División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Formalismo variacional en el modelado y control de sistemas de levitación magnética(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-03) Jara González, Victor RolandoEste trabajo trata sobre la técnica de control Lagrangianos controlados en dos sistemas de levitación magnética, siendo estos, el objeto de estudio fundamental. Se hizo un análisis de la dinámica natural de tres sistemas mecánicos; un péndulo simple, dos péndulos acoplados por una viga ja y un péndulo invertido sobre un carro, el cual, sirvió para comprender desde un punto de vista físico-matemático la presentación del formalismo Lagrangiano. Este análisis en sistemas mecánicos fue la base en el estudio de la dinámica natural de los sistemas de levitación magnética tratados. También se realizó un análisis geométrico de estabilidad, tanto para los sistemas mecánicos como para los sistemas de levitación magnética; este constituye la primera novedad como resultado del trabajo. La presentación de la técnica de control Lagrangianos controlados fue explicada detalladamente tomando como ejemplo el sistema del péndulo invertido sobre un carro, para luego ser implementada en los sistemas de levitación magnética. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, demostrándose con ellos, que esta técnica de control tiene sentido en sistemas de levitación magnética, hasta ahora simples. Desde el punto de vista matemático, el establecimiento de una ley de control en estos sistemas de levitación magnética, garantiza su estabilidad en el entendido que la dinámica controlada será igual a la deseada.
- Mecanismo y cinética de nucleación y crecimiento electroquímico de polipirrol a partir de disolventes de eutéctico profundo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2020-10) Ávalos Huarte, EmmanuelEn este proyecto de investigación se estudió, por primera vez, el mecanismo y cinética de la nucleación y crecimiento electroquímico de polipirrol (PPy) sobre electrodo carbonosos (carbón vítreo y pasta de carbón) a partir de su monómero (pirrol) disuelto en dos diferentes disolventes de eutéctico profundo, cloruro de colina y urea (Reline) y cloruro de colina y etilenglicol (Ethaline). Para esto se utilizaron técnicas electroquímicas como voltamperometría cíclica (CV) y cronoamperometría (CA). El PPy electrodepositado se caracterizó con microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectrofotometría infrarroja de transformada de Fourier (FTIR). La influencia de la velocidad de barrido del potencial, el potencial aplicado y la velocidad de rotación del electrodo fueron sobre el mecanismo y la cinética del electrodepósito de PPy fue considerada. Se calcularon los coeficientes de difusión de pirrol en el sistema DES sobre carbón vítrea y se presenta una serie de estudios complementarios para la síntesis de PPy.
- Oxidación electroquímica para la degradación de ciprofloxacíno asistida con radiación ultravioleta utilizando ánodos dimensionalmente estables(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2020-02-21) Yáñez Ríos, Ángel EduardoNumerosos reportes han descrito un aumento de los productos farmacéuticos y de cuidado personal, detectados en diversos cuerpos de agua durante los últimos años. Su continua detección es un riesgo, ya que puede significar una afectación directa hacia el ecosistema. La presencia de este tipo de contaminantes en efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales, demuestran las bajas eficiencias de degradación por los métodos convencionales. Debido a lo anterior, alternativas como los procesos de oxidación avanzada (AOPs, Advanced Oxidation Processes) han ganado interés, por la producción de especies oxidantes capaces de degradar compuestos altamente recalcitrantes. El acoplar dos o más AOPs, puede favorecer el aumento en la producción de agentes oxidantes (HOCl, .OH), así como incrementar la eficiencia de degradación y mineralización de contaminantes. Con este último propósito, se realizó la degradación de ciprofloxacino (20 ppm) al implementar un sistema electroquímico foto-asistido, donde se utilizó un electrodo de RuO2 como ánodo dimensionalmente estable (DSA, Dimensionally Stable Anode), sintetizado mediante el método de Pechini, en conjunto con una fuente de radiación de 254 nm y soluciones de 0.05M de NaCl como fuente de cloruros. Además, se estudió el comportamiento del sistema foto-electrocatalítico en condiciones de pH 3, 6 y 9, con ayuda de la imposición de densidades de corriente de 5 y 10 mA cm−2, ocurriendo entonces, la electrogeneración de especies de cloro activo, así como reacciones de homólisis de las mismas para la degradación del ciprofloxacino. Los productos de los sistemas se evaluaron por medio de espectroscopía UV (UV-Vis, Ultraviolet-Visible Spectroscopy), cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC, High Performance Liquid Chromatography) y carbono orgánico total (TOC, Total Organic Carbon). Los resultados indicaron mayor eficiencia durante el proceso a condiciones de pH 6 e imposición de 10 mA cm-2, obteniendo una mineralización promedio del 69.4±5.6%, del contaminante a 60 minutos, mientras que la degradación del contaminante ocurrió durante los primeros 5 minutos del proceso.
