Escuela de Física

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Aceleración de un haz de electrones no interactuantes en condiciones de autoresonancia ciclotronica por una onda te11 polarizada circularmente
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Herrera Rodríguez, Ana María; Dugar-Zhabon, Valeriy Dondokovich; Orozco Ospino, Eduardo Alberto
Se estudia numéricamente la dinámica relativista de un haz de electrones no interactuantes en un acelerador de microondas autoresonante AMA (Autoresonance Microwave Accelerator) [7], el cual está constituido por una guía de onda cilíndrica, en donde se excita un campo electromagnético de microondas viajero T'E,1, la guía se encuentra dentro de un conjunto de bobinas con corriente que forman un campo magnetostático no homogéneo que se adapta para mantener las condiciones de autoresonancia ciclotrónica. La simulación del sistema se realiza a partir de la solución numérica de la ecuación de movimiento de Newton Lorentz utilizando la técnica Leapfrog-Boris [8]. Los campos magnético y eléctrico en las posiciones de los electrones se calculan utilizando los datos calculados en los nodos de la malla computacional e interpolación bilineal. Este estudio se ha orientado principalmente para analizar la influencia del corrimiento Doppler sobre las condiciones de resonancia ciclotrónica con ondas viajeras; sin embargo considerando las similitudes existentes entre el fenómeno estudiado con el esquema AMA y el fenómeno de Autoresonancia Ciclotrónica Espacial SARA (Spatial Autoresonance Accelerator) [5,6] en el cual se utiliza una cavidad resonante cilíndrica en la cual se excita una onda electromagnética estacionaria T'E¡1p, los resultados servirán de soporte para un mayor entendimiento del fenómeno SARA. La validación de resultados se realiza mediante la confrontación con los obtenidos en [7].
Aceptabilidad fisica de objetos compactos con ecuaciones de estado realistas
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Ramos Salamanca, David Leonardo; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
Los objetos compactos son estrellas tan densas que el uso de la relatividad general es necesario para describir su fenomenología. Debido a que a densidades muy altas la materia está compuesta mayormente de neutrones, estos objetos son conocidos generalmente como estrellas de neutrones. La materia que conforma estas estrellas no puede ser creada en laboratorios terrestres y constituyen por lo tanto un laboratorio astrofísico ideal para verificar teorías físicas de materia densa. Modelar el interior de las estrellas de neutrones ha requerido superar una gran cantidad de retos teóricos en física nuclear. Tanto así que encontrar la ecuación de estado que gobierna la materia en tales condiciones es aún uno de los problemas abiertos de la física. Las observaciones de estrellas de neutrones permiten restringir los modelos teóricos usados para obtener la ecuación de estado. Pero la falta de precisión en las mediciones no ha permitido identificar la teoría correcta, de modo que características fundamentales como la composición precisa de la materia al interior de las estrellas de neutrones sigue en debate. En este trabajo se propuso usar criterios de “aceptabilidad física” (consideraciones de consistencia física y estabilidad dinámica) para restringir los modelos de materia ultradensa existentes. En particular, se hizo énfasis en aplicar rigurosamente los criterios de estabilidad conocidos. Como resultado, se encontró que todos los modelos estelares encontrados con las ecuaciones de estado que se consideraron, no cumplen un simple criterio de estabilidad ante movimientos convectivos formulado recientemente por Hernández et al. (Hernández, Núñez, y Vásquez-Ramírez, 2018).
