Author: GUILLERMO EDUARDO CAMPILLO RIVERA

Plataforma de desarrollo tecnológico de sistemas digitales basada en FPGA

GUILLERMO EDUARDO CAMPILLO RIVERA (2018)

This work is a research, technological development and innovation project where design, development,

building and implementation of a FPGA-based digital systems technological development platform are

shown. This work was developed along with the INSTECH S.A.P.I. de C.V. company, the platform was

submitted for industrial protection at IMPI under the little patent category. This work is focused in the

platform design strategy for making it outstand among the many options currently available in the market

and it targets a regional market seeking adaptability rather than specialization. CONACYT’s National

Laboratory in Embedded Systems, Advanced Electronic Design, and Microsystems (SEDEAM), which

is part of the Industrial Technological Research and Innovation Center (CIITI) at Electric Engineering

Academic Unit (UAIE) from Universidad Autónoma de Zacatecas, enabled this thesis’ development with

the acquisition, installation and start-up of its PCBs prototype assembly line. Besides the design and

implementation of the platform, an application focused in digital radiography tested initially in the

platform and then ported towards an application specific design. The radiography solution was submitted

for industrial protection to the Mexican Institute for Intellectual Protection under the patent category.

El presente trabajo es un proyecto de investigación, desarrollo tecnológico e innovación donde se muestra

el diseño, desarrollo, construcción e implementación de una plataforma de desarrollo tecnológico de

sistemas digitales basada en FPGA. Este trabajo se desarrolló en conjunto con la empresa INSTECH

S.A.P.I. de C.V. y la plataforma fue sometida ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI)

para su protección industrial bajo la figura de modelo de utilidad. En la presente tesis se explica a detalle

la estrategia de diseño de dicha plataforma y sus diferencias con las otras opciones que existen

actualmente en el mercado, destacando su enfoque hacia un mercado regional que busca adaptabilidad

por sobre especialización. El Laboratorio Nacional CONACYT en Sistemas Embebidos, Diseño

Electrónico Avanzado y Microsistemas (SEDEAM), que forma parte del Centro de Investigación e

Innovación Tecnológica Industrial (CIITI) en la Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica (UAIE) de la

Universidad Autónoma de Zacatecas, facilitó el desarrollo de esta tesis con la adquisición, instalación y

puesta en marcha de su línea de desarrollo de prototipos de PCBs. Además del diseño e implementación

de la plataforma, se presenta una aplicación enfocada en radiografía digital probada inicialmente en la

plataforma y portada posteriormente hacia un diseño de aplicación específico. La solución de radiografía

fue sometida ante el IMPI para su protección industrial bajo la figura de patente.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Doctoral thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FPGA Sistemas Digitales Desarrollo de Prototipos Reutilización de Código Diseño Electrónico Avanzado Radiografía Digital Digital Systems Prototyping Code Reuse Advanced Electronic Design Digital Radiography

Modelado y simulación de la temperatura y humedad relativa al interior de una cámara de crecimiento

GUILLERMO EDUARDO CAMPILLO RIVERA (2019)

El modelado y la simulación de variables internas como la temperatura y la

humedad relativa son relevantes para diseñar futuros sistemas de control climático. En

este trabajo, se propone un modelo matemático para predecir las variables internas de

temperatura (T) y humedad relativa (HR) de una cámara de crecimiento (CC). La CC

integra el concepto de energías renovables porque cuenta con tecnología que aprovecha

los recursos naturales para su funcionamiento. Esta cámara se instaló en una granja en

Querétaro, México, en las coordenadas 20.549278 Lat., -100.503250 Long. Ambas

variables se incorporan en un conjunto de ecuaciones diferenciales de primer orden,

considerando un balance de energía-masa. El modelo desarrollado considera varios

mecanismos de transferencia de calor, en los cuales se incluyen las ganancias de calor

debido a la radiación solar absorbida a través de las superficies traslúcidas, la

evapotranspiración de los cultivos, la conducción, convección y radiación a través de

paredes y techos, además, las pérdidas debidas a las infiltraciones y el efecto del viento.