- Síntesis y caracterización de óxido de grafito funcionalizado con derivados y análogos de o-fenilendiamina. Obtención de bencimidazoles(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2016-03) Barrera Pascual, María VictoriaLos materiales a base de carbono han sido estudiados recientemente debido a sus potenciales propiedades y posibles aplicaciones en el campo de la física, química, electrónica y mecánica. Un derivado del grafito es el óxido de grafito el cual si bien fue descubierto hace más de un siglo ha despertado gran interés ya que no solo ha resultado ser un precursor de bajo costo para la obtención de grafeno a gran escala si no que los grupos oxigenados del óxido de grafito han permitido funcionalizarlo covalentemente en presencia de precursores que contienen nitrógeno tales como aminas orgánicas. La funcionalizacion covalente del óxido de grafito seguido de una reducción ha logrado ser una forma eficaz de modificar su estructura química y modular sus propiedades eléctricas. Pocas investigaciones se han centrado en el estudio del óxido de grafito funcionalizado no reducido, esto provoca el interés que se tiene por estudiar el proceso de funcionalizacion para lo cual se introdujeron una serie de compuestos orgánicos con grupos amino los cuales permitieron por medio de una reacción de ciclación la formación de bencimidazoles en la estructura del óxido de grafito. El presente trabajo tuvo como objetivo funcionalizar oxido de grafito con análogos y derivados de o-fenilendiamina previamente sintetizados además de servir como precursores para la obtención de bencimidazoles disubstituidos. La síntesis de derivados de o-fenilendiamina partió de o-nitroanilina y o-fenilendiamina con 2-cloropiridina y 2-cloropirimidina respectivamente. Las reacciones fueron efectuadas de manera convencional y asistida por horno de microondas, la caracterización de los productos se realizó por Resonancia Magnética Nuclear de 1H, 13C en equipo BRUKER de 400MHz con DMSOd6 como disolvente y espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier los cuales se realizaron en estado sólido en un equipo BRUKER FT-IR ALPHA en el modo de Reflectancia total atenuada. (ATR). Previo a la funcionalizacion el grafito fue oxidado por el Método de Hummers modificado tratándolo con KMnO4 y H2SO4, y posteriormente con H2O2. La funcionalizacion se realizó por ultrasonido con una dispersión de óxido de grafito en agua desionizada, posteriormente se adicionaron los compuestos orgánicos diluidos con etanol en presencia de ácido polifosforico como catalizador y la suspensión fue calentada por 24hrs. Se caracterizaron los materiales por las técnicas de Difracción de Rayos X, Análisis termogravimétrico, espectroscopia de Infrarrojo por transformada de Fourier, Raman y Microscopia Electrónica de Barrido con espectroscopia de energía dispersiva. Finalmente, se evaluó el rendimiento electroquímico de los materiales funcionalizados no reducidos utilizando la técnica de Voltamperometría Cíclica. Se impregno oxido de grafito con nafión en un electrodo de carbón vítreo utilizado como electrodo de trabajo, un alambre de platino como electrodo auxiliar y uno de plata como electrodo de referencia en una solución acuosa 1M de H2SO4 como electrolito. Los resultados de los óxidos de grafito funcionalizados indican valores de capacitancia especifica hasta ciento cincuenta veces mayores en comparación con el óxido de grafito no funcionalizado.
