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Publicación Acceso abierto Modelación y simulación de los efectos de los compuestos orgánicos volátiles (COV) en la mecánica respiratoria(Universidad EIA, 2024) Grajales Grisales, Ana Cristina; Montagut Ferizzola, Yeison Javier; Montoya Góez, Yesid de JesusRESUMEN: La mecánica respiratoria está influenciada por la presencia de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el ambiente, los cuales representan un riesgo significativo para la salud humana. Estos compuestos, ampliamente emitidos en entornos urbanos e industriales, pueden alterar la función pulmonar al incrementar la reactividad de las vías respiratorias, afectar los mecanismos de defensa naturales y generar síntomas como irritación, tos y mayor producción de moco. No obstante, la investigación exhaustiva sobre sus efectos directos en la mecánica respiratoria enfrenta retos importantes, debido a lo invasivo de los métodos necesarios para evaluar el funcionamiento de las vías respiratorias y las limitaciones éticas asociadas al estudio en humanos. Este proyecto tiene como objetivo implementar un modelo matemático que permita analizar de manera segura y no invasiva los efectos de los COV en la mecánica respiratoria, utilizando herramientas de mecánica de fluidos computacional (CFD), facilitando el análisis en condiciones que simulan situaciones fisiológicas reales. La metodología propuesta se basa en tres etapas principales: modelación geométrica de las vías respiratorias, simulación computacional del flujo de aire y los COV bajo diferentes condiciones fisiológicas, y evaluación experimental del modelo mediante pruebas comparativas en un simulador. Este enfoque busca validar el desempeño del modelo y establecerlo como una herramienta efectiva para el estudio de los efectos respiratorios de los COV.Publicación Acceso abierto Absorción Óptica en pozos cuánticos dobles de InGaN/AlGaN con deformación uniaxial: efectos de la estequiometría y los campos eléctricos autoinducidos(Universidad EIA, 2024) Botero Correa, Maximiliano; Restrepo Arango, Ricardo LeónRESUMEN: En este trabajo se calcula la absorción óptica no lineal para las transiciones intersubbandas de electrones en un sistema de cuatro niveles de energía en pozos cu{anticos dobles de AlGaN/InGaN con tensión uniaxial, teniendo en cuenta el efecto de las concentraciones de aluminio y de indio en la polarización de la nanoestructura, y se estudia la modificación del tamaño de los pozos y de la barrera central. La dependencia de la estequiometría de las barreras de AlGaN y de los pozos de InGaN afecta al perfil de la banda de conducción, la masa efectiva del electrón y la constante dieléctrica estática, además de la magnitud de los campos eléctricos autoinducidos. El potencial de confinamiento de los electrones está determinado por las diferencias en las constantes de red de los materiales de las barreras y de los pozos cuánticos, y el perfil queda configurado de la siguiente manera: AlρGa1−ρN/InyGa1−yN/AlϕGa1−ϕN/InyGa1−yN/AlρGa1−ρN. Estas diferencias generan no solo brechas de energ´ıa entre los materiales, sino también campos eléctricos autoinducidos y autopolarizaciones. En este trabajo se estudian y discuten los resultados de la dependencia de la energía con la concentración de los materiales del pozo y la barrera, y también se varían las longitudes de ambos. Estos efectos afectan a los valores de las transiciones intersublime de los estados de electrones confinados y a los elementos de la matriz de dipolo. Los valores de energ´ıa y las funciones de onda se calculan dentro de la aproximación de masa efectiva en función de las coordenadas y se utiliza la técnica de elementos finitos (FEM). Debido al perfil asimétrico del potencial generado, las probabilidades electr´onicas pueden estar bien localizadas para diferentes configuraciones del ancho del pozo cuántico, el ancho de la barrera central y las concentraciones de cada material. Los cálculos de las propiedades ópticas se realizan en el marco del enfoque de la matriz de densidad compacta y el método iterativo. Sin embargo, el acoplamiento entre ambos pozos cuánticos puede manipularse modulando la deformación. Los resultados revelan una dependencia significativa de las resonancias ópticas no lineales en las concentraciones de In y Al, así como en la anchura de los pozos cu{anticos. Las resonancias de las respuestas