https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20792/Ingenierias_2015_Ano_18_No_69_Octubre-Diciembre.pdf f59ff9bbd917db23b58a294d1895ea17 PDF Text Text ��69 Contenido Octubre-Diciembre de 2015, Año XVIII, No. 69 2 3 6 18 22 30 36 51 54 58 59 62 63 Directorio Editorial: Apuntes acerca de investigación Mauricio Cabrera Ríos Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot Francisco Eugenio López Guerrero, Horacio Martínez Calderón, Rafael Baruc Almaguer López, Adrián Emmanuel García Solís Uso de redes neuronales para reducir la dispersión de cálculos empíricos Elisa Zambrano Gómez, Luis Torres Treviño, Gina María Idárraga Ospina, Carlos Gaytán Cavazos, Juan José Saldívar Hinojosa Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible Alejandro Torres Castro, Marco A. Garza Navarro, Ubaldo Ortiz Méndez, Virgilio González González Evidencia de Sr2+ en Fe3O4 durante la síntesis de SrFe12O19 mediante poliol Felipe Nerhi Tenorio González, Ana María Bolarín Miró, Félix Sánchez De Jesús, Roberto Luis Palomino Resendiz, Claudia Alicia Cortés Escobedo, Pedro Vera Serna La búsqueda del plasma de quarks y gluones J. Rubén Morones Ibarra Eventos y reconocimientos Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Acuse de recibo Colaboradores Información para colaboradores Código de ética Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 1 �DIRECTORIO Ingenierías, Año XVIII, N° 69, octubrediciembre 2015. Es una publicación trimestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Domicilio de la Publicación: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Teléfono: +52 (81) 83294020 Ext. 5854, Fax +52 81 83320904. Editor responsable: Dr. Juan Antonio Aguilar Garib. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2011-101411064600-102, ISSN: 1405-0676. Número de certificado de licitud de título y contenido: 15,525, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Registro de marca ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial: En trámite. Impresa por: Impresos Baez, Jesús M. Garza 3219 Oriente, Col Francisco I. Madero, Monterrey Nuevo León, México, C.P. 64560. Fecha de terminación de impresión: 15 de octubre de 2015. Tiraje: 800 ejemplares. Distribuido por: Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Prohibida su reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Editor. Impreso en México Todos los derechos reservados © Copyright 2015 revistaingenierias@uanl.mx UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Dr. Jaime A. Castillo Elizondo Director Dr. Juan Antonio Aguilar Garib Editor responsable M.C. Cyntia Ocañas Galván M.C. Jesús G. Puente Córdova Daniela Gutiérrez Dimas Redacción Gregoria Torres Garay Tipografía y formación M.A. José Luis Martínez Mendoza Diseño M.C. Adán Ávila Cabrera Fotografía Ing. Cosme D. Cavazos Martínez Webmaster María de los Ángeles Baez Acuña Impresor CONSEJO EDITORIAL INTERNACIONAL Dr. Mauricio Cabrera Ríos, Puerto Rico. UPRM / Dr. Cezar Henrique Gonzalez, Brasil. UFPE, Recife-Pernambuco / Dra. Ruth Kiminami, Brasil. UFSC, San Pablo / Dr. Juan Jorge Martínez Vega, Francia. Universidad de Toulouse III / Dr. Juan Miguel Sánchez, USA. UT-Austin / Dr. Zarel Valdez Nava, Francia. UPS-INPT-LAPLACE-CNRS CONSEJO EDITORIAL MÉXICO Dr. Jesús González Hernández, CIMAV / Dr. Benjamín Limón Rodríguez, FIC-UANL / Dr. José Rubén Morones Ibarra, FCFM-UANL / Dr. Ubaldo Ortiz Méndez, FIME-UANL / Dr. Miguel Ángel Palomo González, FACPYA-UANL / Dr. Félix Sánchez De Jesús, ICBI-UAEH / Dr. Ernesto Vázquez Martínez, FIME-UANL. COMITÉ TÉCNICO Dr. Efraín Alcorta García, FIME-UANL / Dr. Rafael Colás Ortiz, FIME-UANL / Dr. Jesús De León Morales, FIME-UANL / Dr. Virgilio Ángel González González, FIME-UANL / Dr. Carlos Alberto Guerrero Salazar, FIME-UANL / Dra. Oxana Vasilievna Karissova, FCFM-UANL / Dr. Francisco Eugenio López Guerrero, FIME-UANL / M.C. Gabriel Martínez Alonso, FIME-UANL / Dr. Martín Edgar Reyes Melo, FIME-UANL / Dr. Roger Z. Ríos Mercado, FIME-UANL / Dr. Juan Ángel Rodríguez Liñan, FIME-UANL. 2 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 �Editorial: Apuntes acerca de investigación Mauricio Cabrera-Ríos Catedrático Asociado y Director del Applied Optimization Group Departamento de Ingeniería Industrial Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez mauricio.cabrera1@upr.edu Para todos los que deciden incorporar la investigación en su carrera dentro de una institución académica es inevitable tener que responder en algún momento a algunas preguntas: ¿Qué es la investigación? ¿De qué sirve? ¿Cómo se hace? ¿Es necesario hacerla? ¿A quién beneficia?. Por supuesto, con la experiencia se llega a una conceptualización personal sobre todas ellas, por lo que les comparto, especialmente a quienes empiezan en esta carrera, algunos aspectos básicos que surgen durante la búsqueda de respuestas. ¿Qué es la investigación? Una manera de tomar esta pregunta es adoptar como guía las definiciones provistas por instancias gubernamentales que se dedican a evaluar proyectos de investigación y asignarles fondos, como el CONACYT en México. En Estados Unidos, por ejemplo, una de las agencias federales es la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF – National Science Foundation). NSF define y categoriza lo siguiente: Investigación es el estudio sistemático dirigido a expandir el conocimiento científico o el entendimiento del área bajo estudio. La investigación se clasifica ya sea como básica o como aplicada de acuerdo con los objetivos de la agencia que la apoye económicamente. Investigación Básica es el estudio sistemático dirigido a profundizar el conocimiento o el entendimiento de aspectos fundamentales de fenómenos y de hechos observables sin una aplicación específica en términos de procesos o productos en mente. Investigación Aplicada es el estudio sistemático dirigido a expandir el conocimiento o entendimiento necesarios para determinar los medios por los cuales se puede satisfacer una necesidad. Desarrollo se define como la aplicación sistemática de conocimiento o entendimiento dirigida hacia la producción de materiales útiles, aparatos, sistemas o métodos, incluyendo el diseño, desarrollo y mejoramiento de prototipos y procesos nuevos para satisfacer requerimientos específicos. La investigación como una actividad escolástica de los profesores La investigación debe ser reconocida como una actividad escolástica que es parte de la carrera académica de los profesores en universidades y, definitivamente, como un componente crítico en instituciones públicas. Es trabajo Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 3 �Apuntes acerca de la investigación / Mauricio Cabrera Ríos. de los investigadores reafirmar esta posición. El esquema de categorización presentado por Boyer (Carnegie Foundation for the Advancement of Teaching, 2011) es particularmente interesante como uno de sinergia entre las múltiples actividades escolásticas: 1. 2. 3. 4. Descubrimiento. Relacionado con Investigación Básica. Integración. Relacionado con Trabajo Interdisciplinario. Aplicación. Relacionado con Investigación Aplicada y Desarrollo. Docencia y Aprendizaje. Dado que el tiempo es un recurso limitado para los profesores, las actividades escolásticas deben de ser consideradas dentro del balance con otras actividades de los departamentos académicos, tradicionalmente de servicio y administración, que también requieren de tiempo. Es muy importante que los planes estratégicos de cada departamento académico favorezcan la integración de los cuatro aspectos descritos anteriormente para alentar un ambiente académico enriquecedor que sirva además como medio para elevar la calidad de vida académica de los estudiantes, la pertinencia social y el logro académico. La investigación como un sistema Es posible esquematizar la investigación como un sistema con insumos, un proceso y productos, inmersa en un medio ambiente y con variables controlables, no controlables y medidas de desempeño. Para esta discusión, nos limitaremos a las partes principales de insumos, proceso y productos. Los insumos en investigacion incluyen –entre muchos otros-: tiempo, dinero, estudiantes, espacio físico, materiales, equipo, y –de manera esencial-, una sólida idea intelectual que guíe el trabajo. El proceso es uno de tipo interactivo que se lleva a cabo siguiendo muchas variaciones alrededor de un eje central: el método científico. Los productos de la investigación dependen –por supuesto- de la calidad de los insumos y del proceso e involucran conocimiento nuevo demostrable, verificable y repetible. Para demostrar novedad, verificabilidad y repetibilidad aunadas a la solidez técnica de una idea, es crítico que uno de los productos de la investigación sean publicaciones arbitradas en revistas de investigación. Otros productos técnicos dependerán de la naturaleza del trabajo definidas como se propuso al principio de este artículo. Éstos pueden incluir prototipos, código de programación, paquetería computacional, métodos matemáticos, teoremas, principios, protocolos técnicos, y patentes entre los muchos posibles. En un medio académico, la generación de conocimiento nuevo es tan importante como el entrenamiento y graduación de estudiantes. Es justamente a través de estos productos que la pertinencia para el desarrollo de la sociedad se establece. Un investigador, entonces, debe asegurarse de tener insumos de una calidad adecuada y en una cantidad suficiente para que la investigación suceda. Usualmente, ésto se logra a través de los fondos de investigación tanto públicos como privados. 4 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 �Apuntes acerca de la investigación / Mauricio Cabrera Ríos. El proceso de investigación se mantiene afinado a través de la discusión continua y la revisión de las ideas en desarrollo. Ésto se logra idealmente por medio de la participación activa en foros técnicos –conferencias, seminarios, congresos técnicos-, así como la publicación de resultados preliminares en memorias de conferencia preferentemente arbitradas. De forma importante, la definición de medidas de desempeño de la investigación debería permitir que éstas sean sensoras del estado de avance de una unidad académica y de una institución. Esta definición no es una tarea fácil, pues obedece a una naturaleza más bien estratégica (largo plazo) en medio de una serie de preocupaciones operacionales (corto plazo). La investigación como una fuerza de desarrollo La investigación a nivel nacional es fundamental para tener conocimiento propio que sea capitalizable en nuevas tecnologías –en su sentido más amplio de la palabra-. Es precisamente en el ciclo de entender, generar conocimiento nuevo, divulgarlo, aplicarlo para generar mejores productos y servicios, e impactar positivamente la sociedad para que siga invirtiendo en investigación, que se encuentra la columna vertebral del desarrollo. Por supuesto que hay más actores que afectan el desarrollo de un país -por ejemplo los legisladores y los dueños de las compañías-, pero las partes que aquí describo definitivamente son alcanzables para los investigadores. En momentos de escasez de recursos, es común poner en duda el valor de la investigación. Las historias clásicas de desarrollo de Estados Unidos, Inglaterra, Alemania, y las más nuevas de Corea, Brasil, India y China pasan todas por saber hacer investigación y en saber traducirla en beneficios estratégicos. En tiempos buenos, estas naciones han usado la investigación para establecer supremacía y en tiempos malos, para factibilizar la supervivencia. En todo caso, sin embargo, la investigación es imprescindible. Todo plan de desarrollo y de incremento de bienestar de un país debe incorporar la investigación como un pilar y no como un lujo ni como un accesorio. La tarea de llevarla a cabo, deberá recaer primariamente en los investigadores académicos. Hay que incorporarla en la carrera académica, considerarla como un sistema y asegurarse de que llegue a tener el impacto social debido para que cumpla con su ciclo de virtud. REFERENCIAS 1. NSF, Globalization of Science and Engineering Research, Arlington, VA (NSB 10-03) | January 2010 (http://www.nsf.gov/statistics/nsb1003/definitions. htm) 2. Pat Hutchings, Mary Taylor Huber, and Anthony Ciccone. The Scholarship of Teaching and Learning Reconsidered: Institutional Integration and Impact, Jossey-Bass, 2011. (http://www.carnegiefoundation.org/publications/thescholarship-teaching-and-learning-reconsidered-institutional-integration-andimpact) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 5 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot Francisco Eugenio López Guerrero, Horacio Martínez Calderón, Rafael Baruc Almaguer López, Adrián Emmanuel García Solís Cuerpo Académico de Sistemas Integrados de Manufactura Prof.Dr.Elopez@gmail.com RESUMEN Un fisiograma es el registro fotográfico de la trayectoria de una fuente luminosa en movimiento. Se hace tomando una fotografía y dejando abierto el obturador de la cámara mientras se realizan trazos con la luz en el aire. Este trabajo presenta el diseño y la construcción de una interfaz para la creación de fisiogramas con un robot dotado de una fuente de luz RGB. Mientras el robot mueve la luz, la trayectoria de ésta es capturada por una cámara fotográfica. La luz cambia de color durante el movimiento conforme al ángulo de inclinación de la pinza del robot con el uso de una unidad de medición inercial (IMU). El movimiento del robot es programado en base a figuras hechas en aplicaciones de dibujo por computadora. La interfaz incluye el control del robot para el disparador de la cámara y las transformaciones geométricas necesarias para que la figura pueda ser adaptada al volumen de trabajo del robot. Como resultado se muestran los dibujos de línea (clip-art) y los fisiogramas de figuras en el espacio R3 del robot. PALABRAS CLAVE Fisiograma, robot, unidad de medición inercial, disparador de cámara remoto. ABSTRACT A physiogram or light painting is a photographic technique in which exposures are made by moving a light source (or the camera). This work presents the design and construction of an interface for physiograms made with a robot equipped with a RGB LED. The LED is controlled with a ninertial measurement unit (IMU), and the light color changes with the robot´s wrist angle. The trajectories of the robot are drawn in a commercial CAD program. The interface includes a shutter camera control for the robot, and all geometric transformations needed to fit the CAD files in the R3 robots workspace. As result some physiograms and clip-arts are presented. KEYWORDS Light painting, robot, inertial measurement unit, remote camera shutter. 6 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. Fig. 1. Fisiograma resultado del robot haciendo la trayectoria de un clip-art hecho en la aplicación de dibujo CorelDraw. IINTRODUCCIÓN La sociedad actual está altamente estimulada a través de los sentidos del sonido y la imagen por sobre el resto. Los avances de la ciencia y la tecnología se han encargado de ello, además de parecer capaces de realizar hasta la más insólita de las tareas 1 o satisfacer la más mínima de las necesidades . 2-4 Los elementos tecnológicos han sido también utilizados como una herramienta en la forma de expresión. 5-7 Según Wikipedia, se llama aerosol, pintada o grafiti a varias formas de inscripción o pintura, generalmente realizadas sobre mobiliario urbano. En el lenguaje común, el grafiti es el resultado de pintar textos abstractos en las paredes de manera libre, creativa e ilimitada con fines de expresión y divulgación, como parte de un movimiento urbano. Un fisiograma, popularmente conocido como “light painting” (o pintura de luz), es el registro fotográfico de la trayectoria de una fuente luminosa en movimiento en un ambiente con poca luz. Es para efectos prácticos un grafiti virtual. La técnica de lightpainting existe desde el siglo pasado, y actualmente se ha enriquecido conforme a la modernidad tecnológica en cámaras, lentes y dispositivos para generar luz. No es nueva la idea de utilizar un mecanismo, robot 8-10 o vehículo autónomo o controlado remotamente 11 para hacer fisiogramas. En lo que a robótica se refiere, el trabajo de Clemens Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Weisshaar and Reed Kram 8 en Trafalgar Square merece especial mención. Estas premisas y el espíritu reflexivo e innovador de los autores dieron origen a trabajar con estudiantes de ingeniería relacionados con el diseño y experiencia estéticos, persiguiendo ampliar las fronteras del acto creativo, en el proceso de diseño y construcción utilizando los recursos tecnológicos más modernos a su alcance. Este trabajo no entra al debate sobre las cualidades artísticas de los objetos, métodos y procesos, pero como contribución ofrece un panorama de aplicación de herramientas de creación de última tecnología. El objetivo principal es construir un sistema automatizado para la realización de fotografías de lightpainting (fisiogramas) utilizando un brazo robot con una fuente de luz con color controlado. Para lograrlo es necesario alcanzar las siguientes metas: • Diseñar un sistema de luz que cambie de color conforme al ángulo de inclinación de la gravedad terrestre. • Diseño y elaboración de un programa de transformaciones geométricas para que el robot trace figuras de computadora en su espacio de trabajo. • Construir un sistema para que el robot dispare una cámara fotográfica DLSR y realice los fisiogramas de manera automatizada. El presente proyecto apoya los trabajos desarrollados por los autores sobre optimización geométrica, en el desarrollo de un sistema que permita la manipulación de objetos de geometría compleja. METODOLOGÍA Para la realización de los fisiogramas es necesario considerar algunas variables que influyen en la estética de éste 12. En la mayoría de las aplicaciones se consigue un buen fisiograma cuando las condiciones son de poca o nula luz. Las consideraciones la estética son subjetivas y dependen del gusto o criterio del autor del fisiograma. Algunas consideraciones de estética son: • Las condiciones de iluminación ambientales juegan un papel determinante para conseguir la figura del trazo con contraste y, si se desea, 7 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. que en la fotografía aparezcan los objetos a su alrededor. • La velocidad de movimiento de la fuente de luz influye en la definición del trazo. • La intensidad de la fuente de luz debe ser acorde a la iluminación ambiental. • El tamaño de la fuente de luz con respecto al tamaño de la figura a trazar. • La estética global del efecto final es subjetivo al criterio del observador. Por medio de ensayos y error se ajustaron los valores de velocidad de movimiento de la fuente de luz y el tiempo de exposición de la cámara, haciendo éstas acorde a las condiciones fijadas por el ambiente en donde está instalado el robot. El tamaño de la figura de trazo está determinado por el espacio de trabajo del robot. El tamaño y la intensidad de la fuente de luz están determinados por los valores de construcción del diodo emisor de luz. La metodología utilizada fue en las etapas listadas a continuación: 3. Disparador de cámara DLSR. Diseño y construcción de un disparador para una cámara DLSR por medio de bluetooth, permitiendo al robot activar la cámara al inicio del movimiento en el momento apropiado. Ver referencia 13. 4. Tratamiento de datos. Programación de una interfaz de usuario para convertir un archivo de tipo clip-art en un programa del robot. Fig. 2. Situación de la solución planteada para la elaboración de fisiogramas. 1. Modelo cinemático del robot. Obtener los valores tecnológicos de la arquitectura del robot para adaptar la información de trazo deseado a condiciones que den un resultado estético. 2. Fuente de luz de color controlado. Diseño y construcción de la fuente de luz utilizando un diodo emisor de luz RGB, controlado por una unidad de medición inercial. Esto permite al robot cambiar el color del haz de luz simplemente inclinando la pinza con respecto al vector de gravedad terrestre. 8 Fig. 3. Dimensiones del robot utilizado: (a) dimensiones de construcción según el manual del robot y (b) reconstrucción por computadora utilizando software de CAD. Se destacan las articulaciones. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. MODELO CINEMÁTICO DEL ROBOT Sea {L} (ecuación 2) el vector de valores de construcción según la información de la figura 3a y {θ} (ecuación 3) el vector de valores de posición según la información de la figura 3b. La ecuación (1a) calcula la traslación para cualquier sistema local de coordenadas, mientras que las ecuaciones (1b, 1c, 1d) calculan las rotaciones X, Y, Z de los ejes locales con respecto al sistema universal. (ec. 1a) (ec. 1b) (ec. 1c) La multiplicación de las transformaciones geométricas mostradas en la ecuación 4 representa el modelo del mecanismo. TGT = TG0*TG1*TG2*TG3*TG4 (ec. 5) TGT es también una matriz homogénea 3D, por lo que las coordenadas del punto central de la pinza TCP es la columna resultado de la matriz. TCP = TGT<3> (ec. 6) Los alcances del TCP según los grados de libertad (GDL) generan el volumen de trabajo que se muestra en la figura 4a. Los planos de trabajo para las trayectorias 2D de fisiogramas deben estar contenidos en este volumen. Existe un número n de planos que cumplen con esta condición de alcance del TCP. En la figura 4b se muestran tres calculados a partir de los límites medidos que se muestran en la tabla I. (ec. 1d) Los valores de distancia entre cada articulación de la cadena son: LT = (388 39.92 70 280 230 111 131) (ec. 2) Que incluye la compensación de la pinza (cota no dada en la figura 3a). El valor 39.92mm es el valor dimensional de profundidad normal al plano de la figura 3a y puede apreciarse como la distancia entre el eje de la articulación 0 y el de la articulación 3 en la figura 3b. Los valores angulares están dados por la constante de resolución del codificador angular y el valor numérico del contador de pulsos: (ec. 3) La matriz {TG} representa las transformaciones geom ét ri cas d e l os eje s l oca les de cada articulación. TG0 = T(0,L0,0)*Ry(θ0) TG1 = T(L1,0,0)*T(0,0,L2)*Rx(θ1) TG2 = T(0,0,L3)*Rx(θ2) TG3 = T(0,0,L4)*Rx(θ3) (ec. 4) TG4 = T(0,0,L5)*Rz(θ4)*T(0,0,L6) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Fig. 4. Espacio de trabajo del robot: (a) Volumen máximo teórico considerando todos los GDL de la figura 3a y (b) Planos de trabajo experimentales trazados dentro del volumen máximo teórico (ver tabla I). 