Acoplamiento espín fonón en la antiperovskita Mn3NiN
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Flórez Gómez, Leonardo; García Castro, Andrés Camilo; Ibarra Hernández, Wilfredo; Paredes Gutiérrez, Harold; Gutiérrez Niño, Willian
La familia de antiperovskitas de nitruros base manganeso está compuesta por materiales magnéticos que presentan antiferro- magnetismo no colineal en presencia de frustración magnética. Dentro de esta familia se encuentra el compuesto Mn3NiN el cual fue el objeto de estudio en esta investigación. Diferentes reportes han conﬁrmado la existencia de un fuerte acoplamiento entre la estructura magnética y la estructura cristalina en dicho compuesto. Especíﬁcamente, este acoplamiento ha sido conﬁrmado experimentalmente por medio de estudios sobre piezomagne- tismo(Boldrin et al., 2018a) y expansión térmica negativa(Wu et al., 2013). Por otra parte, los estudios teóricos enfocados en antiperovskitas siguen siendo muy escasos y debido a esto aún no hay un entendimiento completo del acoplamiento magnetoestructural. Por esta razón, en la presente investigación se estudió teóricamente el acoplamiento espín-fonón en la antiperovskita Mn3NiN mediante cálculos de primeros principios basados en DFT. Se calcularon y analizaron las frecuencias de los fonones, los vectores propios y las curvas de dispersión de fonones para cada uno de los ordenamientos magnéticos de Mn3NiN. En el análisis de resultados se estudió la relación entre el comportamiento de los fonones del material y los ordenamientos magnéticos que este presenta, teniendo en cuenta los efectos de correlación. De manera especíﬁca, se estudió el comportamiento de los modos de fonón involucrados en el acoplamiento espín-fonón. Se realizó un estudio de la inﬂuencia de los efectos de correlación sobre los fonones y el acoplamiento espín-fonón calculado teóricamente. Por último, se estudiaron los efectos del volumen del sistema sobre la frecuencia de los fonones y se indagó en la importancia del manganeso para el acoplamiento espín-fonón observado en Mn3NiN.
Acoplamiento espín fonón en la antiperovskita mn3nin
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Flórez Gómez, Leonardo; García Castro, Andrés Camilo; Ibarra Hernández, Wilfredo
La familia de antiperovskitas de nitruros base manganeso está compuesta por materiales magnéticos que presentan antiferromagnetismo no colineal en presencia de frustración magnética. Dentro de esta familia se encuentra el compuesto MnzNiN el cual fue el objeto deestudio en esta investigación. Diferentes reportes han confirmado la existencia de un fuerte acoplamiento entre la estructura magnética y la estructuracristalina en dicho compuesto. Específicamente, este acoplamiento ha sido confirmado experimentalmente por medio de estudios sobre piezomagne- tismo(Boldrin et al.. siendo muy escasos y debido a esto aún no hay un entendimiento completo del acoplamiento magnetoestructural. Por esta razón, en la presente y expansión térmica negativ: Por otra parte, los estudios teóricos enfocados en antiperovskitas siguen investigación se estudió teóricamente el acoplamiento espín-fonón en la antiperovskita MnzNiN mediante cálculos de primeros principios basadosen DFT. Se calcularon y analizaron las frecuencias de los fonones, los vectores propios y las curvas de dispersión de fonones para cada uno de losordenamientos magnéticos de MnzNiN. En el análisis de resultados se estudió la relación entre el comportamiento de los fonones del material ylos ordenamientos magnéticos que este presenta, teniendo en cuenta los efectos de correlación. De manera específica, se estudió el comportamientode los modos de fonón involucrados en el acoplamiento espín-fonón. Se realizó un estudio de la influencia de los efectos de correlación sobre losfonones y el acoplamiento espín-fonón calculado teóricamente. Por último, se estudiaron los efectos del volumen del sistema sobre la frecuencia de los fonones y se indagó en la importancia del manganeso para el acoplamiento espín-fonón observado en Mn3NiN.
Adquisición de datos gravimétricos para establecer una estación base de gravedad en la Universidad Industrial de Santander, campus Bucarmanga
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Sanchez Pinto, Johana Katerine; Sanabria Gomez, Jose David
En este informe de investigaci´on se ejecut´o una metodolog´ıa para implementar un punto de gravimetr´ıa relativa dentro de la Universidad Industrial de Santander, campus Bucaramanga. Este punto de gravedad se estableci´o, teniendo en cuenta la informaci´on y antecedentes que posee el IGAC (Instituto Geogr´afico Agust´ın Codazzi), entidad encargada de medir el campo gravitacional terrestre sobre los NP’S o l´ıneas de nivelaci´on geod´esicas que pasan por las principales v´ıas de Colombia. Se realiz´o un circuito ABA para establecer el valor de gravedad relativa dentro del campus principal de la Universidad. Para el desarrollo de esta metodolog´ıa se utiliz´o un grav´ımetro CG-6 AUTOGRAV SCINTREX, equipo adquirido por la Escuela de F´ısica de la Universidad Industrial de Santander. Este tipo de mediciones gravim´etricas son importantes porque aportan en la definici´on y realizaci´on del Marco Internacional de Referencia de Altura (IHRF), Sistema Internacional de Referencia de altura (IHRS), como en la definici´on del modelo del geoide actualizado para Colombia. Los valores de gravedad est´an referidos al datum de IAGBN (International Absolute Gravity Basestation Network), el cu´al coincide con IGSN71 (International Gravity Standardization Net). Como resultado de la investigaci´on, se observ´o la importancia de tener un punto de gravedad dentro de la Universidad, permitiendo que las adquisiciones gravim´etricas tengan un punto conocido, seguro, actualizado y de f´acil acceso.