ópticas se encuentran en el espectro entre el infrarrojo lejano y el visible.Publicación Acceso abierto Estudio de la inestabilidad tipo tearing en plasmas colisionales(Universidad EIA, 2024) Moreno Mosquera, Luisa Fernanda; Agudelo Rueda, Jeffersson AndrésRESUMEN: en el universo observable, el 99 % de la materia bariónica se encuentra en estado de plasma, el cual es un gas compuesto por partículas ionizadas. Las dinámicas de un plasma comprenden comportamientos macroscópicos y microscópicos. En los plasmas es común la presencia de inestabilidades, las cuales modifican el estado y evolución de estos. Una inestabilidad relevante dentro del amplio conjunto de inestabilidades que pueden presentarse en un plasma es la inestabilidad de tipo tearing. La cual está presente en el proceso de reconexión magnética y tiene un papel importante en la evolución de plasmas astrofísicos y de laboratorio. En este trabajo se estudia la inestabilidad de tipo tearing, específicamente en el contexto de plasmas colisionales a grandes escalas espaciales. Se analiza el comportamiento de esta inestabilidad frente a la variación de parámetros relevantes del sistema como el número de onda de la perturbación inicial, el valor de la resistividad del plasma y la tasa de crecimiento de la inestabilidad. Finalmente, se presenta la evolución en el tiempo de magnitudes macroscópicas clave como el campo magnético y el campo de velocidades.Publicación Acceso abierto Monopolos magnéticos: una mirada y su relevancia en cosmología(Universidad EIA, 2024) Restrepo Hernández, Sebastián; López Arcos, Cristhiam ManuelRESUMEN: en este trabajo se explora el concepto de monopolos magnéticos con un enfoque en el contexto de la cosmología. Se realiza una revisión de distintas construcciones matemáticas y físicas que respaldan la posible existencia de estos monopolos en la naturaleza, abarcando la teoría clásica de campos, la teoría de grupos y la teoría del electromagnetismo como teoría gauge. Primero, se presenta la idea del monopolo de Dirac y su formulación abeliana. Posteriormente, se aborda la formulación no abeliana de los monopolos de t’Hooft-Polyakov. Con esta base, se discute la relevancia de los monopolos magnéticos en la cosmología, destacando, en particular, el problema del monopolo.Publicación Acceso abierto Aplicación del método expansión perturbiner a las ecuaciones de Navier-Stokes(Universidad EIA, 2024) Jiménez Santacruz, Mateo; López Arcos, CristhiamRESUMEN: La ecuación de Navier-Stokes es una de las ecuaciones más importantes de la rama de la mecánica de fluidos, ya que es fundamental para comprender fenómenos físicos como los patrones climáticos, las corrientes oceánicas e incluso el flujo sanguíneo en nuestros cuerpos. Sin embargo, debido a su carácter no lineal y al problema de clausura que se obtiene cuando se considera un fluido turbulento, encontrar una solución analítica representa un alto grado de dificultad. Aunque se han realizado diversos avances, por el momento no existe un consenso para el tratamiento matemático de estas ecuaciones en el caso de un fluido turbulento isotrópico. En este orden de ideas, en el presente trabajo se estudió y exploró la utilización del método de expansión de Perturbiner en el tratamiento de la ecuación de Navier-Stokes en el marco teórico de la turbulencia isotrópica.Publicación Acceso abierto Simulación computacional de la microcirculación usando redes neuronales(Universidad EIA, 2024) García Escobar, Daniel; Ospina Muñoz, Walter Antonio; Palacio Cárdenas, Guillermo Alberto; Guillermo Alberto Palacio CárdenasRESUMEN: la medicina y la inteligencia artificial han avanzado conjuntamente en los últimos años destacándose los resultados en el análisis de imágenes médicas, procesamiento de datos y la simulación de sistemas biológicos con condiciones específicas. Esto ha contribuido a que la medicina sea cada vez más personalizada, permitiendo un entendimiento detallado del caso de cada paciente al analizar ampliamente la información sobre sus particularidades. Las redes neuronales tienen la capacidad de simular sistemas reales, aprendiendo directamente de las leyes de la física presentadas mediante ecuaciones diferenciales y condiciones de frontera. En este trabajo se estudia el flujo sanguíneo de la circulación en capilares, la región del sistema vascular donde ocurre el intercambio de nutrientes entre la sangre y los tejidos