9 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. Los límites presentados en la tabla I fueron encontrados experimentalmente, posicionando el brazo en un punto en posición relajada y llevando el TCP a diferentes valores calculados de puntos en el plano. Tabla I.- Coordenadas medidas del volumen de trabajo del robot para generar los planos principales. Plano Punto X (mm) VTF1 285.408 Lateral derecho VTD0 486.176 -306.897 Lateral Izquierdo VTD2 VTI0 556.995 -212.143 -123.113 VTI2 41.403 339.094 -598.673 Frontal VTF0 VTF2 VTD1 VTI1 Y (mm) Z (mm) 98.156 -588.618 255.942 272.623 -454.543 525.531 560.636 -436.232 -83.583 -536.839 -543.257 303.713 280.294 311.159 597.026 344.305 339.094 620.91 Más adelante, en la sección dedicada al algoritmo de generación de código de movimiento para el robot, se muestra el cálculo de los planos en base a los valores de la tabla I. FUENTE DE LUZ DE COLOR CONTROLADO El sensor de velocidad angular es llamado giroscopio y el sensor de aceleración lineal es llamado acelerómetro. La utilización de acelerómetros y giroscopios para la determinación de posiciones angulares y estabilidad de sistemas de navegación inercial es cada vez más frecuente. Estos dispositivos de bajo costo pueden ser fácilmente incorporados en una unidad de medición inercial. La principal dificultad es que las medidas de orientación obtenidas por el giroscopio acumulan error con el paso del tiempo, por lo que hay que implementar un algoritmo de corrección de error para reducirlo. El acelerómetro es usado para medir la inclinación con respecto a la gravedad. El eje horizontal corresponde a una medición de aceleración cuyo valor es igual a cero. La posición vertical corresponde al valor de 1g. La ventaja del acelerómetro es que siempre tiene a la gravedad como referencia para obtener la inclinación. Su desventaja es la sensibilidad a otras aceleraciones debido a la sacudida o movimiento. Es posible suprimir aceleraciones parásitas por medio de un filtrado 10 Fig. 5. Representación gráfica de los valores vectoriales a sensar con un giroscopio y su relación con los niveles RGB del LED usado en este trabajo. realizado con programación. 14 Se puede medir la inclinación con un acelerómetro en el eje horizontal utilizando la función trigonométrica tangente. Por lo tanto, medimos la aceleración en el eje perpendicular y en el plano paralelo a la superficie de la Tierra. La figura 6 muestra el comportamiento del acelerómetro y del giroscopio por separado. Combinación de los sensores El giroscopio es muy exacto en un periodo de tiempo corto pero para periodos largos de tiempo, Fig. 6. Señal medida del (a) acelerómetro y (b) giroscopio. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. es inutilizable debido al error acumulado. El error del acelerómetro es estable durante el tiempo pero es más grande que el error del giroscopio. Ambos sensores se encuentran en el mismo eje y miden la misma magnitud. El valor de salida del giroscopio es restado del valor de rotación absoluto del sensor. Producto de esto es equivalente a integrar el error del giroscopio con ruido del valor de rotación absoluto del sensor. El filtro implementado elimina el ruido y la salida de este filtro es la estimación de la integral del error. La salida del giroscopio es restada por esta estimación. El resultado es una señal sin error de integración y sin ruido. el vector resultante de aceleración que actúa sobre el sensor debido a que modifican el ángulo calculado con respecto a este mismo vector. 15 Rango de colores del sistema Últimamente la tecnología LED ha alcanzado un gran auge debido a la gran cantidad de ventajas que posee en comparación a la iluminación proporcionada por otros dispositivos tradicionales como los focos y lámparas. Algunas de estas ventajas son: los LED poseen un mayor tiempo de vida, un significativo ahorro de energía, mayor flexibilidad en aplicaciones de uso rudo y también su bajo costo. Condiciones de filtrado La condición para que la información del acelerómetro sea útil, es que el acelerómetro sólo sea sometido a la aceleración de la gravedad y no a las aceleraciones de movimiento del robot que alteraría Fig. 8. Integración de la señal de salidad de la unidad de medición inercial con Excel. Fig. 7. Condiciones de filtrado del sistema de la unidad de medición inercial: (a) diagrama a bloques del flujo de información y (b) señal resultante en experimentos preliminares. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Los sistemas de iluminación con LEDs RGB se están haciendo bastante populares e impulsados de la mano de la visualización digital, debido a la amplia gama de colores que se puede generar. Las componentes vectoriales de un sistema RGB son proporcionales a la representación cromática de cada color que el LED es capaz de proporcionar. El sistema aquí descrito se puede emplear en distintas aplicaciones en las que se desee buscar una 11 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. amplia gama de colores para la iluminación, con un control por medio de la variación de la posición angular del dispositivo. 16 La figura 9a muestra la intensidad de los colores primarios (rojo, verde y azul) necesaria para generar la gama de colores que puede tomar el LED. 17 La figura 9b muestra la coloración resultante en la trayectoria debido al control utilizando la unidad de medición inercial. a) b) Fig. 10. Disparador para la cámara fotográfica DLSR: (a) Tarjeta desarrollada para el Arduino Mini, y (b) tarjeta completa con el módulo Bluetooth. Nótese que en el diseño se minimizó el tamaño. Fig. 9. Relación de las componentes de luz contra el ángulo de inclinación del control basado en la unidad de medición inercial: (a) valores numéricos RGB del LED vs ángulo de inclinación del dispositivo con respecto a la gravedad y (b) fisiograma utilizando el dispositivo terminado. DISPARADOR DE LA CÁMARA DLSR Esta etapa del trabajo consiste en la elaboración de un disparador remoto el cual controla el momento de apertura del obturador de la cámara haciendo uso de la tecnología Bluetooth, 18 eliminando el uso de las conexiones mediante cables lo cual en consecuencia brinda libertad de posicionamiento a la cámara. El diseño del disparador remoto, está basado en un Arduino Pro mini 328 5v/16 MHz. El programa 12 ejecuta diferentes comandos recibidos vía Bluetooth, como en las referencias. 19-21 El propósito es hacer un proceso semiautomático [ver referencia 22] para tomar fotografías, donde el usuario ingresa un intervalo de tiempo, ya sea en segundos o minutos, que conforman un lapso de tiempo de espera entre fotos. Un bit del puerto de salida controla la función de enfoque (Focus); otro bit del puerto controla el disparo (Shutter). Estos bits del puerto se definieron como comandos y se les asignó con las letras “s” y “f”. La sintaxis completa de comando es : ‘<’ + “comando” + ‘>’ En donde los símbolos ‘<’ y ‘>’ son el inicio y final de la cadena de caracteres del comando. El listado de los comandos con su sintaxis, descripción y significado se muestran en la tabla II. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. Tabla II. Comandos del disparador para el control de la cámara. NOMBRE VAR CMD DESCRIPCION Apagado Off “a” Shutter Sh “o” Segundos Seg “s” Minutos MM Número de fotos NumFotos “m” Al ejecutar el comando s e gu a rd a e l v a l o r numérico en la variable minutos. Auto Focus Af Disparador Disparador “f” Apaga las acciones de shutter y auto focus. Abre el obturador. Activa el focus y lo apaga después de un segundo, después abre el obturador en repetidas ocasiones. Al ejecutar el comando s e gu a rd a e l v a l o r numérico en la variable segundos. “@” Al ejecutar el comando s e gu a rd a e l v a l o r numérico en la variable fotos. “d” Continuar Run “u” Salir Stop “z” Pausa Pausa “p” Enfocar As “q” Solamente enfocar AS “x” Abre el obt urado r repetidas veces. Continúa la ejecución del programa después de una pausa. Termina la ejecución del programa, inicializa las variables de tiempo y numero de fotos en 0. Suspende la ejecución del programa. Activa el Focus y después de un segundo abre el obturador. Activa el Focus y después de un segundo abre el obturador. Al pasar medio segundo cierra el obturador. TRATAMIENTO DE DATOS: DEL DIBUJO POR COMPUTADORA A LA GENERACIÓN DEL PROGRAMA DEL ROBOT El tratamiento de datos consiste en calcular las coordenadas del TCP a partir de las coordenadas de dibujo y el cambio de formato en la información proveniente del dibujo a comandos de movimiento y control de periféricos para el robot. La figura 12 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Fig. 11. Diagrama a bloques del flujo de información y tratamiento de datos en las diferentes etapas del proceso de elaboración de un fisiograma. muestra en etapas numeradas los procesos para lograrlo. 1. Dibujo hecho por computadora con un programa comercial. Para este trabajo se utilizó CorelDraw. 2. El dibujo es exportado a un archivo PLT en formato de lenguaje de descripción de gráficos de Hewlett & Packard. 23 3. El archivo de configuración CFG del robot. Las variables contenidas en el archivo son: el vector de puntos {P} para el cálculo de los planos de trabajo, la velocidad de movimiento y un retardo de arranque. 4. Con la información de (3) el algoritmo de conversión (ver pseudocódigo) arroja como resultado un archivo ACL con código para el robot. 5. El código de movimiento es suministrado al robot. 6. Con el archivo ACL ejecutándose en el sistema operativo del robot, el robot activa el disparador de la cámara y mueve la fuente de luz. 7. La cámara posicionada de manera conveniente y estable recibe el comando (ver tabla II) y registra el fisiograma. 8. Fisiograma resultado. En la figura 13 se muestra el vector de puntos {P} para la elaboración del plano de una trayectoria de Bezier. La figura 13b es una fotocomposición que muestra de forma clara este proceso de cálculo. 13 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. Fig. 13. Planos de trabajo experimentales para los fisiogramas: (a) cálculo del plano para una trayectoria en base a {P} y (b) fotocomposición del experimento con los valores de 13a. El algoritmo de conversión (ver figura 14) para calcular las coordenadas del TCP a partir de las coordenadas de dibujo utiliza el cambio de base con una matriz M de rotaciones y escalamiento que contiene los vectores del sistema de coordenadas locales: (ec. 7) EjeX=V1 EjeZ=N Fig. 14. Diagrama de flujo para el algoritmo de conversión de coordenadas de dibujo al plano de trabajo del robot. Los detalles de conversión de formato pueden mostrarse mejor por medio de un pseudocódigo: (ec. 8) EjeY=EjeX × EjeZ M=[EjeX,EjeY, EjeZ] (ec. 9) PT=M·Pi+O Donde PT: punto proyectado en el plano en R3 M: matriz de transformación Pi: punto de la geometría de computadora O: origen cartesiano local al plano igual a P0 14 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. En la figura 15 se muestra gráficamente la operación del algoritmo. Fig. 15. Representación de las transformaciones geométricas y generación de código ACL para el robot. RESULTADOS A continuación se presentan algunos fisiogramas resultado de este trabajo: Fig. 16. Ejemplo resultado de fisogramas preliminares.(a) con control de color monocromático y (c) control policromático. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Utilizando la misma metodología se ha iniciado la versión tridimensional. La figura 17 muestra una superficie de tensor hecha con curvas de Bezier. La figura 18a muestra una figura 3D realizada con un programa de CAD. La figura 18b muestra el fisiograma hecho con la nube de puntos del archivo 3D discretizado con triángulos. Fig. 17. Fisiograma de una superficie de tensor hecha con curvas de Bezier. Fig. 18. Prueba preliminar de aplicación 3D. (a) Geometría 3D discretizada con triangulaciones y (b) Fisiograma en forma de nube de puntos de los vértices de los triángulos. 15 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se diseñó e implementó una metodología para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot. Se obtuvieron las coordenadas de los planos de fisiogramas 2D contenidos en el volumen de trabajo del robot. Se desarrolló un algoritmo de transformaciones geométricas para la proyección de geometrías de computadora en el espacio del robot. Se encontraron los valores de ajuste para una cámara fotográfica DLSR. También se desarrolló con éxito un control electrónico inalámbrico para que el robot active la cámara. Finalmente se desarrolló una fuente de luz de color variable basada en una unidad de medición inercial para que -utilizando el ángulo de inclinación de la pinza del robot con respecto a la gravedad terrestre- la fuente de luz cambie de color. Finalmente se obtuvieron fisiogramas con relativa buena estética. Los valores de los resultados arrojados en este trabajo permiten hacer las siguientes consideraciones para mejoras a futuro: • Utilizar diferentes filtros de densidad neutra para oscurecer el ambiente y/o aumentar el tamaño del código y la velocidad de movimiento. • Hacer pruebas estéticas con diferentes tipos de lentes objetivo, como grandes angulares. • Mejora en la automatización del proceso de transferencia de código para poder hacer dibujos más complejos. 24 • Las pruebas preliminares con geometrías 3D de CAD permiten suponer un mejor éxito si se estructuran los procesos tanto como los de 2D. • Hacer una clasificación para diferentes tipos y clases de fisiogramas. • Hacer un cuadro de contrastación para diferentes aplicaciones. Se espera, sin embargo, que los alcances del trabajo aquí presentado puedan ser utilizados con supervisión de artistas gráficos para la creación de fisiogramas de geometría y colorido complejo, así como la posibilidad de montaje en exposiciones locales. RECONOCIMIENTOS Y EQUIPO UTILIZADO El presente trabajo fue realizado por miembros del cuerpo académico Sistemas Integrados de 16 Manufactura UANL CA-166. Se utilizó el equipo de las instalaciones del Departamento de Mecatrónica de la FIME-UANL: • Robot Eshed Robotec IX-Pro. • Rhinoceros v4 dotado del módulo RhinoVB. NET SDK. • MathCAD R14 para cálculos. • SolidWorks v2007. • MicroSoft Visual Studio. .NET Framework 2.0. VB.NET Express 2010. • Cámara DLSR Canon 7D. • Licencia de software para el tratamiento de puntos Geomagic Studio/Qualify v8. Los autores agradecen a la ingeniera y artista Adriana Flores (también conocida como Adriana Dib en el mundo de la plástica) por ser una de nuestras fuentes de inspiración para la realización de este trabajo. REFERENCIAS 1. Yanru, Z., Guohui, T., Xin, G., Fengyu, Z. The design and application of human attitude detector based on inertial measurement unit. Chinese Control and Decision Conference (CCDC), 9781-4244-8738-7/11 IEEE 2011. p2772-2777. 2. 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Robot drawing Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Diseño de una interfaz para la producción de fisiogramas en el espacio R3 de un robot / Francisco Eugenio López Guerrero, et al. techniques for contoured surface using an automated sketching platform. Proceedings of the 3rd Annual IEEE Conference on Automation Science and Engineering Scottsdale, AZ, USA, Sept 22-25, 2007. p735-740. 7. Yao, F., Shao, G. Painting brush control techniques in chinese painting robot. IEEE International Workshop on Robots and Human Interactive Communication 2005 0-7803-9275-2 p462-467. 8. Luxo, a robotic light sculpture: http://everyware. kr/home/portfolio/luxo/ 9. Robot creates beautiful light paintings: http:// spectrum.ieee.org/automaton/robotics/diy/ beautiful-light-paintings-from-thymio-ii 10. Xu, Z., He, W., Yuan, K. A real-time position and posture measurement device for painting robot. ISBN 978-1-4244-8036-4. Electric Information and Control Engineering (ICEICE), 2011 International Conference. p1942-1946. 11. Light painting photos shot using an RC helicopter: http://petapixel.com/2012/05/10/light-paintingphotos-shot-using-an-rc-helicopter/ 12. Belluomo,P., Camerano,C., Fortuna, L., Frasca, M. From kinetic art to immaterial art through chaotic synchronization. International Journal of Bifurcation and Chaos, Vol. 20, No. 10 (2010) p.3379–3390. World Scientific Publishing Company. 13. Sagiroglu, S., Yilmaz, N., Wani, M. Web Robot Learning Powered By Bluetooth Communication System. Proceedings of the 5th International Conference on Machine Learning and Applications (ICMLA’06). IEEE ISBN 0-7695-2735-3. p149156. 14. Skula, D., Vesely, M. Three axis rotation measurements with Kalman filter data-fusion. Annals of DAAAM & Proceedings; Jan 2009, ISBN 978-3-901509-70-4. Vienna, Austria. p1079-1080. 15. Shi, G., Zou, Y., Jin, Y., Cui, X., Li, W. Towards Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 HMM based human motion recognition using MEMS inertial sensors. Proceedings of the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics. Bangkok, Thailand. p1762-1766. 16.Stone, M. Representing colors as three numbers. Published by the IEEE Computer Society, July/ August 2005. IEEE 0272-1716/05. p78-85. 17.Ackermann, B., Schulz, V., Martiny, C., Hilgers, A., Zhu, X. Control of LEDs. Industry Applications Conference, 2006. IEEE Vol 5, ISSN 0197-2618. p2608-2615. 18.Liu, Y., Li, S., Cao, L. Application of bluetooth communication in digital photo frame. ISECS International Colloquium on Computing, Communication, Control, and Management. 2009 p370-373. 19.Piyare, R., Tazil, M. Bluetooth based home automation system using cell phone. 2011 IEEE 15th International Symposium on Consumer Electronics. p192-195. 20.Potts, J., Sukittanon, S. Exploiting bluetooth on android mobile devices for home security application. Southeastcon, 2012 Proceedings of IEEE. ISSN 1091-0050. 21.Qadeer, M., Agrawal, R., Singhal, A., Umar, S. Bluetooth enabled mobile phone remote control for PC. International Conference on Advanced Computer Control 978-0-7695-3516-6/08 International Conference on Advanced Computer Control 2008 IEEE 22.Kao, W., Hong, C., Lin, S. Automatic sensor and mechanical shutter calibration for digital still cameras. IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 51, No. 4, November 2005. p1060-1066. 23.Lenguaje Hewlett & Packard de descripción de gráficos: http://es.wikipedia.org/wiki/HPGL 24.Bi, Z., Lang, S. Automated robotic programming for products with changes. International Journal of Production Research, Vol. 45, No. 9, 1 May 2007, p.2105–2118. 17 �Uso de redes neuronales para reducir la dispersión de cálculos empíricos Elisa Zambrano GómezA, Luis Torres B Gina María Idárraga Ospina , Carlos Gaytán Juan José Saldívar HinojosaA A B TreviñoB, CavazosA, Prolec GE, Apodaca, NL FIME UANL ezambranog@gmail.com RESUMEN Los modelos empíricos se generan normalmente con una muestra finita de valores, pero cuando los datos de entrada se encuentran en un rango diferente a aquella muestra, el modelo puede tener cierta dispersión. En algunos casos esa dispersión es marginal, sin embargo en cálculos de pérdidas de fierro en un transformador, esta diferencia puede representar sumas importantes de dinero. Por lo tanto en este trabajo se utiliza exitosamente un modelo de redes neuronales para reducir dicha dispersión, considerando como datos de entrada el histórico de los resultados del cálculo para poder estimar de manera más precisa el valor real. PALABRAS CLAVE Redes Neuronales, Modelos Empíricos, Dispersión en Cálculos, Perdidas sin Carga ABSTRACT Empiric Models are generated based on a finite number of sample values. Nonetheless, when you are introducing data to the model that differs from the data range the model was generated from, the results may vary. In most cases this variation is marginal and it can still be consider useful, but in some cases such as predicting losses in a transformer, a small variation can sum up a large additional cost. Based on this, during this study a neural network is used to estimate in a more accurate fashion, core losses, using a year’s worth database from transformer testing. KEYWORDS Neural Network, Empirical Model, Dispersion on Numerical Models, No load losses INTRODUCCIÓN Las pérdidas más importantes de un transformador son las pérdidas con carga y pérdidas sin carga. Las pérdidas con carga son aquellas derivadas de la bobina, mientas que las pérdidas sin carga son generadas por el núcleo del transformador. Ambas son determinantes en el diseño de cualquier tipo de trasformador y 18 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Uso de redes neuronales para reducir la dispersión de cálculos empíricos / Elisa Zambrano Gómez, et al. por lo tanto en el costo del mismo. Aunque las pérdidas sin carga se presentan en menor magnitud, su relevancia es alta debido a que no importa el consumo del usuario, siempre se incurre el mismo valor de ellas. Con las recientes regulaciones como la DOE2016 en Estados Unidos y la NOM-SEDE-002-2014 en México, donde las eficiencias mínimas para el diseño de un transformador cada vez son más agresivas, la exactitud del cálculo para predecir dichas pérdidas se vuelve más relevante. El modelo actual de pérdidas sin carga en Prolec GE se desarrolló empíricamente, tomando en cuenta la curva de saturación de una población de aparatos determinada, según su línea de producto. Sin embargo, se ha encontrado una dispersión en el cálculo, donde en algunas ocasiones se presenta una subestimación de pérdidas de fierro y en otras una sobreestimación. La figura 1 muestra una dispersión en el R/D (valor real obtenido en pruebas/ valor calculado) de las medias poblacionales en 5 aparatos seleccionados de forma aleatoria de la categoría monofásicos tipo poste. METODOLOGÍA Para abordar esta problemática, se recurrió a un modelo de redes neuronales, el cual pudiera relacionar las variables A, B, C y D de entrada de cada diseño con su salida de R/D. Las variables A, B, C y D fueron características del núcleo que según autores como Chapman1 y Kulkarni2 podían influir en el comportamiento de sus pérdidas. Se utilizó una base de datos de más de 1200 diseños de transformadores tipo poste monofásico, cada uno con más de 100 aparatos fabricados. De cada uno de estas poblaciones se obtuvo el valor R/D promedio. Con esta información se generó un modelo de predicción de pérdidas utilizando una red neuronal del tipo Perceptron Multicapas. El modelo se corrió en un software Scilab 5.5. Las redes neuronales de este tipo, permiten resolver problemas que no son linealmente separables. Estas poseen la característica de tener capas que no son visibles ni al input ni al output, como se muestra en la figura 2. Tienen la capacidad de separar inputs en múltiples funciones lineales y detectar patrones más complejos que la red de una función lineal. Fig. 2. Funcionamiento de una red neuronal del tipo multicapas. Fig. 1. R/D de pérdidas sin carga para diferentes poblaciones de diseños. Se decidió seleccionar este tipo de aparatos ya que representan el mayor volumen de ventas para la empresa y por lo tanto el mayor impacto. El objetivo de este proyecto es el de reducir la dispersión en el cálculo de las pérdidas sin carga en la línea de transformadores monofásicos tipo poste; logrando una mayor precisión en el mismo, y con ello obteniendo una reducción en costos de materiales. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 EXPERIMENTACIÓN En el software Scilab 5.5 se estuvieron corriendo múltiples pruebas con el modelo de la red neuronal. El objetivo era el de encontrar por medio de los parámetros principales: número de épocas, coeficiente alfa y la variable de aprendizaje eta, un modelo que presentara un error menor a 0.01. Con un valor de 2 mil épocas, un alfa de 0.12 y una eta de 0.25 se logró generar un modelo con un valor de error de 0.0046, por lo cual el modelo se reconoció como exitoso. 19 �Uso de redes neuronales para reducir la dispersión de cálculos empíricos / Elisa Zambrano Gómez, et al. momento se recurrió a la literatura3,4,5 para analizar si las variables de entrada que se habían considerado eran las correctas o eran suficientes para poder mejorar la predicción de las pérdidas sin carga. Se estuvieron corriendo modelos de la red neuronal con diferentes variables de entrada y repitiendo al análisis retroactivo para ver su relevancia con respecto al modelo. Finalmente se seleccionaron las variables E, F, H e I como las que mejores resultados arrojaban al modelo. Los resultados del comportamiento de la red neuronal bajo este segundo juego de variables se encuentran en la tabla II. Tabla. II Resultados de R/D arrojados por la red neuronal con el segundo juego de variables. Fig. 3. a) Desempeño del modelo de la red neuronal b) error obtenido en el modelo. Diseño Valor Real A 0.9704 B C En la figura 3a y 3b se puede observar el comportamiento de la red. D RESULTADOS Una vez establecido el modelo, este se utilizó el de forma retroactiva para comprobar su validez. Se introdujeron como datos de entrada al modelo la información de un diseño cuyo valor de R/D era conocido para comprobar efectividad. Los resultados se muestran en la tabla I. Dados estos resultados, fue evidente que el modelo no estaba funcionando de la manera esperada. En este G Tabla. I Resultados de R/D arrojados por la red neuronal. Diseño Valor Real A 1.03912 B C D E F G 20 Resultado Red Neuronal % de Diferencia 1.00718 1.0779 7.0% 0.951234 1.0573 11.2% 1.07162 10.5% 1.01615 0.9655 1.0725 0.971376 1.06177 1.03982 0.95877 0.96995 -7.1% 5.5% 9.3% -7.8% E F 1.00718 1.03534 0.97137 1.00772 0.99663 1.04182 Resultado Red Neuronal 0.98726 1.03977 1.03977 0.98727 0.9872 0.9872 1.03976 % de Diferencia 1.7% 3.2% 0.4% 1.6% -2.0% -0.9% -0.2% Basados en esta muestra de diseños aleatorios con los cuales se realizó la validación del modelo, se pudo comprobar que el modelo propuesto era superior al modelo actual de la empresa para la predicción de las pérdidas sin carga. CONCLUSIONES Se desarrolló un modelo multivariable para la predicción de las pérdidas sin carga en transformadores monofásicos tipo poste utilizando una red neuronal multicapas en el software Scilab 5.5. El modelo se consideró exitoso al presentar una desviación promedio del 0.6% con respecto a los valores previamente conocidos durante un ejercicio retroactivo. Para reducir aún más la dispersión se pudiera buscar un sistema de cómputo más avanzado con la capacidad de refinar aún más el modelo. Sin embargo la aplicación de este nuevo modelo de perdidas sin Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Uso de redes neuronales para reducir la dispersión de cálculos empíricos / Elisa Zambrano Gómez, et al. carga en el diseño de los transformadores de tipo poste monofásico ya presenta una ventaja sustancial contra el modelo que actualmente se utiliza en la compañía. AGRADECIMIENTOS A Prolec GE por el financiamiento de la beca para la Maestría Eléctrica y la disponibilidad de tiempo que nos brindó. Al equipo de Desarrollo Tecnológico de Prolec GE por su constante apoyo. Al Dr. Luis Torres por apoyo en la realización de este proyecto. REFERENCIAS 1. Chapman, S. Electric machinery fundamentals (4th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Higher Education, 2005. 2. Kulkarni, S., & Khaparde, S. Transformer engineering: Design and practice. New York: Marcel Dekker, 2004. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 3. Hsu, C., & Lee, C. Effects of magnetostriction and magnetic reluctances on magnetic properties of distribution transformers. Journal of Applied Physics, 2014, vol. 115 página 17. 4. Liangxian, Z.. Algorithm for calculating no-load losses of single-phase transformer core with steplap joints. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2014, vol.48 página 4. 5. Hernandez, I.. Core loss and excitation current model for wound core distribution transformers. International Transactions on Electrical Energy Systems, 2014, vol.24 página 1. 6. Souza, K.. Prediction of core losses on a threephase transformer using neural networks. IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 2011. 7. Wang, X. Calculation and validation of iron loss in laminated core of power and distribution transformers. The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic, 2014, vol. 33 página 1. 21 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible Alejandro Torres Castro, Marco A. Garza Navarro, Ubaldo Ortiz Méndez, Virgilio González González UANL-FIME alejandrotorres73@yahoo.com, virgilio.gonzalezgnz@uanl.edu.mx RESUMEN Después de analizar brevemente las características de población, localización, crecimiento, producción de cera y su composición de la planta Euphorbia antisyphilitica Zucc (candelilla), se reporta un procedimiento para producir por cracking – destilación fraccionada, un biocombustible líquido formado sustancialmente por alcanos y 1-alquenos de hasta 18 átomos de carbono en un 97%, con excelente pureza y un poder calorífico equiparable al biodiesel y biodiesel comercial, proponiéndose así como una opción en la producción de energía renovable, para lo que conviene establecer programa(s) para el aprovechamiento de la candelilla que involucren su reforestación o establecimiento de plantíos. PALABRAS CLAVE Semidesierto, energía renovable, candelilla, cera, cracking. ABSTRACT After a briefly analysis of the localization, population, growing and wax production, (including its composition), of the Euphorbia antisyphilitica Zucc plant (candelilla), is reported a process for production by cracking-fractional distillation of a liquid biofuel. The fuel contain mainly alkanes and 1-alkenes of 18 or less carbon atoms (97 %), have excellent purity and with a calorific power comparable with a commercial diesel and biodiesel. The plant is proposed as an option in the production of renewable energy, for what should be established program(s) for the use of candelilla involving reforestation or establishment of plantations. KEYWORDS Semi-arid land, renewable energy, candelilla, wax, cracking. INTRODUCCIÓN Los paradigmas que establece la sustentabilidad entre otros están: el aumentar la eficiencia en el uso de la energía y el establecimiento de nuevas formas de producirlas, preferiblemente obtenidas de fuentes renovables (o inagotables en relación a la escala de tiempo de la humanidad), y además limpias, en el sentido de que produzcan una muy baja o nula contaminación. Entre las fuentes renovables de energía están los bio-combustibles,1 los cuales algunos son obtenidos mediante la fermentación de azúcares, almidones, aceites y 22 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible / Alejandro Torres Castro, et al. grasas de procedencia vegetal o animal, la desventaja que generalmente presenta es que se parte de materias primas generalmente orientadas a la alimentación, estableciéndose distorsiones de mercado en cuanto a precios, afectando así las reservas alimentarias. Otros bio-combustibles son obtenidos de desechos lignocelulósicos, que además de depender precisamente de desechos, requiere del desdoblamiento de celulosa y ligninas, generalmente mediante enzimas, para su posterior fermentación, estos procedimientos también se pueden aplicar a algas y otras formas de fuentes de biomasa de crecimiento rápido. En la actualidad también se trabaja en plantas modificadas mediante bioingeniería. Existen plantas como la candelilla (figura 1) y la palma Copernicia prunifera (o palma carnauba), que como protección a la sequía, producen ceras compuestas fundamentalmente de hidrocarburos, Fig. 1. Planta de candelilla (Euphorbia antisyphilitica Zucc) en su medio ambiente semiárido. esteres, ácidos grasos y alcoholes, compuestos que proponemos en este trabajo, son susceptibles de ser transformados mediante craking (rompimiento homolítico de enlaces) en combustibles líquidos. La palma carnauba es endémica de la zona semiárida de Brasil,2 mientras que la candelilla se produce en forma silvestre3 en un área de 30 millones de hectáreas del noreste de México, área que forma parte de los aproximadamente 80 millones de hectáreas de las zonas áridas y semiáridas del país, los principales estados productores de candelilla son: Coahuila, Nuevo León, Zacatecas, Durango, Chihuahua y San Luis Potosí (figura 2), de la explotación de esta planta dependen económicamente ya se parcial o totalmente 12,000 familias de esta región. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Fig. 2. Distribución de la población de la planta de candelilla.4 La candelilla y su cera La candelilla es un arbusto de tallos grisáceos erectos y sin hojas, (figura 1), su nombre científico se le dio en 1829 como;5 Euphorbia antisyphilitica Zucc, que es de la clase Magnolopsida, de la orden Euphorbiales y familia Euphorbiaceae, en el año 1910 se le renombró también como Euphorbia cerífera.6 La planta exuda una cera que recubre los tallos previniendo la evaporación de agua en tiempos de sequía, la cantidad de cera por peso seco de planta es de aproximadamente 2.5 % w/w de hierba fresca7,8 y está compuesta principalmente9 por hidrocarburos, esteres, y alcoholes según se muestra en la tabla I. La producción de cera aún se lleva a cabo mediante un procedimiento de principios del siglo pasado,8,9,10 desde la recolección utilizando tracción animal, hasta la separación de la cera en hornos cavados en la tierra o paila (figura 3), donde se trata con agua hirviendo acidulada con ácido sulfúrico, la cera con diversas impurezas es recogida de la superficie, obteniendo así lo que se llama cerote, el cual es posteriormente refinado por filtrado en una prensa. En el año 1995 se produjeron en México 1,259 toneladas con un precio promedio de 919.13 $/Ton,11 lo que implica un mercado de un poco más de un millón de pesos. El uso de la cera de candelilla como insumo en cosmetología y alimentos, ha hecho que la cera ya sea considerada como un producto químico comercial,12 como aditivo alimentario con 23 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible / Alejandro Torres Castro, et al. Tabla I. Composición química de la cera de candelilla.9 Componente Contenido %(w/w) Nonacosano 2.5 Hidrocarburos(C29, C31 y C33) 50-57 Hentriacontano 46-46.5 Esteres (C28, C30, C32, y C34) 28-29 Tritriacontano Esteres y Lactonas simples Hydroxil Esteres Alcoholes, Esteroles y Resinas Alcohol Miricilico Sitosterol y otros Esteroles 2.5 20-21 6-8 12-14 ND 7-8 Acetato de Beta-Amirina 5-6 De cadena lineal 6-7 Humedad 0.5-1 Ácidos libres Cíclicos Residuos inorgánicos 7-9 Nd 0.7 el código INS 902 de la FAO /OMS y con número CAS 8006-44-8 con un precio actual como producto farmacéutico de 5,805.00 pesos el cuarto de kilo.13 La candelila o Euphorbia antisyphilitica Zucc, es una especie en peligro de extinción al grado de estar protegida por las Convenciones sobre el Tratado Internacional en Especies de Fauna y Flora en Peligro de Extinción (CITES),9 por lo que su explotación requiere necesariamente de reforestación o cultivo. Hay diversos estudios sobre la propagación de la candelilla,15,3 entre los que destaca el de Foroughbakhch3 et al. Encontrando un crecimiento en altura de 31.8 cm en los primeros 3 meses, es importante mencionar que el Estado de Chihuahua inició en el año 2014 un programa de reforestación con 110,000 plántulas de candelilla.16 Cracking17-19 El cracking en química es la descomposición térmica de moléculas grandes a otras más pequeñas que pudieran ser de mayor utilidad, tal es el caso del petróleo, donde mediante este proceso catalizado utilizando generalmente zeolitas, se obtienen combustibles compuestos por moléculas de menor tamaño que las originales, produciendo así naftas, gasolinas diésel y otros combustibles. La reacción, cuando no es catalizada, procede mediante radicales libres, (esquema 1), dando productos constituidos por compuestos saturados y con dobles enlaces, cuya composición depende de las condiciones de reacción, en un proceso en donde la entropía tiene un papel muy significativo. En este esquema 1, se muestran algunas de las reacciones que pueden ocurrir en un cracking de un alcano de alto peso molecular, la primera reacción es el rompimiento homolítico de un enlace C-C, los sustituyentes R y R1 tendrán tamaños, muy probablemente diferentes, que dependerán de la posición del enlace que se haya roto, la reacción podrá terminar por combinación de los radicales formados (Reacciones 2 y 3) formando nuevos hidrocarburos saturados, o bien por desproporcionación (Reacciones 4 y 5), formando un hidrocarburo saturado y otro insaturado. Fig. 3. Horno para la obtención de cera de candelilla, izquierda fotografía de hombre trabajando, derecha esquema de la paila.14 24 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible / Alejandro Torres Castro, et al. Esquema 1. Representación de algunas reacciones que ocurren mediante el cracking de un hidrocarburo lineal. En el esquema no se ejemplifican reacciones de transferencia de hidrógeno que pueden ocurrir en las inmediaciones de las moléculas, lo que daría a lugar a radicales libres secundarios y por ende ramificaciones. Ya que esta reacción está muy influenciada por la entropía, de una molécula reactivo se producirán varias, necesariamente de menor tamaño. El cracking se puede clasificar como a) térmico, b) catalítico y c) hidrotérmico y puede ser una combinación de estos, en el primer caso solo se calienta el material sin aditivo alguno, en el catalítico se utilizan catalizadores (Ejem. zeolitas) para orientar la catálisis y en el tercero se usa vapor de agua como agente de transferencia de cadena. En el año 1987 se presentó una patente, 20 en la que se recurre a un cracking hidrotérmico – catalítico para producir biocombustibles de biomasa (incluyendo todos los componentes como celulosa y lignina) proveniente de un sinnúmero de fuentes vegetales entre las que se encuentra la candelilla y en el año 2009 se reportó el cracking catalítico con aluminosilicatos, para producir combustibles líquidos a partir de extractos de la planta seca con heptano21. En este artículo presentamos la producción de un combustible líquido equiparable al biodiesel, a partir del cerote, producto comercial obtenido en forma tradicional y mediante cracking térmico exclusivamente. Experimental La cera de candelilla en forma de cerote fue proporcionada por Multiceras S. A. de C. V. y utilizada sin ninguna purificación, para la destilación fraccionada (cracking) se montó un equipo de Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 vidrio como el mostrado en la figura 4, habiéndose calentado el matraz bola donde van los reactivos con una manta de calentamiento y el aire que sale del equipo debido a cambios de volumen, se burbujeaba en agua para evitar que alguna eventual disminución de la presión se tradujera en la entrada de aire al sistema, evitando así una posible combustión del destilado. Fig. 4. Diagrama esquemático del equipo de vidrio utilizado para realizar el cracking – destilación fraccionada del cerote de candelilla. El procedimiento fue el siguiente: con la columna de fraccionación sin enfriar se colocaban 50 g de cerote en el matraz bola de la izquierda en la figura 4, el condensador se mantenía frio al recircular agua por su chaqueta de enfriamiento, la temperatura se incrementaba rápidamente hasta que iniciaba la condensación del destilado, aproximadamente a 65 °C en la parte superior, el cerote pasaba a estado líquido, el cual nunca alcanzaba los 250 °C, durante la destilación la temperatura de los vapores a la entrada del condensador fue de aproximadamente 120 °C, el líquido recogido en el matraz de producto se utilizó para su caracterización. P a ra s u c ar ac t er i za ci ón s e ut i l i z ó u n espectrofotómetro de infrarrojo FTIR Nicolet 6700 con aditamento para reflexión total atenuada (ATR), un cromatógrafo de gases Termo-Finnigan Trace 2000 con detector de masas usando una columna capilar AT-5 de 30 m de longitud y diámetro interno de 0.25 mm y 0.25 μm de espesor de película. La fase estacionaria fue de poli-siloxano, el gas acarreador 25 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible / Alejandro Torres Castro, et al. fue helio de 99% de pureza. La temperatura inició en 40 °C y terminó a 300 °C, con una temperatura en el inyector y en la línea de transferencia de 280 °C, para realizar la corrida se inyectaba 10 μL de muestra. Para determinar el poder calorífico se utilizó una bomba calorimétrica Parr 6400 mediante el procedimiento especificado en la norma ASTMD240 con aproximadamente 1 g de muestra. El cálculo de poder calorífico superior se hizo a partir de la curva de liberación (temperatura contra tiempo), aplicando la ecuación 1. (1) (2) Donde Ms es la masa del sistema (bomba, accesorios y agua utilizada), Cνs es el calor específico del sistema ΔT el cambio de temperatura y Hs el poder calorífico superior, Mc la masa de la muestra y e es la corrección debido al calor generado por el filamento de ignición, lo cual se calcula mediante la ecuación 2, donde m es la masa del filamento y h su poder calorífico. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El producto de la destilación fue un líquido transparente, de color amarillo claro y de aparente baja viscosidad (figura 5a), al acercarle una flama enciende inmediatamente produciendo una llama azul muy claro, que se batalla para observarla y de humos prácticamente incoloros y definitivamente inodoros (figura 5b), estas observaciones indican que el producto es de relativamente bajo peso molecular, con pocos dobles enlaces y sin contaminantes como azufre, nitrógeno y otros elementos. El espectro de infrarrojo se muestra en la figura 6, y en la tabla II la asignación de las señales. En este espectro se observan solo señales de metilos, metilenos, cadenas de 7 o más metilenos consecutivos y dobles enlaces terminales de cadena. Es interesante notar la inexistencia de grupos hidroxilo cuya señal se mostraría en el rango de 3100 a 3800 cm-1, de anillos aromáticos en la región de 1665 a 2000 cm-1 y de grupos carbonilos alrededor de 1750 cm-1. Indicando así un líquido exclusivamente hidrocarbonado con dobles enlaces terminales y cadenas de más de 7 metilenos, esto hace una gran diferencia en composición con el biocombustible reportado en el año 2009,21 donde el biocrudo contiene grupos cetonas, ácidos carboxílicos y esteres. El espectro también soporta la aseveración de que la terminación del cracking fue por desproporcionación, (reacciones 4 y 5 en el esquema 1). La figura 7 es el cromatograma del líquido obtenido, cuya composición es esclarecida por Tabla II. Asignación de las señales de infrarrojo del producto de destilación. λmax (cm-1) Asignación λmax (cm-1) Asignación 2918 CH2, νas 1377 CH3, δs 2956 2871 2848 CH3, νas CH3, νs CH2, νs 1464 CH2, δs 991 RCH=CH2, δs 719 CH2, ρ (CH2 contiguos ≥ 7) 908 RCH=CH2, δs Fig. 5. a) Líquido obtenido por cracking – destilación fraccionada del cerote. b) apariencia de la flama en la combustión del líquido obtenido. 