Alertas de meteorología espacial para la navegación aérea
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Pinilla Velandia, Sergio Alfonso; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
El propósito de este trabajo fue estimar la cantidad de partículas que inciden en una aeronave comercial a lo largo de cinco trayectorias de vuelo internacionales tanto en condiciones seculares como de tormenta geomagnética. Se utilizó el código CORSIKA para simular las cascadas de partículas que se originan por la interacción de rayos cósmicos con la atmósfera terrestre y el código Magnetocosmics para cuantificar el efecto del campo geomagnético sobre dichas partículas. En general, se encontró que para mayores latitudes, las rigideces de corte eran menores y por tanto el flujo de partículas era mayor. En el caso de las rutas cercanas a los polos, Nueva York – Tokio y Sao Paulo – Johannesburgo, se obtuvo que el flujo del total de partículas era ochenta veces mayor que en Bucaramanga a nivel del suelo; para las rutas que atraviesan latitudes medias, Bogotá – Buenos Aires y Buenos Aires – Madrid, este flujo fue cincuenta veces mayor; y para la ruta Johannesburgo – Sydney, que atraviesa la anomalía del Atlántico Sur, dicho flujo fue sesenta veces mayor. Se observó un aumento importante en el flujo de neutrones para las rutas cercanas a los polos, siendo dicho flujo trescientas ochenta veces superior que en Bucaramanga a nivel del suelo. Bajo los parámetros considerados en este trabajo, no se observaron diferencias significativas entre los resultados obtenidos para condiciones seculares y de tormenta geomagnética.
Algoritmo de ligaduras de Dirac y conteo del número de grados de libertad para la teoría completa de Maxwell-Proca en espacio-tiempo plano
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Sanguino, Jessica Andrea; Rodríguez García, Yeinzon; Gómez Díaz, Luis Gabriel; Lora Clavijo, Fabio Duván; Gutiérrez Piñeres, Antonio Calixto
En la literatura se tiene registro del estudio de teorías de múltiples campos en donde se evidencia no solo la dinámica de estos sino también sus interacciones; sin embargo, no ha sido un tema que haya recibido mucha atención en la construcción de teorías alternativas de la gravedad, hasta hace pocos años. Adicionalmente, se encuentra que las propuestas realizadas en teorías con múltiples campos hasta ese momento fueron construidas con restricciones en las interacciones entre estos o solo permitiendo campos del mismo tipo. Debido a que no se tenía conocimiento de una teoría que incorporara la interacción entre campos de espín uno, masivos y sin masa, recientemente se inició la construcción de la teoría completa de Maxwell-Proca, teoría en la cual no solo se incluye la dinámica de los campos de Maxwell y los de Proca, sino que además, se tiene en cuenta la interacción entre estos. No obstante, su construcción trae consigo un procedimiento que exige, para lograr una adecuada descripción, evitar la presencia de inestabilidades y remover los grados de libertad no físicos que se puedan introducir a causa de la interacción entre los campos. Es este el motivo por el cual se hace imperante la aplicación del algoritmo de ligaduras de Dirac en la teoría completa de Maxwell-Proca, para garantizar la propagación del número de grados de libertad adecuados y, a partir de esto, encontrar las condiciones que se deben imponer sobre la teoría para lograr la descripción consistente con un sistema físico. Cabe aclarar que la teoría es construida en un espacio-tiempo de Minkowski y que su descripción es válida para un número cualquiera de campos interactuantes de Maxwell y de Proca.
