Fabricación y caracterización de películas delgadas de óxidos transparentes con aplicaciones ópticas.

Los óxidos transparentes conductores (TCO′ s) son materiales compuestos conformados por oxígeno y un metal, que presentan una combinación única de alta estabilidad química, alta concentración electrónica y alta transparencia óptica. Por esta razón, el procesamiento de TCO′ s en película delgada va orientado hacia aplicaciones específicas tales como ventanas ópticas en celdas solares, sensores de gases, electrodos en dispositivos de pantallas planas, ventanas inteligentes. En este proyecto se trabajó en la síntesis experimental de dos TCO′ s relevantes tanto en investigación fundamental como en aplicaciones tecnológicas: el óxido de indio (In2O3) y el óxido de estaño (SnO2). Ambos TCO′ s se depositaron por la técnica de erosión iónica reactiva por corriente directa (DC). Para el análisis de las películas se utilizaron varias técnicas de caracterización: difracción de rayos X, espectroscopia UV-Visible, resistividad eléctrica, efecto Hall, así como microscopías electrónica de barrido y de fuerza atómica. Se fabricó también una bicapa de In2O3/SnO2, la cual se caracterizó además con espectroscopia de fotoemisión de rayos X (XPS).En esta tesis se reporta por primera vez la síntesis y caracterización de esta bicapa, la cual abre una línea de investigación en el área de interfaces. Asimismo, se desarrolló e implementó un procedimiento, basado en los modelos ópticos, tal que permite obtener parámetros que se utilizan para evaluar a cualquier película delgada TCO como potencial metamaterial. Las propiedades de las muestras se analizaron en función de la temperatura aplicada post-depósito: temperatura ambiente (TA), 100oC, 200oC, 300oC, bajo una atmósfera de argón o argón-oxígeno. Los resultados confirman que las películas presentan un crecimiento de tipo poli cristalino. Además, la calidad cristalina tiende a incrementarse como función del incremento de la temperatura. El In2O3 creció con estructura cúbica bcc (a=10.11 ˚A, ICDD #71-2195). A partir de 200C, se detectaron trazas de la fase romboédrica (a=5.490 ˚A, c=14.520 ˚A, ICDD #73-1809). Asimismo, el SnO2 creció con estructura tetragonal (a = 4.737 ˚A, c = 3.186 ˚A, ICDD #88-0287). Las películas de In2O3 poseen una transparencia promedio del 90 % en una ventana de 500 nm a 1100 nm. El borde de absorción se recorre al azul como función de la temperatura, de Eg=3.3 eV a Eg=3.7 eV por el efecto Burstein-Moss. Por otra parte, la bicapa presentó una interfaz claramente definida, sin difusión de especies metálicas. Al incrementarse la temperatura, de TA a 400oC, se detectaron dos fases de óxido de estaño: SnO2 y SnO, en un porcentaje atómico de ≈70 %:30 %, respectivamente. Se concluye que los parámetros y valores obtenidos de las películas como son el texturizado y espesor homogéneo, alta transparencia, crecimiento preferencial, ancho prohibido y resistividad eléctrica, son comparables a los que se requieren del In2O3 y SnO2 en película delgada para aplicaciones optoelectrónicas.

Predicción de la distorsión en anillos rolados sin costura durante tratamiento térmico de temple y revenido usando simulación numérica