26 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible / Alejandro Torres Castro, et al. Fig. 6. Espectro FTIR del producto de destilación fraccionada de cerote. espectrometría de masas asignando las señales de acuerdo a la tabla III. Como se aprecia en el cromatograma (figura 7), de la altura de los picos es posible determinar la abundancia relativa de los componentes, así haciendo un gráfico de número del contenido de cada componente como fracción molar contra el número de átomos de carbono y, separando los alcanos de los alquenos (que ahora sabemos son 1-alquenos) en curvas diferentes, encontramos que el producto analizado tiene principalmente hidrocarburos que a temperatura ambiente son líquidos (97 %) y un 3 % de productos sólidos de los cuales una ínfima parte (Aprox. 0.1 %) son los hidrocarburos constituyentes del cerote, los cuales seguramente fueron arrastrados por vapor (Ley de presiones parciales de Dalton). En la figura 8 se aprecia que prácticamente hay Fig. 7. Cromatograma de gases del líquido producto de la destilación fraccionada de cerote. Fig. 8. Contenido de componentes en el producto de destilación fracionaria del cerote de candelilla, separado por alquenos (naranja), alcanos (azul) y el acumulado total (gris), se indica también las regiones de componentes líquidos, sólidos y provenientes originalmente del cerote. Tabla III. Asignación de componentes a las señales de cromatografía de gases según su tiempo de retención (t r), mediante espectrometría de masas. tr (Min) Componente tr (min) 7.09 Noneno 15.44 Pentadeceno 8.80 Deceno 16.63 Hexadeceno 5.06 7.25 8.93 Octeno Nonano Decano 10.28 Undeceno 11.66 Dodeceno 10.43 11.79 Undecano Dodecano 12.98 Trideceno 14.25 Tetradeceno 13.10 Tridecano 14.38 15.59 16.76 Componente Tetradecano Pentadecano Hexadecano 17.74 Heptadeceno 18.82 Octadeceno 17.86 18.93 Heptadecano Octadecano 19.85 Nonadeceno 20.83 Eicoseno 19.95 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Nonadecano tr (Min) 20.91 22.73 23.61 24.42 Componente Eicosano Docosano Tricosano Tetracosano 25.24 Pentacosano 26.74 Heptacosano 27.43 Nonacosano 25.99 27.28 28.16 29.79 Hexacosano Octacosano Triacontano Hentriacontano 27 �Candelilla del semidesierto mexicano como fuente de biocombustible / Alejandro Torres Castro, et al. la misma cantidad de alcanos y alquenos, indicando que la desproporcionación fue la terminación preponderante de la reacción de cracking. En la figura 9 se reporta la curva de liberación (temperatura vs. tiempo) obtenido con la bomba calorimétrica, al utilizar las ecuaciones 1 y 2, se encuentra que el poder calorífico superior del líquido obtenido es de Hs=45 MJ/Kg, el cual es superior al del combustóleo22 (Hs = 40 MJ/Kg) y semejante al del diésel23 (Hs = 44.7 MJ/Kg) y el biodiésel manejado por PEMEX22 (Hs = 46 MJ/Kg), lo que soporta la idea de que se tiene un combustible que, cuando menos por su poder calorífico, la ausencia de compuestos aromáticos y de otras impurezas que incrementen la contaminación ambiental con azufre, hollín y otros contaminantes, es un excelente producto como un combustible semejante al diésel. El proceso de cracking – destilación fraccionada es actualmente sujeto de patente en trámite.25 Fig. 9. Curva de liberación del producto de cracking – destilación fraccionada del cerote. CONCLUSIONES La cracking – destilación fraccionada simple como el aquí reportado, ocurre mediante la reacción de rompimiento molecular típico de este fenómeno, con terminación de la reacción sustancialmente por desproporcionación, resultando en un líquido combustible formado en un 97% por alcanos y alquenos líquidos a temperatura ambiente y con poder calorífico semejante al diésel y biodiesel, así que lo podemos considerar un biodiésel para la producción de energías de las llamadas renovables. La materia prima es una planta (Euphorbia antisyphilitica Zucc) con la característica de ser una especie silvestre de las zonas 28 semiáridas del oeste de Texas, sur de Nuevo México en EUA y de los estados de Durango, Chihuahua, Coahuila y Nuevo León en México, además de ella depende la economía de 12,000 familias y por último ha sido declarada una planta en peligro de extinción, por lo que cualquier esfuerzo para incorporarla como fuente de energía renovable que incluya: su siembra ya sea como reforestación o plantío, podría tener un impacto a mediano o largo plazo en la sustentabilidad, sacando la especie del peligro de extinción, dando fuentes de trabajo en regiones de alta pobreza como lo es el semi-desierto, y teniendo una fuente de energía de las llamadas renovables. 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A, Factores de Emisión para los Diferentes Tipos de Combustibles Fósiles que se Consumen en México, Instituto Mexicano del petróleo, Informe técnico del proyecto F.61157.02.005, Agosto del 2014. 23 Guía técnica de combustibles, empresa Powermaster, URL: http://www.powermaster. com.mx/guia-tecnica/combustibles/, consultado el 04/11/2015. 24 Torres-Castro A; González-González V. A; Garza-Navarro M. A, Proceso de Obtención de Biocombustible A Partir de Cera de Candelilla (Biomasa), 19/12/2014, expediente MX/ a/016059. AGRADECIMIENTO Se agradece al Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), en particular a la Dra. Silvia Guadalupe Solís Rosales junto con el personal del Laboratorio Central de Instrumentación Analítica, por el análisis de cromatografía – masas hecho a nuestro producto. 29 �Evidencia de Sr2+ en Fe3O4 durante la síntesis de SrFe12O19 mediante poliol Felipe Nerhi Tenorio GonzalezA, Ana María Bolarín MiróA, Félix Sánchez De JesúsA*, Roberto Luis Palomino ResendizA, Claudia Alicia Cortés-EscobedoB, Pedro Vera-SernaC Área Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales, UAEH, Centro de Investigación e Innovación Tecnológica del IPN (Cda. CECATI) C Laboratorio de Ingeniería Avanzada de la Universidad Politécnica de Tecámac fsanchez@uaeh.edu.mx A B RESUMEN El método del poliol para sintetizar hexaferrita (SrFe12O19) requiere de un tratamiento térmico en el que se forma una fase metaestable de magnetita (Fe3O4) a partir de la reacción de acetatos de hierro y estroncio con dietilenglicol (DEG) a temperatura de ebullición. En este trabajo se presenta un análisis de la presencia de ión estroncio (Sr2+) en esta fase metaestable. Los resultados de difracción de rayos X de los polvos sintetizados mostraron una única fase Fe 3O4, y el refinamiento mediante el método de Rietveld reveló un incremento en el parámetro de red y en la ocupación de las posiciones de los iones Fe 2+, lo cual se asocia con la presencia de Sr2+ en la estructura cristalina de la magnetita, ocupando un sitio octaédrico. Los ciclos de histéresis magnética confirman la presencia de los iones de Sr2+ en la magnetita, debido a los bajos valores de magnetización específica que presenta (58 emu/g). PALABRAS CLAVES Método Poliol, Magnetita, Hexaferrita de estroncio, Dopaje. ABSTRACT The polyol method to synthesize hexaferrite (SrFe12O19) requires an annealing that produce a metastable phase magnetite (Fe3O4), from the reaction of iron and strontium acetates with diethylene glycol (DEG) at boiling temperature. In this paper an analysis of the presence of strontium ion (Sr2+) in this metastable phase is presented. The results of XRD of the synthesized powders showed a single phase Fe3O4, and a refinement by the Rietveld method revealed an increase in the lattice parameter and the occupation of the positions of the Fe 2+ ion, which is associated with the presence of Sr2+ in the crystal structure of magnetite, occupying an octahedral site. Magnetic hysteresis cycles confirm the presence of Sr2+ ions into magnetite structure due to the diminution on specific magnetization presenting (58 emu/g). KEYWORDS Polyol Method, Magnetite, Strontium Hexaferrite, Doping magnetite. 30 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Evidencia de Sr2+ en Fe3O4 durante la síntesis de SrFe12O19 mediante poliol / Felipe Nerhi Tenorio González, et al. INTRODUCCIÓN La hexaferrita de estroncio (SrFe 12O 19 ) es un material de gran interés, debido a su amplia contribución para la tecnología moderna, 1,2 ya que tiene una gran diversidad de aplicaciones en distintas disciplinas tales como: hipertermia,3 catalizadores,4 sensores, pigmentos, medios de grabación magnética 5 y bio-aplicaciones. 6 Del mismo modo se han desarrollado diversos métodos de obtención pero en todos ellos se requiere cierto aporte energético por medio de tratamiento térmico;7 esto se debe a que generalmente la fase más estable que se obtiene tras realizar el proceso de síntesis es la magnetita (Fe3O4). Sin embargo en los reportes no se brinda información sobre la ubicación del estroncio, el cual fue adicionado en los precursores; en la bibliografía se propone que la fase que se manifiesta en el plano (111) del patrón de difracción corresponde al material de partida SrCO3,8 pero esta fase no describe el proceso por otras técnicas ya que se emplean diferentes precursores.9, 10. Por su parte, la magnetita es un material con estructura cúbica tipo espinela inversa con oxígenos formando una fcc,11 dentro de la estructura los cationes utilizan dos sitios intersticiales diferentes, el Fe3+, se encuentra localizado en sitios tetraédricos y octaédricos, mientras que los iones de Fe2+ se encuentra en sitios octaédricos,12 por esta distribución, la magnetita posee una magnetización de alrededor de 85 emu/g,13 pero esta magnetización puede disminuir en presencia de fases secundarias o cuando existe un aumento de campo coercitivo en la estructura.14. El presente estudio tiene como objetivo brindar evidencia sobre la formación de magnetita dopada con Sr2+, como una fase intermedia que se genera por la introducción de iones de Sr2+ en la estructura cristalina de la magnetita, Fe3O4, derivado de la aplicación del método poliol. EXPERIMENTACIÓN Se disolvió en cantidades estequiométricas, acetato de hierro hidratado ((C2H3O2)2Fe, 99.9%) y acetato de estroncio hidratado ((C2H3O2)2Sr, 99.9%) en 125 mL de dietilenglicol (C4H10O3, 99.9%), con la intención de obtener 2 g de hexaferrita de estroncio, siguiendo la reacción: (C2H3O2)2Sr+12(C2H3O2)2Fe→SrFe12 O19+C52H78O33 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 La solución fue agitada a 700 rpm a temperatura ambiente durante 20 minutos para promover la formación del complejo, posteriormente se calentó hasta el punto de ebullición del dietilenglicol (245 ºC) a fin de aportar la energía suficiente para promover el proceso de nucleación y crecimiento. La solución se mantuvo a esa temperatura con agitación vigorosa durante 5 horas, empleando el diseño experimental mostrado en la Figura 1. La solución obtenida se dejó enfriar a temperatura ambiente y se recuperó el polvo sintetizado mediante centrifugación, empleando una Ultracentrifugadora, Beckman Optima XL-100K, misma que fue programada a 12,000 rpm durante 15 min. El producto obtenido se lavó con etanol, repitiendo el proceso de limpieza dos veces más. Al culminar la centrifugación se evaporó el etanol a 80 ˚C. Para realizar los estudios cristalográficos, se empleó un difractómetro marca Inel modelo Equinox 2000. El equipo posee un detector curvo que es capaz de medir todos los picos de forma simultánea. Para este análisis se llevó acabo el estudio durante 30 minutos con radiación de CoKα1 en rango de 20 º a 85 º posteriormente se realizó refinamiento mediante el método de Rietveld empleando el software MAUD. 15 Las propiedades magnéticas fueron determinadas empleando un magnetómetro de muestra vibrante marca MicroSense EV7 aplicando un campo máximo de ±18 kOe a temperatura ambiente. El estudio morfológico se realizó empleando un Microscopio Electrónico de Transmisión marca Fig.1. Esquema del sistema empleado en el método del poliol. 31 �Evidencia de Sr2+ en Fe3O4 durante la síntesis de SrFe12O19 mediante poliol / Felipe Nerhi Tenorio González, et al. Zeiss Libra 200FE equipado con un filtro en columna omega. Para obtener las imágenes se empleó un voltaje de 5.00 kV y el lente fue trabajado a 4.3 mm con amplificación de 50 kX. RESULTADOS En la figura 2 se presenta el difractograma del polvo obtenido por poliol y recuperado mediante centrifugación. Tal como se aprecia, la única fase identificada es magnetita (Fe3O4, ICSD #50567, Fd-3m), con un tamaño de cristal de 84 nm, calculada de acuerdo a la fórmula de Scherrer. El refinamiento Rietveld del difractograma, cuyos resultados se presentan en la tabla I, muestra que los acetatos precursores se han transformado en magnetita (Fe3O4) con parámetro de red (a) de 8.3952 nm. Este tipo de ferrita posee estructura espinela inversa, por lo cual fue indexada con ayuda de la siguiente ecuación:16 h+k+l=2a/(λsen(θ)) (2) Donde θ es el ángulo de difracción, a es el parámetro de red, h k l son los índices de Miller y λ es la longitud de onda. Se incluyen los índices de Miller de acuerdo a la estructura cristalina mostrada en la figura 2. En la figura 2, no se aprecia la presencia de ningún compuesto de estroncio en el material obtenido mediante poliol. De igual manera, el difractograma no presenta las características para suponer que el compuesto de estroncio se encuentre como un material amorfo, por lo cual se considera que los iones de estroncio se encuentran dentro de Fig. 2. Difractograma y Refinamiento mediante método de Rietveld de la muestra sintetizada. 32 Tabla I. Resultados del refinamiento. Análisis Ocupación Fe , Fe , O 2+ 3+ Parámetro de red (a) R Rw x2 2- Polvo sintetizado 1.017, 0.982, 1 8.358 7.18 9.31 1.05 la estructura de la magnetita, manteniendo su misma estructura cristalina. Es sabido que el catión Sr2+ (radio iónico de 1.13 Å) puede ser introducido en cualquier sitio intersticial siguiendo la teoría de los campos ligados17, ya que su último orbital es el 4p6, por lo cual se producen 6 momentos magnéticos que se cancelan, pudiendo ocupar dicho lugar. Adicionalmente, siguiendo las reglas de HumeRothery, se predice que el ion Sr2+ es más probable que se encuentre substituyendo al catión Fe2+ (radio iónico de 0.64 Å), aunque existe una gran diferencia entre los radios iónicos, este tipo de dopaje se ha descrito para otro tipo de ferritas, por ejemplo la sustitución de Fe 3+ (radio iónico de 0.69 Å) por Nd3+ (radio iónico de 1.09 Å) en la síntesis de hexaferrita de estroncio,18 además cumple el resto de reglas de Hume-Rothery y la sustitución se puede aceptar debido al bajo porcentaje de estroncio que se introduce (solubilidad muy baja y limitada), lo anterior se comprueba con los datos obtenidos por el refinamiento mediante el método de Rietveld y mostrados en la tabla I, ya que el porcentaje de ocupación del Fe2+ se incrementa en ambas muestras. De igual manera, se observa un incremento del parámetro de red, desde 8.337 Å, que es el valor teórico reportado, hasta 8.358 Å. Este incremento indica una deformación en la estructura cristalina, que se puede asociar a la sustitución de una posición atómica por cationes de mayor radio (Sr2+ cambia por Fe2+), lo cual provocaría una deformación de la red cristalina. Adicionalmente, en la tabla I se muestran los parámetros R (residual), Rw (es análogo al patrón R ponderado) y χ2 (valores sigma) extraído del proceso de refinamiento empleando el software MAUD. 19 Dentro de estos parámetros, un valor de 15 o menor para Rw es un rango considerado como aceptable, según los criterios de aceptación y rechazo discutidos por Lutterotti et al.,20 de igual manera, un valor Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Evidencia de Sr2+ en Fe3O4 durante la síntesis de SrFe12O19 mediante poliol / Felipe Nerhi Tenorio González, et al. menor a 2 para χ2 es considerado como satisfactorio, por tal razón se concluye que el estudio es confiable ya que los resultados se encuentran por debajo de estos parámetros. Para confirmar la presencia de iones de estroncio dentro de la estructura cristalina de la magnetita, se realizó una caracterización magnética a través de la obtención del ciclo de histéresis magnético del polvo sintetizado y de un polvo de magnetita pura (Sigma Aldrich), cuyos resultados se muestran en la figura 3, donde se observa que el material sintetizado es un material ferrimagnético suave con valor de magnetización de saturación específica de 56 emu/g. Paralelamente en la misma figura se observa que el polvo de magnetita pura presenta el mismo comportamiento de material ferrimagnético suave, pero con una magnetización superior, alrededor de 85 emu/g, similar a la reportada por otros autores.21 Esta disminución de magnetización del polvo sintetizado respecto a la magnetita de referencia no puede ser asociada únicamente a la presencia de un compuesto de estroncio, en tal caso la disminución de la magnetización no sería tan significativa, ya que de acuerdo a la teoría de mezclas y considerando al compuesto de estroncio como material diamagnético, la magnetización de la mezcla de magnetita y el compuesto de estroncio debería dar valores de 67 emu/g, muy superiores a los obtenidos, con lo cual se debe justificar como consecuencia de la introducción de iones de Sr2+, debido a que el Sr2 + es un ión no magnético. En la figura 4 se presenta la propuesta de la estructura cristalina de la magnetita obtenida del Fig. 3. Ciclo de histéresis magnético de polvos sintetizados. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 proceso poliol, la cual de acuerdo a los resultados mostrados previamente, está parcialmente dopada con estroncio, donde se muestran los sitios que se considera que puede ocupar el ion Sr2+. La Fe3O4 puede ser expresada como FeO-Fe2O3 donde cada una de sus celdas unidad posee ocho átomos (Z=8), por lo tanto, y siguiendo el porcentaje de estroncio (0.23) se sabe que dentro de cada celda unitaria hay 1.84 iones de Sr2+ y 6.16 iones de Fe2+. Con la finalidad de explicar la disminución en el valor de la saturación magnética específica, se tiene que recurrir a los conceptos básicos de magnetización, sabiendo que la magnetización específica es una propiedad que depende de la cantidad y orientación de los espines. La estructura espinela inversa de la magnetita (Fe3O4) posee 64 sitios octaédricos y 32 sitios tetraédricos. En términos cuánticos se puede mencionar que los iones Fe3+ producen 5 µB (magnetón de Bohr) y los iones Fe2+ producen 4 µB. Los cationes Fe3+ ocupan 8 sitios tetraédricos y 8 octaédricos, mientras que los iones Fe2+ ocupan 8 sitios tetraédricos, sin embargo los momentos magnéticos producidos por los ocho Fe3+ ubicados en sitios tetraédricos están en oposición a los ocho Fe3+ ubicados en sitios octaédricos, por tal razón no aportan magnetización a la estructura. Los ocho cationes Fe2+ se encuentran alineados en la celda unidad y aportan magnetización neta,22, por tal razón la magnetización teórica de la magnetita pura será de 32 µB, y se puede definir con la siguiente ecuación: Ms=8(5µB )↑+8(5µB )↓+8(4µB )↑=32µB (3) Fig. 4. Estructura cristalina de la magnetita dopada con estroncio (Sr0.23Fe2.77O4), donde los iones en color amarillo (Fe1) corresponde a los iones Fe2+, los iones en color café (Fe2) corresponde a los iones Fe3+ y los iones en color rojo corresponden al O2-. 33 �Evidencia de Sr2+ en Fe3O4 durante la síntesis de SrFe12O19 mediante poliol / Felipe Nerhi Tenorio González, et al. Al ser la magnetita un material ferrimagnético y con carácter magnético suave, su anisotropía magnetocristalina es baja, por tal razón la magnetización específica de saturación es elevada (son propiedades inversamente proporcionales). Sin embargo, se debe considerar que al introducir iones de Sr2+ a la estructura, el cual no posee carácter magnético por lo tanto aporta 0 µB, la magnetización teórica de la magnetita se reduce hasta 24,64µB, de acuerdo al siguiente análisis: Ms=8(5µB)↑+8(5µB)↓+6.16(4µB)↑+1.84(0µB) =24.64µB (4) Con lo expuesto anteriormente, queda comprobada la hipótesis planteada, según la cual los iones de Sr2+ se encuentran en la estructura espinela de la magnetita (Fe3O4), ocupando posiciones octaédricas del Fe2+ y provocando una disminución en los valores de la magnetización específica de saturación del material. Finalmente, en la figura 5 se muestra una micrografía de los polvos sintetizados, en la cual se observan partículas con forma tetraédrica y de paralelepípedo que son típicas de la magnetita,20 el estudio muestra una distribución homogénea de tamaños que van desde 720 hasta 750 nm. Adicionalmente, no se distingue ningún indicio en las partículas observadas, sobre la presencia de diferentes materiales, magnetita y algún compuesto de estroncio. CONCLUSIONES En este estudio se demuestra, mediante el empleo de difracción de rayos X, refinamiento Rietveld, Fig. 5. Micrografía de polvos sintetizados. 34 magnetometría de muestra vibrante y Microscopia Electrónica de Transmisión, que iones de Sr2+ se incorporan en la estructura cristalina de la magnetita (Fe3O4), cuando se uitilza poliol en el método de síntesis de hexaferrita de estroncio (SrFe12O19). Adicionalmente se confirma que los iones de Sr2+ se introducen parcialmente en las posiciones octaédricas de la estructura espinela de la magnetita, las cuales están ocupadas por Fe2+, produciendo un incremento en el parámetro de red, desde 8.337 Å hasta 8.358 Å y una disminución de la magnetización específica de saturación, desde 85 emu/g hasta 56 emu/g. REFERENCIAS 1. V. Kostishyn, L. Panina, L. Kozhitov, A. 