Coordinación de Estudios de Posgrado - CBI

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Aquí se encuentran depositadas en texto completo, las tesis de posgrado emanadas de los diferentes posgrados de la División de Ciencias Básicas e Ingeniería de la UAM Azcapotzalco. Están clasificadas por tipo de posgrado y grado académico. Para buscar alguna tesis en especial, puedes usar el motor de búsqueda por palabras, o bien, puedes usar la opción de listar por Fecha de publicación; Autores; Títulos o Materias que se encuentran en la parte superior de esta página.

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  • Co-simulación y control de velocidad de un Motor de Reluctancia Variable, con falla de cortocircuito entre vueltas del devanado
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-07) Nigenda Jiménez, Anuar
    En este trabajo se realizó el análisis de la falla de cortocircuito del tipo incipiente entre vueltas del devanado para un Motor de Reluctancia Variable (MRV) de 8/6 polos utilizando la técnica de co-simulación numérica donde se utiliza un modelo de elementos finitos en dos dimensiones detallado para el motor. Se implementa un controlador de velocidad del tipo proporcional-integral (PI) y se modela el convertidor de; medio puente H asimétrico considerando la electrónica de potencia. Se presenta una descripción de la máquina incluyendo el principio de funcionamiento, obtención de la secuencia de conmutación y finalmente se realiza un análisis magnetodinámico utilizando el modelo de elementos finitos. Posteriormente se propone un controlador de la forma PI con rechazo a perturbaciones de alta frecuencia con el objetivo de evaluarlo en problemas de regulación y seguimiento sin falla. Finalmente se simula la falla de cortocircuito entre vueltas del devanado de la fase A (1, 3, 5 y 7 vueltas). La falla se representó por medio de un circuito RC en paralelo con la sección del devanado que se encuentra en cortocircuito en una fase del motor, capturando el comportamiento del par electromagnético, corriente y voltaje de cada fase y velocidad angular del rotor.
  • Análisis de la densidad de fuerza para la acción de control de un Tornillo-Magnético-Tuerca
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-23) Romano Abarca, Efraín Raúl Eduardo
    El Tornillo-Magnético-Tuerca, también conocido como Tornillo de Avance Magnético, ha adquirido una gran importancia en los últimos años debido a sus diversas aplicaciones en la industria y en la investigación. En este contexto, la presente Idónea Comunicación de Resultados se enfoca en el análisis de la densidad de fuerza de un Tornillo-Magnético-Tuerca. Para ello, se ha utilizado como referencia principal el trabajo del PhD. Jiabin Wang y colaboradores. En primer lugar, se ha realizado la simplificación del Tornillo-Magnético-Tuerca tridimensional, que presenta un arreglo helicoidal de imanes permanentes, a un modelo axisimétrico basado en anillos de imanes permanentes. A continuación, se ha llevado a cabo el análisis magnetostático del Tornillo-Magnético-Tuerca mediante el software Altair Flux®, obteniendo una fuerza máxima de F=195.75 [N], validando los resultados obtenidos con el trabajo del PhD. Wang, con un error tolerable del 3% y 7% en las soluciones analítica y numérica, respectivamente. Posteriormente, se ha realizado un análisis magnetodinámico del Tornillo-Magnético-Tuerca para estudiar su comportamiento transitorio, en cosimulación con el softare Matlab/Simulink®. Una vez obtenidos resultados satisfactorios, se procedió al acoplamiento del Tornillo-Magnético-Tuerca con un sistema mecánico de un grado de libertad, para posteriormente extenderlo a un sistema de dos grados de libertad con el fin de analizar su desempeño, estabilidad y fuerza desarrollada. Al aplicar una fuerza de empuje de Finput = 100N el sistema respondió con una fuerza magnética de Fmag = 103.44 N y un desplazamiento de la tuerca magnética δ = 0.406 mm. Con este análisis, se pretende contribuir al conocimiento sobre el comportamiento del Tornillo-Magnético-Tuerca y su potencial aplicación en diversas áreas de la ingeniería electromagnética.
