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DOCTORADO EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
BANCO DE PROYECTOS DE TESIS DE DOCTORADO
CONVOCATORIA 1 – 2015
ANÁLISIS DE VIBRACIONES MECÁNICAS EN MOTORES UTILIZANDO MÉTODOS
ÓPTICOS Y WAVELETS PARA EL PROCESAMIENTO DE DATOS
Objetivo general: Estudiar el comportamiento vibratorio en motores utilizando técnicas
interferométricas y de intensidad y wavelets para el procesamiento de datos.
Objetivos particulares Implementar métodos ópticos en sistemas mecánicos (motores eléctricos) para la detección de fallas.
Implementar técnicas interferométricas y de intensidad para el estudio de vibraciones en motores.
Hacer uso de las diferentes técnicas de wavelets para el procesamiento de datos.
Comparar los resultados ópticos versus técnicas de fallas tradicionales.
Responsable: J. Rafael Molina Contreras ([email protected])
DISEÑO, MODELACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE COLUMNAS ESTRATIFICADAS PARA
LA REMOCIÓN MULTICOMPONENTE DE METALES PESADOS
Este proyecto está enfocado en la implementación de sistemas de adsorción alternativos para la
remoción de contaminantes prioritarios del agua. Específicamente, se pretende intensificar el
proceso de adsorción de diversos metales pesados en condiciones dinámicas a través de esquemas
no convencionales como las columnas estratificadas. Se evaluarán diferentes configuraciones del
lecho donde el adsorbente es empacado a fin de identificar las condiciones que permitan mejorar el
desempeño del adsorbente. Los resultados experimentales serán correlacionados empleando modelos
de curvas de ruptura tradicionales y de transferencia de masa, respetivamente. Dichos modelos serán
resueltos mediante herramientas numéricos. Finalmente, se determinarán los parámetros de
ingeniería relevantes para el diseño y escalamiento del proceso de adsorción.
Responsable: Dra. Didilia Ileana Mendoza-Castillo ([email protected])
ADSORCIÓN MULTICOMPONENTE DE DOS COLORANTES, UN METAL PESADO Y
UN ANIÓN EN SISTEMA BATCH Y CONTINUO EMPLEANDO UN CARBÓN
MODIFICADO MEDIANTE DIFERENTES REACTIVOS QUÍMICOS.
RESUMEN: Los colorantes, metales pesados y aniones se encuentran en las aguas residuales de las
industrias y esta mezcla compleja dificulta el tratamiento del agua. Aunado a esto, es complicado
seleccionar algún método para tratar la mezcla de varias especies completamente diferentes en
cuanto a estructura química debido a que los métodos utilizados frecuentemente se emplean para un
mismo tipo de contaminante. En particular, el método de adsorción tiene ciertas ventajas con
respecto a los demás métodos de tratamiento de aguas residuales ya que se ha reportado que es un
proceso efectivo y económico para la remoción de contaminantes. Por lo anterior, en este proyecto
se plantea como objetivo general estudiar la adsorción de colorantes aniónicos y catiónicos, de un
metal pesado y un anión, en soluciones mono y multicomponente, empleando sistema batch y
continuo y un carbón modificado mediante diferentes reactivos químicos. Los estudios de adsorción
incluyen experimentos de equilibrio de adsorción, así como cinéticas. Los resultados de adsorción
empleando las soluciones mono y multicomponente serán comparados para establecer fenómenos de
competencia de adsorción (sinergia, antagonismo, o no interacción) entre las diferentes especies
presentes en la solución.