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Rubén Morones Ibarra Facultad de Ciencias Físico - Matemáticas, UANL rmorones@fcfm.uanl.mx RESUMEN El plasma de quarks y gluones (PQG) es un estado de la materia que se supone existió en los primeros microsegundos del universo. Para entender lo que ocurrió en esos primeros instantes después del Big-Bang se realiza actualmente una intensa actividad de investigación teórica y experimental. En el aspecto teórico, estudios efectuados en Cromodinámica Cuántica, que es la teoría que estudia las interacciones fuertes, llevan a la conclusión de que este estado se presenta cuando la materia nuclear alcanza una temperatura del orden de 1012 K. Para someter esta predicción a la prueba del experimento se han construido el Large Hadron Collider (LHC) y el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) que son actualmente los más poderosos aceleradores de partículas del mundo. En ellos se aceleran núcleos atómicos pesados que alcanzan velocidades cercanas a la de la luz y se provocan colisiones entre ellos. En ellas se generan condiciones similares a las que existieron en los primeros instantes del universo. En este articulo se describen las condiciones que deben satisfacerse para que se produzca el estado de PQG, en el interior de los núcleos en colisión. PALABRAS CLAVE Plasma de quarks y gluones, colisiones ultra-relativistas de iones pesados, Cromodinámica cuántica. ABSTRACT The quark gluon plasma is a state of matter that it is assumed was present in the early universe. Currently, an intense activity of research is being carried out, in both, the theoretical and experimental fields, to understand what happened in those first instants after the Big- Bang. In the theoretical aspects, studies in Quantum Chromodynamics leads to the conclusion that at about 10 12 Kelvin of temperature, the quark gluon plasma is formed in nuclear matter. To test this prediction, some experiments are in progress in the Large Hadron Collider (LHC) and in the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). In these machines heavy ions are accelerated up to reach speeds close to that of light producing collisions between them. They will produce similar conditions to that of the early universe. The conditions under which the quark gluon plasma state can be formed are described in this paper. KEYWORDS Quark gluon plasma, ultra-relativistic collisions of heavy ions, quantum Chromodynamics. 36 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra INTRODUCCIÓN Actualmente hay bastante evidencia de que el universo inició con una “Bola de Fuego” que explotó. La teoría que sustenta esta idea se denomina Cosmología del Big Bang. En los primeros instantes la densidad y la temperatura de esta “bola de fuego” eran muy elevadas. En esas condiciones se supone que la materia consistía de un plasma de quark y gluones (PQG), cuyo significado describiremos más adelante. Hasta donde conocemos ahora, el estado inicial del universo consistió de un PQG, por lo tanto, el PQG constituye la forma primordial de la materia. A medida que el universo se expandió éste se fue enfriando y se produjo la formación de hadrones (un tipo general de partículas entre las que se encuentran los protones y neutrones), a partir de los quarks y los gluones. Conocer los procesos que ocurrieron en la transición de PQG al estado hadrònico, es uno de los grandes retos de la física moderna. El PQG lo podemos encontrar actualmente en el núcleo de las estrellas compactas, como las estrellas de neutrones y en las colisiones de iones pesados a muy altas energías, donde las partículas que chocan alcanzan velocidades cercanas a la de la luz. Para estudiar el PQG es necesario producirlo en el laboratorio. Con este propósito se han diseñado experimentos de colisiones de iones pesados donde el PQG puede formarse. Entre los problemas que se presentan en estas investigaciones están el de determinar las cantidades físicas que indican que ha ocurrido la transición al PQG y por otro lado, que la dinámica del proceso de transición es hasta ahora desconocida. Todos estos problemas convierten a este campo de estudio en un tema fascinante que atrae a físicos teóricos y experimentales. IMPORTANCIA DE ESTUDIAR EL PQG El interés por conocer lo que ocurre a las propiedades de la materia en condiciones extremas de temperatura y/o densidad es un tema de gran trascendencia en la física teórica y experimental. Está contemplada la posibilidad de que en estas condiciones se observen nuevos estados de la materia hasta ahora no imaginados.1 Simulaciones en computadora de sistemas de partículas cuya interacción está gobernada por la Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Cromodinámica Cuántica (CDC), que es la teoría de las interacciones fuertes, han llevado a la conclusión de que la materia nuclear sometida a elevadas temperaturas sufre una transición de fase pasando a un estado de PQG. Estudios con otros modelos efectivos de la CDC revelan también que para altas densidades de materia hadrónica se realiza la transición de fase hacia el PQG.2. El estudio del PQG es importante en la física, la cosmología y la astrofísica. En la física teórica es fundamental ya que está directamente relacionado con la naturaleza del vacío de la CDC. En la cosmología su importancia proviene de la hipótesis de que el PQG fue el estado inicial en el que se encontraba el universo en sus primeros microsegundos. Así que, con el conocimiento de las propiedades del PQG podemos determinar las condiciones iniciales y establecer hipótesis sobre la evolución posterior del universo. El interés en la astrofísica deriva de los procesos que ocurren en las estrellas compactas, como las estrellas de neutrones, las cuales se supone que tienen un núcleo en estado de PQG.3. Aristóteles afirmaba que los extremos se tocan. Nada más cierto que esto para el caso del análisis de los fenómenos astrofísicos y del estudio del cosmos, pues solo podremos entender lo que ocurre en el macromundo, en las estrellas y en el cosmos, si entendemos lo que sucede en los procesos del micromundo, en las partículas elementales, en sus interacciones, en su estructura y los fenómenos entre ellas. Recíprocamente, puesto que los núcleos atómicos complejos se formaron en procesos que ocurren en las estrellas, resulta fundamental saber lo que ocurre en las estrellas para comprender el origen de estos núcleos atómicos. En el núcleo de las estrellas de neutrones, por ejemplo, debido a su alta densidad, puede presentarse el PQG ocurriendo fenómenos interesantes como la superfluidez y otros. Los procesos que ocurren en ellas pueden ser explicados mediante las interacciones entre las partículas fundamentales.4 Con el desarrollo de aceleradores de partículas más potentes y de una nueva generación de detectores, la física nuclear amplió su campo de estudio para abarcar la materia nuclear en condiciones extremas de densidad y temperatura. La posibilidad de producir el PQG en el laboratorio trajo nuevos retos que obligan a estudiar el comportamiento físico de este nuevo 37 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra Vista de una sección del túnel del LHC por donde circulan las partículas que chocarán. estado de la materia. La meta es producir este estado, estudiarlo y determinar sus propiedades. Por el solo hecho de existir, este sistema se vuelve interesante ya que pueden presentarse en él fenómenos nuevos. Como ocurrió con el estudio de la materia a muy bajas temperaturas que condujo al descubrimiento de la superconductividad y la superfluidez, se espera que a temperaturas muy elevadas, no observadas en ninguna parte del universo, se presente el PQG y con él se manifiesten fenómenos hasta ahora desconocidos. Preguntas como ¿Qué tipo de señales debemos observar para asegurar que se ha presentado el PQG? , ¿Qué grupo de partículas esperamos que se formen al enfriarse el PQG?, ¿Qué clase de procesos ocurren antes y después de la formación del PQG? o ¿Qué fenómenos son los dominantes?, hacen interesante este estudio. Es pertinente remarcar aquí que los científicos no andan en busca de conocimientos que sean útiles, sino que su interés es conocer y entender lo que ocurre en la naturaleza. Esta es su más fuerte motivación. Actualmente están en proceso varios experimentos en el LHC en el CERN y en RHIC, en Brookheaven, para producir, mediante choques de iones pesados a muy altas energías, el estado PQG. Ahí se estudiarán los fenómenos del PQG. LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA Toda la materia que conocemos aquí en la Tierra en forma macroscópica, está formada por moléculas, las cuales son los constituyentes fundamentales de todas las sustancias. Las moléculas se forman de 38 átomos, los cuales son las estructuras básicas de los elementos químicos. Los átomos a su vez se componen de un núcleo y los electrones orbitándolos. Los electrones, hasta donde se conoce en el presente, no tienen ninguna estructura y son en este sentido partículas elementales. Los núcleos están formados por protones y neutrones. Los protones y neutrones están formados por partículas llamadas quarks. Hasta el momento, no se ha encontrado que los quarks tengan subestructuras. Por lo tanto consideraremos a los quarks como partículas elementales. Llegado a este punto en la estructura de la materia, es conveniente introducir la manera moderna como se clasifican las partículas subnucleares. Para establecer la clasificación de las partículas es necesario introducir unos comentarios sobre las fuerzas fundamentales de la naturaleza. En la naturaleza se observan cuatro tipos diferentes de fuerzas o interacciones fundamentales: Las interacciones gravitacional, electromagnética, fuerte y débil. Todas las fuerzas o interacciones entre las partículas o entre los cuerpos macroscópicos pueden explicarse, en principio, en términos de estas cuatro interacciones fundamentales. La fuerza de gravedad es para nosotros la más familiar de todas ellas; es la fuerza que nos mantiene unidos a la Tierra, manteniendo a la vez a la Tierra y a los planetas de nuestro sistema solar unidos al Sol. La fuerza electromagnética nos es también familiar: está presente en los motores y máquinas eléctricas que usamos diariamente; es también la responsable de la estructura atómica y de la unión química. Tenemos entonces que la interacción electromagnética es la responsable de la formación de los átomos y de las combinaciones entre ellos. Esta fuerza es, por lo tanto, la que ocasiona la gran diversidad de materiales, plantas, animales y seres vivos en general, que pueblan la Tierra. La fuerza débil es la responsable del decaimiento radiactivo beta, así como también del decaimiento de un neutrón libre en un protón, un electrón y un antineutrino. En general, todos los procesos de interacción entre partículas subatómicas en los que intervienen neutrinos o antineutrinos, son debidos a la fuerza débil. Por último, la fuerza fuerte es la que permite la unión entre protones y neutrones en los núcleos atómicos. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra Las dos primeras fuerzas, se conocen desde hace mucho tiempo mientras que las fuerzas débil y fuerte fueron descubiertas en el primer tercio del siglo XIX. Estas cuatro fuerzas son suficientes para explicar todos los procesos físicos conocidos hasta ahora, tanto aquellos que ocurren a escala atómica como los que suceden en las estrellas y galaxias, con excepción de algunos descubrimientos recientes como son la materia y la energía oscuras, para las cuales no se tiene hasta el momento ningún modelo que las explique. LAS PARTÍCULAS FUNDAMENTALES Las partículas fundamentales de la naturaleza se clasifican de acuerdo con sus interacciones. Lo que en la actualidad se conoce como partículas fundamentales son los Leptones y los Quarks. Los leptones son partículas que no sienten la fuerza fuerte mientras que los quarks sí son sensibles a la fuerza fuerte. Las partículas que interaccionan mediante la fuerza fuerte, se llaman hadrones. Así que la primera gran clasificación de las partículas divide a estas en leptones y hadrones. Ejemplos de hadrones son el protón y el neutrón, mientras que el electrón y el neutrino son ejemplos de leptones. Todos los hadrones están formados por quarks. En particular, dentro de cualquier núcleo atómico tenemos como estructuras elementales a los quarks. Hasta el presente, los quarks se encuentran confinados dentro de los hadrones. Nunca se han observado quarks libres, es decir, fuera de los hadrones. Un atributo que poseen los quarks y que se introdujo por razones de consistencia de esta teoría con la teoría cuántica, es el color. Esta propiedad de los quarks nada tiene que ver con el concepto óptico de color y solo es un número cuántico que permite explicar los fenómenos que ocurren mediante la fuerza fuerte. El color en la CDC es equivalente a la carga eléctrica en la teoría electromagnética. Con esta idea en mente se habla de carga de color como el atributo asociado a la interacción fuerte. De aquí se deriva el nombre de la teoría que describe estas interacciones: Cromodinámica Cuántica. A diferencia de las cargas eléctricas que pueden ser observadas libres, en el electrón o el protón, por ejemplo, las cargas de color nunca se han detectado en forma libre. Siempre permanecen confinadas Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 Diagrama de fases para la materia nuclear. dentro de los hadrones. Uno de los propósitos en el diseño de nuevos experimentos en la física de partículas elementales es el de liberar las cargas de color y producir regiones dentro de la estructura de los núcleos atómicos donde las cargas de color se encuentren libres. A este estado se le conoce como PQG. Según la teoría moderna de las interacciones, estas se efectúan a través del intercambio de partículas entre las partículas que interaccionan. A estas partículas portadoras de la fuerza se les llama bosones de norma. Por lo tanto nos falta incluir estos bosones de norma en el conjunto de partículas que necesitamos para estructurar este artículo. Para evitar complicaciones en la presentación de estas ideas solo mencionaremos los bosones de norma para la fuerza electromagnética y para la fuerza fuerte. Los transmisores de estas fuerzas son: el fotón para la fuerza electromagnética y el gluón para la fuerza fuerte. En realidad, para el caso de la fuerza fuerte, se tienen un conjunto de ocho gluones, por razones que no explicaremos aquí. Tendremos así que cuando los quarks interaccionan entre ellos, lo hacen intercambiando gluones; de estos hay ocho tipos distintos. LA INTERACCIÓN FUERTE La teoría que describe las interacciones fuertes es la CDC. Entre las principales características de esta teoría está la propiedad de confinamiento del color. La razón por la cual se introduce la propiedad de confinamiento en la CDC es que experimentalmente no se han visto nunca a los quarks libres ni tampoco a los gluones. Este hecho fenomenológico debe 39 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra entonces incorporarse en la teoría, lo cual está representado en la hipótesis del confinamiento del color. Con esto establecemos que los quarks y los gluones, que tienen carga de color, deben estar confinados dentro de los hadrones. Debido a las características de la CDC y a la dificultad para resolver las ecuaciones fundamentales de movimiento que lleva asociadas, no ha sido posible hasta ahora entender y explicar a partir de conceptos básicos, el fenómeno y mecanismo de confinamiento. La hipótesis de trabajo para manejar fenomenológicamente este hecho es que los quarks y los gluones interaccionan tan intensamente que al intentar separar los quarks de un hadron, la energía que se requiere es tan grande que con ella se puede generar un par quarks-antiquark dando lugar a un nuevo hadron. Usando una analogía, podríamos decir que el fenómeno es equivalente a tratar de ionizar un átomo quitándole un electrón, y lo que ocurriría es que se forma un átomo nuevo a partir de la energía de ionización. El proceso involucra la ecuación de Einstein E=mc2 que relaciona la masa y la energía. Por su naturaleza, por la gran dificultad que representa el problema, el estudio de las interacciones fuertes se realiza separando los fenómenos en dos regiones energéticas: una corresponde a los fenómenos que ocurren en el interior de los hadrones y la otra a aquellos que ocurren en el exterior de ellos. La energía determina la región donde se debe trabajar. Para muy altas energías, penetramos al interior de los hadrones y ahí, aunque parezca extraño, el tratamiento es más sencillo, ya que se pueden utilizar las mismas técnicas, ya conocidas, que se emplean en la teoría cuántica del electromagnetismo, la cual es una teoría muy bien establecida. Sin embargo, a bajas energías, en la región fuera de los hadrones, las cosas se complican notablemente. Para poder estudiar los fenómenos de interacciones fuertes a bajas energías, se necesita introducir un tipo de metodología que lleva el nombre general de teorías no-perturbativas. En estas teorías se respetan los aspectos fundamentales de la CDC pero es necesario considerar hipótesis adicionales. Todas estas teorías no-perturbativas predicen que un sistema de hadrones interaccionando fuertemente sufrirá una transición de fase de materia hadrónica a materia de quarks y gluones cuando se somete a elevadas temperaturas y/o elevadas densidades. 40 Este fenómeno, conocido como des-confinamiento del color, conduce a la aparición de la fase de Plasma de Quarks y Gluones. El problema que nos interesa tratar en este artículo es el de establecer bajo qué condiciones de temperatura se consigue el desconfinamiento del color, es decir, la transición de fase al PQG. LA MATERIA EN CONDICIONES EXTREMAS DE TEMPERATURA Como ya se mencionó, las sustancias aquí en la Tierra están formadas por átomos y moléculas. Estas partículas, que constituyen todos los materiales, están en un estado de agitación caótica permanente, conocido como agitación térmica. La temperatura de un cuerpo es una manifestación de la energía cinética de los átomos y moléculas y está asociada al valor promedio de esta energía. Cuanto mayor es la energía cinética promedio de las partículas que forman el sistema, mayor es su temperatura. Como sabemos, al aumentar la temperatura de un cuerpo sólido este se convierte en líquido y si seguimos incrementando la temperatura se transforma en gas. Si la temperatura del gas aumenta la energía cinética adquirida por las moléculas conduce a que en las colisiones entre ellas se produzca la disociación molecular, dando lugar a la formación de un gas atómico. Si la temperatura de este gas se sigue incrementando continúa la disociación en componentes más simples. Empiezan por desprenderse algunos electrones, formándose un gas de iones y electrones, el cual se conoce como plasma. El plasma común, llamado cuarto estado de la materia, es por definición un gas ionizado con carga eléctrica neta total igual a cero. Existen plasmas de varios tipos, dependiendo de la temperatura del gas ionizado. La ionización de un átomo puede ser parcial o total y tendremos así un plasma de iones positivos y electrones, cuando la ionización atómica es parcial. Un estado de ionización muy leve se presenta en una flama, durante la combustión de carbón, gas butano o alcohol. Estados también de ionización parcial, pero más intensa, se presenta en la corona solar. Cuando la ionización es total, como en el núcleo de las estrellas, tendremos un plasma de núcleos atómicos Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra y electrones. En estados de temperatura más elevada los núcleos se pueden disociar dando lugar a un plasma de protones, neutrones y electrones. El estado de la materia que sería la última frontera en los procesos de disociación es la formación del plasma de quarks y gluones, donde los protones y neutrones se han disociado en sus componentes que son los quarks como las estructuras materiales, y los gluones como los mediadores de la fuerza entre los quarks. 