del cuerpo, siendo los vasos sanguíneos más pequeños con solo unas cuantas micras de diámetro. El flujo sanguíneo a través de estos vasos se denomina microcirculación y los daños a esta escala no pueden ser detectados en la mayoría de los hospitales. Sin embargo, se ha visto que de la microcirculación se obtiene información de daños iniciales que, de ser detectados a tiempo, pueden prevenir repercusiones más graves en el sistema cardiovascular. Los modelos y las simulaciones basados en fundamentos teóricos y experimentales ayudan a comprender mejor esta parte del sistema circulatorio a la vez que pueden complementar futuros dispositivos de medición. La microcirculación tiene condiciones físicas particulares que la convierten en un sistema complejo: (1) es un fluido granular, no newtoniano, con viscosidad dependiente del radio del capilar; (2) además del flujo sanguíneo, el sistema involucra la filtración del plasma hacia el exterior del capilar. Para describir de manera correcta este sistema se usaron dos modelos teóricos, desarrollados en la universidad de Florencia (Italia), basados en adaptaciones de las ecuaciones clásicas de transporte de momento y de masa. Debido a la complejidad del problema, en este trabajo se desarrollaron diversas arquitecturas de redes neuronales que fueron probadas en condiciones menos específicas como fue la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos newtonianos. Posteriormente estos métodos se aplicaron a los modelos de microcirculación, con el objetivo de recrear los resultados documentados en la literatura sobre concentraciones de glóbulos rojos y velocidades en el sistema. En este trabajo se encontró que es posible recrear la microcirculación utilizando redes neuronales informadas por física, sin la necesidad de bases de datos. Al validar el modelo con la literatura se confirmó que la simulación puede ser usada en investigaciones con datos reales y así aportar a estudios y desarrollos en esta área.Publicación Acceso abierto Energía de enlace para excitones en un pozo armónico gaussiano(Universidad EIA, 2024) Ruiz Mejía, Daniel; Giraldo Tobón, EugenioRESUMEN: en este estudio se realiza una investigación teórica en excitones, los pares electrón hueco ligados, confinados en pozos cuánticos dobles. Se resuelve la ecuación de Schrodinger para las energías y los estados tanto de los electrones como de los huecos, por medio del método de diagonalización directa, con la implementación del método variacional para abordar los excitones. Se examinó el efecto del campo eléctrico aplicado y los parámetros geométricos de los potenciales en la formación y comportamiento de los excitones, lo que proporciona información valiosa para comprender propiedades ópticas y electrónicas en nanoestructuras semiconductoras. Adicionalmente, se profundiza en el análisis del comportamiento de los excitones al introducir un pozo cuántico doble con una forma armónica gaussiana, posterior al desarrollo del doble pozo cuadrado, ampliando así el espectro de consideraciones en la modelización teórica.Publicación Acceso abierto Diseño de un modelo de prónostico de ventas para una compañía del sector agroindustrial(Universidad EIA, 2024) Aubad Acebedo, Susana; Valencia Villa, Juan SebastiánRESUMEN: el proyecto se centra en la creación e implementación de un modelo de pronóstico de ventas sólido dentro del departamento de tecnología e informática de una empresa. El pronóstico será generado para el área financiera y gerencial de la compañía. (Xiong & Comite, 2022) El objetivo principal es mejorar el procesamiento, el análisis y la presentación de informes de datos para facilitar la toma de decisiones informadas, garantizar el cumplimiento de las regulaciones financieras y aumentar la eficiencia operativa en general. El marco teórico que sustenta el proyecto combina el método científico con las técnicas formales, destacando la relevancia de los modelos analíticos. La integración y transformación de los datos, el diseño del fujo de trabajo, el procesamiento de los datos, las predicciones y herramientas analíticas son componentes claves del proyecto. El proyecto garantiza que los datos sean consistentes, confiables y fácilmente accesibles al armonizar datos de diferentes fuentes, convertirlos en un formato estandarizado y automatizar el proceso de predicción de las ventas. Usando el proyecto como una herramienta, los analistas financieros y demás colaboradores del proceso podrán crear informes oportunos y precisos y obtener información útil para la planificación estratégica gracias a la optimización del proceso. Por las numerosas ventajas que ofrece, el proyecto es esencial para la empresa. Mejora la toma de decisiones al permitir a los profesionales financieros optimizar los presupuestos, encontrar ahorro de costos y adaptarse a los cambios en el mercado. La seguridad de los datos y procesos estructurados garantiza el cumplimiento de la normativa financiera. El proyecto también automatiza el manejo de datos, lo que reduce el tiempo y los costos.