Responsable: Dr. Rigoberto Tovar Gómez. ([email protected])
ESTUDIO TERMODINÁMICO DEL EQUILIBRIO DE FASES PARA LA PRODUCCIÓN
DE SILANOS EN PROCESOS DE DESTILACIÓN REACTIVA
RESUMEN: El objetivo de este proyecto es caracterizar el comportamiento de equilibrio de fases
involucrado en la producción de silanos y sus subproductos empleando esquemas de destilación
reactiva. En forma particular, se realizará la modelación rigurosa y detallada del comportamiento de
equilibrio líquido-vapor reactivo involucrado en la producción de silano, clorosilano y diclorosilano
de alta pureza a partir de triclorosilano empleando destilación reactiva. Con este estudio se
establecerán el impacto del comportamiento de fases de los sistemas involucrados en la producción
de silanos en el diseño, optimización e intensificación de su proceso de producción empleando
destilación reactiva.
Responsable: Dr. Adrián Bonilla-Petriciolet ([email protected])
http://works.bepress.com/adrian_bonilla_petriciolet
MODELACIÓN Y PREDICCIÓN DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE
SISTEMAS MULTICOMPONENTES RELEVANTES PARA LA PRODUCCIÓN DE
BIOCOMBUSTIBLES
RESUMEN: Este proyecto abordará el análisis, predicción y modelación del comportamiento de
fases de sistemas multicomponentes relevantes para la producción de biocombustibles. En forma
particular, se pretende obtener nuevos datos experimentales de equilibrio líquido-vapor y líquido-
líquido de sistemas multicomponentes asociados a la producción de biocombustibles y realizar su
modelación y predicción empleando nuevos métodos de cálculo basados en la aplicación de
metaheurísticas de optimización global y redes neuronales. Los biocombustibles son una alternativa
viable, desde el punto de vista técnico y económico, para resolver las problemáticas actuales
asociadas a fuentes de energía renovables. El diseño efectivo de procesos de bajo costo para la
producción y purificación de este tipo de energéticos requiere de la modelación y predicción precisa
del comportamiento de equilibrio de fases. Sin embargo, este tipo de sistemas usualmente están
constituidos por diferentes compuestos tales como alcoholes, ácidos grasos, agua, entre otros, y
como consecuencia pueden presentar diferentes tipos de equilibrio de fases dependiendo de las
condiciones de operación. Por tanto, el estudio teórico y experimental del comportamiento de fases
de los sistemas involucrados en la producción de biocombustibles es fundamental para la selección
apropiada de las condiciones de operación para su síntesis, separación y purificación incluyendo su
optimización y consecuente reducción de costos. El presente proyecto pretende contribuir en esta
área de investigación relevante dentro del sector energético nacional.
Responsable: Dr. Adrián Bonilla-Petriciolet ([email protected])
http://works.bepress.com/adrian_bonilla_petriciolet
MODELACION MOLECULAR DE PIEL ARTIFICIAL/FARMACOS PARA
APLICACIONES EN PACIENTES CON QUEMADURAS DE DIVERSOS GRADO
Se estima que tan solo en los EEUU existen 2 millones de casos de quemados con 51.000
hopitalizaciones agudas y 5.500 muertes al año. Las lesiones por quemaduras producen uno de los
tipos de nocicepción más intensos, así como distres físico y psicológico. Los pacientes quemados no
solo sufren el dolor diario basal debido a la lesión inicial, sino que deben soportar los cuidados
rutinarios de las zonas lesionadas que involucra una serie de procedimientos agresivos que estimulas
las fibras aferentes nociceptivas durante todos los días, por periodos de semanas y hasta meses.
Desgraciadamente, existen evidencias muy importantes que sugieren que el dolor en estos pacientes
está a menudo infra-tratado, especialmente en niños. El manejo del dolor en quemados, tanto agudo
como crónico, es un reto y puede requerir la participación de dolores muy experimentados. Un plan
cuidadoso del manejo del dolor ayuda a evitar problemas potenciales en pacientes a menudo críticos
y/o con alteraciones psicológicas. El dolor basal, así como el dolor producido por los
procedimientos realizados deberá tratarse en el momento adecuado. Una combinación de drogas a
menudo proporciona una analgesia de mayor calidad. La probabilidad de desarrollar dolor crónico y
sufrimiento a lo largo de la vida puede reducirse con una analgesia apropiada, agresiva y
administrada en el momento adecuado. Así, las quemaduras constituyen una de las lesiones
traumáticas más graves que puede sufrir un sujeto, debido a la pérdida de piel quemada, las
alteraciones fisiopatológicas que ocurren en su organismo, el dolor, la complejidad del tratamiento,
el tiempo tan prolongado de curación, las secuelas funcionales y estéticas, etc. Por lo que el diseño
de piel artificial/fármaco mediante modelación molecular permitirá realizar la predicción a través de
ensayos simulados con la ventaja de seleccionar y restringir el estudio en una reacción química a
cada una de las moléculas involucradas en la formación de enlaces químicos, para el caso específico
de la bioquímica, la conexión proteína-ligando.