- Mecanismos y cinética de degradación del colorante purpurina (1,2,4-trihidroxiantraquinona) en medio acuoso por radicales hidroxílo(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-07) Rosas Chicas, MarleneLa purpurina (1, 2, 4-trihidroxiantraquinona), pertenece al grupo de los colorantes quinónicos, los segundos más utilizados en la industria textil, estos tienden a ser recalcitrantes, tóxicos y difíciles de degradar mediante procesos biológicos. Los Procesos de Oxidación Avanzada (POA´s) son altamente eficientes en la degradación de compuestos orgánicos gracias a los radicales libres generados in situ, así, se planteó la degradación de la purpurina mediante los POA´s: fotocatálisis heterogénea (FH) con luz ultravioleta y dióxido de titanio como catalizador, ozonación, la combinación de ambos procesos y ozonación con luz ultravioleta. El seguimiento cinético de cada uno de los procesos se realizó mediante espectrofotometría UV-Vis, así como por el contenido de materia orgánica mediante el análisis de la Demanda Química de Oxígeno (DQO). La constante de velocidad cinética para los procesos más eficientes resultó ser de 0.07 para ozonación con fotocatálisis y para ozonación con luz-UV. En cambio, el mayor porcentaje de remoción de DQO de 50.54% se logró con el proceso de ozonación. Se realizaron pruebas de biotoxicidad de la purpurina y los remanentes de los procesos, los remanentes que resultaron ser no tóxico según los resultados de éstas pruebas, fueron los de los procesos que incluyeron ozono. Utilizando las técnicas de la química computacional se obtuvieron los mecanismos y las constantes de velocidad de reacción. Adicionalmente, se obtuvieron los espectros infrarrojos del colorante y los remanentes para conocer los grupos funcionales presentes en los productos finales de degradación en los cuales se logró identificar la desaparición de los grupos aromáticos de todos los remanentes de los procesos que incluían ozono como agente oxidante, lo cual complementa los resultados del bioensayo.
- Electrocatalizadores de rutenio-níquel, hierro-cobalto y óxidos tipo perovskitas, hierro, cobalto y manganeso, para la oxidación de etanol(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-10) Rivera Estrada, Stephanie YomaraEn el presente trabajo, se estudió la reacción de oxidación de etanol (ROE), usando electrocatalizadores de rutenio-níquel (Ru-Ni), hierro-cobalto (Fe-Co) y óxidos tipo perovskitas (LaFeO3, LaMnO3 y LaCoO3), sintetizados mediante combustión y coprecipitación. Se caracterizaron diversas propiedades de los catalizadores mediante diversas técnicas como: difracción de rayos X (XRD, X-Ray Diffraction), se observó la formación de la estructura policristalina para los diferentes catalizadores y aplicando la ecuación de Scherrer se determinó el tamaño de cristalito para cada uno, obteniendo el mayor tamaño en la aleación Fe-Co (sintetizada con nitratos por coprecipitación) con un valor de 51.74 nm y arrojando 14.94 nm como el menor tamaño correspondiente a la perovskita LaFeO3 (por combustión). Con microscopías electrónicas de barrido y transmisión (SEM y TEM, Scanning and Transmission Electron Microscopies), se mostró la morfología de cada uno de los catalizadores notando que la predominación en su mayoría son de aspecto de aglomerados con diversos tamaños; por medio de las técnicas de análisis térmico diferencial (DTA, Differential Thermal Analysis) y análisis termogravimétrico (TGA, Thermogravimetry) se realizaron estudios de la evolución de las propiedades de los electrocatalizadores cuando son sometidos a un tratamiento térmico, mostrando que los catalizadores tipo perovskita (LaFeO3, LaMnO3 y LaCoO3) no muestran cambios significativos, es decir, que sus propiedades no cambian al aplicarles altas temperaturas, mientras que, los catalizadores Fe-Co y Ru-Ni si tienden a cambiar su estructura al ser llevados a temperaturas superiores a 400 °C (formando óxidos); con la técnica de fisisorción de nitrógeno se obtuvo la superficie específica (área BET), tamaño y volumen de poro de los electrocatalizadores, siendo los catalizadores de mayor y menor área específica el LaMnO3 (por coprecipitación) y Fe-Co (con nitratos por coprecipitación) de 74.1206 y 2.46 11 m2g-1, respectivamente. Mientras que, por técnicas electroquímicas, como: voltamperometría cíclica (VC) y cronoamperometría (CA), se estudió la reacción de oxidación de etanol (ROE) y con ello se obtuvo la densidad de corriente anódica (jss) en estado estacionario, evaluando así la actividad catalítica de los electrocatalizadores.
