangonando su desempeño con sistemas de procesamiento clásico CPU´s de última generación. Se muestran los resultados de los tiempos de ejecución del algoritmo de Barnes Hut para distintos datos de entrada denotando el beneficio del uso de sistemas de última tecnología en la investigación de problemas de alto impacto en la ciencia. Agradecemos al club de robótica INCUBOT con sede en el Taller de control y electrónica (FC-UNAM) por el apoyo brindado para la realización de nuestro trabajo.

Clasificación de emociones utilizando EEG y algoritmos de aprendizaje máquina

Las emociones desempeñan una pieza clave en la comunicación humana dado que pueden expresarse de diferentes formas, la identificación de emociones es una tarea compleja dado que las emociones son procesos psicofisiológicos como neurobiológico, que se activa por diferentes situaciones ya sea de forma consciente o inconsciente de la persona. Las señales electroencefalográficas (EEG) pueden utilizarse para la clasificación de emociones debido a que esta se mantiene neutrales al comportamiento humano. Esta investigación propone hacer una clasificación binaria y multiclase de emociones con algoritmos de aprendizaje máquina y EEG con valores asociados de valencia y arousal la base de datos publica DEAP que contiene las señales EEG de 32 participantes que fueron estimulados para evocar ciertas emociones, los EEG fueron preprocesados mediante un ventaneo para posteriormente aplicar una ventana de Hanning y la Trasformada Rápida de Fourier para hacer la extracción de caracteriza se utiliza la entropía. El entrenamiento se realizó con un 80% de los datos totales de la base de datos. Se desarrollaron múltiples experimentos con diferentes algoritmos, con el objetivo de obtener un accuracy alto, obteniendo un 93.36% y 93.85% para la clasificación de la valencia y arousal respectivamente con una red neuronal convolucional de una dimensión, y un 89.55% para la clasificación multiclase con kNN.

Efecto del pH en las propiedades mecánicas y biológicas del óvulo del del erizo de mar Echinometra vanbrunti

Se ha reportado que para el año 2100 el pH del agua superficial de los océanos experimente una caída de hasta 0.4 unidades. Lo anterior a causa del CO2 emitido por las actividades antropogénicas. Este fenómeno conocido como acidificación del océano provoca efectos negativos a los animales marinos, tales como su reproducción, calcificación, fisiología, etc. En este estudio se propuso un modelo experimental para estudiar el efecto de la acidificación del océano en ciertos parámetros biológicos de los óvulos del erizo de mar (Echinometra vanbrunti). Se utilizó la técnica de aspiración con micropipetas para evaluar el módulo elástico de los óvulos. Para ello los óvulos se incubaron en agua de mar acidificada 0.4 unidades por abajo del pH normal del agua de mar. También se determinó si el pH afecta tamaño y la fertilización de los óvulos. Se utilizó como control el agua de mar sin acidificar. Las imágenes de los óvulos estudiados se analizaron con el programa ImagenJ Fiji, mientras que el análisis de videos se realizó con el programa Tracker.

Las amplias posibilidades de una técnica experimental simple: La Espectroscopia Acústica Resonante

La Espectroscopia Acústica Resonante ( Acoustic Resonance Espectroscopy, ARS por sus siglas en inglés) es una técnica experimental de fácil implementación, económica y altamente versátil que no debe subestimarse por estas cualidades. Para poder utilizarla, en su forma más básica, se requiere de un generador de funciones, un osciloscopio y un par de bobinas con imanes a las que llamamos EMATS (Electromagnetic Acoustic Transducers). En este trabajo abordaremos: la forma más sencilla de utilizar la ARS; el diseño, la construcción y el análisis de un filtro elástico de frecuencia en una barra de aluminio; El surgimiento de las oscilaciones de Bloch y del atrapamiento de arco iris para medios elásticos estructurados, así como su relación; El transporte ondulatorio a través de un par de cavidades caóticas elásticas con una simetría de reflexión; así como los últimos avances en investigaciones usando la ARS.