Los resultados del modelo se comparan y evalúan en términos de los coeficientes de

determinación (R2

) y el error cuadrático medio (RMSE). El R2 y el RMSE calculados

fueron R2 = 0.96, R2 = 0.94, RMSE = 0.98 °C y RMSE=1.08 °C, respectivamente, para

la temperatura durante dos semanas consecutivas; y R2 = 0.83, R2 = 0.81, RMSE = 5.45

%HR, y RMSE = 5.48 %HR, respectivamente, para la humedad relativa durante el

mismo período. Gracias a los sistemas pasivos utilizados para controlar las condiciones

internas, la cámara de crecimiento proporciona diferencias promedio entre el interior y el

exterior de +0.34 ° C para la temperatura y +15.7 %HR para la humedad sin ningún

sistema de control climático (calefacción, ventilación o refrigeración). En la práctica, la

CC propuesta en este documento produce en promedio 3.5 kg de forraje verde hidropónico

húmedo (FVH) por cada kilogramo de semilla (maíz o cebada) cosechada sin usar

fertilizantes o aditivos en el riego.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Doctoral thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA modelado simulación temperatura humedad cámara de crecimiento

Dosis efectiva en cristalino, tiroides, glándulas salivales, glándulas mamarias y gónadas, de pacientes durante la toma de radiografía panorámica dental

GUILLERMO EDUARDO CAMPILLO RIVERA (2018)

In dentistry, the most common radiological studies are periapical radiography and dental panoramic; the latter allows obtaining the image of the structure of the upper and lower jaw making it possible to evaluate the development of a treatment or the diagnosis of dental health. Exposure to X-rays brings with it a risk for the patient that is greater than the benefit received by the patient from the information obtained from the X-ray. During the taking of an X-ray, part of the incident beam is scattered on the surface of the patient's body, reaching organs and tissues out of the trajectory of the incident beam, which translates into an unwanted exposure whose dose is important to measure. In this work, the absorbed dose in crystalline, thyroid, salivary glands, mammary glands and gonads was measured using thermoluminescent dosimeters of type 100 in patients subjected to a dental panoramic radiography. The dose was measured in women and men of different complexions and ages ranging from 17 to 50 years, who went through a panoramic dental x-ray to the Academic Unit of Dentistry of the Autonomous University of Zacatecas. Each patient was placed a packaging, with four thermoluminescent dosimeters in each organ that was studied, the material of this packaging is polyethylene with 2 mm thickness, which guaranteed the electronic balance. The thermoluminescent dosimeters were calibrated with a source of Cesium 137 in a range of absorbed doses ranging from 11.5 Gy to 6.2 mGy. The results obtained from the absorbed dose were multiplied by the weighting factor of each organ to also obtain the effective dose, finding that the highest effective dose was obtained in salivary glands (30.44 μSv) and the lowest was in thyroid (3.79 μSv).

En odontología, los estudios radiológicos más usuales son la radiografía periapical y la panorámica dental; esta última permite obtener la imagen de la estructura del maxilar superior e inferior permitiendo evaluar el desarrollo de un tratamiento o el diagnóstico de la salud dental. La exposición a los rayos X trae consigo un riesgo para el paciente que es superior al beneficio que recibe el paciente por la información que se obtiene de la radiografía. Durante la toma de una radiografía parte del haz incidente es dispersado por la superficie del cuerpo del paciente alcanzando órganos y tejidos fuera de la trayectoria del haz incidente, lo que se traduce en una exposición no deseada cuya dosis es importante medir. En este trabajo se midió la dosis absorbida en cristalino, tiroides, glándulas salivales, glándulas mamarias y gónadas utilizando dosímetros termoluminiscentes del tipo 100 en pacientes sometidos a una radiografía panorámica dental. La dosis se midió en mujeres y hombres de diferentes complexiones y edades que van de los 17 a 50 años, que acudieron por una radiografía panorámica dental a la unidad Académica de Odontología de la Universidad Autónoma de Zacatecas. A cada paciente se le colocó un embalaje, con cuatro dosímetros termoluminiscentes en cada órgano que se estudió, el material de dicho embalaje es polietileno con 2 mm de espesor, que con esto se garantizó el equilibrio electrónico. Los dosímetros termoluminiscentes se calibraron con una fuente de Cesio 137 en un rango de dosis absorbida que va de 11.5 Gy hasta 6.2 mGy. Los resultados obtenidos de la dosis absorbida se multiplicaron por el factor de ponderación de cada órgano para obtener también la dosis efectiva, encontrando que la mayor dosis efectiva se obtuvo en glándulas salivales (30.44 μSv) y la menor fue en tiroides (3.79 μSv).

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Master thesis

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Dosis Órganos Radiografía Panorámica Dental Rayos X Dose Organs Radiography Panoramic X-ray