Algoritmo de ligaduras de dirac y conteo del número de grados de libertad para la teoría completa de maxwell-proca en espacio-tiempo plano
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Sanguino, Jessica Andrea; Rodríguez García, Yeinzon; Gómez Díaz, Luis Gabriel
En la literatura se tiene registro del estudio de teorías de múltiples campos en donde se evidencia no solo la dinámica de estos sino también sus interacciones; sin embargo, no ha sido un tema que haya recibido mucha atención en la construcción de teorías alternativas de la gravedad, hasta hace pocos años. Adicionalmente, se encuentra que las propuestas realizadas en teorías con múltiples campos hasta ese momento fueron construidas con restricciones en las interacciones entre estos o solo permitiendo campos del mismo tipo. Debido a que no se tenía conocimiento de una teoría que incorporara la interacción entre campos de espín uno, masivos y sin masa, recientemente se inició la construcción de la teoría completa de Maxwell-Proca, teoría en la cual no solo se incluye la dinámica de los campos de Maxwell y los de Proca, sino que además, se tiene en cuenta la interacción entre estos. No obstante, su construcción trae consigo un procedimiento que exige, para lograr una adecuada descripción, evitar la presencia de inestabilidades y remover los grados de libertad no físicos que se puedan introducir a causa de la interacción entre los campos. Es este el motivo por el cual se hace imperante la aplicación del algoritmo de ligaduras de Dirac en la teoría completa de Maxwell-Proca, para garantizar la propagación del número de grados de libertad adecuados y, a partir de esto, encontrar las condiciones que se deben imponer sobre la teoría para lograr la descripción consistente con un sistema físico. Cabe aclarar que la teoría es construida en un espacio-tiempo de Minkowski y que su descripción es válida para un número cualquiera de campos interactuantes de Maxwell y de Proca.
Algoritmo de segmentación automática para la detección de defectos en imágenes termográficas
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Morantes Delgado, Oscar Fabian; Alferez Baquero, Edwin Santiago; Gualdron Gonzalez, Oscar; Plata Gómez, Arturo
La automatización del mantenimiento predictivo y la identificación de defectos en materiales exigen un adecuado manejo del procesamiento de imágenes con el fin de determinar el procedimiento más apropiado para determinar la ubicación y extraer las características del defecto en el termograma. En este trabajo se plantea un algoritmo de segmentación automática para resaltar zonas susceptibles de falla en equipos de eléctricos de alta potencia. La estructura de la metodología empleada en este proyecto comienza con la lectura del termograma que se encuentra en formato TIF. Posteriormente se realiza la localización de los máximos mediante una técnica robusta y eficaz. Luego se plantean tres algoritmos distintos para generar el borde de la región: el algoritmo acumulativo que encuentra un umbral de la zona mediante la distribución de probabilidad de brillo, el algoritmo del gradiente quien genera un radar de máximos gradientes para encontrar el borde del defecto y el algoritmo morfológico que determina la región con un procedimiento de reconstrucción basado en morfología matemática para niveles de gris a través de un umbral. Se realizó también una interfaz gráfica de usuario, Term 1.0, en la cual se permite al usuario, acceder a cada una de los algoritmos diseñados. Otras aplicaciones opcionales se muestran en Term 1.0: el ensanchamiento del rango dinámico para el mejoramiento del contraste, el contraste térmico absoluto con base en una referencia, y un filtrado medio para la disminución de ruido.
Analisis 3d a partir de microscopia estereoscopica
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Osorio Gomez, Carlos Andres; Guerrero Villarreal, Norma Lizeth; Plata Gómez, Arturo
En éste trabajo se estudió la recuperación topográfica de una muestra microscópica por el método de Estéreo Visión. Con el fin de obtener los puntos correspondientes, se utilizó una robusta técnica de correlación. Dicha técnica hace uso del denominado coeficiente de correlación junto con un procedimiento de relajación. La relajación resuelve en parte el problema de la ambigüedad, permitiendo a las parejas candidatas reorganizarse ellas mismas bajo la restricción de continuidad y unicidad en relación con sus pixeles vecinos. El par de imágenes estéreo son obtenidas por una sóla cámara desde dos puntos de vista respecto a la posición de la muestra; para tal propósito, la cámara - CCD monocromática - se acopló de manera conveniente al microscopio con el fin de registrar dichas imágenes. La recuperación topográfica final de la muestra, se hizo por el método de triangulación, dejando de lado el método de reconstrucción con respecto a la base proyectiva, dado que es evidente que en microscopía la profundidad de campo habitual de trabajo es muy reducida.
Análisis comparativo del espectro energético del magnetoexciton en anillos concéntricos y nanotubo
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Santos, Yeison Fabian; Mikhailov, Ilia Davidovich
Se presenta el análisis teórico de espectros energéticos de un par electrón-hueco confinado en dos anillos cuánticos acoplados verticalmente de material GaAs-InAs y separados una distancia L y, aparte, en un nanotubo angosto en presencia de campo magnético externo aplicado a lo largo de sus ejes de simetría (axial y angular) con altura considerable L. Las dimensiones de estas nanoestructuras son del orden de decenas de nanómetros, valores comparable con la longitud de onda De Broglie de los portadores de carga electrón y hueco y por eso las oscilaciones de Aharonov-Bohm de niveles energéticos en estos sistemas son esenciales. Los Hamiltonianos correspondientes al sistema electrón-hueco en las coordenadas de centro de masa para ambas estructuras son separables y las soluciones correspondientes de la ecuación de onda para el movimiento del centro de masas se encuentran en una forma analítica, mientras que para el movimiento relativo solamente numéricamente, por medio del lenguaje de programación FORTRAN y utilizando librería Filón. Los resultados de cálculo para niveles energéticos en función de campo magnético muestran que oscilaciones de niveles energéticos de un exciton en las estructuras consideradas en la tesis bidimensionales (2D) son más pronunciadas que en un anillo cuántico aislado unidimensional (1D) esto es debido a una reducción de las barreras de potencial para las corrientes de túnel responsables por las oscilaciones de Aharonov–Bohm.
Análisis computacional del efecto stark en clústeres lineales de puntos cuánticos
(Universidad Industrial de Santander, 2024-07-29) Rueda Rodríguez, Lucas; Gutiérrez Niño, Willian; Davidovich Mikhailov, Ilia; Gélvez Cortés, Adriana Lucía; Paredes Gutiérrerrez, Harold
Se estudian las consecuencias de aplicar un campo eléctrico leve a un clúster lineal de puntos cuánticos circulares usando un método computacional basado en series de Fourier. Se analizan las energías, momentos dipolares y polarizabilidades para tres configuraciones estructurales diferentes caracterizadas por el radio del punto cuántico central respecto al tamaño de los demás puntos cuánticos, evidenciando la aparición del efecto Stark no lineal y las variaciones que la morfología del sistema provoca en el valor del campo crítico. Se calcula también los efectos de introducir una impureza donadora al punto central, observando el aumento del potencial de confinamiento que hace requerir un campo mayor para poder observar el efecto Stark no lineal, evidenciando una forma de detectar la presencia de impurezas en este tipo de clústeres.
Análisis cualitativo elemental de las variedades de café arábica maragogipe y robusta castillo (pergamino, almendra, tostado y molido) de la región caribe colombiana mediante espectroscopia de plasma inducida por láser (libs)
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Pérez Rodríguez, Mauricio Andrés; Cabanzo Hernández, Rafael; Herrera Celis, Sandra Liliana
El café es uno de los productos básicos más valiosos y de mayor demanda comercial a nivel mundial. Anualmente se producen y consumen más de 9,5 millones de toneladas (FNC, 2020). En las últimas décadas se han realizado múltiples estudios de su composición empleando diferentes técnicas analíticas como FAAS, ICP OES y LIBS (Pohl et al., 2013; Zhang et al., 2018). Esta última es una técnica AES que permite analizar muestras sólidas, líquidas o gaseosas, de manera rápida, remota y multielemental, con poca o nula preparación de la muestra, lo que reduce el tiempo de análisis y los costos de equipos y reactivos (Guerrero, 2017). Estos beneficios han incentivado su aplicación en la determinación de la composición elemental y la identificación de descriptores químicos de variedades y especies de café, siendo su principal propósito el mejoramiento de los procesos de calidad del mismo. En consecuencia, en este trabajo de grado empleando la técnica LIBS se realizó un análisis cualitativocomparativo en el intervalo de 200700 [nm] de las variedades de café del Caribe Colombiano Arábica Maragogipe y Robusta Castillo en fase de producción: pergamino, almendra, tostado y molido a partir del cual se encontraron diferencias composicionales en las potenciales concentraciones de Fe, Li, Mg, Mn, Na, Si, Sr, Ti y Zn, 12 elementos comunes en todas las fases de producción: C, Ca, Cu, Fe, H, K, Mg, Mn, Na, P, Si y Zn, siendo el Ba, el Cr, el Li y el Ti descriptores químicos del café pergamino y almendra, y la presumible capacidad atenuadora del pergamino del café de especies químicas como el Ca, el Li, el Mg, el Si y el Ti