  • Sobre los fundamentos geométricos de la propagación de la luz en medios
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-05-22) García Peláez Cruz, David
    Este trabajo pretende abordar los fundamentos geométricos de la propagación de la luz en medios para entender la óptica de transformaciones y poder generar una base sobre la cual, de manera canónica, se puedan diseñar nuevos materiales. Para tal efecto la tesis se encuentra estructurada de la siguiente manera. En el capítulo 3, exponemos las bases del electromagnetismo vectorial y su contraparte en formas diferenciales, haciendo explícita la conversión de un lenguaje a otro. Planteamos las relaciones constitutivas de forma completamente geométrica, y desarrollamos la manera de encontrar las componentes de los campos electromagnéticos inducidos independientes del observador y del marco en referencia. Esta metodología la extendemos a medios en movimiento y proponemos medios estáticos equivalentes. Trabajamos con conductores y escribimos la versión geométrica de la ley de Ohm. Definimos una 3-forma de densidad de flujo de energía-momento con la cual damos una versión geométrica del teorema de Poynting. En el capítulo 4, mostramos una manera de encontrar los diferentes tensores de permitividad, permeabilidad y las matrices magnetoeléctricas en términos de un tensor constitutivo. Exponemos los fundamentos de la métrica óptica y la usamos para realizar diferentes ejemplos de medios equivalentes a geometrías cosmológicas conocidas. En el capítulo 5 damos las bases matemáticas de la geometría de contacto partiendo desde la perspectiva de las ecuaciones diferenciales. Con este lenguaje geométrico escribimos la evolución de la luz tanto en términos de rayos como en frentes de ondas. Finalmente, construimos el principio de Huygens usando los diferentes espacios matemáticos previamente definidos y demostramos con geometría, que la evolución de un frente de onda es la envolvente de los frentes de ondas secundarios producidos. En el capítulo 6, ahondamos en las estructuras de los espacios matemáticos que subyacen en las diferentes formas de evolucionar la luz en un medio. El haz tangente unitario para un rayo de luz y el espacio de elementos de contacto para la visión ondulatoria. En el capítulo se muestra de manera explícita la equivalencia geométrica de los principios de Fermat y de Huygens y se encuentra que tanto el flujo geodésico como los frentes de onda, pueden ser reconstruidos a partir de encontrar la familia uniparamétrica de transformación de contacto, asociadas al flujo del campo vectorial de Reeb de la forma de contacto de Liouville. Este formalismo, permite recrear tanto las trayectorias de los rayos de luz, sin la necesidad de resolver la ecuación geodésica para la variedad (ecuación diferencial de 2º grado) y permite a su vez reconstruir los frentes de onda, sin resolver de manera directa la ecuación de onda (ecuación diferencial de 2º grado). Todo esto se logra encontrando un flujo vectorial que es una ecuación diferencial de 1º orden. Realizamos una serie de ejemplos, para medios con geometría trivial y no trivial y diferentes dimensiones. En el capítulo 7 definimos las formas diferenciales de Beltrami en analogía a los campos vectoriales de Beltrami. Partimos de estos campos para definir la helicidad en el contexto de las formas diferenciales, así como otros invariantes topológicos asociados. Usamos estos conceptos para definir la geometría de un superconductor en 2 dimensiones espaciales y deducimos las ecuaciones de London en su forma geométrica. Finalmente, en el capítulo 8 damos las conclusiones del trabajo, así como algunos otros trabajos que se encuentran en elaboración.
  • Síntesis y caracterización luminiscente y magnética de partículas multifuncionales de YBCO@OT
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-07-30) López Romero, Rodolfo Ezequiel
    El contenido de la presente investigación se organiza de la siguiente manera; en el Capítulo 1, se discuten las principales propiedades y características básicas del estado superconductor; resistencia cero, efecto Meissner-Ochsenfeld, superconductores tipo II, etcétera, así como también el fenómeno de la superconductividad reentrante, característica física básica asociada principalmente a la coexistencia entre superconductividad y ordenamiento magnético en superconductores magnéticos convencionales. Por otro lado, el capítulo también dedica especial importancia a las propiedades magnéticas y luminiscentes asociadas a los iones lantánidos, En el Capítulo 2 se presenta la síntesis y caracterización magnética y estructural de los núcleos superconductores de YBCO; partículas microestructuradas obtenidas por molienda mecánica y caracterizadas en función del tamaño de partícula y cristal. El capítulo reporta el tamaño óptimo de partícula para la fabricación de las heteroestructuras YBCO@OT, así como también un estudio sistemático de los efectos magnéticos promovidos por la reducción del tamaño de partícula y cristal en partículas de YBCO, novedoso estudio magnético que proporciona información muy valiosa acerca del rol que desempeña la microestructura en las