Arreglos de antenas para radiación tipo Isoflux en satélites LEO con diferentes alturas orbitales

Antenna arrays for Isoflux radiation in LEO satellites at various orbital altitudes

Paulina Díaz De la Paz (2023, [Tesis de maestría])

En los últimos años, las constelaciones de satélites en órbita baja han ganado popularidad como infraestructura para ofrecer el servicio de Internet satelital, y se espera que su presencia siga en aumento. Para minimizar la latencia en la transmisión de datos, estos satélites suelen situarse en el rango inferior y medio de la órbita baja terrestre. Comúnmente, los satélites de estas constelaciones emiten una radiación que consiste en un único haz que concentra la potencia en una sola dirección. Sin embargo, debido a la curvatura de la Tierra, las ondas electromagnéticas radiadas por el arreglo de antenas abordo del satélite viajan distancias diferentes. Las ondas que se desplazan en dirección del nadir del satélite hacen un recorrido más corto en comparación con las que se propagan en las direcciones más distantes a este. Este fenómeno ocasiona pérdidas de potencia en los bordes del área de cobertura. Para compensar estas pérdidas, se propone el uso de arreglos de antenas de radiación tipo Isoflux. Estos arreglos distribuyen la densidad de potencia de manera uniforme en el área de cobertura, aumentando la ganancia en direcciones donde el trayecto es más largo. Lograr este tipo de radiación para satélites en órbita baja se vuelve más desafiante. Debido a la proximidad del satélite a la Tierra, es necesario que la radiación se extienda sobre una gran parte del plano de elevación, requiriendo un haz Isoflux que sobrepasa los 100 grados. Esta tesis presenta 18 diseños de arreglos de antenas para satélites en las alturas orbitales de 340 km, 550 km y 1150 km. Para el diseño de estos arreglos, se emplean las geometrías lineales, planares y anillos concéntricos, tanto periódicas como aperiódicas. La distribución de excitaciones de amplitud y la separación entre elementos de antena se optimizan utilizando algoritmos genéticos. La presente tesis incluye un análisis comparativo de las prestaciones de radiación y cantidad de elementos de los diseños presentados, categorizados por altura orbital.

In recent years, the utilization of low-Earth orbit satellite constellations as infrastructure for providing satellite Internet services has experienced substantial growth. The rise of this trend is likely to continue. These satellites are typically placed in the lower to mid-range of low-Earth orbit in order to reduce latency in data transmission. It is common for the antenna arrays on these satellites to emit a single radiation beam that concentrates power in a singular direction. Due to the curvature of the Earth, the electromagnetic waves radiated by the antenna array travel different distances. Waves traveling in the satellite’s nadir direction cover a shorter distance compared to those propagating in more distant directions. This phenomenon causes power losses at the edges of the coverage area. To compensate for these losses, the use of Isoflux radiation antenna arrays is proposed. These arrays distribute the power density evenly across the coverage area, increasing gain in directions where the path is longer. Achieving such radiation characteristics becomes more difficult for low-Earth orbit satellites. Due to the satellite’s proximity to Earth, radiation needs to extend over a large portion of the elevation plane, requiring an Isoflux beam that exceeds 100 degrees. This thesis presents 18 antenna array designs for satellites at the orbital altitudes of 340 km, 550 km, and 1150 km. Linear, planar, and concentric ring geometries are employed, with both periodic and aperiodic antenna element distributions. The distribution of amplitude excitations and the spacing between antenna elements are optimized using genetic algorithms. This thesis includes a comparative analysis of the radiation performance and the number of elements of the presented designs, categorized by orbital altitude.

arreglos de antenas, radiación Isoflux, satélites LEO, algoritmos genéticos antenna arrays, Isoflux radiation, LEO satellites, genetic algorithms INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA ANTENAS ANTENAS

Modelo bidimensional para la extracción de agua por las raíces de las plantas

MANUEL ZAVALA TREJO Heber Saucedo CARLOS FRANCISCO BAUTISTA CAPETILLO CARLOS FUENTES RUIZ (2012, [Artículo])