Análisis cualitativo elemental de las variedades de café Arábica Maragogipe y Robusta Castillo (pergamino, almendra, tostado y molido) de la región Caribe Colombiana mediante Espectroscopia de Plasma Inducida por Láser (LIBS)
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Pérez Rodríguez, Mauricio Andrés; Cabanzo Hernández, Rafael; Herrera Celis, Sandra Liliana; Guerrero Bermúdez, Jáder Enrique; Torres Amarís, Rafael Ángel
El café es uno de los productos básicos más valiosos y de mayor demanda comercial a nivel mundial. Anualmente se producen y consumen más de 9,5 millones de toneladas (FNC, 2020). En las últimas décadas se han realizado múltiples estudios de su composición empleando diferentes técnicas analíticas como FAAS, ICP OES y LIBS (Pohl et al., 2013; Zhang et al., 2018). Esta última es una técnica AES que permite analizar muestras sólidas, líquidas o gaseosas, de manera rápida, remota y multielemental, con poca o nula preparación de la muestra, lo que reduce el tiempo de análisis y los costos de equipos y reactivos (Guerrero, 2017). Estos beneficios han incentivado su aplicación en la determinación de la composición elemental y la identificación de descriptores químicos de variedades y especies de café, siendo su principal propósito el mejoramiento de los procesos de calidad del mismo. En consecuencia, en este trabajo de grado empleando la técnica LIBS se realizó un análisis cualitativo-comparativo en el intervalo de 200-700 [nm] de las variedades de café del Caribe Colombiano Arábica Maragogipe y Robusta Castillo en fase de producción: pergamino, almendra, tostado y molido a partir del cual se encontraron diferencias composicionales en las potenciales concentraciones de Fe, Li, Mg, Mn, Na, Si, Sr, Ti y Zn, 12 elementos comunes en todas las fases de producción: C, Ca, Cu, Fe, H, K, Mg, Mn, Na, P, Si y Zn, siendo el Ba, el Cr, el Li y el Ti descriptores químicos del café pergamino y almendra, y la presumible capacidad atenuadora del pergamino del café de especies químicas como el Ca, el Li, el Mg, el Si y el Ti.
Análisis de admisibilidad física de objetos compactos en el límite de Buchdahl
(Universidad Industrial de Santander, 2024-08-08) Delgado Amaya, Jesus David; Gutiérrez Piñeres, Antonio Calixto; González Villegas, Guillermo Alfonso; Becerra Bayona, Laura Marcela
Este trabajo analiza la admisibilidad física de soluciones estáticas y esféricamente simétricas de las ecuaciones de Einstein para describir campos gravitacionales en objetos astrofísicos, utilizando los valores propios del tensor de curvatura, los cuales son independientes del observador. Primero se emplean los cinco criterios de admisibilidad usados por Delgaty et al., los cuales en principio usan cantidades dependientes del observador, junto con un criterio adicional relacionado con el límite de Buchdahl, para determinar cuáles soluciones son admisibles. Siguiente a esto, se utiliza el método de bivectores, previamente aplicado por Gutiérrez-Piñeres et al., para reescribir las componentes del tensor de curvatura y se determinan los valores propios de dicho tensor para seis soluciones interiores admisibles y cinco que no lo son. Finalmente, se analizó la relación entre el comportamiento de estos autovalores con los criterios de admisibilidad tratados anteriormente. Como resultado, se establece la clasificación de soluciones interiores desde los valores propios de curvatura es, en cierta medida, equivalente con la clasificación de Delgaty et al., siendo su principal diferencia el uso de cantidades escalares.