Importancia de la inmersión Kinestésica, como enfoque holístico en el aprendizaje practico de la Física

El desarrollo de un verdadero aprendizaje significativo en torno a los diferentes fenómenos físicos implica una inmersión sensorial completa de los sentidos, esta inmersión se logra a través de la exploración e interacción de las variables y magnitudes físicas de estudio. La participación de los sentidos influye positivamente en la aprehensión del conocimiento debido a la complementariedad que se genera, ya que no solamente se trata de ver y escuchar, sino también de sentir, oler y, en ocasiones, probar, por lo tanto, esta experiencia sensorial facilita el proceso de interpretación y análisis de los fenómenos estudiados. Hoy en día, cobra especial importancia este enfoque debido al auge de la proyección y simulación de los laboratorios virtuales. Aunque estas herramientas son eficientes, no logran reemplazar la experiencia real sensorial en la enseñanza de la física. Palabras Clave: Kinestesia, Sensorial, sentidos, Física, aprendizaje, Holística

Sistema de visión artificial para el reconocimiento y vocalización de la Lengua de Señas Mexicana incorporando la gesticulación facial

En 2020, datos de la INEGI indican que en México aproximadamente 4.2 millones de personas tienen limitaciones auditivas, de las cuales 30% experimentan pérdida severa (sordera) y 70% tiene pérdida de leve a moderada. Esto representa que el 3.37% de la población total enfrenta desafíos auditivos significativos, lo cual limita su educación, profesión y crecimiento personal. En esta dirección, se busca proveer a la comunidad con limitaciones auditivas una nueva herramienta adaptable y de fácil acceso, mitigando el aislamiento social al que se enfrenta en México, facilitando su inclusión y desarrollo. Aunque en los últimos años se han realizado numerosos estudios sobre la clasificación y reconocimiento de la Lengua de Señas Mexicana (LSM), dichos métodos resuelven de manera parcial esta situación, dejando de lado la importancia del estado de ánimo de las personas sordas al vocalizar plenamente lo que quieren expresar. Es por ello que en este proyecto se propone abordar dicho problema implementando la visión artificial para el reconocimiento no solo de las señas, sino también de la gesticulación facial. Se adquirieron más de 800 fotogramas de diferentes señas sobre el abecedario, números, colores, saludos, preguntas básicas, comida, emociones y gestos faciales que se almacenaron en una base de datos con la cual se entrenó un modelo de Deep Learning basado en una arquitectura de red neuronal convolucional destinado al reconocimiento de las mismas. La clasificación de la gesticulación facial obtuvo una precisión del 90%, mientras que en las señas fue de un 87%. Finalmente, la vocalización asocia las emociones a las señas realizadas con una precisión del 89.5%. La culminación de estos algoritmos se integran en un prototipo portátil universal y accesible, implementado en una tarjeta de desarrollo con una salida auditiva. Este sistema promete facilitar la comunicación y el aprendizaje de la LSM, promoviendo así la inclusión y el desarrollo de la comunidad sorda en México.

Sistema integral de evaluación y monitoreo en tiempo real de la marcha humana mediante tecnologías de visión computacional, ambientes virtuales e inteligencia artificial

De acuerdo con datos de la OMS, alrededor del 70% de las personas mayores a 60 años son propensas a sufrir fisiopatologías que afectan a las extremidades inferiores, las cuales pueden provocar asimetrías en los diversos parámetros descriptivos del ciclo de marcha humana (MH). Para evaluar el desgaste en las articulaciones y generar una intervención personalizada para la marcha, es necesario medir los arcos de movilidad. Sin embargo, los métodos diagnósticos clásicos conllevan una incertidumbre asociada a los instrumentos de medición y/o a la experiencia del especialista. Por lo tanto, la exploración de tecnologías cómo la visión artificial podría brindar una mayor precisión del monitoreo en tiempo real. En esta dirección, se propone abordar el problema desde la aplicación de la visión artificial para la evaluación de fisiopatologías asociadas a la MH, que asigna de manera automática marcadores a las articulaciones y valores a los arcos de movilidad de los miembros inferiores en tiempo real a través de un ambiente virtual. Con este objetivo en mente, se emplea una red neuronal U-Net entrenada con una base de datos de ~200 imágenes de los miembros inferiores de ~20 sujetos, durante distintas fases de la MH. Así mismo, con la implementación de un algoritmo de aprendizaje automático se realiza una evaluación de cada una de las fases de la MH en tiempo real. Los resultados muestran una exactitud del 92% entre los valores estimados por el algoritmo de visión artificial y el método clínico tradicional.