Los modelos tradicionales para describir la extracción de agua por las plantas usan funciones mecanicistas o empíricas para representar el término de sumidero de la ecuación de transferencia de agua en el suelo, lo cual no permite representar explícitamente el efecto de la geometría del sistema de raíces sobre los patrones de extracción. Para eliminar esta limitante se desarrolla un modelo que simula la extracción, el cual considera las raíces como segmentos de frontera del dominio de solución e impone en éstos una condición tipo radiación para representar la resistencia al flujo del agua en la interfaz suelo-raíz, la cual es despreciada en los modelos reportados en la literatura que usan en las raíces una condición de frontera tipo Dirichlet. Se establece la condición tipo radiación, la cual contiene parámetros que representan las propiedades de las plantas, las características hidrodinámicas del suelo y la resistencia al flujo del agua en la interfaz suelo-raíz. Se obtiene una solución de elemento finito de la forma bidimensional de la ecuación de transferencia de agua sujeta en las raíces a la condición de radiación establecida; se aplica el modelo a un escenario de extracción, asumiendo valores medios característicos para las propiedades de las plantas y considerando un coeficiente de resistencia de la interfaz suelo-raíz variable. Se muestra que la resistencia en la interfaz suelo-raíz define el orden de magnitud del caudal de agua que extraen las raíces del suelo, por lo que esta variable no puede ser despreciada cuando se analiza el fenómeno de la extracción.

Condición de frontera tipo radiación Potencial de presión de las raíces Sistema planta-suelo CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Synthesis of hollow carbon spheres by chemical activation of carbon nanoparticles for their use in electrochemical capacitor

Cesar Eduardo Sanchez Rodriguez EDUARDO TOVAR MARTINEZ MARISOL REYES REYES Luis Felipe Cházaro Ruiz ROMAN LOPEZ SANDOVAL (2022, [Artículo])

"Naphthalene combustion has been used to synthesize grams per hour of solid carbon spheres (CS). The carbon soot was activated by acid treatment consisting in a mixture of HNO3 and H2SO4 (1/3 v/v) to produce hollow carbon spheres (HCS). The effect of two concentrations of CSs (5 and 10 mg mL−1) in the acid mixture, on the physicochemical properties of the activated HCSs was studied. The HSCs were subjected to a thermal treatment to increase their graphitization to enhance their electrical conductivity. High-resolution transmission electron microscopy confirmed the formation of HCSs due to the acid treatment whereas FTIR spectra showed that the chemical activation produced functional groups on the carbon spheres surface and the heat treatment effect to remove some of them as well. A specific surface area of 300 m2 g−1 and a large density of micropores for the acid-treated CSs as well as the heat-treated CSs were estimated by analysis of N2 adsorption-desorption isotherms. A specific capacitance 70 F g−1 was calculated by cyclic voltammetry of the acid and thermally treated HCSs at 5 mV s−1, for both CS concentrations, indicating the possibility of synthesizing these HCSs using a simple method in large quantities for their use in electrochemical capacitors."

Physicochemical properties Carbon nanoparticles Chemical activation Electrochemical capacitor BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Detección de florecimientos algales producidos por cianobacterias, como posible causante de la mortandad de manatíes y peces, así como la hidrodinámica del sistema fluvial del río Bitzales, Macuspana, Tabasco

María del Pilar Saldaña Fabela Jorge Luis Izurieta Dávila Camilo Vázquez Bustos Maria Antonieta Gomez Balandra JUAN GABRIEL GARCIA MALDONADO (2019, [Documento de trabajo])

El deterioro de los recursos hídricos es una constante en países en desarrollo; ríos contaminados; procesos de eutroficación en lagos, reservorios y ríos por el incremento en nitrógeno y fósforo; ecosistemas de agua dulce severamente afectados por actividades antrópicas, son factores que tienen en común los países de América Latina, incluido México y que deben revertirse. Tal es el caso de la cuenca baja del río Grijalva en el estado de Tabasco. Aunado a lo anterior, los efectos por la fragmentación del sistema hidrológico por la creación de canales en el sistema Bitzales, así como los cambios climáticos por las severas sequías que se presentan, ocasionaron la mortandad masiva del manatí del Caribe (Trichechus manatus) en 2018, una especies emblemáticas de la zona, enlistada en la Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010, bajo el estatus de Peligro de Extinción (P) y en estatus de especie vulnerable por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN).