Ítem Acceso abierto Medición experimental de la densidad y viscosidad de líquidos utilizando visión artificial(Universidad EIA, 2023) Gaviria Alvarez, Julian Camilo; Méndez Mejía, SantiagoRESUMEN: en el presente trabajo se propone y se desarrolla una técnica experimental para la medición de la densidad y viscosidad cinemática de líquidos utilizando técnicas de visión artificial tales como búsqueda de contornos, binarización y Optical Flow. La propuesta se fundamenta en el montaje de un viscometro de tipo Falling Ball a fin de corroborar si su implementación resulta tanto posible como favorable al prescindir de mediciones temporales realizadas por humanos. Con este fin, se utilizan los fundamentos físicos matemáticos concernientes al fenómeno de caída de cuerpos esféricos a través de un líquido para derivar las ecuaciones que describen tal fenómeno y que permiten el cálculo de las variables de interés. Para realizar las mediciones se utiliza la cámara de un celular Samsung A12, distintas probetas cilíndricas disponibles en la universidad EIA y por supuesto código desarrollado en Python a partir de la librería especializada en visión artificial, OpenCV, para el cálculo de las velocidades de las esferas. Se valida el método computacional propuesto para la medición de velocidades experimentales al reportar mediciones comparables a las que haría un ser humano, siendo que las diferencias sustanciales pueden atribuirse a la eliminación del factor humano (tiempos de reacción). Se reporta y analiza en profundidad la presencia de posibles factores de pared que se encargan de frenar las esferas y se observa como dichos factores se reducen sustancialmente al mejorar la relación entre los diámetros de la esfera y los tubos. Múltiples propuestas de estimación para las variables de interés son presentadas, dentro de las cuales se destacan el ajuste de parámetros asociados a la solución de la ecuación diferencial, estimación directa de las variables una vez que las esferas han alcanzado sus velocidades terminales y regresiones sobre los datos experimentales. Las dos primeras propuestas presentan resultados negativos, presumiblemente debido a los factores de pared que se encargan de hacer poco fiables los resultados obtenidos y que hicieron patente la necesidad de mejorar la razón entre los diámetros de esferas y tubos. Una vez implementada esta mejora práctica, la tercera de las propuestas de estimación resulto la más útil al permitir estimar las velocidades terminales de las esferas y a partir de estas obtener valores cercanos a los reportados en la literatura para las viscosidades objetivo. De esta manera, se confirma finalmente que el método aquí propuesto es válido y deseable en función de los objetivos propuestos, más que, sin embargo, por motivos prácticos no es posible desarrollarlo de manera apropiada, en vista de lo mismo, se presentan finalmente algunas reflexiones y consideraciones finales con respecto a los resultados del proyecto y que servirán tanto como camino ya recorrido como de sustento teórico-práctico para futuras investigaciones similares. en: This work proposes and develops an experimental technique for the measurement of the density and kinematic viscosity of liquids using artificial vision techniques such as contour search, binarization and Optical Flow. The proposal is based on the assembly of a Falling ball-type viscometer in order to corroborate if its implementation is both possible and favorable when dispensing with temporal measurements performed by humans. To this end, the physico-mathematical fundamentals concerning the phenomenon of the falling of spherical bodies through a liquid are used to derivate the equations that describe such phenomena and that allow the calculation of the variables of