Responsable: Dra. Norma Aurea Rangel Vázquez ([email protected])
CARACTERIZACIÓN DE UN SENSOR DE FIBRA ÓPTICA ADELGAZADA PARA
MEDICIÓN DE TEMPERATURA
Introducción. Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la
temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula
corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.
Sus principales ventajas radican en que se pueden fabricar dispositivos para realizar
mediciones que requieren de un espacio mínimo, suelen ser no invasivas y se controlan de forma
remota, trabajan en entornos hostiles, y los dispositivos son de bajo peso y son inmunes a las
interferencias electromagnéticas.
En los sensores de fibra óptica la información del parámetro a medir viene determinada por
un cambio en la fase, la polarización, la frecuencia o la intensidad de la señal óptica (así como
cualquier combinación de ellas). Los sensores que detectan cambios en la intensidad de la señal son
muy sencillos. En cambio, aquellos que trabajan con la fase, la polarización o la modulación de
frecuencia son más complejos, pues la señal debe ser procesada previamente dado que el
fotoreceptor solamente detecta potencia óptica. En estos casos se emplean estructuras
interferométricas del tipo Mach-Zehnder, Michelson, Fabry-Perot o Sagnac, que a su vez
proporcionan una alta sensibilidad. Más recientemente, se están utilizando también redes de Bragg
como sensores para medidas espectrales o discriminación de longitudes de onda.
Descripción de la propuesta. En la presente propuesta doctoral se pone como objetivo el fabricar un
sensor de fibra óptica para medir temperatura. La fabricación del sensor se hará por medio de la
técnica de estrechamiento de fibra y rejillas de Brag. Se contempla la fase de diseño, fabricación,
caracterización y pruebas preliminares de funcionamiento.
Responsable: Dr. J Ascención Guerrero Viramontes ([email protected])
Curriculum: google Scholar y ResearchGate
CARACTERIZACIÓN DE UN SENSOR DE FIBRA ÓPTICA ADELGAZADA PARA
MEDICIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN
Introducción. Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la
temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula
corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.
Sus principales ventajas radican en que se pueden fabricar dispositivos para realizar
mediciones que requieren de un espacio mínimo, suelen ser no invasivas y se controlan de forma
remota, trabajan en entornos hostiles, y los dispositivos son de bajo peso y son inmunes a las
interferencias electromagnéticas.
En los sensores de fibra óptica la información del parámetro a medir viene determinada por
un cambio en la fase, la polarización, la frecuencia o la intensidad de la señal óptica (así como
cualquier combinación de ellas). Los sensores que detectan cambios en la intensidad de la señal son
muy sencillos. En cambio, aquellos que trabajan con la fase, la polarización o la modulación de
frecuencia son más complejos, pues la señal debe ser procesada previamente dado que el
fotoreceptor solamente detecta potencia óptica. En estos casos se emplean estructuras
interferométricas del tipo Mach-Zehnder, Michelson, Fabry-Perot o Sagnac, que a su vez
proporcionan una alta sensibilidad. Más recientemente, se están utilizando también redes de Bragg
como sensores para medidas espectrales o discriminación de longitudes de onda.
Descripción de la propuesta. En la presente propuesta doctoral se pone como objetivo el fabricar un
sensor de fibra óptica para medir el índice de refracción. La fabricación del sensor se hará por medio
de la técnica de estrechamiento de fibra y rejillas de Brag. Se contempla la fase de diseño,
fabricación, caracterización y pruebas preliminares de funcionamiento.