propiedades magnéticas de superconductores mesoscópicos, aspecto importante ya que aborda el problema fundamental de la coexistencia entre superconductividad volumétrica y ferromagnetismo superficial en nanopartículas de materiales que en principio no son magnéticos. Por otro lado, la síntesis y caracterización magnética, estructural y fotoluminiscente de monocristales de oxalato de terbio heptahidratados se presenta en el Capítulo 3, novedoso fosforo magnético utilizado como coraza en la elaboración de los compósitos YBCO@OT. El capítulo reporta las condiciones de crecimiento de los cristales, además, informa sobre una novedosa modificación al procedimiento de síntesis que permitió el crecimiento de monocristales de oxalato de europio heptahidratados, compuesto clave en la determinación del estado triplete del ligando oxalato. El informe detalla las propiedades PL en monocristales, y aunque diversos estudios en el campo establecen que la emisión se debe a la alta concentración de iones activos Tb3+ que favorece la relajación cruzada promoviendo el decaimiento radiativo, poco se sabe acerca de la influencia del ligando oxalato como agente sensitizador de la emisión, razón por la cual este estudio aporta datos muy importantes acerca de una emisión sensibilizada por efecto antena, lo que ayuda en la comprensión de los mecanismos de migración energética implicados en sistemas con altas concentraciones de iones activos. Asimismo, el estudio también presenta un reporte de la estructura cristalina y molecular del compuesto, exhaustivo análisis realizado por Difracción de Rayos X (DRX) y complementado mediante estudios de Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Termogravimetría. Las propiedades magnéticas en función de la temperatura y campo magnético aplicado, al igual que el ajuste de los datos experimentales mediante el modelo de Curie-Weiss, son reportados en este capítulo, permitiendo evaluar la temperatura de Néel y el momento magnético efectivo asociados a la transición antiferromagnética, características esenciales que permitieron definir la temperatura crítica de reentrada entre estado normal y superconductor en heteroestructuras YBCO@OT. La síntesis y caracterización morfológica, estructural, magnética y fotoluminiscente de heteroestructuras YBCO@OT se presenta en el Capítulo 4. Variando la proporción en peso entre núcleo superconductor y coraza antiferromagnética el estudio evalúa un posible complemento entre propiedades magnéticas, superconductoras y fotoluminiscentes a fin de investigar nuevas características en los compósitos. Finalmente, en el Capítulo 5 se discuten los principales hallazgos y las conclusiones generales del trabajo. Se incluye una descripción de las aportaciones y se proporcionan perspectivas futuras basadas en estos resultados, las cuales podrían derivar en una serie de estudios complementarios que ayudarían a ampliar este tópico tan valioso en el diseño y control de las propiedades de transporte electrónico en sistemas superconductores. Como información adicional que complementa este trabajo., es importante mencionar que el informe incluye cuatro apéndices que detallan cierta información extracurricular asociada a la investigación.
  • Análisis de patrones turbulentos de un tanque agitado, utilizando dinámica de fluidos computacional y velocimetría por imágenes de partículas
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-12) González Neria, Israel
    En la presente investigación se analizó la hidrodinámica del fluido que se encuentra dentro de un tanque de agitación, el cual fluye debido a la energía que es transferida por un impulsor de flujo axial. Teniendo especial interés en los patrones turbulentos derivados de la generación de la energía cinética turbulenta y de su tasa de disipación. Así como su variación al modificar las superficies de un impulsor de 4 paletas inclinadas a 45°, al utilizar surcos en forma de U y V. Se realizaron mediciones de los campos de velocidad con la técnica de la velocimetría por imágenes de partículas en diferentes planos, con el objetivo de aplicar la metodología de la resolución angular. El sistema consta de un láser de doble pulso con una longitud de onda de 532nm y 75mJ. Una cámara con una resolución de 2360 X 1776 pixeles y una frecuencia de 16 tomas por segundo. El tanque de agitación empleado es de acrílico con un diámetro de 25cm (T), con cuatro deflectores de un espesor de 3mm y un ancho de 2.5cm, montados en las paredes internas de forma equidistante. El impulsor se colocó de forma concéntrica a una altura del fondo del tanque igual a C= 1/3T. El fluido de trabajo es agua y se emplean alrededor de 12 litros para llenar el tanque a una altura de 25cm (H). Además, se utilizó el programa comercial ANSYS® Fluent®, para realizar una simulación de los grandes remolinos, con el fin de investigar la afinidad de estos resultados con los obtenidos de forma experimental. La implementación de los surcos en las superficies de las paletas condujo a una reducción del número de potencia y del número de bombeo, sumado a esto, se modificaron las distribuciones de la tasa de disipación y de energía cinética turbulenta.