interest. To perform the measurements, we used the camera of a Samsung A12 cell phone and different cylindrical specimens available at the EIA university and, of course, code developed in Python from the library specialized in artificial vision, OpenCV, to calculate the velocities of the spheres. The proposed computational method for the measurement of experimental velocities is validated by reporting measurements comparable to those made by a human being, being that the substantial differences can be attributed to the elimination of the human factor (reaction times). The presence of possible wall factors responsible for slowing down the spheres are reported and analyzed in depth, and it is observed how these factors are substantially reduced by improving the ratio between the diameters of the sphere and the tube. Multiple estimation proposals for the variables of interest are presented, among which the adjustment of parameters associated with the solution of the differential equation, direct estimation of the variables once the spheres have reached their terminal velocities and regressions on the experimental data stand out. The first two proposals show negative results, presumably due to the wall factors that make the obtained results unreliable and that made evident the need to improve the ratio between the diameters of spheres and tubes. Once this practical improvement was implemented, the third of the estimation proposals turned out to be the most useful, since it allowed estimating the terminal velocities of the spheres and obtaining values close to those reported in the literature for the target viscosities. In this way, it is finally confirmed that the method proposed here is valid and desirable in terms of the proposed objectives, but that, however, for practical reasons, it is not possible to develop it in an appropriate way, in view of the same, some reflections and final considerations are finally presented with respect to the results of the project that will serve both as a road already traveled and as theoretical and practical support for future similar investigations.Ítem Acceso abierto Estimación de la elasticidad precio de la demanda en la industria de la moda mediante inferencia causal(Universidad EIA, 2023) Montoya Henao, Luis Miguel; Méndez Mejía, SantiagoRESUMEN: este estudio aborda el desafío crítico en la gestión de la cadena de suministro de comprender profundamente el comportamiento del cliente y las variables que influyen en sus decisiones. En el contexto de la empresa de venta de ropa por catálogo Línea Directa S.A.S., se emplean métodos estadísticos avanzados y técnicas de Machine Learning para analizar la base de datos de ventas y determinar el efecto de diversas variables sobre la elasticidad precio de la demanda. La elasticidad, que mide el cambio porcentual de una variable económica en respuesta a cambios porcentuales en otra, es utilizada como una herramienta clave para inferir estas relaciones. En particular, se utiliza la inferencia causal y el enfoque de Double Machine Learning para estimar el efecto de variables como cambios porcentuales de precios en subgrupos de productos, en conjunto con factores temporales y efectos geográficos. Los hallazgos de este estudio ofrecen una visión valiosa para la estrategia de precios y la gestión de la cadena de suministro, contribuyendo a la maximización de las ganancias y la eficiencia operativa.Ítem Acceso abierto Fenomenología de un modelo de masas de neutrinos de tipo Dirac(Universidad EIA, 2023) Manco Martínez, Sebastián; Betancur Rodríguez, Amalia; Palacio Cardenas, Guillermo AlbertoRESUMEN: es indudable el éxito teórico y experimental que ha tenido el modelo estándar desde su nacimiento en los años 30, durante todo este tiempo este se ha destacado por su capacidad predictiva que ha llevado a una época de descubrimientos experimentales sin comparación hasta este momento; sin embargo, esta tiene una serie de agujeros que representan algunos de los retos teóricos más interesantes en la física de partículas, uno de estos es la falta de un mecanismo que describa los valores observados para las masas de los neutrinos. Con esto en mente, en el presente trabajo se exploró y estudió (bajo la teoría cuántica de campos) un modelo de masas de neutrinos con el objetivo de dar cuenta de estas en el contexto de la física más allá del modelo estándar. En la primera parte