Análisis de fluidos de Van der Waals mediante la geometrotermodinámica
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-01) Gómez Romero, Juan José; Gutiérrez Piñeres, Antonio Calixto; Escamilla Herrera, Lenin Francisco; Páez González, Carlos José; Sánchez Moreno, Alberto
Durante los últimos años, la geometría y la topología diferencial han tenido una amplia lista de aplicaciones en física, química, e ingeniería; donde las propiedades de los sistemas han sido representadas por medio de conceptos geométricos como: variedades, métricas, conexiones, fibrados tangentes, entre otros. Esta representación ha sido implementada extensivamente en el contexto de la termodinámica. En el presente trabajo de grado se usa la formulación invariante de Legendre denominada geometrotermodinámica (GTD) para estudia las propiedades de un fluido de Van der Waals reducido por medio de argumentos puramente geométricos, con el propósito de presentar un punto de vista novedoso para el estudio de sistemas termodinámicos. En primer lugar, se realiza una revisión bibliográfica de la geometría riemanniana de contacto, la cual es usada para representar los postulados empíricos de la termodinámica mediante estructuras geométricas. Seguido de esto, se construye el formalismo de la GTD, donde se enfatiza en la interpretación física de los elementos geométricos. Adicionalmente, se demuestra que la GTD posee una estructura relativista inherente y se discuten las limitaciones del formalismo al momento de exhibir las propiedades físicas de un sistema. Con tal de identificar las propiedades termodinámicas que sí se ven reflejadas en la formulación se estudian los fluidos de Van der Waals, los cuales son construidos a partir de un potencial de Lennard-Jones y por medio de un tratamiento estadístico se halla su ecuación fundamental reducida, en la cual se encuentra toda al información termodinámica del sistema sin necesidad de precisar los parámetros de VdW. Luego, usando la ecuación fundamental se desarrolla el análisis de los fluidos de VdW en el contexto de la GTD, donde se demuestra que las condiciones para las transiciones de fase están descritas por medio de las singularidades de curvatura. Los resultados obtenidos son contrastados con los presentados por otras formulaciones geométricas, demostrando que la GTD es el formalismo más completo para el estudio de sistemas termodinámicos. Finalmente, se reafirman las ventajas obtenidas al usar este nuevo punto de vista de la termodinámica junto a las posibilidades que presenta para estudiar sistemas que no han sido estudiados desde la formulación clásica y generar ecuaciones de estado para los mismos.
Análisis de fondos de vacío de crudo colombiano por ablación laser acoplada espectroscopia de emisión atómica con plasma generado generado por acoplamiento inductivo (la-icp-aes)
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Castillo Rojas, Alba Johanna; Cabanzo Hernández, Rafael; Mejía Ospino, Enrique
La técnica de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP) requiere que la muestra esté en fase gaseosa o líquida. Para muestras en fase sólida, normalmente se necesitan realizar largos procedimientos de digestión de la muestra. Esto implica tiempo en el análisis y aumento en la posibilidad de contaminación y pérdida de muestra. Desde hace varios años se han propuesto diferentes alternativas que permiten introducir directamente el material sólido al plasma. La técnica de Ablación Láser se presenta como una alternativa eficiente, rápida y con el menor tratamiento de la muestra. El Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular (LEAM) de la Universidad Industrial de Santander ha venido aplicando diversas técnicas de análisis para diferentes sistemas fisicoquímicos. El objetivo general de este trabajo fue implementar un montaje experimental para realizar la ablación láser de muestras sólidas e introducir este material extraído al Plasma Generado por Acoplamiento Inductivo para su posterior observación por Espectroscopia de Emisión Atómica (LA-ICP-AES). Las muestras sólidas, debidamente analizadas, suministradas por el Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), son Fondos de Vacío de Crudos Colombianos provenientes de diferentes pozos. En este estudio se presenta el análisis cualitativo y cuantitativo de cinco muestras. Se identificaron líneas analíticas de los elementos C, Mg, V, Ca, Sr, Fe, H, O y N, y se construyeron curvas de calibración para los elementos Mg, V, Ca y Fe.