El objetivo del proyecto fue determinar las fuentes de contaminación en la zona. Se presentan los resultados que se obtuvieron del total de 777 análisis, correspondiendo 252 a las mediciones de campo (in situ), 480 a los parámetros de laboratorio (ex situ) y 45 parámetros biológicos también en laboratorio. Se encontró que existe una correlación alta entre el OD y ORP en el sistema, por lo que estas dos variables pueden ser utilizadas como indicadoras de deterioro y cambio en la calidad del agua, además de los indicadores para florecimientos de cianobacterias.

Eutroficación Contaminación química del agua Cianobacterias Especies endémicas BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Data for the synthesis, characterization, and use of xerogels as adsorbents for the removal of fluoride and bromide in aqueous phase

NAHUM ANDRES MEDELLIN CASTILLO ELIZABETH DIANE ISAACS PAEZ Liliana Giraldo Gutiérrez JUAN CARLOS MORENO-PIRAJAN ITZIA RODRIGUEZ MENDEZ SIMON YOBANNY REYES LOPEZ JAIME REYES HERNANDEZ SONIA JUDITH SEGOVIA SANDOVAL (2022, [Artículo])

"Groundwater with high fluoride concentrations has been recognized as one of the serious concerns worldwide. Besides, the fluoride released into the groundwater by slow dissolution of fluoride-containing rocks, various industries also contribute to fluoride pollution [1]. Excess intake of fluoride leads to various health problems such as dental and skeletal fluorosis, cancer, infertility, brain damage, thyroid diseases, etc. [2]. On the other hand, bromide is naturally present in surface and groundwater sources. However, during the chlorination process, bromide can be oxidized to HOBr, which can react with natural organic matter in water to form brominated organic disinfection byproducts, which are very harmful to human health [3]. Among various methods for water treatment, the adsorption process has been widely used and seems to be an efficient and attractive method for the removal of many contaminants in water, such as anions, in terms of cost, simplicity of design, and operation [4,5]. In the past years, xerogels and carbon xerogels, a new type of adsorbents, which are synthesized by the sol-gel polycondensation of resorcinol and formaldehyde, have gained attention due to their moldable texture and chemical properties [6]. Moreover, melamine addition in resorcinol and formaldehyde xerogels adds basic groups on its surface, favouring Lewis acid-base interactions between xerogels and other components by adsorption [7]. In this data article, the synthesis of three resorcinolformaldehyde (R/F) xerogels with an increasing amount of melamine (M) was carried out by colloidal polymerization (molar ratios of M/R = 0.5, M/R = 1.0, and M/R = 2.0). Additionally, samples of M/R = 0.5 xerogel were carbonized at 400, 450, and 550 degrees C under an inert atmosphere to increase their specific area. Organic and carbon xerogels obtained were characterized by FTIR, TGA, SEM, Physisorption of N 2, and the pH at the point of zero charge (pH PZC). All organic xerogels were also tested as adsorbents on the removal of fluoride and bromide ions from aqueous phase. The Freundlich, Langmuir, and Radke-Prausnitz isotherm models were applied to interpret the experimental data from adsorption equilibrium. Additionally, the data of the mass of the xerogel needed to remove fluoride and bromide from groundwater and fulfill the maximum concentration levels are also included."

Xerogels Melamine Colloidal polymerization Fluoride and bromide ions Adsorption BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Evaluation of sunlight and humidity protection of a bioherbicide for Eichornia crassipes biocontrol

MARICELA MARTINEZ JIMENEZ MARIA ANTONIETA GOMEZ BALANDRA MARIA DEL PILAR SALDAÑA FABELA (2015, [Artículo])

C. piaropi (Cercospora piaropi) and A. zonatum (Acremonium zonatum) have proved to be effective in reducing water hyacinth growth. However, efficacy of these fungi in field is limited by the effect of solar UV (ultraviolet) light and desiccation. In this study, three compounds used as sunscreens and one seed plant that produce mucilage were tested for their effects on the infection produced by C. piaropi and A. zonatum inoculum under laboratory and field conditions. In laboratory conditions, TiO2 (titanium dioxide) and metamucil did not inhibit C. piaropi and A. zonatum viability. Moreover, the addition of TiO2 and metamucil to the inoculum suspension increased fungi infection. The protective effect of TiO2 and metamucil was more evident when the inoculum suspension was applied 4 h before sunset. These results suggest that addition of TiO2 and metamucil provides necessary humidity and solar protection for increasing C. piaropi and A. zonatum infection on water hyacinth plants.