  • Aplicación del formalismo de Lagrangianos Controlados en la regulación de velocidad del motor de inducción trifásico
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11-17) González Acosta, Yaima
    En este trabajo se explora por primera vez el Formalismo de Lagrangianos Controlados aplicado a máquinas eléctricas. Se comienza con un análisis de los sistemas puramente mecánicos, una vez comprendidos, se realiza el estudio en un motor de inducción bifásico, implicando esto un mayor grado de complejidad debido a que no existe ninguna referencia que lo haya hecho antes. Finalmente se expande este estudio al motor trifásico, siendo este el objeto de investigación principal del proyecto. La principal guía que se utilizó fue el artículo de Bloch en el análisis de sistemas mecánicos. En cuanto al procedimiento, lo primero que se hace es la selección de las coordenadas generalizadas, se plantea el Lagrangiano y de él se obtiene el modelo a través de las ecuaciones de Euler-Lagrange, seguido de eso se identifican las simetrías (que en el caso de los MI es especialmente interesante porque estas simetrías son obvias de la elección de coordenadas) y se divide el espacio de configuración en direcciones verticales y horizontales, se redefinen las direcciones horizontales y se propone el Lagrangiano Controlado. Por último, se buscan las fuerzas generalizadas, utilizando como apoyo el Teorema de Noether y se establece así la ley de control. El desarrollo para la obtención del Lagrangiano Controlado y la ley de control, se hace de forma detallada, explicando cada paso del procedimiento y utilizando métodos algebraicos específicos de este formalismo que están fuertemente basados en la estructura geométrica de la variedad de configuración. Los resultados obtenidos son un acercamiento en la dirección de Lagrangianos Controlados aplicados a máquinas eléctricas.
  • Análisis térmico de los elementos de sujeción del núcleo de un reactor trifásico
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11-10) Cortina González, Elizabeth
    En el presente trabajo se obtiene la distribución de la temperatura en uno de los pernos de sujeción del núcleo de un reactor en derivación trifásico de 5 MVA, 115 kV, 60 Hz, tipo núcleo de 5 columnas aplicando el método del elemento finito, utilizando el software comercial ANSYS Maxwell. Esto debido a que el reactor realmente falló mientras estaba en funcionamiento, la falla ocurrió progresivamente dado que el aislamiento del tornillo estaba dañado y provocó un aumento de temperatura no deseado. Se realiza un análisis magneto estático en el dominio de la frecuencia y se obtienen las distribuciones de campo magnético y pérdidas en los pernos de sujeción. Se construye un modelo en 3D y se resuelven las ecuaciones de Maxwell mediante el uso de potenciales magnéticos vectoriales y escalares. Se valida el modelo electromagnético del reactor en 3 dimensiones, mediante la técnica del almacenamiento de energía magnética para calcular la inductancia por fase y compararlo con el valor de inductancia por fase medida en laboratorio, también se realiza el análisis de pérdidas en el núcleo y se compara con el valor medido en laboratorio. Este trabajo es de gran ayuda para los fabricantes de transformadores dado que contarán con un modelo que les permitirá tanto analizar diferentes condiciones de operación, así como optimizar el diseño del reactor.
  • Control de velocidad de un motor de reluctancia variable de 4 fases y 6 polos, utilizando técnicas de control clásico
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-11) González San Román, Jesús Daniel
    En este trabajo se presenta el análisis y diseño de un sistema de control de velocidad de un motor de reluctancia variable de seis polos y cuatro fases. El modelo no lineal de motor incluye la no linealidad de la fricción de Coulomb más la fricción viscosa. Se lleva a cabo el análisis estructural del modelo no lineal el cual es linealizado en el punto de operación establecido a las 2000rpm. Tanto el modelo no lineal como el lineal son comparados tanto en su estructura como en sus respuestas mediante simulaciones digitales encontrándose que bajo ciertas condiciones ambos tienen comportamientos similares. Posteriormente, con base en el modelo lineal se diseña un controlador clásico PI y se somete a pruebas de regulación, seguimiento y variaciones del torque de carga. El diseño del controlador se realiza mediante la técnica de Bode shaping garantizando márgenes de ganancia y fase adecuados con un ancho de banda mayor al modo del subsistema mecánico. La robustez es verificada mediante la simulación digital del sistema de control utilizando el modelo no lineal, el cual es, además, sometido a variaciones de carga encontrándose que el controlador PI tiene excelente desempeño tanto en regulación como en seguimiento. Por último, se proponen dos controladores adicionales: el primero se trata de un controlador PII, cuyo objetivo es reducir el efecto de la no linealidad llamada zona muerta presente en el motor en el arranque o a bajas velocidades. El segundo es un controlador PI que agrega una nueva técnica para la reducción del rizo presente en las respuestas de velocidad y torque, características de este tipo motor.