Análisis de la densidad de fibra en la guadua angustifolia Kunth por procesamientos de imágenes de alta resolución y profundidad de campo extendido
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Torres Rodríguez, Edgar Mauricio; Plata Gómez, Arturo; Diaz, German
Se calculó la densidad de área de fibra por sección de la Guadua Angustifolia Kunth utilizando procesamiento digital de imágenes. Se realizaron tres procesos importantes en el desarrollo del trabajo: Preparación de las muestras, pre-procesamiento digital de las imágenes adquiridas y procesamiento digital de las mismas. Para la preparación de las probetas se realizó un pulido de estas con papel abrasivo, posteriormente llevado a un paño de grano 0.05 para obtener una superficie plana sin residuos dejados por el corte y la adición de un tinte revelador para mejorar el contraste de las zonas de fibra. El pre-procesamiento digital conto con la adquisición de las secuencias de imágenes, haciendo un barrido de la muestra con la ayuda de una plataforma automatizada, que permite hacer los desplazamientos en el plano de visión de la muestra, y finalmente en el procesamiento digital se trabajó con la generación de panoramas con las secuencias de imágenes adquiridas de la muestra [1], [2], [3]. Adicionalmente, se realizó la medida digital del área de la muestra [5], la segmentación y medida de las áreas de fibra y el cálculo de la densidad de fibra, haciendo la razón de las medidas del área de fibra entre el área total de la muestra, obteniendo los valores de densidad de fibra. Digitalmente se calcularon los siguientes valores de densidad de fibra en: Cepas 0.34, Basas 0.41 y Sobrebasas 0.43.
Análisis de la dinámica de la turbulencia en un plasma compresible parcialmente ionizado con términos de ionización y recombinación
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-10) Díaz Martínez Juan Diego; Lora Clavijo Fabio Duván; Navarro Noguera Anamaría; Sanabria Gómez José David
La turbulencia en plasmas parcialmente ionizados (PPI) está presente en gran cantidad de escenarios astrofísicos. Algunos de los entornos en los que se han evidenciado son en las ionosferas planetarias, la atmósfera solar, las nubes moleculares, los discos protoplanetarios, los exoplanetas y el medio interestelar. Por lo tanto, se hace necesario el desarrollo de un modelo teórico que permita describir el comportamiento de estos plasmas de forma acertada. Este modelo teórico es conocido como magnetohidrodinámica, sin embargo, en fenómenos como la turbulencia no se ha considerado un modelo completo en el que se incluya la ionización y recombinación. Aún así, los procesos de ionización y recombinación de los átomos tienen diversos efectos relevantes en la dinámica de un plasma compresible turbulento parcialmente ionizado. Es por ello que en este trabajo de grado se presenta un análisis sistemático y completo de la dinámica de un plasma turbulento mediante simulaciones con el código MAGNUS de un modelo magnetohidrodinámico que incluye colisiones inelásticas. Entre las principales variables que se sometieron a análisis se encuentra la vorticidad y densidad de masa de los fluidos, la densidad de corriente, las tasas de ionización y recombinación, el espectro de energía magnética y la amplificación del campo magnético. A partir del estudio realizado se encontraron diferentes resultados que indican de qué forma influye la conversión de especies en el comportamiento del plasma en cuestión. En términos generales, se obtuvo que estas colisiones permiten que el campo magnético afecte de forma indirecta el fluido neutro y que la energía magnética se aumente a más del doble de la inicial. Asimismo, entre otros resultados adicionales está la inhibición de la formación de plasmoides y la separación entre el espectro de energía del fluido neutro y el cargado. Adicionalmente, se aplicó el modelo desarrollado para simular la turbulencia en el caso del viento solar. De esta forma, es posible apreciar la utilidad de los resultados para describir completa y detalladamente la dinámica de un plasma turbulento en un entorno astrofísico en particular.
Análisis de la estructura del campo gravitacional en los modelos de discos relativistas de Kuzmin-Toomre inmersos en un halo esferoidal de materia
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-17) Navarro Suarez, Sharon Tatiana; Gonzalez Villegas, Guillermo Alfonso; López Suspes, Likidcen Framsol; Reina Medrano, Jerson Ivan
En el presente trabajo se estudia la estructura del campo gravitacional en un espacio-tiempo conformestático axialmente simétrico correspondiente a la superposición de los discos relativistas de Kuzmin-Toomre y un halo esferoidal de materia propuesto por González y Pimentel (1). Las propiedades del sistema compuesto por discos relativistas y halos esferoidales de materia se estudian mediante un análisis de las líneas de campo gravitacional, las cuales se definen como las curvas integrales de la cuadri-aceleración de observadores estacionarios con momento angular cero con respecto al eje de simetría (2). Asimismo, se especifica el proceso por el cual se obtiene un tensor métrico capaz de describir el sistema compuesto mencionado anteriormente y a partir de este, se estudia el comportamiento de la cuadri-aceleración de dichos observadores.

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