La corrección de una falla por distorsión puede ser compleja ya que involucra efectos microestructurales y esfuerzos residuales que son la causa principal del fenómeno de distorsión. Las fallas por distorsión son serias debido a que pueden conducir a que el producto final no cumpla con los requerimientos dimensionales y no sea aceptado para desarrollar su función. Hoy en día, la problemática es la distorsión que sufren los componentes cuando se les somete a un tratamiento térmico temple, debido a las transformaciones de fase y esfuerzos residuales que se generan por el enfriamiento rápido, así como del tratamiento térmico de revenido donde el exceso de carbono es liberado de la estructura cristalina de la martensita y/o bainita y genera la deformación en la estructura cristalina, con esta problemática es posible hacer uso del modelo de Tratamiento Térmico que contiene el paquete comercial computacional FORGE HPC 2011®, para tratar de reproducir estos fenómenos que se llevan a cabo durante los tratamientos térmicos mencionados, y posteriormente generar información relacionada al tratamiento térmico de revenido, para desarrollar un modelo matemático que sea capaz de predecir las propiedades mecánicas finales. Este trabajo consistió en 3 etapas, la primer etapa se basó en estudiar detalladamente el grado de acero 42CrMo4 al aplicarle un tratamiento térmico de temple, bajo condiciones industriales con la finalidad de generar mayor conocimiento de los fenómenos de distorsión del acero antes mencionado, los cuales muchos autores atribuyen que este fenómeno se presenta con mayor frecuencia durante el temple, debido a la transformación de fase martensita, fase metaestable más dura en los aceros que tienen la capacidad de generar esta estructura cristalina, el experimento se desarrolló tratando térmicamente 16 anillos con las siguientes dimensiones; diámetro exterior = 2631 mm, pared = 164 mm y altura de 188 mm, instrumentados cada componente con 20 termopares tipo “k” de γ mm de diámetro, orientados cada 90°, esta metodología se desarrolló con la finalidad de obtener el máximo dato posible durante temple para posteriormente asociarlo con los coeficientes de transferencia de calor h, y así modelar la distorsión en las piezas utilizando un paquete comercial computacional, así como las condiciones de enfriamiento de la primer prueba experimental, encontrando errores máximos de 10 % comparando los resultados experimentales con los resultados obtenidos de la simulación. La segunda parte del proyecto consistió en una matriz de experimentos de tratamientos térmicos de temple y revenido, donde las variables principales fueron la temperatura y el tiempo, aplicadas en 13 probetas con las siguientes dimensiones; 100 mm X 100 mm X 200 mm, para generar conocimiento de la evolución de la dureza así como las propiedades mecánicas del mismo grado de acero, esta parte del experimento tuvo como finalidad el desarrollo y evaluación de un modelo matemático implementado en computadora que gobierne dicho comportamiento, encontrando errores en el rango de 1 hasta 40 %, comparando los resultados experimentales vs los resultados simulados. La tercera etapa del proyecto consistió en evaluar el grado de acero AISI 8630 y AISI 4340 utilizando el modelo de tratamiento térmico de revenido y datos experimentales de tres tiempos y tres temperaturas para cada uno de los aceros ya mencionados, encontrando que el modelo de tratamiento térmico de revenido no es capaz de reproducir perfiles de dureza en aceros de madia y alta aleación como están clasificados los aceros mencionados, ya que los resultados entre la parte experimental y la simulada no coincide con una línea recta para el acero AISI 8630, se encontró un coeficiente de correlación de 0.87 y errores entre 22 y 44 %, y para el acero AISI 4340, se encontró un coeficiente de correlación de 0.53 y errores entre 17 y 33 %

Distance and overcurrent relay coordination considering non standardized inverse time curves

Protective relaying comprehends several procedures and techniques focused on maintaining the power system working safely during and after undesired and abnormal network conditions, mostly caused by faulty events. Overcurrent relay is one of the oldest protective relays, its operation principle is straightforward: when the measured current is greater than a specified magnitude the protection trips; less variables are required from the system in comparison with other protections, causing the overcurrent relay to be the simplest and also the most difficult protection to coordinate; its simplicity is reflected in low implementation, operation, and maintenance cost. The counterpart consists in the increased tripping times offered by this kind of relays mostly before faults located far from their location; this problem can be particularly accentuated when standardized inverse-time curves are used or when only maximum faults are considered to carry out relay coordination. These limitations have caused overcurrent relay to be slowly relegated and replaced by more sophisticated protection principles, it is still widely applied in subtransmission, distribution, and industrial systems. In this work, the use of non standardized inverse-time curves, the model and implementation of optimization algorithms capable to carry out the coordination process, the use of different levels of short circuit currents, and the inclusion of distance relays to replace insensitive overcurrent ones are proposed methodologies focused on the overcurrent relay performance improvement. These techniques may transform the typical overcurrent relay into a more sophisticated one without changing its fundamental principles and advantages. Consequently a more secure and still economical alternative can be obtained, increasing its implementation area