5. Resumiendo estas ideas establecemos que a temperaturas por encima de los diez mil Kelvin todas las sustancias son gaseosas y existen solo en forma atómica ya que las moléculas se han disociado. A muy altas temperaturas el plasma consiste en núcleos, electrones libres y los fotones que aparecen en la interacción y que no son otra cosa que el campo electromagnético causante de las interacciones. A temperaturas aún mayores, que solo se pueden lograr a energías ultrarelativistas se forma el PQG. Aquí se usa la expresión ultra-relativista para referirse al caso de partículas con energías mucho más grandes que sus energías en reposo. En este caso, la expresión relativista para la energía dada por: puede reemplazarse por , EL PLASMA DE QUARKS Y GLUONES Para estudiar el PQG consideraremos como sistema inicial un núcleo atómico pesado, como por ejemplo, el núcleo de oro cuyo número atómico es 79. A este sistema le llamaremos materia nuclear. La materia nuclear, también llamada materia bariónica debido a que los nucleones que la constituyen son bariones, es el laboratorio donde se realizan las investigaciones sobre la formación del PQG. Para estudiar tanto la materia nuclear como el PQG estableceremos relaciones termodinámicas en un gas de fermiones (que corresponderá al gas de nucleones o al gas de quarks), y relaciones semejantes para el caso del gas de gluones. En la siguiente sección construiremos una ecuación que relaciona la presión y la densidad de energía para cada uno de estos gases. Con estos resultados podremos establecer las condiciones que se requieren para la transición de Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 fase de la materia bariónica a la fase de PQG. Dos desarrollos tecnológicos recientes nos permiten estudiar a la materia en condiciones extremas de temperatura y/o densidad. El primero de ellos es la construcción de aceleradores de partículas a energías tan elevadas que las partículas alcanzan velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz. El segundo de estos avances tecnológicos es el desarrollo de nuevos detectores de partículas, de dimensiones enormes y capaces de detectar partículas muy masivas y de elevadas energías. Estos modernos equipos han permitido a los físicos nucleares y físicos de partículas abrir nuevas áreas de investigación, entre ellas la del estudio de la materia nuclear sujeta a condiciones extremas de temperatura y/o densidad. Para lograr la formación del estado de PQG y estudiar el comportamiento de este estado de la materia hay actualmente dos grandes proyectos. En el laboratorio de Brookhaven, N.Y. en EUA, se construyó el RHIC, el cual acelera iones pesados, como oro o plomo a las energías más elevadas logradas hasta ahora. Al entrar estas partículas en colisión, se espera que se reproduzcan las condiciones que imperaron en los primeros microsegundos del nacimiento del universo y observemos el estado de PQG en pequeños fragmentos en el interior de la materia nuclear. Otro gran proyecto que se terminó en el año 2008 es el de la construcción del acelerador LHC. En él se han logrado energías muy superiores a las del RHIC y se podrán reproducir también las condiciones iniciales del universo. Entre los grandes logros de este proyecto tenemos ya el descubrimiento del bosón de Higgs, el cual fue otro de los propósitos del proyecto del LHC. La CDC predice que cuando la materia hadrónica es sometida a altas densidades y temperaturas, esta puede sufrir una transición de fase hacia un nuevo estado en donde los gluones y los quarks interaccionan débilmente en un estado de plasma de quarks y gluones que puede presentarse en un volumen macroscópico por tiempos suficientemente largos como para ser estudiada. Lograr observar este estado de PQG es de interés ya que proporciona información importante sobre el mecanismo de confinamiento, lo cual mejorará notablemente nuestra comprensión de la CDC, y se podrá comprender mejor la evolución y la estructura actual del universo, pues se supone que 41 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra el estado PQG se presentó en los primeros instantes del Big Bang. EL FORMALISMO DE LA CROMODINáMICA CUÁNTICA La cromodinámica cuántica es una teoría cuántica relativista de campos, renormalizable, con una simetría de norma local SU(3). La densidad Lagrangianal L de la CDC está dada por (1) donde y describen el campo de los quarks (campo de Dirac), es la derivada covariante, representan el campo de los gluones, (a=1, 2, 3, ..., 8), los cuales corresponden a los bosones de norma. Las λa son las matrices de Gell-Mann del grupo SU(3), y finalmente, es el tensor de campo de norma y las constantes de estructura del grupo, las cuales son antisimétricas ante el intercambio de cualquier par de índices. 6. Las características fundamentales de la CDC, son: a) la libertad asintótica y b) el confinamiento. La libertad asintótica de los quarks dentro de los hadrones es un hecho experimental que revela que los quarks se comportan dentro de los hadrones como si no interaccionaran entre ellos, es decir como si estuvieran en estado libre. Por otra parte, el confinamiento significa que los quarks están atrapados dentro de los hadrones sin posibilidad de escapar. Este hecho llevó a los físicos a proponer un modelo conocido como el modelo de bolsa, para explicar el confinamiento de los quarks y los gluones dentro de los hadrones. 42 Para entender la diferencia entre el comportamiento de la fuerza fuerte o fuerza de color, que es la que mantiene unidos a los quarks en el interior de los hadrones, es conveniente recurrir primero a la bien conocida fuerza electromagnética. Partiendo de la relación relativista de Einstein entre la masa y la energía E=MC2, encontramos que la energía de ionización de los átomos, por ejemplo, el caso del hidrógeno, donde la energía necesaria para separar el electrón del átomo, es igual al producto de la diferencia de masa entre la masa del electrón más la masa del protón cuando están aislados y la masa del átomo de hidrógeno, multiplicada por C2. A esta energía de ionización, también se le llama energía de enlace o energía de amarre entre el protón y el electrón. Simbólicamente escribimos EB=(∆M)C2 donde EB es la energía de enlace electrón protón en el átomo de hidrógeno, y ∆M=[(mp + me) - MH]C2, donde mp es la masa del protón, me es la masa del electrón y MH es la masa del átomo de hidrógeno. La energía de enlace o de ionización, es la energía que debemos proporcionar al átomo para separarlo en sus componentes: electrón más protón. De una manera similar, en los núcleos atómicos, la energía de enlace es la que debemos proporcionar al núcleo para descomponerlo en protones y neutrones. Esta energía se calcula mediante la relación de Einstein anterior dando valores que corresponden a los valores obtenidos experimentalmente. En este caso ∆M corresponde a la diferencia de masa entre la suma de las masas de los constituyentes individuales de los núcleos y la masa total del núcleo ya formado. Uno de los resultados sorprendentes de la cromodinámica cuántica o teoría de la interacción entre los quarks, es que un cálculo similar a los anteriores para calcular la masa de un protón, por ejemplo, no corresponde la masa de la suma de sus constituyentes (los quarks). Las masas individuales de los quarks que formen el protón se han estimado en 10 MeV/c2 cada una. Con esto la masa del protón sería del orden de 30 MeV/c2, que ni remotamente se aproxima al valor de 940 MeV/c2, que es la masa del protón. Para explicar el resultado anterior se introduce un concepto relacionado con el vacío de la CDC, el cual actúa de una manera muy diferente al vacío de la electrodinámica cuántica (la teoría cuántica Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra de la interacción electromagnética). Debido a que las ecuaciones que gobiernan el comportamiento de los quarks, son altamente no lineales, ocurre que los portadores de la fuerza de color interaccionan entre sí. Esto provoca que el vacío de la CCD, es decir, el estado de más baja energía, el cual se tiene cuando no hay cargas de color, resulta ser un estado con una configuración de campos de color muy complejo. Los quarks se encuentran formando los hadrones y para observarlos se requiere penetrar dentro de los hadrones. Para lograr esto se bombardean hadrones con otras partículas de muy alta energía, como electrones, por ejemplo. La libertad asintótica establece que solo a grandes energías se puede observar a los quarks y cuando se logra esto, los quarks aparecen dentro de los hadrones como si fueran partículas libres.7. El confinamiento es otra de las características de la CDC. Este se refiere a que los quarks no pueden presentarse en estado libre, fuera de los hadrones, ya que solo se les ha observado combinados formando hadrones. Las ecuaciones de movimiento que se derivan de la densidad Lagrangiana dada en la ec. (1), son ecuaciones no lineales y no pueden resolverse analíticamente. En el régimen de libertad asintótica, a elevadas energías, es posible aplicar métodos perturbativos. Entre los métodos no perturbativos están el de teoría de norma de lattice. Este método pretende resolver las ecuaciones de la CDC en una forma aproximada, reduciendo el número de grados de libertad del campo y reemplazando el continuo espacio tiempo por puntos discretos tomados en pequeñas celdas con el fin de hacer los cálculos. Este método de cálculo de teoría de norma de celdas es apropiado para calcular las condiciones bajo las cuales se puede efectuar la transición de materia nuclear o hadrónica al estado de plasma de quarks y gluones. Con el propósito de ilustrar las ideas planteadas en el estudio de los hadrones sometidos a condiciones extremas de presión, densidad y temperatura, realizaremos un cálculo usando un modelo de gas libre de quarks y gluones para el estado de plasma de quarks y gluones. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 MODELO DE GAS LIBRE PARA EL DESCONFINAMIENTO DE HADRONES La mecánica cuántica es la teoría que describe el comportamiento de los sistemas físicos a la escala atómica (10-10 m). Al final del siglo XIX, cuando el desarrollo de la tecnología permitió estudiar la materia a niveles de baja densidad, bajas temperaturas y cortas distancias, se presentaron ciertas dificultades para expresar los hechos que se observaban. Durante algunos años de esa época se acumularon muchas observaciones experimentales que la física de Newton no podía explicar. Entre los más relevantes encontramos los espectros de emisión que se producían en gases enrarecidos al someterlos a la exposición de intensos campos eléctricos. Los gases emitían luz con características muy particulares construyendo esto un reto para los físicos, que no podían explicar el fenómeno. El intento por explicar estos fenómenos, llevó a una revolución en la física que produjo la teoría que hoy conocemos como mecánica cuántica. La mecánica cuántica, una estructura matemática con una gran abstracción, logró explicar de una manera bellísima y precisa una inmensa variedad de fenómenos. Hoy en día esta estructura matemática teórica ha permitido entender los procesos químicos y los fenómenos que ocurren al nivel molecular, atómico, nuclear y sub-nuclear, constituyéndose en una teoría fundamental de la física moderna. El notable éxito de la teoría cuántica la han convertido en una teoría confiable a pesar de sus incomprensibles y misteriosas predicciones. CONDICIONES PARA PRODUCIR PLASMA DE QUARKS Y GLUONES En esta sección realizaremos un cálculo simplificado de las condiciones de temperatura bajo las cuales se puede obtener el estado de PQG. Consideremos el problema de una partícula en una caja cúbica de arista a y volumen V. Resolviendo la ecuación de Schrödinger para este problema obtenemos que el número de estados con momentum entre y está dado por la expresión 43 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra (2) donde V es el volumen de la caja. Usando coordenadas esféricas y considerando que el sistema que vamos a describir tiene simetría esférica, tenemos que Es conveniente definir la cantidad como la densidad de estados por intervalo de momentum (3) la cual también se conoce como la degeneración del estado de momentum con valor k. Para el caso de la materia nuclear, compuesta de protones y neutrones, existen dos estados de isospín (protón y neutrón) y dos estados de espín, lo cual da un factor de cuatro para el número de partículas que podemos colocar en cada estado de momentum de partícula independiente. Tendremos así que el número total de nucleones Np que podemos colocar en el estado fundamental de la materia nuclear, está dado por usado un tipo de unidades comúnmente usadas en la teoría nuclear llamadas unidades naturales. Sustituyendo esta expresión en la ec. (4), obtenemos que el momentum de Fermi para la materia nuclear a densidad normal, es kF=1.3 fm-1. Calculemos ahora la energía total de un sistema de fermiones en el estado fundamental; usando la ec. (3), y la relación , obtenemos: (5) donde g es el número de partículas que podemos colocar en cada estado de momentum p. El número total de partículas se obtiene integrando la ec. (5) (6) Con el propósito de estudiar la transformación de fase de materia hadrónica a plasma de quarks y gluones, consideraremos solo materia no extraña, es decir, aquella donde no interviene el quark extraño s, y que está formada solo por quarks u y d. En este caso la degeneración g está dada por g = Ncolor X Nespín X Nsabor = 3 X 2 X 2 =12. La energía total puede ser calculada de la ec. (5), usando la identidad que para el caso ultrarelativista, que es el que consideraremos aquí, donde kF es el momentum de Fermi. La integral es directa dando como resultado La densidad de nucleones, o densidad bariónica, entonces (7) está dada por (4) Por otra parte, la densidad normal o de saturación ρ0 de la materia nuclear es ρ0 =0.14 fm-3, donde hemos 44 Por otra parte, la relación entre la presión de los fermiones PQ, y la densidad de energía para un gas Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra de fermiones ultrarelativista, está dada por, 8 , sustituyendo esta última relación en la ec. (7), obtenemos (8) La ec. (8) determina la presión PQ que los quarks ejercen sobre la superficie que limita al volumen V. Por otra parte, en el modelo de bolsa para los hadrones, 9 el vacío de la cromodinámica cuántica, ejerce una presión B, hacia adentro de la bolsa que modela el hadrón y que es el requisito para el confinamiento de los hadrones. La suposición fundamental de este cálculo es que la condición para que se efectúe la transición del estado de hadrones al estado de plasma de quarks y gluones, es que ambas presiones sean iguales o que domine la presión de los quarks y se liberen del confinamiento. Tendremos entonces que Igualando B con PQ en la ec. (8), obtenemos Siendo la energía crítica para que ocurra la transición de fase. Introducimos ahora la densidad de partículas . La densidad crítica para los bariones es , puesto que cada barión está formado por tres quarks. Sustituyendo esto en la ec. (9), obtenemos (9) Cuando la densidad de los bariones alcanza este valor, ocurre la transición de nucleones a plasma de Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 quarks y gluones debido a que la presión externa B sobre la bolsa, ha sido igualada por la presión interna del sistema de quarks. Para hacer una estimación de la densidad bariónica que se requiere en la ec. (9), consideremos que la energía de un barión puede identificarse con la energía de su masa en reposo que tomaremos como de 1 GeV . De la relación relativista entre la presión y la densidad de energía, obtenemos que e igualando la energía E a un GeV y el radio R del barión a 1 fm, obtenemos que la presión PQ de los quarks tiene el valor (10) tomando PQ = B, en la ec. (10) y sustituyendo el resultado en la ec. (9) obtenemos que la densidad bariónica para que se produzca la transición al PQG, es nB,c= 0.7 fm-3 lo cual corresponde a cinco veces la densidad nuclear normal: es nB,c= 5ρ0. Esta densidad es muy grande y sólo apareció en los primeros instantes del universo, una fracción de segundo después del big bang. Esta densidad puede también presentarse actualmente en los núcleos de algunas estrellas como las estrellas de neutrones. En los laboratorios RHIC y el LHC se tiene la posibilidad de reproducir esas condiciones mediante el choque de núcleos pesados, aunque solo sea por breves instantes, pero suficientes para realizar estudios sobre el estado de PQG. SEÑALES QUE INDICAN QUE SE PRODUJO EL PQG EN UN EXPERIMENTO Los grandes problemas actuales de esta línea de investigación están relacionados con el cálculo de la cantidad de energía cinética de los núcleos que puede ser transformada en energía térmica y el porcentaje de energía potencial que se convertirá en energía de interacción entre los nucleones. Existen también dudas sobre cuáles serán los rasgos característicos que indiquen que se ha llegado a formar o presentar el 45 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra estado de PQG. Además hay todavía una pregunta sin respuesta y es la de cómo ocurrirá la hadronización (formación de hadrones) después de haberse alcanzado el estado de plasma de quarks y gluones, y luego el enfriamiento de éste. Calculemos ahora las condiciones de temperatura requeridas para que se logre la transición a PQG. Con el fin de simplificar los cálculos, consideremos un plasma formado por quarks, antiquarks y gluones, lo cual puede ser obtenido en el “derretimiento” de mesones, los cuales están formados por pares de quark-antiquark. Consideraremos solamente el caso de mesones formados por quarks u y d. En los diferentes modelos de bolsa para los hadrones se supone que los quarks se mueven libremente en el interior de la bolsa ejerciendo una presión sobre las paredes de esta. Dado que los quarks son fermiones, los consideraremos como un gas de Fermi. Para tener una bolsa estable, que no se expanda debido a la presión de los fermiones (quarks), necesitamos una hipótesis adicional: incluir una presión externa sobre la bolsa que permita equilibrar la presión de los quarks. Esta presión, introducida para mantener la estabilidad de la bolsa se conoce como presión de bolsa, y se supone que es ejercida por el vacío de la cromodinámica cuántica sobre la bolsa. Designaremos esta presión como B. El modelo de bolsa explica algunas características importantes de los hadrones y lo usaremos aquí para realizar algunos cálculos, los cuales se simplifican bastante usando este modelo, y obtener un resultado teórico cuantitativo para estimar las condiciones experimentales que permitan observar el fenómeno de transición al estado PQG. Se supone que a altas densidades o elevadas temperaturas los hadrones, representados por las bolsas, se traslapan y se fusionan ocasionando que se produzcan regiones relativamente grandes donde los quarks y gluones se mueven casi libremente; este es el estado de PQG. La manera de incluir la temperatura en los cálculos es a través de las distribuciones estadísticas que satisfacen los quarks y los gluones. Calculemos primeramente el número total de quarks y gluones usando la estadística de Fermi-Dirac y de BoseEinstein, respectivamente. 46 Para el caso de los quarks dnQ, el número de partículas con energías entre E y E + dt está dado por6 (11) donde g(E) es la degeneración del nivel de energía E, gQ = Ncolor X Nespín X Nsabor = 3 X 2 X 2 =12 es la degeneración para los quarks, y μ es el potencial químico, que en nuestro caso será tomado igual a cero ya que el plasma que vamos a considerar tiene el mismo número de quarks que de antiquarks. Similarmente, para el caso de los gluones, los cuales obedecen la estadística de Bose-Einstein, el número de partículas con energías entre E y E + dE está dado por 10 (12) con el mismo significado de las variables que el dado en la ec. (11), y gG = Nespín X Ngluones= 2 X 8=16, es la degeneración para los gluones. En el caso de los gluones, también ocurre que μ = 0. Debido a la relación Tenemos que g(E)dE = g(p)dp (13) Entonces, sustituyendo (13) en la ec. (3), y considerando el caso ultrarelativista, donde E = pc, obtenemos que el número de quarks con momentos entre p y p + dp está dado por La energía total EQ del sistema de quarks, se calcula con la relación (14) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra Un cálculo similar conduce a una energía total para los gluones dada por (15) Definiendo Las integrales en (14) y (15) adoptan formas más sencillas si hacemos el cambio de variable x = βpc, obteniendo (16) (17) El cálculo de la energía para los antiquarks conduce al mismo resultado que el obtenido para EQ. Tenemos entonces que la energía total del sistema de quarks y gluones es Sustituyendo aquí las ecuaciones (16) y (17), obtenemos para la energía total, (18) La evaluación de estas integrales se realiza de manera casi directa desarrollando las fracciones Por otra parte, en el caso ultrarelativista, la presión total P que ejerce el gas de quarks y gluones sobre la bolsa que modela los hadrones, , está relacionada con la energía total dada por la ec. (18) mediante la expresión (19) (19) los valores de las integrales son correspondiendo I1 a la expresión superior e I2 a la inferior. La expresión se conoce como función Zeta de Rieman11 y está tabulada con un valor de 1.08, similarmente, Suponemos que la condición para la transición del estado de hadrones al estado de PQG es que ambas presiones, la de los quarks sobre la bolsa P, y la presión de la bolsa, dada por B, sean iguales. Tendremos entonces que, de (18), (19) y la condición P = B, obtenemos que la presión del vacío sobre la bolsa es (20) donde se han usado unidades naturales k=1, y Tc para la temperatura crítica de transición. Estimando el valor de B por el valor de P, obtenido en la ec. (10), Con Usando unidades naturales, donde resultado final es: Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 , el Representación de la colisión de dos iones y la formación del PQG. 47 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra obtenemos para la temperatura crítica dada por (20), es Tc = 1.31 X 1012 K. Esta temperatura se dió en los primeros microsegundos después del Big Bang. De acuerdo con la relación entre la temperatura y la edad del universo, 12 se establece la ley de enfriamiento siguiente tenemos que para el valor obtenido arriba de Tc, la edad del universo en el momento que tenía esta temperatura, era de 10-5 segundos. PROBLEMAS EXPERIMENTALES PARA LA DETECCIÓN DEL ESTADO DE PLASMA DE QUARKS Y GLUONES La suposición de que en los primeros instantes del universo se presentó el estado de PQG, permanece hasta ahora solo como una hipótesis mientras no se confirme experimentalmente la existencia de este estado. Los experimentos de colisiones de iones pesados relativistas tienen el propósito de reproducir, a escala microscópica y por intervalos pequeños de tiempo, las condiciones que prevalecieron durante el inicio del universo. Existe un consenso general de que se logrará la transición al estado de PQG durante la colisión relativista de iones pesados. Uno de los problemas actuales es determinar cuál será la señal o el rasgo característico que permita ser detectado y que nos indique que el estado PQG se ha presentado. 