- Detección y representación de eventos en un ambiente académico inteligente(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019) Padilla Cuevas, JosuéUn Ambiente Inteligente es un espacio físico o virtual que es capaz de responder a las necesidades de los usuarios según el contexto. Un Evento es aquello que ocurre dentro de un ambiente, el cual se caracteriza por variables de tiempo (en qué momento sucede), espacio (en qué lugar) y persona (quién participa). En particular, en este trabajo se aborda la detección y representación de eventos que ocurren en un ambiente Académico inteligente; el tipo de eventos académicos que se consideran son: cursos, asesorías, seminarios, presentaciones, entre otros. En este documento de resultados se presenta un diseño ontológico para el modelado de contexto basado en eventos como núcleo del modelo, que es extensible y adaptable al dominio académico. El modelo ontológico es utilizado para la identificación de eventos académicos a partir de los datos adquiridos del entorno mediante el uso de reglas de decisión. Además, el modelo ontológico se usa para razonar con la información obtenida de los eventos identifícados. El modelo de ontologías basado en eventos considera cinco aspectos contextuales con una perspectiva modular: persona, temporalidad (tiempo), espacialidad (ubicación), red (recursos para adquirir datos del ambiente) y evento (eventos académicos). Para la evaluación del modelo de ontologías se llevó a cabo un proceso enfocado en: a) la extensibilidad y adaptación de escenarios de casos de uso en eventos académicos; b) el nivel de razonamiento mediante el uso de preguntas de competencia relacionadas con eventos académicos identifícados; c) la consistencia y la coherencia del modelo propuesto. La evaluación del proceso muestra resultados prometedores para el modelo antológico basado en eventos.
- Metodología para la comparación de algoritmos de aprendizaje automático. Caso de estudio: clasificación de eventos académicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-08) Gutiérrez Rosales, AriadnaEn este trabajo de investigación se presenta una metodología para la comparación de algoritmos de aprendizaje automático que consta de cuatro etapas: Recopilación e integración del conjunto de datos de entrada; Procesamiento y transformación de los datos al modelo espacio vectorial; Selección e implementación de los algoritmos de aprendizaje automático; Evaluación y comparación de los resultados obtenidos; Se comparan cuatro algoritmos de aprendizaje supervisado: Narve Bayes, k-vecinos más cercanos, C4.5 y Máquinas de soporte vectorial. La metodología que se propone en este trabajo de investigación considera como caso de estudio a la clasificación de eventos académicos. Se tienen cuatro categorías distintas: eventos de difusión, cursos académicos y de actualización, asesorías académicas a alumnos y eventos ambientales. Los eventos se obtienen a partir de la lectura de sensores que mantienen el registro de los eventos en bitácoras. Estos eventos se caracterizan y se procesan para ser utilizados por los clasificadores. Se tienen tres tipos de características de un evento, que son: características nominales, textuales y numéricas. Dada la naturaleza de los algoritmos empleados en este trabajo de investigación, se requiere de una etapa de entrenamiento, que, a partir de un conjunto de 362 eventos académicos, se eligen aleatoriamente un 70% de ellos para el entrenamiento de los algoritmos y un 30% restante para las pruebas. Se consideraron 24 experimentos durante la etapa de pruebas en las que se analizan y se comparan los resultados obtenidos por los clasificadores. Las medidas de evaluación que se utilizan para elegir al mejor algoritmo de aprendizaje automático son la precisión y cobertura y la medida F1, sin embargo, el criterio de selección es la medida F1 ya que es un promedio de la precisión y la cobertura. De los resultados obtenidos en la experimentación, se puede observar que C4.5 es el algoritmo con mejores resultados de clasificación de eventos; gracias a que es un algoritmo basado en árboles de decisión y las bondades que ofrece al trabajar con características combinadas.