  • Análisis computacional de circuitos eléctricos y geometrías de bobinas para sistemas de estimulación magnética transcraneal
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-10-28) Ramírez Galindo, Ángel David
    Los sistemas de estimulación magnética transcraneal han tenido un apogeo en las últimas dos décadas, tanto en desarrollo y comercialización de equipos, como en áreas de aplicación en la medicina y la investigación, lo que los ha vuelto herramientas de diagnóstico y tratamiento de padecimientos importantes del sistema nervioso. La mayoría de los análisis del funcionamiento general siguen limitándose al estudio por separado de los elementos del sistema. En el presente trabajo se realiza el análisis mediante simulaciones del circuito eléctrico de excitación utilizando la herramienta Matlab®/Simulink®y Micro-Cap, así mismo, se analizan tres geometrías de bobinas de sistemas de estimulación magnética transcraneal mediante el uso del método de elementos finitos en el software COMSOL Multiphysics®. El análisis computacional radica en estudiar la arquitectura básica del circuito eléctrico de excitación, que está conformado por un circuito RLC con elementos de conmutación y electrónica de potencia, encargado de generar pulsos de corriente de alta magnitud (entre 1 y 3 kA) y corta duración (entre 0.5 y 1250 ms). Se analiza la magnitud de la corriente y la forma de la señal en los elementos de la etapa RLC, realizando un cálculo de la potencia disipada. Esta primera etapa se complementa con el análisis mediante el método de elementos finitos de la densidad de flujo magnético y temperatura máxima de operación de tres geometrías de bobinas comúnmente utilizadas para las terapias. Del análisis computacional se origina una propuesta de un sistema que disminuye la temperatura máxima de operación de la geometría de bobina en hasta un 20 %, manteniendo la magnitud máxima de la densidad de flujo magnético, que consiste en el diseño de una geometría de bobina de solenoide simple con embobinados concéntricos, que, desde el punto de vista eléctrico, son inductores en paralelo.
  • Modelado de reactor de lecho fijo para la reformación de etanol con CO2
    (Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-05) Ramos Sanchez, Ivan
    En el presente trabajo se ha fijado la atención en cómo resolver uno de los grandes problemas que posee la civilización humana en todos los estratos sociales en el siglo XXI. Que es la emisión de gases contaminantes hacia la atmósfera, pero un especial interés, es el cómo usar el CO2, para generar más productos de valor agregado, y que no sea un simple gas efluente. En este caso se investigo acerca la reacción de reformación seca de etanol, para generar Hidrógeno, principalmente porque es un gas de alto valor en el mercado, porque posee algunas características que lo hace una opción viable para sustituir a los combustibles fósiles. Y suena aún más atractivo el obtenerlo de una materia prima que puede ser recabada a su vez de fuentes renovables como la descomposición anaerobia de biomasa. Se realizó un breve y simple estudio termodinámico para saber bajo ciertas condiciones de alimentación y temperatura, puede llevarse a cabo la reacción. Se hizo reaccionar el etanol con CO2 mediante un catalizador ya estudiado para generar hidrógeno a partir de etanol y vapor de agua. Se formula una mezcla Binder que permitió aumentar las propiedades mecánicas del catalizador, así como sus propiedades texturales, el cual podría generar nuevas perspectivas en la síntesis de catalizadores y materiales incluso. Se calcularon los parámetros de transporte efectivos, como función únicamente de la temperatura y de las propiedades texturales del catalizador. Mediante técnicas numéricas se desarrollaron expresiones para definir una ley de velocidad mediante el uso de ajuste no lineal de datos. Así como el uso del método de diferencias finitas, para resolver las ecuaciones conservativas de masa y energía. Para posteriormente cotejar su validez mediante experimentación en reactor integral de lecho fijo. Se obtuvieron velocidades de reacción en reactor diferencial (sin resistencias la transporte de masa y energía) para generar factores de efectividad. Que por sí mismos pueden dar información sobre los procesos que influyen en la cinética de la reacción y la transferencia de masa intraparticula. En la sección de apéndices se presenta un resumen más detallado de las metodologías usadas.