13 Lograr esto permitirá entender mejor la evolución y la estructura presente del universo. Vista aérea del LHC 48 Una de las características de las colisiones entre iones pesados relativistas es que se desprende de ellas una gran cantidad de hiperones.13 La temperatura de la materia altamente comprimida, producto de la colisión de iones relativistas, puede ser estimada del tipo y número de estas partículas creadas o desprendidas en la colisión.14 Las señales que se espera obtener en las colisiones de iones pesados relativistas y que indican que se presentó el estado de plasma de quarks y gluones, es un flujo de mesones y bariones que contienen quarks extraños y cuya intensidad es mayor por un factor de dos cuando aparece el estado PQG que cuando esto no ocurre. La presencia de este flujo extra de mesones y bariones extraños será un indicador importante de que se presentó el estado de PQG. La presencia de partículas extrañas en las colisiones de muy alta energía se debe a la creación de pares extraños quark-antiquark. Dado que inicialmente la materia nuclear consiste solamente en quarks u y d, tenemos que la extrañeza original del sistema de partículas es cero. Por la ley de la conservación de la extrañeza, tenemos que después de los procesos regidos por las leyes de la interacción fuerte, esta debe conservarse. Tendremos entonces que las partículas extrañas creadas deberán aparecer en pares partícula-antipartícula o partículas para la conservaciones de la extrañeza. EL GRAN ACELERADOR COLISIONADOR Muy cerca de Ginebra, Suiza, se construyó la máquina más grande del mundo con el propósito de reproducir en un pequeño fragmento de materia, lo que ocurrió durante los primeros microsegundos del nacimiento del universo. Esta máquina tiene una parte que consiste de un inmenso tubo en forma de anillo circular de 27 Km de longitud, sepultado a una profundidad de cien metros bajo la superficie terrestre, localizándose una parte en Suiza y otra en Francia. Esta máquina, que es el acelerador de partículas más grande y de mayor energía del mundo, se terminó de construir en el año 2008. Se conoce como el Gran Acelerador Colisionador de Hadrones (LHC por Large Hadron Collider). Uno de los grandes éxitos del LHC, como se le llama en forma Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �La búsqueda del plasma de quarks y gluones/ J. Rubén Morones Ibarra abreviada, fue el descubrimiento del bosón de Higgs en el año 2012 que era la pieza que faltaba para completar la estructura teórica del modelo estándar. Con esto se tiene ahora una teoría robusta para explicar las interacciones entre las partículas elementales. En el LHC serán aceleradas partículas como protones u otros núcleos atómicos, hasta alcanzar velocidades muy cercanas a la de la luz, circulando en haces con direcciones opuestas en el anillo de 27 kilómetros de largo. El choque entre los dos haces de partículas será tan violento que reproducirá las condiciones iniciales del universo. Los experimentos están actualmente en proceso y se esperan grandes sorpresas, con fenómenos nunca antes observados, los cuales abrirán nuevas líneas de investigación en el campo de la física de partículas elementales. El proyecto de la búsqueda del PQG es de naturaleza multinacional donde colaboran más de mil científicos de treinta nacionalidades diferentes. Las temperaturas alcanzadas en el interior de los núcleos serán las más elevadas del universo, llegando a temperaturas cien mil veces mayores que las del interior del Sol. Se espera tener resultados sobre la recreación de lo que ocurrió en los primeros microsegundos del universo para el año 2016.15,16 Recientes descubrimientos han sido dados a conocer en choques de iones plomo-plomo y orooro. Hasta ahora no se ha logrado observar rastros de que se haya producido el estado de PQG en estos procesos. 16. Más recientemente, se anunció que se observó este estado en colisiones protón-plomo, sin embargo todavía es prematuro asegurar que se logró este objetivo.17-18 COMENTARIOS FINALES Como toda teoría física, la CDC requiere que se confirmen sus predicciones para fortalecerse como tal. Ya se ha desarrollado la tecnología para llevar a cabo la colisión de partículas y detectar la presencia de aquellas que se generan durante las colisiones, por ejemplo: con el experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment)19 en el CERN se ha reportado que en colisiones plomo-plomo se producen partículas que corresponden al PQG,20 y Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 lo mismo se reporta para colisiones protón-plomo.21 Sin embargo, estos resultados son recientes y son aun controversiales22 por lo que aún se están realizando experimentos que resuelvan esta controversia. Sin embargo, lo más importante hasta ahora es que la evidencia encontrada no se contrapone con la teoría propuesta para la formación del estado PQG. REFERENCIAS 1. Connecting Quarks with the Cosmos. National Research Council of The National Academies of Sciences. The National Academies Press. Washington, D.C. (2003). 2. E. V. Shuryak, The QCD Vacuum, Hadrons and Superdense Matter, Second edition, World Scientific, (2004). 3. G.B. Alaverdyan, A.R. Arutyunyan, Yu L.Vartanyan, Astronomy Letters 28,24 (2002). 4. P. Castorina , R.V. Gavai, H. Satz, Eur. Phys.J. C69 (2010) 169-178. 5. Satz Helmut, The Quark-Gluon Plasma, http:// arxiv.org/pdf/1101.3937.pdf (2011). 6. Peskin E. Michael and Schroeder, V. Daniel, An Introduction to Quantum Field Theory, AddisonWesley Publishing Company, (1995). 7. Gross David, J., Twenty Five Years of Asymptotic Freedom, hep-th/9809060. 8. Weinberg, Steven, Gravitation and Cosmology, John Wiley & Sons, N.Y., (1972). 9. 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Rubén Morones Ibarra 18. http://phys.org/news/2015-09-littlest-quarkgluon-plasma-revealed-physicists.html 19. http://home.cern/about/experiments/alice 20. http://link.springer.com/article/10.1007/ JHEP06%282015%29190#page-3 50 21.http://phys.org/news/2015-09-littlest-quarkgluon-plasma-revealed-physicists.html 22.http://www.popsci.com/science/article/201002/rhic-collider-creates-72-trillion-degreesfahrenheit-quark-gluon-plasma Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Vol. XVIII, No. 69 �Eventos y reconocimientos OBITUARIO M.C. Gabriel Fernando Martínez Alonso. El pasado 25 de septiembre falleció el M.C. Gabriel Fernando Martínez Alonso, quien tenía un título de Maestría en Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Estatal de Moscú “M. V. Lomonosov”, Rusia, con especialidad en Física Nuclear de bajas energías; también tenía la especialidad en Educación Superior, de la Universidad de Camagüey, Cuba. El M.C. Martínez Alonso estaba adscrito a la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, como Profesor Investigador de la Coordinación de Ciencias Básicas, contaba con el reconocimiento de Profesor de Perfil Deseable otorgado por el Programa para el Desarrollo del Profesional Docente (Prodep, antes Promep) de la Secretaría de Educación Pública. Era Coordinador de Estadística Competitiva de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y miembro del Comité Técnico de la revista Ingenierías. Fue miembro de la Red de Investigadores Educativos (RIE) de la Universidad Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 Autónoma de Nuevo León. Responsable del proyecto de investigación “Desarrollo y evaluación de competencias profesionales específicas”. Sus trabajos de investigación principales cubrían aspectos de enseñanza de la física, currículos basados en competencias y aprendizaje activo. CERTIFICACIÓN DEL CENTRO DE COMPETITIVIDAD Y PRODUCTIVIDAD EN INGENIERÍA Del 30 de agosto al 2 de septiembre se llevó a cabo la auditoría externa para la Certificación de las Normas ISO 14001:2004 y OHSAS 18001:2007 del Centro de Competitividad y Productividad en Ingeniería de la FIME. La auditoría fue efectuada por el Dr. Paul Castle y el Ing. Arturo Esperón, de la empresa International Premium Registrars. La FIME es la primera dependencia de la Universidad Autónoma de Nuevo León en implementar un Sistema de Gestión Integral y obtener su certificación según estas normas. Reunión de trabajo entre administrativos de la FIME con los auditores de International Premium Registrars. 51 �Eventos y reconocimientos NUEVO PROFESOR EMÉRITO DE LA FIME En la Sesión Solemne del H. Consejo Universitario de la Universidad Autónoma de Nuevo León, celebrada el pasado 10 de septiembre, encabezada por el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, rector de la UANL con la presencia del Lic. Rodrigo Medina de la Cruz, gobernador del estado de Nuevo León, se otorgó el nombramiento de Profesor Emérito a ocho profesores, entre ellos al M.C. Esteban Báez Villarreal, quien es profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y ex-director de la misma facultad. Los profesores que recibieron este nombramiento son:: Dr. Juan Francisco Pissani Zúñiga Facultad de Agronomía Lic. José Luis Garza López Facultad de Artes Escénicas Dr. José Rosbel Chapa Guerrero Facultad de Ciencias de la Tierra MC. Esteban Báez Villarreal Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica MA. Gloria Nelly Páez Garza Escuela Industrial y Preparatoria Técnica “Pablo Livas” MEC. María del Carmen Quistiano Benavides Preparatoria 6 MMC. Dagoberto Silva Fernández Preparatoria 14 MC. Francisco Abarca Leyva Preparatoria 23 M.C. Esteban Báez Villarreal. 52 NUEVO INTEGRANTE DE LA JUNTA DE GOBIERNO El pasado 10 de septiembre, en la Sesión Solemne del H. Consejo Universitario de la Universidad Autónoma de Nuevo León, presidida por el rector, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, se le tomó protesta como integrante de la Junta de Gobierno al Dr.Benjamín Limón Rodríguez. El nuevo integrante es Doctor en Ingeniería con énfasis en Ciencias del Agua de la Universidad Autónoma del Estado de México y cuenta con diversos reconocimientos: Medalla al Mérito Cívico, otorgada por el Gobierno del estado de Nuevo León, Profesor Emérito de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Reconocimiento al Mérito Académico, otorgado por la ANFEI, Medalla al Mérito Ecológico otorgada por el R. Ayuntamiento de Monterrey N.L., Medalla al trabajo y Perseverancia Diego Díaz de Berlanga, otorgada por el R. Ayuntamiento de San Nicolás de los Garza Nuevo León, Huésped Distinguido de la Ciudad de Mérida Yucatán, Medalla y reconocimiento como Primer Lugar en el Quinto Concurso Anual de Obras Cemex y la Cámara Nacional de la Industria de la Construcción, Premio de Ingeniería Civil en el Área de la Investigación por el Colegio de Ingenieros Civiles de Nuevo León, Premio y reconocimiento al Mérito Académico otorgado por el colegio de Ingenieros Civiles de Nuevo León, premio Nuevo León a la Ecología, Mención Honorífica Banca Serfín en Concurso Nacional de Investigación. El Dr. Limón Rodríguez es profesor de la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL y en la FIME es miembro del Consejo Editorial de la revista Ingenierías. Dr. Benjamín Limón Rodríguez. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 �Eventos y reconocimientos DIPLOMADO DE ALTA DIRECCIÓN ANFEI Del 10 al 12 de septiembre se llevó a cabo en la FIME la primera sesión del “Diplomado de Alta Dirección para Directores de Instituciones Formadoras de Ingenieros”. Este diplomado fue creado por la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería (ANFEI), en esta ocasión la FIME es la sede, a la que asistieron directivos de diversas instituciones del país. Secretario de Investigación, Innovación y Posgrado; y el Dr. Juan Manuel Alcocer González, Secretario Académico, para entregar el premio a las mejores tesis de licenciatura y maestría. El Premio a la Mejor Tesis de Maestría 2014 en el área de Ingeniería y Tecnología y Arquitectura, correspondió al M.C. David Elizondo Lozano, de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica por su trabajo “Aspectos físicos y factores que determinan la calidad superficial en el maquinado de compósitos de matriz polimérica reforzados con fibras”, asesorado por el Dr. Moisés Hinojosa Rivera. Participantes del Diplomado de Alta Dirección ANFEI. PREMIO A LA MEJOR TESIS DE MAESTRÍA El pasado 22 de septiembre se realizó una ceremonia presidida por el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León; el Dr. Mario César Salinas Carmona, Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 Desde la izquierda, Dr. Arnulfo Treviño Cubero, Subdirector Académico de la FIME, M.C. David Elizondo Lozano, y Dr. Moisés Hinojosa Rivera. 53 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL * Julio - Septiembre 2015 Jesús Manuel Pérez Osuna, Maestria en Ingeniería con orientación en Manufactura. Proyecto: “Reducción de queja cliente por rompimiento”, 2 de julio. David Abraham de la Cruz Mireles, Maestría en Logística y Cadena de Suministros con orientación en Dirección de Operaciones. Proyecto: “Elección del sistema de distribución adecuado para una empresa manufacturera de giro electrónico”, 2 de julio. Gladys Treviño Flores, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Estrategias de gestión para el mejoramiento de la Beca Fundación UANL”, 3 de julio. Jesús Gerardo García Martínez, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecánica. Proyecto “Métodos de modelación para una suspensión automotriz pasiva mediante Matlab y Simulink”, 3 de julio.. Héctor Ulises Luna Salas, Maestría en Ingeniería con orientación en Eléctrica. Proyecto: “Estudio de calidad de la energía a una planta siderúrgica”, 3 de julio. Clemente Jr. Cantu Linares, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Procesos esbelto (reducción de costos)”, 6 de julio. Pamela Jocelyn Palomo Martínez, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Proyecto: “Problema del agente viajero selectivo con restricciones adicionales”, 8 de julio. * Información proporcionada por la Coordinación de Titulación de Posgrado. 54 Roberto Carlos Arellano Rodriguez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Índice de terminación de estudios”, 9 de julio. Nathaly Lizzy López Treviño, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales. Tesis: “Estudio de las Propiedades Mecánicas de Aleaciones Fe-Si”, 10 de julio. Omar Guzman García, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Beneficios financieros de la mejora continua a través de la herramienta del mapa de flujo de valor”, 15 de julio. Jorge Enrique Herrera Arroyave, Maestría en Ingeniería Aeronáutica con orientación en Estructuras. Tesis: “Diseño estructural de un sistema CUBESAT con recubrimiento de barrera térmica”, 17 de julio. Carmen Guadalupe Rantería Ovalle, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Índice de terminación de estudios”, 17 de julio. José Evaristo Grimaldo Bovio, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Optimización en línea de ensamblaje automotriz”, 17 de julio. César Arturo Saenz Alanís, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Proyecto: “Secuencias de trabajos en sistemas de producción flexibles”, 21 de julio. Norberto Alejandro Hernández Leandro, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Tesis: “Métodos constructivos basados en relajación Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL lagrangiana para el problema de planeación de horarios a empleados”, 21 de julio. Eduardo López Aguilar, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Tesis: “Formulaciones lineales del problema del ruteo de vehículos con restricciones de sincronización”, 21 de julio. Leilania Lizeth Gamez Ruiz, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Proyecto: “Uso de las Tic´s para mejorar los promedios en la academia de química del CIDEB”, 22 de julio. Erika Elizabeth Contreras Sosa, Maestría en Ingeniería de la Información con orientación en Informática. Proyecto: “Selección del mejor candidato en recursos humanos por medio de tecnologías de la información”, 22 de julio. Manuel Alejandro Lira Martínez, Maestría en Ciencias en Ingeniería Aeronáutica con orientación en Materiales. Tesis: “Sulfidación en alta temperatura en superaleación haynes 230 empleada en anillos sin costura de turboreactores de aviones”, 23 de julio. Pedro Inés Loera Martínez, Maestría en Ciencias en Ingeniería de Sistemas. Tesis: “Secuenciasción de tareas en una máquina con tiempos de preparación dependientes de la secuencia y etapas fijas de mantenimiento preventivo”, 23 de julio. Sergio Rolando López Prado, Maestría en Ingeniería con orientación en Eléctrica. (Por materias), 24 de julio. Cuitlahuac San Vicente Fuentes, Maestría en Ingeniería con orientación en Eléctrica. (Por materias), 24 de julio. Edgar Germán Pardo Salinas, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecatrónica. (Por materias), 24 de julio. Carlos Eduardo Perea Guajardo, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Finanzas. Proyecto: “Optimización de factura electrónica”, 24 de julio. Eri cka Ur bano Ro drí gue z, M aestr ía e n Administración Industrial y de Negocios con orientación en Finanzas. Proyecto: “Murez Invercap”, 24 de julio. Néstor Ivan Martínez Rivera, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mécanica con Especialidad en Materiales. Tesis “Análisis término y modal de Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 un convertidor catalítico mediante el método de elemento infinito”, 27 de julio. Kevin Yibraim Morales Flores, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Proyecto: “Reducción de SCRAP producido por máquinas moldeadoras”, 27 de julio. Sergio Héctor Martínez Arredondo, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Finanzas,. Proyecto: “Análisis financiero industrias Bachoco S.A.B. de C.V.” , 27 de julio. Fernando Yoshua Guzman Pereira, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales. Tesis: “Fractura en aceros de alta resistencia: mecanismos de agrietamientos y autoafinidad en superficies de fractura”, 29 de julio. Francisco Eduardo López Castillo, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica. Tesis: “Diagnostico de fallas basado en observadores con convergencia en tiempo finito”, 31 de julio. Miguel Ángel Bocanegra Galván, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales. Tesis “Estudio del efecto del procesamiento termomecánico sobre los parámetros de formabilidad en aceros IF para aplicaciones automotrices”, 31 de julio. Juan José Ramírez Natera, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Tesis: “Optimización del proceso de producción de hierro nodular para piezas automotrices”, 31 de julio. Guillermo Campos Ocampo, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Tesis: “Desarrollo y evaluación de un filtro de partículas para GPF sistemas de escape en motores de gasolina”, 31 de julio. P atr i ci a P ec h e A l ej a nd ro, M a e s t r í a en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad, Proyecto: “Creación de una empresa”, 31 de julio. Otoniel García Sepúlveda, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica, Encriptado de datos con osciladores caoticos de orden fraccionario, 31 de julio. Salvador Eduardo Velasco Pérez, Maestría en Ingeniería de la Información con orientación en 55 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Informática, Proyecto: “Lematización y corrección ortográfica RSNWEB”, 5 de agosto. Emmanuel Valdez Cabello, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura, Proyecto: “Mesa flexible para el soldado de estructuras”, 7 de agosto. Ana Karen Cavazos Robledo, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales, Proyecto: “Estrategias motivaciones aplicadas en troquelados y laminados Monterrey S.A de C.V”., 12 de agosto. Sandra Delia Bernal Aguayo, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad, Proyecto: “Diseño de propuesto de una empresa de consultoría”, 14 de agosto. Jesús Armando Cumplido Rodríguez, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Diseño y Análisis. Proyecto: “Optimización de espacios dentro de un centro de distribución mediante el incremento de la capacidad implementando el uso de racks”, 17 de agosto. Jorge Arturo Martínez González, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Diseño y Análisis. Proyecto: “Uso de la mejora continua para alcanzar indicadores clave mediante un sistema de administración”, 26 de agosto. Doris Karina Guzmán Coronado, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales, Proyecto: “Rotación, causas y solución”, 26 de agosto. Héctor Esponda Hernández, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica, Tesis: “Identificación de la corriente inrush en un transformador de potencia utilizando análisis modal”, 27 de agosto. Fernando Guerrero Vélez, Maestría en Ingeniería Aeronáutica con orientación en Dinámica de Vuelo, Tesis: “Diseño de sistema de navegación y guiado para un vehículo aéreo”, 28 de agosto. Perla Yamile González Dueñez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Proyecto: “Estudio de las competencias relacionadas al proceso investigativo, caso mujeres estudiantes de posgrado”, 31 de agosto. Rolando Cruz Vesrastegui, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecatrónica, Proyecto: 56 “Mecatrónica aplicada en la medicina”, 4 de septiembre. Carlos Alberto Villarreal Padilla, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad, Proyecto: “Puesta en marcha y posicionamiento en el mercado de una bebida elaborada a base de suero de leche de vaca”, 9 de septiembre. Pedro Iván López Hernández, Maestría en Ingeniería de la Información con orientación en Informática, Proyecto: “AP NET 5CO: promoción y comunidad de AsP.Net5”, 9 de septiembre. Evangelina Ramírez Montaño, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales, Proyecto: “Proyecto de negocio”, 14 de septiembre. Mayté Salazar Garza, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operaciones, Proyecto: “Selección de socios de transportes mediante la herramienta cuantitaiva AHP.”, 14 de septiembre. Rodrigo Guillermo Triana Reyna, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecánica, Proyecto: “Esfuerzos residuales en soldaduras en componentes estructurales”, 15 de septiembre. Jorge Manuel Taboada Solís, Maestría en Ingeniería Aeronáutica con orientación en Materiales. Tesis: “Caracterización de superaleación base níquel C-263 de anillo de forja sin costura en la industria aeronáutica”, 17 de septiembre. Luis Alberto Espinoza Zuñiga, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Automotriz, Tesis: “Evaluación de la integridad superficial de la aleación de AI-6063 para componentes automotrices”, 18 de septiembre. Manuel Tovar García, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales, Proyecto: “Cultura del reciclaje en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME)”, 21 de septiembre. Sergio Armando Bustamante Rodríguez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad, Proyecto: “Diagnóstico Energético”, 21 de septiembre. Gerardo de Jesús Balderas Juárez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Finanzas, Proyecto: “Safe Now”, 23 de septiembre. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Eduardo Valverde Reyes, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con orientación en Materiales, Tesis: “Comportamiento fotooxidativo de compositos de polietileno de alta densidad con incorporación m-Bi2MoO6”, 25 de septiembre. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 Carlos Alberto Haro Hernández, Maestría en Ingeniería con orientación en Eléctrica, Proyecto: “Evaluación de condición y estimulación de vida residual de transformadores de potencia en servicio”, 28 de septiembre. 57 �Acuse de recibo Revista internacional de métodos numéricos para cálculo y diseño en ingeniería La revista contribuye a la difusión de los desarrollos teóricos y aplicaciones prácticas de los métodos numéricos en español y portugués. Aunque su publicación física trimestral se encuentra en la Universidad Politécnica de Cataluña en España, cuenta con colaboraciones de la Sociedad Española de Métodos Numéricos en Ingeniería de Barcelona, la Asociación Argentina de Mecánica Computacional de Santa Fe, Argentina y del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería también de Barcelona, España. Los nuevos números de la revista pueden ser accedidos mediante la siguiente página: http://www.elsevier.es/es-revista-revistainternacional-metodos-numericos-calculodiseno-ingenieria-338 DOCM 58 Ingenium Ingenium es una publicación que realiza la Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas de la Universidad Santiago de Cali. En sus articulos se podrán encontrar diversos estudios que aportan a la ingeniería. En el presente número podemos encontrar un artículo sobre el Uso de biomasas para la adsorción de plomo, níquel, mercurio y cromo, realizado por Candelaria Tejada Tovar, el cua plantea realizar dicho proceso por subproductos agrícolas por estar altamente disponibles y ser económicos y eficientes. La revista puede ser encontrada electronicamente en la página: http://revistas. usc.edu.co/ DOCM Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 �Colaboradores Almaguer López, Rafael Baruc Estudiante de Ingeniero en Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. Tiene habilidades para el diseño electrónico y programación de microcontroladores. Ha colaborado en actividades académicas relacionadas en este campo de la ingeniería. Sus intereses son en electrónica vinculada con la inteligencia artificial. Bolarín Miró, Ana María Química Metalúrgica por la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Barcelona, España (1994). Doctorado en Ciencias de los Materiales Metálicos por la Universidad de Barcelona, España (1999). Actualmente es profesor Investigador de la UAEH desde 1999, miembro del SNI nivel 2 y profesor con perfil deseable PROMEP. Cortés Escobedo, Claudia Alicia Ingeniera Química Industrial (2001) y Maestra en Ciencias en Metalurgia y Materiales por la ESIQIEIPN (2005). Doctora en Ciencias en Materiales por el CINVESTAV-IPN (2007). Posdoctorado en la Universität des Saarlandes, Saarbrucken, Alemania (2009). Posdoctorado en la ITODYS, Université de Paris Diderot, Paris, Francia (2013). Actualmente es docente-investigadora en el CIITEC-IPN desde 2006 y miembro del SNI nivel 1 desde 2009. Sus líneas de investigación están dirigidas hacia la síntesis y caracterización de materiales funcionales. Cabrera Ríos, Mauricio Obtuvo el doctorado en Ingeniería Industrial y de Sistemas en la Universidad Estatal de Ohio en 2002. Llevó a cabo el posdoctorado en la misma universidad durante el 2003. Del 2004 al 2008 fue Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 profesor investigador (SNI Nivel 1) en el Programa de Posgrado en Ingeniería de Sistemas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Del 2008 a la fecha ha estado afiliado al Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez. Sus intereses de investigación abarcan la caracterización estadística, la modelación matemática y la optimización de criterios múltiples en procesos tanto de manufactura como biológicos. Autor de más de 50 artículos técnicos arbitrados y director del Applied Optimization Group (/www.facebook. com/AppliedOptUPRM/). Editor fundador de JOUST (Journal of Undergraduate Research Students) y colaborador de Ingenierías desde el 2005. García Solís, Adrián Emmanuel Estudiante de Ingeniero en Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. Realizó sus prácticas profesionales en el área de Calidad estandarizando procesos para Servicios Integrales Nova de Monterrey. Obtuvo reconocimiento al mérito académico por parte de la FIME, formando parte del grupo de los 100 mejores promedios de la Facultad. Garza Navarro, Marco Antonio Ingeniero Mecánico Electricista (2004), M.C. en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales (2006) y Doctorado en Ingeniería de Materiales (2009) por la FIME-UANL. Premio de Investigación UANL-2009, Nivel I en el SNI. Actualmente es Profesor Investigador de la FIME-UANL. Gaytán Cavazos, Carlos Recibió el grado de Ingeniero Mecánico Electricista en la Universidad Autónoma de Nuevo León. 59 �Colaboradores Ingresó a la empresa Prolec GE en año de 1988 especializándose durante más de dos décadas en el diseño de los transformadores. Actualmente es el Gerente de Tecnología y Desarrollo de Producto para la división de Transformadores de Distribución. Carlos es miembro activo y lidera varios grupos de trabajo de la IEEE. González González, Virgilio Químico Industrial con Maestría en Química Orgánica por la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL y Doctorado en Ingeniería de Materiales otorgado por la FIME-UANL. Ha sido investigador científico en el campo de los polímeros desde 1975, tiene en su haber más de 40 publicaciones técnico-científicas y de difusión. Ha sido jefe de los departamentos de Fisicoquímica de Polímeros y Macromoléculas. Es miembro del SNI nivel II. Es profesor de tiempo completo de la FIME desde 1998. Idárraga Ospina, Gina Ingeniera Electricista de la Universidad Nacional de Colombia- Sede Medellín (2002). Doctora en Ingeniería Eléctrica, Universidad Nacional de San Juan (UNSJ), Argentina (2007). Investigadora invitada de la Friedrich Alexander Universität, Erlangen- Nürnbert, Alemania (2006 y 2009). Actualmente Profesora Investigadora de la División de Posgrado en Ingeniería Eléctrica en la Universidad Autónoma de Nuevo León. México. (desde 2008). Sus áreas de interés incluyen la simulación y modelado de fenómenos transitorios, procesamiento de señales y aplicación de la transformada wavelet en sistemas eléctricos de potencia. López Guerrero, Francisco Eugenio Ingeniero Mecánico Electricista e Ingeniero en Control y Computación de la UANL Obtuvo el grado de Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas en la misma Universidad, durante estos estudios participó en la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania en donde desarrolló su tesis de maestría. Doctor en Ingeniería de Materiales en la Universidad Autónoma de Nuevo León trabajando en conjunto con el Departamento de Materiales y Automatización de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Profesor de tiempo completo de la División de Ingeniería Mecánica de 60 la FIME. Miembro del Cuerpo Académico “Sistemas Integrados de Manufactura”. Martínez Calderón, Horacio Estudiante de Ingeniero en Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. Obtuvo el título de Técnico en Electrónica por el Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios #34.Tiene experiencia en el diseño mecánico y de circuitos electrónicos, así como el manejo de inglés certificado EXCI. Sus áreas de interés son la robótica y sistemas de control robustos. Actualmente hace su tesis en el postgrado de eléctrica de la FIME, en el campo de conversión eficiente de energía. Morones Ibarra, J. Rubén Licenciado en Ciencias Físico Matemáticas (UANL). Obtuvo su doctorado en Física en el área de Física Nuclear Teórica en la University of South Carolina, USA. Actualmente es maestro de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL. Ortiz Méndez, Ubaldo Egresado de la Facultad de Ciencias FísicoMatemáticas de la UANL, obtuvo su DEA en Ciencias de Materiales en la Universidad Claude Bernard de Lyon, Francia y su doctorado en Ingeniería de Materiales en el INSA de Lyon. Es investigador de la FIME-UANL, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias y miembro del SNI. Actualmente es director del Centro de Innovación, Investigación y Desarrollo en Ingeniería y Tecnología (CIIDIT). Palomino Reséndiz, Roberto Luis Ingeniero en Mecatrónica por el Instituto Tecnológico de Tlalnepantla (2010), con especialidad en Control y Automatización de procesos de manufactura, Actualmente estudiante del programa de Doctorado en Ciencias de los Materiales por la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Saldívar Hinojosa, Juan José Recibió el grado de Ingeniero Mecánico Electricista en 1991 en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Ingresó a la empresa Prolec GE en año de 1991 como Ingeniero de Diseño y actualmente se desempeña como Gerente de Desarrollo de Producto en el Departamento de Desarrollo de Producto en la División de Transformadores de Distribución. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 �Colaboradores Sánchez de Jesús, Félix Ingeniero Mecánico-Electricista por la FI-UNAM (1993). Master en Tecnología de Pinturas, Fundación Bosch i Gimpera-Universidad de Barcelona, España (1995). Doctorado en Ciencias de los Materiales Metálicos por la Universidad de Barcelona, España (1999). Actualmente es Profesor-Investigador de la UAEH desde 2000, miembro del SIN nivel 1 y líder del CA-PQFES-UAEH, PROMEP. Tenorio González, Felipe Nerhi Ingeniero Mecánico Automotriz por la Universidad Politécnica de Tecámac, México (2013). Actualmente estudiante del Doctorado en Ciencias de los Materiales en la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México. Torres Castro, Alejandro Maestro en Ciencias y Doctorado en Ingeniería de Materiales por la FIME-UANL. Posdoctorado en University of Texas at Austin, USA. Actualmente es profesor investigador en la FIME. Torres Treviño, Luis Martín Cursó la Licenciatura en Electrónica con especialidad en Sistemas Digitales en la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí 1994. Obtuvo el título de Maestría en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Control automático por parte de la misma facultad 1997. Se tituló de Doctor en Ciencias con especialidad en Sistemas Inteligentes en el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey campus Monterrey en el año de 2001. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 Actualmente labora como profesor investigador Universidad Autónoma de Nuevo León Vera Serna, Pedro Ingeniero Mecánico del Instituto Tecnológico de Pachuca (1998), Doctorado en Ciencias de los Materiales por la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (2010), Estancia de Investigación en la Universidad Tecnológica de Bratislava en Eslovaquia (2008), ha participado en proyectos de mejora, investigación y desarrollo tecnológico de materiales, procesos de manufactura y diseño en empresas como Zetrak, DINA, Bombardier, Cooperativa de Trabajadores de Pascual, Transmasivo, Nafex. Actualmente Profesor de Tiempo Completo en la Universidad Politécnica de Tecámac, con la distinción de SNI nivel I. Zambrano Gómez, Elisa Recibió el grado de Ingeniero Mecánico Electricista en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Adicionalmente obtuvo el título de Ingeniero así como una Especialidad en Energías renovables por parte de l’École Nationale d’Ingénieurs de Metz en Francia. Posteriormente cursó la Maestría en Ingeniería Eléctrica en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Ingresó a la empresa Prolec GE en año de 2011 como Ingeniero de Desarrollo Eléctrico en el Departamento de Desarrollo de Producto en la División de Transformadores de Distribución. Actualmente se desempeña como Líder de Planeación Tecnológica. 61 �Información para colaboradores Se invita a profesionistas, profesores e investigadores a colaborar en la revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril y reportes de investigación. El envío de artículos a la revista Ingenierías para su publicación implica el ceder los derechos de autor a la UANL. Es requisito que las colaboraciones sean producto del trabajo directo de los autores estableciendo claramente su contribución; y que estén escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. Las contribuciones no deberán estar redactadas en primera persona. Todos los artículos recibidos estarán sujetos a arbitraje de tipo doble anónimo siendo el veredicto inapelable. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, precisión de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. CRITERIOS EDITORIALES Los autores de artículos de revisión o divulgación deberán contar con una producción directa reconocida en la temática de interés de la revista. Estos trabajos deben ofrecer una panorámica del campo temático, separar las dimensiones del tema, mantener la línea de tiempo y presentar una conclusión que derive del material presentado. No se aceptan reportes que muestren solamente mediciones. Los artículos deben presentar los resultados de las mediciones acompañados de su análisis detallado, un desarrollo metodológico original, una manipulación nueva de la materia o ser de gran impacto y novedad social. Sólo se aceptan modelos matemáticos que sean validados científicamente dentro del propio trabajo. No se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen mediciones y se efectúe un análisis de correlación para su validación. No se aceptan protocolos de 62 investigación, proyectos, propuestas o trabajos de carácter especulativo. Los artículos a publicarse en partes, deben enviarse al mismo tiempo, pues se arbitrarán juntos. LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar para su consideración editorial: artículo, material gráfico, fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras, en formato electrónico .doc en Word, en CD o por e-mail a la dirección: revistaingenierias@uanl.mx El título del artículo no debe exceder de 80 carácteres. El número máximo de autores por artículo es cinco. La extensión de los artículos no deberá exceder de 15 páginas tamaño carta (incluyendo gráficas y fotos) en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras, así como un máximo de 5 palabras clave tanto en español como en inglés. Las referencias deberán ir numeradas en el orden citado en el texto. Las fichas bibliográficas incluirán, en orden, los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Debe incluirse al menos una imagen o gráfica por página, con resolución de al menos: 300 dpi y 15 cm en su lado más pequeño. Las imágenes además de estar incluidas en el artículo, deben enviarse en archivos individuales en formato .tif, .eps o .jpg CONTACTO Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4000 Ext. 5854 Fax: 8332-0904 E-mail: revistaingenierias@uanl.mx Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 �Código de ética Autores Los autores deben presentar una narración concisa y exacta del trabajo desarrollado, así como una discusión objetiva de su significado intelectual y científico. Los autores deben abstenerse de ofrecer los mismos manuscritos que se encuentren en consideración por otras publicaciones. Los autores deben incluir en su manuscrito detalles suficientes y referencias a fuentes de información públicas para hacer posible la reproducción del trabajo por terceros. Los autores deben abstenerse de presentar críticas personales en sus trabajos. Los autores deben citar aquellas publicaciones que son antecedentes esenciales para comprender el trabajo. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo de las instituciones y organismos que hayan contribuido significativamente al desarrollo del trabajo, así como a colaboradores que hayan contribuido de manera importante, pero sin que hayan llegado a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo a colaboradores fallecidos que hayan contribuido de manera importante, pero sin que lleguen a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera, señalando la fecha de su muerte. Los autores deben abstenerse de utilizar nombres ficticios o seudónimos. Los autores deben responsabilizarse del material que presentan en su manuscrito. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido mediante comunicación privada que no se localice en publicaciones. Revisores Los autores deben abstenerse de incluir información obtenida en el proceso de servicios confidenciales, tales como documentación para concursos o solicitudes de becas. Los revisores deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido de manera confidencial sin el permiso explícito correspondiente. Los autores deben abstenerse de citar publicaciones que no se relacionen o que sólo se relacionen remotamente con la materia. Los autores deben abstenerse de incluir como autores a terceros que no cumplan con el criterio de coautoría, el cual consiste en la contribución significativa al desarrollo y preparación del trabajo. Los autores deben incluir a los coautores fallecidos que cumplan con el criterio de coautoría, asentando la fecha de su muerte. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año XVIII, No. 69 Los revisores deben declinar cualquier invitación para evaluar un manuscrito si no se consideran calificados, carecen de tiempo para juzgar o se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los revisores deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los revisores deben abstenerse de expresar críticas personales. Los revisores deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los revisores deben abstenerse de utilizar o difundir información, argumentos o interpretaciones no publicadas contenidas en un manuscrito bajo consideración, 63 �Código de ética excepto con el consentimiento expreso de los autores posteriormente al proceso de evaluación. Los revisores deben considerar en su revisión posibles errores o fallas de los autores al citar el trabajo relevante de otros. Los revisores deben informar al editor si encontraran alguna semejanza substancial entre el manuscrito y cualquier otro trabajo. Los revisores no deberán intentar contactar a los autores, si hubieran inferido su identidad, previamente a haber emitido su fallo. Editor El editor debe dar consideración justa e imparcial a todos los manuscritos ofrecidos para su publicación, juzgando cada uno de sus méritos científicos o tecnológicos, sin prejuicios de raza, género, religión, creencia, origen étnico, ciudadanía, filosofía o política del autor. El editor debe considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. El editor debe abstenerse de expresar crítica personal. El editor debe explicar y apoyar su juicio final para que los autores comprendan el fundamento de las observaciones. El editor debe abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando cuente con el permiso del autor. El editor deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a ninguna persona fuera de aquellos a los que se les solicite consejo profesional. El editor debe respetar la independencia intelectual de los autores. El editor debe procesar los manuscritos con diligencia. El editor debe ejercer su responsabilidad y la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación. 64 El editor debe delegar en los miembros del consejo editorial o comité técnico la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación en casos en que se presente conflicto de interés con el editor. El editor debe delegar la responsabilidad y autoridad editorial a alguno de los miembros de los consejos editoriales cuando él sea autor o coautor de un manuscrito que se somete a consideración de la revista. Cuerpo Editorial (Consejos Editoriales y Comité Técnico) Los miembros del cuerpo editorial deberán estar dispuestos a otorgar consejo al editor en las situaciones requeridas. Los miembros del cuerpo editorial deben declinar cualquier invitación para brindar consejo si se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los miembros del cuerpo editorial deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los miembros del cuerpo editorial deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de expresar críticas personales. Los miembros del cuerpo editorial deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando se cuente con el permiso del autor. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a cualquier persona fuera de aquellos que se les solicite consejo profesional. Los miembros del cuerpo editorial deberán respetar la independencia intelectual de los autores. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2015, Año. XVIII, No. 69 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2015 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 18 Número Número de la revista 69 Mes de publicación Mes cuando se publicó Octubre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2015, Año 18, No 69, Octubre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Aguilar Garib, Juan Antonio, Editor Ocañas Galván, Cyntia, Redacción Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/10/2015 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020832 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Dispersión en Cálculos Fisiograma Modelos Empíricos Redes neuronales Robot