Transporte de nano SiO₂ por migración a través de materiales cementantes

Uno de los nanos materiales más investigados actualmente es la nano-sílice, la cual ha despertado el interés de muchos investigadores debido a que está aportando grandes beneficios a los materiales base cemento. La nano-sílice ha demostrado que mejora las propiedades de los materiales cementantes tanto en estado fresco como en endurecido. Puede modificar las propiedades reológicas o la trabajabilidad en estado fresco, así como la resistencia a la compresión y la porosidad de las estructuras después de la etapa de endurecimiento. Es por esto que estas nano-partículas representan la oportunidad de realizar importantes avances que permitan optimizar el uso de los recursos actuales y el aprovechamiento de los materiales cementantes. En este trabajo, se está estudiando la posibilidad de utilizar la nano-sílice como un tratamiento superficial que ayude a disminuir el impacto del medio ambiente en estructuras en servicio que puedan presentar un cierto deterioro. Se analiza la utilización de nano-partículas en concreto en estado endurecido con el fin de mejorar su desempeño y sus aspectos de durabilidad. Por medio del método de migración electroquímica, basado en el transporte de partículas con cierta carga bajo la acción de un campo eléctrico, se favorece la penetración de nano-partículas de sílice hacia el interior de un mortero de cemento Portland desde una cara expuesta a una solución coloidal. Las partículas se mueven por acción del campo eléctrico hacia el ánodo situado en la cara opuesta de la probeta de mortero, dando lugar a una interacción química con la microestructura de la matriz cementante. Se ha observado que las partículas de sílice en esta solución coloidal empiezan a aglomerarse después de cierto periodo de tiempo y solidifican sobre la superficie expuesta de la probeta de mortero. Este material sólido ocasiona que la cantidad de corriente que circula por el circuito disminuya y por consiguiente baje la efectividad del mismo, ya que las partículas con carga eléctrica se mueven con mayor dificultad en medios solidos que en líquidos. Se encontró que la incorporación de nano-partículas de sílice a la matriz de mortero endurecido puede afectar el desempeño de una manera positiva frente a la penetración de cloruros, carbonatación y absorción de agua por capilaridad. De acuerdo a las respuestas eléctricas durante el tratamiento, se encontró que la resistencia eléctrica de las probetas aumenta, lo cual puede relacionarse con la modificación del sistema poroso debido al efecto filler de las nano-partículas; es decir, al refinar los poros, las cargas eléctricas encuentran menos espacio para moverse. Además las nano-partículas afectan químicamente a las fases de la pasta del cemento, ya que se encontró por microscopia electrónica de barrido que a una distancia entre 1.5 y 2 mm, aparecen aglomerados que enriquecen de silicio a las fases de la matriz del mortero y en otros casos, la migración cambia totalmente la apariencia del mortero y ocasiona valores de relaciones Ca/Si muy por debajo de los valores convencionales registrados en la literatura, con lo que es posible pensar que puede existir una actividad puzzolanica.

Pasión por la herpetología: entrevista al Dr. David Lazcano Villarreal

El Dr. David Lazcano Villarreal es egresado de las facultades de Ciencias Químicas (1978) y Ciencias Biológicas (1980). Cuenta con maestría en ciencias, con especialidad en manejo de vida silvestre y doctorado en ciencias biológicas, con la misma especialidad (2005), ambos por la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL). Realizó su servicio social en la Facultad de Ingeniería Civil, utilizando sus conocimientos de química y biología para trabajar en un proyecto de recuperación de aguas residuales con el uso de algas verdes. Actualmente es jefe del Laboratorio de Herpetología y uno de los coordinadores de Intercambio Académico de la Facultad de Ciencias Biológicas. Desde 1979 es docente impartiendo cursos en programas de licenciatura y posgrado. Funge como miembro del cuerpo académico “Biología de la Conservación” y de la Red Nacional “Especies Exóticas de México”. Entre sus principales líneas de investigación figuran: edafología, biogeografía, taxonomía y sistemática, ecología e inventarios herpetológicos y propagación de especies en cautiverio. Ha contribuido al conocimiento de la herpetología de la región a través de 34 proyectos de investigación. Es autor de 165 artículos/notas científicos, 19 capítulos de libros y tres libros. Los resultados de investigación fueron difundidos en reuniones científicas nacionales e internacionales.