Lirios acuáticos Radiación solar Dióxido de titanio C. piaropi A. zonatum BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Modelación, simulación y predicción de los accidentes viales en una intersección mediante autómatas celulares e inteligencia artificial

PABLO HUMBERTO HERNÁNDEZ PERALTA (2023, [Tesis de maestría])

En la actualidad, en diferentes ciudades del mundo, existe una gran variedad de problemas

por el uso de los diferentes sistemas de transporte, principalmente el terrestre, los cuales son

generados por el aumento del parque vehicular y deficiencias en las vías de tránsito que son

rebasadas en capacidad y diseño, esto propicia mayor tiempo de traslado de un punto a otro

y al mismo tiempo una alta emisión de gases que contribuyen al efecto invernadero.

En la última década, los científicos del mundo han puesto un mayor interés en la busca de

soluciones a esta problemática, destacando los modelos que implementan inteligencia

artificial y ciencia de datos para realizar modelos de simulación de distintas condiciones de

tráfico vial.

Como resultado del desarrollo de estos modelos, podemos obtener soluciones a las nuevas

problemáticas que se manifiestan en los sistemas de transporte, mejorando los tiempos de

traslado, disminuyendo las emisiones de gases que causan el efecto invernadero y reduciendo

la probabilidad de accidentes viales.

En el presente estudio, se realizó una simulación de los accidentes viales en una intersección

utilizando las reglas de Nagel & Schreckenberg llamadas autómatas celulares.

Posteriormente se analizaron los datos resultantes para hacer una predicción de los accidentes

viales con inteligencia artificial, específicamente las herramientas de aprendizaje automático.

Currently, in different cities around the world, there is a wide variety of problems due to the

use of different transportation systems, mainly land transportation, which are generated by

the increase in the vehicle fleet and deficiencies in traffic routes that are exceeded. In capacity

and design, this leads to a longer transfer time from one point to another and at the same time

a high emission of gases that contribute to the greenhouse effect.

In the last decade, scientists around the world have placed greater interest in finding solutions

to this problem, highlighting models that implement artificial intelligence and data science

to create simulation models of different road traffic conditions.

As a result of the development of these models, we can obtain solutions to the new problems

that arise in transportation systems, improving travel times, reducing gas emissions that cause

the greenhouse effect and reducing the probability of road accidents.

In the present study, a simulation of road accidents at an intersection was carried out using

the Nagel & Schreckenberg rules called cellular automata. The resulting data was then

analyzed to make a prediction of road accidents with artificial intelligence, specifically

machine learning tools.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Análisis transcriptómico de los linfocitos T CD4+ de adultos y neonatos humanos en función de la activación, la edad gestacional y el tipo de nacimiento

LINDA AIMARA KEMPIS CALANIS (2024, [Tesis de doctorado])

La respuesta inmune adaptativa es coordinada por las células T CD4+, que determinan el tipo y la fuerza de la respuesta inmune, así como las células efectoras involucradas durante un desafío inmunitario particular. Se ha reportado que las células T CD4+ de los recién nacidos son menos responsivas y sesgadas en su respuesta, lo que lleva a una activación baja de la respuesta inmune celular y una producción deficiente de anticuerpos por parte de las células B. Esta baja respuesta es esencial para la ventana tolerante que favorece la transición del nacimiento del ambiente estéril en el útero al mundo exterior plagado de antígenos, pero deja a los recién nacidos vulnerables a la infección, que sigue siendo un problema de salud importante en México y el mundo. Los recién nacidos tienen una alta tasa de morbilidad y mortalidad por infecciones. Los mecanismos celulares y moleculares asociados están poco descritos. En este trabajo, nos preguntamos si los linfocitos T CD4+ neonatales, tienen un programa genómico especifico que los predispone a una baja respuesta inmune en comparación con las células vírgenes de adultos. Para responder a esta pregunta, evaluamos el transcriptoma de los linfocitos T CD4+ vírgenes neonatales y de adultos humanos. Nuestros resultados apuntan a una red de regulación muy particular en las células neonatales, que favorece procesos como la proliferación, el metabolismo de la glucosa, la señalización intracelular y una baja respuesta de las células T. Comprender esta red es de suma importancia ya que podría conducir a mejores vacunas para recién nacidos y mejor tratamiento de las enfermedades potencialmente mortales durante este período altamente vulnerable de nuestras vidas. Adicionalmente, quisimos saber si el tipo de nacimiento o la edad gestacional (parto prematuro) influyen en el establecimiento del perfil génico neonatal. Usando transcriptómica, encontramos que, en la transición del nacimiento, el tipo de parto determina el establecimiento del perfil de expresión génica que tendrá el recién nacido, ya que los linfocitos T CD4+ de neonatos nacidos por parto por cesárea presentan un perfil de expresión génica diferente que los de los neonatos nacidos por parto natura. Por otra parte, los neonatos prematuros no cambian mucho su patrón de expresión génico al compararlos con los neonatos de término, nacidos en ambos casos por cesárea. Nuestros hallazgos indican que para los linfocitos T CD4+, el tipo de nacimiento es sumamente importante en el establecimiento del perfil de expresión génica del neonato, teniendo mayor impacto que las últimas semanas de gestación.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Reintegración de los RCD como agregado grueso con base al análisis de sus resistencias mecánicas en concreto F' c= 200 kg/cm2