Aislamiento de exosomas por microfluídica como método novedoso para diagnóstico de cáncer

El cáncer es la principal causa de muerte en el mundo, en 2020 se atribuyeron a esta enfermedad casi 10 millones de defunciones, es decir, casi una de cada seis de las que se registran. Muchos casos se pueden curar si se detectan a tiempo y se tratan eficazmente. A pesar de los numerosos avances técnicos y científicos, esta enfermedad sigue creciendo. En la actualidad, se están abordando varios retos, como el temprano diagnóstico. Los exosomas son pequeñas vesículas (≈30-150 nm de diámetro). Aunque todas las células liberan exosomas, particularmente las células con cáncer tienen como característica que las proteínas asociadas a exosomas se observan sobreexpresadas o incluso se han identificado subpoblaciones de exosomas individuales aisladas a partir de células cancerosas o tumores (EpCAM, α-IGF-1R, CA125, GPC1) y por lo tanto pueden definirse como proteínas marcadoras exosomales que pueden ser marcadores potenciales para diagnóstico. En comparación con otros biomarcadores, los exosomas presentan ventajas significativas en términos de abundancia, estabilidad y diversidad, lo que los convierte en marcadores prometedores para el diagnóstico de biopsia líquida y el seguimiento del cáncer. En este estudio se propone diseñar y fabricar un dispositivo de microfluídica para aislar o separar exosomas a partir de un cultivo de células de cáncer. Para caracterizar los exosomas aislados se utilizan técnicas como dispersión dinámica de luz (DLS), microscopía electrónica de transmisión (TEM), microscopía electrónica de barrido (SEM), western blot.

Materia oscura y formación de estructuras cósmicas

La materia oscura, una entidad misteriosa, se dice que constituye la mayor parte de la materia en el universo, desempeña un papel esencial en la formación de estructuras cósmicas. Aunque invisible a la detección directa, su presencia se evidencia a través de su influencia gravitacional en la distribución de la materia visible según describen los modelos cosmológicos actuales. Actuando como una especie de esqueleto cósmico, la materia oscura proporciona la estructura sobre la cual la materia ordinaria se congrega para formar galaxias, cúmulos y filamentos a gran escala. Este proceso de formación de estructuras, guiado por la materia oscura, es crucial para comprender la evolución del universo a lo largo del tiempo cósmico. Su estudio continúa desafiando y enriqueciendo nuestra comprensión de la naturaleza fundamental del cosmos. En este trabajo se presenta el como entendemos a la materia oscura, se mencionan alternativas a la misma así como una visión de las problemáticas que existen en los modelos cosmológicos actuales.

Estudio Comparativo de Capacitores de Placas Paralelas con y sin Espesor utilizando Transformaciones de Schwarz-Christoffel

Se analizaron varios modelos de capacitores de placas paralelas, considerando tanto placas con espesor como sin espesor, para evaluar la influencia de la distribución de carga en los bordes en su caracterización. El objetivo principal fue comprender cómo las cargas en los bordes afectan las propiedades eléctricas de los capacitores. Para simplificar las geometrías, se emplearon transformaciones conformes de Schwarz-Christoffel. A partir del potencial complejo obtenido, se caracterizaron el campo, la densidad de carga y la capacitancia de cada modelo. Los parámetros de entrada fueron la diferencia de potencial entre las placas y la distancia entre ellas. Los resultados muestran que la distribución de carga en los bordes tiene un impacto significativo en la capacitancia y el campo eléctrico, lo que sugiere que estos factores deben considerarse en el diseño de capacitores de alta precisión.

Estudio del movimiento de gotas de pvc en el agua y experiencia IPT

Este proyecto tratara de la experiencia del torneo internacional de fisicos que se llevo acabo en suiza en este anio, donde mexico participo por pirmera vez y se tuvieron que trabajar en varios problemas abiertos donde se requeria un nivel de estudios y experimentación para poder completarse. Se busca poder presentar este contenido y dar a conocer sobre lo que con lleva participar en un evento como este, los problemas que aparecieron a lo largo del trayecto, la experiencia que se obtuvo, el trabajo con problemas fisicos y su experimentacion. Aqui tambien hablare como aborde uno de los problemas que venian en el torneo el cual otros equipos presentaron tambien con diferentes ideas y todos tenian un diferente punto de vista. Este problema con el nombre de PVC droplets se trababa de unas gotas de PVC cement que se soltaban en agua y estas al estar en el agua empezaban a moverse, ya sea girando o con movimientos caoticos. Se te pedia encontrar la razon de este peculiar movimiento, como podias mejorar su giro, como podias hacer que avanzara en linea recta en lugar de girar, asi como tambien como podias maximizar su movimiento traslacional. El acercamiento que se le dio a este problema fue por medio de la experimentacion y de la aplicacion del teorema de Marangoni Effect.