Responsable: Dr. J Ascención Guerrero Viramontes ([email protected])
Curriculum: google Scholar y ResearchGate
DESARROLLO DE UN SISTEMA DE CONTROL ADAPTATIVO EMPLEANDO
TECNICAS DE OPTIMIZACION ESTOCASTICAS Y APLICADO EN PROCESOS CON
RESPUESTA INVERSA
Parte importante dentro de la Ingeniería de Procesos es garantizar que estos operen bajo
condiciones estables, sin embargo, no están exentos a posibles perturbaciones externas. Por ende, es
necesaria la implementación de sistemas de control que ayuden a retornar al proceso a una dinámica
estable.
Acorde a la literatura los sistemas de control de tipo PID han actuado eficientemente para tal
fin, lo cual los hace atractivos para su implementación. Sin embargo, para su adecuado
funcionamiento se requiere de la óptima selección de sus parámetros de ajuste. Las técnicas
tradicionales de ajuste de parámetros han funcionado adecuadamente sistemas SISO, sin embargo,
estas suelen ser inefectivas al trabajar con sistemas MIMO. Ante lo anterior, nace la necesidad de
desarrollar metodologías robustas para el ajuste de parámetros de control que permitan retornara los
sistemas a una dinámica estable.
A la fecha, se han reportado diversos estudios enfocados al ajuste de parámetros de
controladores, los cuales van desde métodos auto-ajuste o adaptativos, hasta la aplicación de redes
neuronales o algoritmos genéticos. Si bien este tipo de técnicas han mostrado resultados adecuados
en los procesos en los que se han aplicado, aún siguen teniendo limitantes para aquellos procesos de
dinámica complicada o que presentan respuesta inversa como lo son los procesos en Ingeniería
Química. Por lo anterior, la necesidad de contar con un sistema de control robusto que se auto regule
ante la presencia de perturbaciones o variaciones y que se verá reflejado en la dinámica del proceso
mismo.
En resumen, el alcance de este estudio es desarrollar un sistema de control adaptativo para
sistemas que presentan respuesta inversa. A su vez, se incorporará alguna técnica de optimización
que sea la encargada de actuar junto con el control adaptativo para la generación de los valores
óptimos de los parámetros de ajuste del controlador.
Responsable: Dr. José Enrique Jaime Leal ([email protected])
DIAGNOSTICANDO LA METÁSTASIS DEL CÁNCER DE MAMA CON APRENDIZAJE
SUPERVISADO Y NO-SUPERVISADO EN ESPECTROS RAMAN DE TEJIDOS SANOS,
BENIGNOS Y DAÑADOS.
Resumen: En cáncer de mama, la presencia de células que cambian de células epiteliales a
mesénquima es indicativa de metástasis. Dado que las características metabólicas de células
cancerígenas en la mama son críticas en el progreso del cáncer, nosotros deduciremos que el
contenido de las grasas (bandas 1301 y 1440 cm-1
), colágeno (bandas 1248, 1271 y 1671 cm-1
) y
DNA (bandas 1340 y 1480 cm-1
) tienen una fuerte presencia en tejidos de mama normal, benigno y
dañado y debería ser usados como medida indirecta del progreso del cáncer (metástasis). En este
proyecto proponemos desarrollar un método automatizado para diagnosticar la metástasis en tejidos
de mama normal, benigno y dañado, para implementar el método realizaremos una serie de
experimentos con técnicas de aprendizaje supervisado y no-supervisado que soportaran la
clasificación, clusterización y el análisis de señales de espectros raman en diferentes tejidos de
mama (normal, benigno y dañado). Esto provee a los especialistas con herramientas clínicas
importantes para una rápida y eficiente detección automatizada de la metástasis del cáncer de mama.