Lot production size problem and simulation of urban transport

OBJECTIVES AND STUDY METHOD: There are two subjects in this thesis: “Lot production size for a parallel machine scheduling problem with auxiliary equipment” and “Bus holding for a simulated traffic network”. Although these two themes seem unrelated, the main idea is the optimization of complex systems. The “Lot production size for a parallel machine scheduling problem with auxiliary equipment” deals with a manufacturing setting where sets of pieces form finished products. The aim is to maximize the profit of the finished products. Each piece may be processed in more than one mold. Molds must be mounted on machines with their corresponding installation setup times. The key point of our methodology is to solve the single period lot-sizing decisions for the finished products together with the piece-mold and the mold-machine assignments, relaxing the constraint that a single mold may not be used in two machines at the same time. For the “Bus holding for a simulated traffic network” we deal with One of the most annoying problems in urban bus operations is bus bunching, which happens when two or more buses arrive at a stop nose to tail. Bus bunching reflects an unreliable service that affects transit operations by increasing passenger-waiting times. This work proposes a linear mathematical programming model that establishes bus holding times at certain stops along a transit corridor to avoid bus bunching. Our approach needs real-time input, so we simulate a transit corridor and apply our mathematical model to the data generated. Thus, the inherent variability of a transit system is considered by the simulation, while the optimization model takes into account the key variables and constraints of the bus operation. CONTRIBUTIONS AND CONCLUSIONS: For the “Lot production size for a parallel machine scheduling problem with auxiliary equipment” the relaxation we propose able to find solutions more efficiently, moreover our experimental results show that most of the solutions verify that molds are non-overlapping even if they are installed on several machines. We propose an exact integer linear programming, a Relax&Fix heuristic, and a multistart greedy algorithm to solve this problem. Experimental results on instances based on real-world data show the efficiency of our approaches. The mathematical model and the algorithm for the lot production size problem, showed in this research, can be used for production planners to help in the scheduling of the manufacturing. For the “Bus holding for a simulated traffic network” most of the literature considers quadratic models that minimize passenger-waiting times, but they are harder to solve and therefore difficult to operate by real-time systems. On the other hand, our methodology reduces passenger-waiting times efficiently given our linear programming model, with the characteristic of applying control intervals just every 5 minutes.

Actividad física en adultos mayores residentes de estancia permanente efectos en la capacidad funcional, riesgo de caída, movilidad articular y calidad de vida

Introducción. El envejecimiento y la falta de actividad física (AF) suponen un aumento en las limitaciones de salud y se convierten en factores determinantes en la pérdida de capacidades funcionales (CF) físicas y mentales que afectan el estado de salud del adulto. Objetivo. Se evaluó la efectividad de un programa de actividad física (PAF), implementado en (3 sesiones/45 min/12 semanas), con la finalidad de mejorar la calidad de vida de las personas mayores en residencias de estancia permanente en Chihuahua, México. Diseño y Método. Mediante un diseño cuasiexperimental, longitudinal “Grupo experimental vs. Control, Pretest-Postest”, se seleccionó una muestra aleatoria de 28 adultos mayores. Experimental (n=17, 79±10 años) y control (n=11, 77±11años), se evaluó el PAF por medio de los siguientes instrumentos y pruebas de CF: Índice de Katz (IK), escala Tinetti (ET), calidad de vida (SF36) y movilidad articular (MA) goniómetro Sahen 360; hombro (MH), codo (MC), cadera (MCA) y rodilla (MR). Las comparaciones se realizaron con análisis de frecuencia. Resultados. Con el PAF se logró una mejoría en la vitalidad y función/rol físico (SF36, p=0.01), independencia funcional (IK, p0.05) pero si en(ET, p>0.10). El PAF también mejoró la MA de codos y hombros (p=0.05), la función social y emocional (SF36, p=0.01) y la salud mental (p<0.05) y general (p<0.001). Conclusión. El programa de actividad física, mejoró no solo las capacidades físicas y mentales sino también la movilidad articular, salud general y calidad de vida de los participantes

Enfoque sistémico complejo para el estudio de motivos de práctica de actividad física: el caso del Centro Acuático Olímpico Universitario

En el trabajo se estudian con una perspectiva sistémica y compleja los motivos de práctica de actividad física en el medio acuático en sus relaciones con el contexto y el monitor en el Centro Acuático Olímpico Universitario (CAOU) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL). Con un diseño mixto de investigación se combinaron procederes cuantitativos y cualitativos como la aplicación de los cuestionarios Autoinforme de Motivos de Práctica de Ejercicio Físico (AMPEF) y el Cuestionario de Evaluación de la Calidad Percibida en Servicios Deportivos (CECASDEP). Se utilizaron también grupos focales y composiciones para triangular por el método y así materializar una de las variantes de los diseños mixtos de investigación. Al triangular por las técnicas de obtención de datos se arriba a la conclusión de que el motivo dominante es la salud, seguido del motivo de recreación o diversión, e igualmente se apreciaron opiniones positivas sobre el contexto y el monitor a partir de la aplicación de los métodos cerrados y estandarizados, pero no ocurrió igual en los métodos abiertos de corte cualitativo, donde aparecieron algunas valoraciones negativas; todo lo cual es congruente con la perspectiva sistémica compleja que asume la necesaria diversidad de los procesos y contextos y en consecuencia también, la diversidad de posiciones valorativas de los actores sociales, que para el caso de nuestra investigación son los sujetos que practican actividad física en el medio acuático.