JUMPY HOOP: Análisis del movimiento de un anillo con una masa incrustada

Nuestro trabajo se enfoca en promover el International Physicist’s Tournament, un evento donde equipos de estudiantes de licenciatura y maestría en física representan a sus países resolviendo problemas abiertos de física clásica. El objetivo es difundir este torneo para motivar a otras universidades a participar, fomentando así la colaboración entre instituciones nacionales y la continuación de la participación de nuestro país en esta competencia. Nos centraremos en el problema número dos: Dado suficiente momento angular, un aro con una masa adjunta puede demostrar un movimiento de salto al rodar. Explica el fenómeno y cómo depende de los parámetros relevantes. ¿Es posible reproducir este comportamiento con cualquier distribución de masa no equilibrada en una rueda? ¿Qué sucede cuando se cambia el perfil del suelo? ¿Se puede agregar un dispositivo mecánico (que no toque el suelo) al aro para aumentar la altura máxima del salto? Para responder estas preguntas analizamos las soluciones analíticas que se han dado al paso de los años tomando en cuenta distintos parámetros como velocidades angulares y tangenciales; valores de la masa adjunta; y parámetros dimensionales como el tamaño del aro, entre otros. Además de este enfoque analítico, llevamos a cabo simulaciones para identificar situaciones críticas donde ocurren fenómenos interesantes o inusuales.

Aisladores Sísmicos Tipo Péndulo de Fricción

El propósito de este estudio es evaluar el comportamiento de los aisladores sísmicos tipo péndulo de fricción. Se realizará un análisis teórico y experimental de estos dispositivos para comprender plenamente su funcionamiento. Se analizarán diversos tipos de desplazamientos generados por sismos para identificar el diseño óptimo del péndulo y con ello, determinar su frecuencia de oscilación y amplitud. Se construirá un modelo a escala compuesto por una superficie cóncava y un patín esférico articulado, este instrumento estará anclado a la tierra y sobre él se colocará la superficie del edificio. Al simular un sismo, se espera que el patín articulado se deslice en la superficie cóncava, generando en la estructura soportada pequeños movimientos tipo péndulo de fricción. Trabajo apoyado por DGAPA-UNAM, PAPIIT No. IT103623

Propuesta de diseño de un acelerómetro de accionamiento por peine basado en tecnología MEMS

Se presenta el diseño de un acelerómetro capacitivo de accionamiento por peine tipo MEMS . Mediante el calculo de dimensiones y parámetros se simula, en el entorno Ansys, el comportamiento de respuesta sensitiva de la capacitancia con respecto de las propiedades de frecuencia, fuerza y distancia relacionadas al sistema, comparados con los cálculos analíticos para modelos simples masa-resorte.

Implementación de un algoritmo de machine learning para la predicción de concentración de sensores de gas ante compuestos orgánicos volátiles en un sistema estático

El presente trabajo se centra en el desarrollo de un modelo predictivo haciendo uso de algoritmos de machine learning para analizar y predecir la variación de la frecuencia de un cristal de cuarzo cubierto con una película polimérica sensible cuando es expuesto a diferentes concentraciones de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) en un sistema estático. El objetivo principal es estudiar cómo la evaporación química impacta en la respuesta (Cambio de la frecuencia) del cristal de cuarzo, el cual se utiliza comúnmente como un sensor en dispositivos de detección de gases. Se obtienen y se ordenan los datos experimentales de la variación de la frecuencia del cristal de cuarzo al exponerlo a diferentes COVs y concentraciones de estos. Los datos obtenidos se utilizan para entrenar un modelo de aprendizaje automático que pueda predecir con precisión la respuesta del sensor a la exposición de compuestos químicos. El procesamiento de los datos de las respuestas es fundamental para comprender cómo la evaporación es un parámetro crucial que afecta la respuesta y, por ende, la predicción de concentración de agentes químicos. El modelo predictivo desarrollado permite agilizar los sistemas de detección de gases basados en cristales de cuarzo, aumentando la precisión y mejorando la confiabilidad en la detección de COVs. Además, el estudio de los fenómenos físicos y químicos involucrados en la interacción de los COVs y los sensores de cuarzo puede conducir a futuras mejoras en el diseño y fabricación de estos dispositivos.