Consideramos que nuestro enfoque puede ser aplicado a otros órganos del cuerpo donde la detección
y clasificación oportuna de cáncer puede ser difícil y de relevancia pronostica, tales como estómago,
páncreas entre otros.
Responsable: Dra. Laura Rodríguez ([email protected])
EMISIÓN LÁSER EN GUÍAS DE ONDA UTILIZANDO EL FENÓMENO DE
CONVERSIÓN ASCENDENTE (FREQUENCY UPCONVERSION).
El objetivo es desarrollar láseres compactos que emitan en la longitud de onda de la región visible.
Actividades: Diseño, fabricación, caracterización de guías y propiedades espectroscópicas de los
materiales, pruebas de emisión láser.
Responsable: Dr. Juan José Soto Bernal ([email protected])
Co-asesor: Dra. Verónica Vázquez (Centro de Investigaciones en Óptica A.C.)
MECANISMOS DE FORMACIÓN DE NANOPARTÍCULAS IMPLANTADAS EN
CRISTALES O VIDRIOS Y EL POSIBLE CONFINAMIENTO DE LUZ (IE. GUÍAS
NANOESTRUCTURADAS)
Actividades: Implantación de metales de transición, microscopía óptica, difracción de rayos X,
técnicas de caracterización de guías de onda.
Responsable: Dr. Juan José Soto Bernal ([email protected])
Co-asesor: Dra. Verónica Vázquez (Centro de Investigaciones en Óptica A.C.)
ESTUDIO DE GUÍAS PLASMÓNICAS
Objetivo: Estudiar la interacción de plasmones de superficie con la luz que se propaga en guías de
onda.
Los temas 3 y 4 tienen un futuro prometedor ya que sería posible desarrollar diversos dispositivos
integrados como biosensores, conmutadores y moduladores. En particular, la detección biomédica es
un área de oportunidad para este tipo de dispositivos, los cuales podrían contribuir a mejorar las
técnicas de diagnosis y ayudar al entendimiento de sistemas biológicos.
Responsable: Dr. Juan José Soto Bernal ([email protected])
Co-asesor: Dra. Verónica Vázquez (Centro de Investigaciones en Óptica A.C.)
CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE LÁSER DE GUÍA El objetivo es construir un láser compacto basado en guía de onda, siguiendo la tendencia de
miniaturizar dispositivos ópticos.
Materiales: Nd:YAG, Yb:YAG
Responsable: Dr. Juan José Soto Bernal ([email protected])
Co-asesor: Dra. Verónica Vázquez (Centro de Investigaciones en Óptica A.C.)
DESARROLLO DE UN SENSOR MEDIANTE ESCRITURA LÁSER
Material: Sílice sobre silicio
En este proyecto se escribirán estos pares de filamentos en vidrios y se evaluará la formación de
guías de onda ópticas. Se evaluará cómo afectan diferentes parámetros como velocidad de
translación, enfoque, energía del pulso, separación de filamentos.
Una de las aplicaciones que se desea incursionar con este tipo de estructuras es la implementación
de un sensor óptico compacto en sustratos de sílice sobre silicio, siguiendo la tendencia de
miniaturizar dispositivos ópticos.
Responsable: Dr. Juan José Soto Bernal ([email protected])
Co-asesor: Dra. Verónica Vázquez (Centro de Investigaciones en Óptica A.C.)
DETECCIÓN DE PADECIMIENTOS OCULARES DEBIDOS A PROBLEMAS
GENÉTICOS USANDO TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS
Objetivo general: Estudiar el efecto de algunas mutaciones genéticas en los genes del ADN humano
que provocan problemas visuales.
Objetivos particulares
Estudiar al menos tres padecimientos oculares provocados por mutaciones genéticas en el ADN
humano usando medios espectroscópicos
Implementar técnicas de filtrado como las wavelets para el procesamiento de los datos cuando se
requiera.
Implementar un banco de datos espectroscópicos asociados a los padecimientos oculares debidos a
los problemas genéticos estudiados
Responsable: J. Rafael Molina Contreras ([email protected])