se presenta una breve introducción de los conceptos clave en la teoría cuántica de campos junto con los aspectos más importantes a tener en cuenta de la naturaleza (conocida hasta ahora) de los neutrinos y sus implicaciones sobre la física de partículas (tanto dentro como más allá del modelo estándar). A partir de esta introducción, en la segunda parte se presenta el modelo responsable de dar masa a los neutrinos a 1-loop mediante la extensión del modelo estándar con nuevos campos (tanto escalares como fermiones) y simetrías discretas, en orden de estudiar este, se definió su lagrangiano y se calculó el espectro de masas del mismo con el objetivo de, en el siguiente apartado, realizar el cálculo de la expresión para la matriz de masas de los neutrinos; con esta ya calculada, se hallaron los diferentes valores admitidos para parámetros tales como los acoples de Yukawa y las masas de los campos, los cuales deben estar restringidos en vista de la física de neutrinos ya establecida actualmente. A partir de esto, se hizo un análisis fenomenológico preliminar a partir de estudiar diferentes procesos que pueden dar señales de física mas allá del modelo estándar como lo son los decaimientos ℎ → 𝛾𝛾 y 𝜇 → 𝑒𝛾. Finalmente, se discutieron y presentaron los resultados obtenidos, junto con una breve discusión de perspectivas a futuro del trabajo como lo son el estudio de las consecuencias de introducir este modelo al momento de explorar otros temas candentes en la física de partículas como lo es la materia oscura.Ítem Acceso abierto The title you provided seems to be already in the correct format. If you need any further assistance, feel free to ask(Universidad EIA, 2023) Vásquez Giraldo, Esteban; Wills Toro, Luis AlbertoABSTRACT: we extend the algebras combining U(1) and external symmetries as inprevious works, for the case with internal SU(2)xU(1) and external symmetries in two stages: Lorentz extension, and then non-contracted and contracted Poincaré extension. Casimir elements and representations in differential operators are determined. Models with local symmetry are constructed for Lorentz and Poincaré symmetry extensions.Ítem Acceso abierto Molecular Modeling of the Interaction between DDX4 Aggregates and Fluorescent Proteins(Universidad EIA, 2023) Moreno Ruiz, Melissa; Palacio Rodríguez, KarenABSTRACT: cells have developed the capability to compartmentalize and generate organelles without membranes, known as membraneless organelles. These organelles take shape through a process called liquid-liquid phase separation (LLPS), resulting in condensed droplets. Membraneless organelles are primarily composed of proteins that lack a well-defined three-dimensional structure, known as intrinsically disordered proteins (IDPs). They can undergo assembly and disassembly in response to changes in the cellular environment. The formation of these organelles is facilitated by weak interactions between proteins, and when protein concentrations are high and temperatures are low, phase separation occurs. DEAD-box helicase 4 (Ddx4) is an essential protein involved in the development of germ cells. Its primary function is to regulate RNA metabolism and interact with other proteins. The formation of Ddx4 aggregates relies on specific electrostatic interactions, and even slight modifications in individual chains can cause the dissolution of the cellular structure under certain physiological circumstances. To observe the physical characteristics of Ddx4 aggregates, researchers often employ biological markers such as fluorescent proteins. One commonly used biomolecule for visualizing cellular structures is the Green fluorescent protein (GFP). The results of experiments have shown that Ddx4 aggregates can selectively absorb or exclude GFPs based on their charge. This behavior is attributed to the interactions between proteins at the molecular level. However, studying these interactions experimentally is challenging due to the small size of the proteins and the short timescales involved. To overcome these limitations and reduce material costs, molecular dynamics (MD) simulations are employed as an alternative approach. In this study, MD simulations are utilized to investigate the interaction between Ddx4 aggregates and GFPs with different molecular charges. This enables a better comprehension of the interactions between membraneless organelles and other biomolecules.