PAOLA JUDITH JIMÉNEZ ROSAS (2023, [Tesis de maestría])

La disposición de Residuos de la Construcción y Demolición (RCD) en México, constituye

un problema tan normalizado como poco atendido. El manejo inadecuado de dichos

desperdicios provoca que éstos no se aprovechen adecuadamente, sino que tienen como

destino final sitios clandestinos como terrenos baldíos o áreas ecológicas, creando con ello

diversos impactos tanto al ser humano como al medio ambiente. El presente trabajo analiza

el uso de RCD como agregado grueso dentro de un concreto F’c=200 kg/cm2

, a través de

ensayos compresivos que determinaron el esfuerzo de fractura y la máxima resistencia a la

compresión. Concluyendo que existe la posibilidad de que éste residuo sea utilizado con

éxito dentro de dicho concreto.

Construction and demolition waste (CDW) disposal is little attended problem in México.

Inadequate management of such waste causes it not to be used in a properly manner but

instead, has its final destination in clandestine sites such as vacant lots or ecological areas

creating various impacts on both human beings and the environment. The present work

analyzes the use of CDW as coarse aggregate within a concrete F'c=200 kg/cm2

, through

compression test that determined the fracture stress and the maximum compression

resistance. It was found a possibility that this residue can be used successfully within said

concrete.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Reconocimiento molecular de HAPs con un derivado de perilendiimida: Integración de la evidencia experimental y teórica en el diseño de sensores

NADIA ALEJANDRA RODRIGUEZ URIBE (2024, [Tesis de doctorado])

Se sintetizó un derivado de perilendiimida con benciletilendiamina (PDI) en una reacción en un solo paso. La geometría que adopta tipo “doble anzuelo” permite la autoagregación con una constante kd ~108 M⁻¹ determinada por fluorescencia. La habilidad de PDI para reconocer hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se estudió por medio de titulaciones en CHCl₃ en UV-vis, fluorescencia y RMN de ¹H. Las constantes de asociación calculadas (Ka~104 M⁻¹) siguen la tendencia pireno > perileno > fenantreno > naftaleno > antraceno. La formación de los complejos PDI-HAP resulta en una nueva banda en 567 nm, mientras que por florescencia se

observa el apagamiento del máximo de emisión en 587 nm y por RMN de ¹H las señales de H1 y H2 de PDI se desplazan hacia frecuencias bajas. El análisis de FESEM muestra el cambio de la morfología inicial de PDI de globular a cilíndrica o planar al formase los complejos. Los modelos teóricos de estos sistemas, utilizando DFT ωB97X–D/6–311G(d,p) demostraron ser útiles en la

descripción de la formación del complejo y las tendencias observadas. La nueva banda a 567 nm

característica en UV-vis, resultado de la formación del complejo, se debe a una transferencia de

carga entre los orbitales de HAP hacia el anfitrión. SAPT(DFT) confirmó que las fuerzas que rigen

la formación de los complejos son de intercambio y dispersión (interacciones π–π), pero el

reconocimiento depende de los componentes electrostáticos de la interacción, que es una

fracción minoritaria. Con los hallazgos experimentales y teóricos se diseñó un sensor en el cual

PDI es depositada sobre una superficie de vidrio, para la remoción de HAP en cuerpos de agua.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA