Unidad de Postgrado Ciencias Físicas

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Análisis de las propiedades ópticas del TiO2 anatase dopado con N y F, por medio de cálculos DFT
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Mendoza Flores, Miguel Alberto; Rojas Tapia, Justo Alcides
Manifiesta que el TiO2 es usado para foto generación de hidrógeno a partir del agua, degradación de Contaminantes bajo irradiación de luz visible y para celdas solares. Sin embargo, una limitación es que TiO2 anatase tiene un band gap amplio de aproximadamente 3.2 eV y puede absorber solo en la región ultravioleta (UV) (<380nmq. Esto reduce gravemente la utilidad de la energı́a solar al 5 %. Por medio de la simulación computacional en el marco de la Teorı́a Funcional de la Densidad (DFT) implementada en el código WIEN2k, usando la aproximación GGA-PBE, se ha observado que la fase anatase de TiO2 dopada con F, N o el codopado F-N exhibe una disminución en el band gap hasta en un 17 % para el dopado con N a una concentración de 10.4 %, y que esta reducción del gap está asociada a la mejor absorción en la zona visible del espectro de los sistemas estudiados. Los resultados indican que TiO2 anatase dopado en distintas concentraciones puede aumentar la eficiencia de celdas fotovoltaicas y que este aumento en la eficiencia es proporcional a la concentración del elemento dopante para los sistemas monodopados. El codopado, que continuamente es reportado como mejor, en cuanto a la reducción del gap y la absorción de radiación, en comparación con el monodopado, no ha mostrado serlo en el sistema de codopado por sustitución con N y F, en la región comprendida entre 1.70-2.79 eV. El efecto sinérgico del codopado solo es verificado en la región azul-violeta del espectro visible. La absorción de los sistemas en la parte visible del espectro, predomina en regiones por debajo del gap, esto se ha asociado al acoplamiento vibronico y a transiciones entre niveles de excitones.
Análisis del balance de masa para la evaluación del régimen hidrológico empleando técnicas de teledetección satelital y modelos hidrológicos – Caso estudio: Cabecera de la cuenca Cachi-Apacheta, Región Ayacucho
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Moncada Sosa, Wilmer Enrique; Rojas Acuña, Joel; Willems, Bram Leo
La presente investigación tiene como objetivo analizar el balance de masa para la evaluación del régimen hídrico de la cabecera de cuenca Cachi-Apacheta de la Región Ayacucho, empleando técnicas de teledetección satelital y modelos hidrológicos. Se utilizó datos satelitales de los sensores TM, ETM+, OLI-TIRS, MODIS para la estimación del área de cobertura nival y de la zona nival por encima de los 4800 ms.n.m a partir del NDSI, del área de cobertura de vegetación y sus clases a partir del NDVI, del área de cobertura de humedad del suelo y sus clases a partir del NDWI, de la temperatura superficial del suelo de toda el área de estudio y de la zona nival, la evapotranspiración potencial del producto MOD16A2 del sensor MODIS, todos ellos requeridos por el modelo hidrológico PRMS-IV, además de un DEM y de los datos de la estación meteorológica Apacheta, lográndose obtener el balance de masa en la microcuenca Apacheta durante el periodo 2000 – 2018. La validación del caudal simulado es aceptable, con un valor del índice de eficiencia de Nash de 0,89. Los resultados muestran que la curva de duración de flujo del caudal en el punto de aforo en la primera bocatoma indica un valor medio de 3,61 m3 /s, con una tendencia anual del caudal decreciente de 1,56 m3 /s desde el 2000 al 2018. El incremento de la evapotranspiración potencial en 0,16 mm/día, la disminución de la cobertura nival en 440,319 ha, el aumento de la cobertura vegetal en 873,01 ha, el incremento de la cobertura de humedad del suelo en 37,22 ha, el incremento de la temperatura superficial del suelo en la zona nival de 5,8 °C, desde el año 1985 al 2018, son indicadores de un impacto negativo en los ecosistemas de la microcuenca Apacheta en un posible escenario futuro.
Análisis estructural y microestructural de pigmentos arqueológicos por técnicas físicas y refinamiento Rietveld: contribuyendo con la preservación de pinturas murales
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Lizarraga Matto, Luis Miguel Angel; Zeballos Velásquez, Elvira L.
Durante el período 2018 se realizaron trabajos de excavación y se registraron pinturas murales del periodo Moche en el sitio arqueológico Pampa La Cruz; dichas estructuras se encontraban en mal estado de conservación. Con el propósito de contribuir con la preservación de estos murales y de sus pinturas, en el presente trabajo se ha investigado los pigmentos empleados en el decorado de estos murales, en particular, el pigmento blanco; asimismo, fueron estudiados los enlucidos asociados. Análisis cualitativo y cuantitativo fueron realizados mediante la técnica de difracción de rayos X y métodos analítico/computacionales, para determinar la composición mineralógica de los materiales y su cuantificación mediante refinamiento Rietveld. Adicionalmente, y para complementar el estudio estructural, fue realizado un análisis microestructural de los materiales en relación al tamaño de cristalito. Mediante el análisis cualitativo, en los pigmentos fueron identificadas fases de cuarzo y diversas arcillas y otros minerales (albita, andalucita, andesina, calcita, caolinita, clorita, cuarzo, halita, moscovita, ortoclasa y yeso). La calcita y yeso podrían ser los responsables del color en estos materiales. Fases mineralógicas similares fueron identificadas en los enlucidos asociados, aunque en porcentajes diferentes respecto a los pigmentos. La presencia de halita tanto en los pigmentos como en enlucidos se debería a contaminación externa proveniente del mar.
Análisis microestructural, estructura magnética fina y propiedades magnéticas en polvos nanoestructurados (FexNi1-x)90Zr7B3 con x=1.0, 0.5, 0.75 obtenidas por mecano - síntesis
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Medina Medina, José Julián; Peña Rodríguez, Víctor Antonio
Estudia las características microestructurales y los efectos de la adición de Ni en tres aleaciones nanoestructuradas a base de Fe, tipo NANOPERM (Fe90Zr7B3, (Fe0.75Ni0.25)90Zr7B3 y (Fe0.50Ni0.50)90Zr7B3). Estas aleaciones son preparadas por mecano-síntesis en dos etapas: en la primera etapa se preparan las aleaciones precursoras Fe0.75Ni0.25 y Fe0.50Ni0.50 a partir de polvos elementales de Fe y Ni por 30 h de mecano-síntesis; en la segunda etapa, las aleaciones nanoestructuradas se obtienen a partir de la mezcla de las muestras precursoras con elementos de Zr y B por 30 h de mecano-síntesis. La evolución estructural de las aleaciones como una función del tiempo de molienda es seguida por difracción de rayos X. El análisis microestructural alrededor de los sitios de Fe se realiza empleando espectroscopia Mössbauer de transmisión del 57Fe. Asimismo, las muestras finales en los tres sistemas son analizados por estructura fina de absorción de rayos X extendidados (EXAFS) en los bordes Kα de los átomos de Fe y Ni.
Análisis y simulación de las interacciones de los procesos atmosféricos e hidrológicos usando el modelo WRF durante periodos extremadamente secos en el Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Rojas Benavente, Noelia; Rojas Acuña, Joel
Con el desarrollo de los modelos climáticos globales la comunidad científica ha sido capaz de reconocer la influencia de la hidrología en los procesos atmosféricos. Las sequías deben tener en cuenta la influencia del sistema hidrológico en donde el intercambio de vapor de agua y del calor tendrían que ser modeladas correctamente si se van a utilizar para el estudio de la evolución y la duración de las sequías. El objetivo de este trabajo es analizar y simular las interacciones de los procesos atmosféricos e hidrológicos usando el Modelo de Predicción e Investigación de Variaciones Atmosféricas (modelo WRF, Weather Research and Forecasting model) en el Perú (latitud: 1°57’28’’σ - 18°58’41’’S y longitud: 87°49’48’’W - 64°54’7’’W) para el año 2014. La precipitación es registrada por el Servicio σacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) mediante sus redes meteorológicas distribuidas en todo el territorio peruano. Es difícil medir sobre todas las regiones y en especial donde la precipitación tiene una alta variabilidad espacial y las redes de pluviómetros son escasas. El estudio de la precipitación en el Perú, se ha desarrollado de dos maneras: (1) se ha considerado utilizar el satélite TRMM para estimar datos de precipitación; (2) se ha aplicado el modelo atmosférico WRF utilizando diferentes parametrizaciones físicas y dinámicas para investigar las interacciones de procesos atmosféricos e hidrológicos durante diferentes periodos, (2a) los esquemas de parametrización microfísica, cúmulos, superficie de suelo y PBL utilizados para la validación de los datos de precipitación en el Perú con los datos de precipitación in-situ y los datos de precipitación procedentes del satélite TRMM y (2b) la interacción de los procesos físicos entre las parametrizaciones físicas, así se estudiarán las interacciones de los procesos atmosféricas e hidrológicas que analizan los fenómenos de sequía en el Perú. Se analizaron 36 imágenes de la precipitación acumulada mensual en el Perú usando la simulación del modelo WRF (2 casos) y del satélite TRMM. Se analizaron 12 series de tiempo de datos de precipitación acumulada anual para el 2014 en 12 estaciones meteorológicas distribuidas por el Perú. Se compararon los datos de precipitación acumulada in-situ con los datos de precipitación acumulada procedente del satélite TRMM y los datos de precipitación acumulada simulada por el modelo atmosférico WRF. Se observa que los datos de precipitación acumulada simulada por el modelo WRF (para los dos casos) sobreestiman a los datos de precipitación acumulada in-situ y a los datos de precipitación acumulada procedente del satélite TRMM para los doce meses del año 2014 (Enero - Diciembre). Por otro lado, se puede notar que hay escasa precipitación para los meses de Junio, Julio y Agosto. El uso de los esquemas de parametrización incorporados en el modelo WRF, particularmente, la parametrización de los cúmulos según el esquema Kain-Fritsch y la parametrización de la microfísica según el esquema Thompson, permite calcular las posibles precipitaciones. En ese sentido, se ha encontrado que hay una baja capacidad de simular datos de precipitaciones según el esquema Kain-Frisch, en comparación con el esquema según Thompson que tiene una alta capacidad de simular datos de precipitaciones. Se evaluó el análisis estadístico e índices de detección para comparar la sensibilidad del satélite TRMM y del modelo WRF con los datos de precipitación in-situ, donde se concluyó que existe un alta sobrestimación en la temporada de verano para todas las estaciones meteorológicas ubicadas a una menor altura en el Perú, según el cálculo del sesgo, a diferencia con las otras que sus datos son más cercanas. Por lo tanto, el satélite TRMM mostró ser menos eficiente que el modelo atmosférico WRF.
Aplicaciones del monitoreo microsísmico para el modelamiento estructural mediante la correlación de velocidades de onda con el mapeo geomecánico usando la tabla GSI
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Espinoza Saenz, Peter Andree; Jimenez Tintaya, Cesar Omar
Presenta un análisis exhaustivo y riguroso acerca de la microsismicidad y su relevancia en el análisis de estructuras geológicas, con un enfoque particular en la aplicación de la tabla GSI y su relación con la seguridad en el entorno minero. La microsismicidad, una técnica dedicada a la detección y análisis de eventos sísmicos de pequeña magnitud que suceden durante las operaciones de avance y explotación minera, constituye un elemento fundamental para garantizar la operación segura y eficiente de instalaciones subterráneas. La ocurrencia de estos eventos sísmicos revela la existencia de tensiones y deformaciones en las estructuras geológicas, factores que pueden ejercer un impacto considerable en la seguridad operativa. En este sentido, el monitoreo de la microsismicidad emerge como una herramienta indispensable en la gestión del riesgo geomecánico. Al analizar las variaciones en las velocidades P y S aparentes, así como las velocidades reales (Vp y Vs), durante dos períodos específicos. Se observa un aumento del 1% en las velocidades P aparentes y un descenso del 0.9% en las velocidades S aparentes entre los períodos analizados. Estos cambios sugieren presiones intensas en el macizo rocoso, afectando las condiciones geomecánicas y estructurales de la roca. Además, se detecta un aumento en las velocidades reales Vp y Vs, lo que indica compresión en las microfracturas y el cierre de juntas. Estas variaciones pueden estar asociadas con eventos microsísmicos de magnitud elevada y un posible estado de subsidencia o hundimiento en áreas cercanas; estos valores son patrones que se modifican a medida que se avanza en el laboreo minero (sismicidad inducida). La combinación de la tomografía sísmica con otras técnicas, como el mapeo GSI, fortalece la fundamentación de hipótesis sobre procesos de subsidencia. Se observan zonas con velocidades atípicas en el volumen de adquisición de Pencas, lo que revela la naturaleza dinámica de las presiones litostáticas. Aunque no se puede predecir la ocurrencia de eventos microsísmicos, sí se puede discernir la escala de magnitud con la que pueden ocurrir. El análisis de las velocidades de onda para Vp y Vs ofrece una solución sistemática para el mapeo geomecánico y permite determinar las variaciones temporales de esta condición geomecánica.
Cálculo de la estructura electrónica y de la energía total de los sistemas cristalinos de: germanio (Ge), galio-fósforo (GaP) y silicio-carbón (SiC)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Cabrera Arista, César; Poma Torres, Máximo Hilario
Muestra un estudio teórico de la estructura electrónica y de la energía total del estado fundamental de Germanio (Ge) y de los compuestos binarios de Galio-Fósforo (GaP) y de Silicio-Carbón (SiC). Las bandas de energía y la densidad de estados se calcularon con el método LMTO [23] que resuelve la ecuación de Schrödinger de un electrón en el sólido usando un potencial efectivo formulado con la DFT [15] y aproximación LDA [17]. Potencial que contiene toda la información de la red cristalina y que además depende del parámetro que permite transferir a las zonas vacías de la red cristalina una pequeña parte de la carga electrónica que reside fuera de las esferas atómicas. La mejor estructura electrónica de los compuestos de GaP y SiC con su correspondiente energía total mínima fue calculada con la idea alternativa de una red cristalina llena de esferas atómicas de tamaño diferente preservando la densidad del material y la simetría de la red. Los resultados para la estructura de las bandas de energía y la DOS obtenidas con presentan una brecha de energía prohibida indirecta (gap) entre el tope de la banda de valencia y el fondo de la banda de conducción que es de 0.174 Ry ó 2.372 eV para el GaP; y de 0.176 Ry ó 2.394 eV para el SiC. La energía asociada a estos resultados es mínima, de -18.67 Ry para GaP y de -20.43 Ry para SiC.
Cálculo de transferencia de esfuerzos estáticos: Aplicación a sismos de gran magnitud (𝑴𝒘 ≥ 8.0) ocurridos en la Región Central del Perú desde 1940 al 2007
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Moreno Moreno, Nick Jhonatan; Villegas Lanza, Juan Carlos
Aborda la solución utilizando el software Coulomb 3.3 pro- puesto por Toda et al., (2011). Este software contribuye en el estudio de la transferencia y cambios de esfuerzos ocasionados por estos 6 sismos en mención, a fin de determinar el impacto de la transferencias de esfuerzos ocasionada por la secuencia de sismos y su implicancia en la peligrosidad sísmica en la región de estudio. Para la validación de los resultados se utilizó las réplicas de cada evento sísmico a fin de observar la mayor concentración de réplicas con el incremento de esfuerzos, esto se logró observar a través del cartografiado de los patrones lobulares de esfuerzos para verificar las zonas de activación de la sismicidad o las zonas de sombra de esfuerzos según lo propuesto por Stein (1999), asimismo, el mapa de isosistas propuesto por el Instituto Geofísico del Perú´ (IGP) para observar la distribución espacial de los esfuerzos con las intensidades macro-sísmicas en la escala de Mercalli Modificada en todo el litoral costero central del Perú a fin de verificar lo propuesto por Jiménez (2015) y Villegas-Lanza et al. (2016) para el sismo de 1746. Los resultados obtenidos muestran a la actualidad en una relajación de esfuerzos hacia el continente y un incremento de esfuerzos que son validados con los patrones de deslizamiento y réplicas recopiladas. El riesgo de un futuro evento sísmico de las mismas características analizadas se encuentra en las costas del sur de Lima, aproximadamente entre las ciudades de Cañete y Mala donde se observó un gran incremento de esfuerzos aún no liberados hasta la fecha.
Calor específico en la fase antiferromagnética de los borocarburos RNi2B2C (R=Gd,Ho,Er)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Miranda Ramos, John Godofredo; Vento Flores, Jaime Francisco; Malpartida Contreras, Lorenzo
Estudia los compuestos cuaternarios llamados borocarburos de níquel, los cuales tienen la formula general RNi2B2C donde R es una tierra rara. Esta es realizada en el marco de una aproximación lineal de la teoría de ondas de espín. Específicamente, realizamos cálculos analíticos de relación, de dispersión, energía interna y calor específico, en presencia de campo magnético externo. Estos materiales presentan diagramas de fases magnéticas muy variadas e interesantes. Los resultados obtenidos son contrastados con resultados experimentales de otros investigadores, con monocristales de RNi2B2C con R=Ho, Gd, Er. El calor específico magnético de los compuestos, GdNi2B2C, ErNi2B2C y HoNi2B2C, respectivamente, es ploteado en función de la temperatura, haciendo variar el campo magnético externo. Concluye que la teoría de ondas de espín permite dar resultados confiables del aporte de los magnones libres al calor específico a temperaturas bajas, en presencia de campo magnético externo, así como es ampliamente estudiado sin el campo magnético externo.
Caracterización de materiales nanoestructurados dopados con tierras raras por conversión ascendente de frecuencias
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) García Santiváñez, Moisés Humberto; Lozano Bartra, Whualkuer Enrique
Sintetiza las nano partículas de (LaF3)0.75Er0.0325Yb0.3225 y ( ) 3 3 LaF3 0.75Er0.015Yb0.235 utilizando el método de coprecipitación química y sometidas a tratamiento térmico de 200 °C, 400 °C y 600 °C, respectivamente, durante 2 horas. La estructura de cada muestra fue analizada a través de la técnica de difracción de rayos X (DRX) y modelamiento RIETVELD por parámetros fundamentales usando el software TOPAS. El tamaño de los cristalitos se determinó a nivel nanométrico (entre 11.9 nm y 140.7 nm) y se verifico el aumento del tamaño a medida que la temperatura del tratamiento térmico se incrementaba. Se pudo verificar el cambio de estructura hexagonal a romboédrica para las muestras sometidas a 600 °C de temperatura y un aumento significativo en la cristalinidad de las muestras por efecto del tratamiento térmico. Se pudo establecer que el método de coprecipitación química utilizado en la preparación de las muestras logro la formación de nano partículas, que era lo que se requería para afrontar el presente estudio. Las muestras fueron sometidas a análisis SEM-EDS. Las imágenes SEM-EDS muestran los efectos descritos y proporcionan una vía para corroborar el crecimiento de las partículas (entre los 538nm y 778nm), así como para obtener la composición elemental de las muestras. Del análisis EDS se pudo corroborar que no existen impurezas en las muestras preparadas. Se han tomado espectros Raman de las muestras que han corroborado una baja energía fonónica de las mismas (entre 1 360 cm and 1 608 cm ), asegurando así que la perdida de las propiedades de emisión de los estados excitados de los iones lantánidos en las muestras por el efecto de quenching y otros no radiativos sea mínima. Seguidamente, se presenta el análisis de emisión de las muestras, donde se verifica que el tratamiento térmico influye directamente en las propiedades luminiscentes. Se han caracterizado los espectros de emisión obteniéndose los estados de emisión. Luego se ha presentado el estudio de la potencia de excitación y la emisión de las muestras con el objetivo de determinar el número de fotones que intervienen en las transiciones. Se ha corroborado que el proceso de CAF (conversión ascendente de frecuencias), es el que prevalece durante la emisión. Dicho esto, se presentan los posibles diagramas de transferencia de energía entre los niveles del erbio e iterbio, que explican las emisiones en el azul. Verde y rojo. Se determinó que para ciertas transiciones, el número de fotones involucrados fue de 2 (emisión en el verde y rojo) y para el azul hemos determinado un proceso de 3 fotones. Finalmente, se tomaron las medidas del tiempo de vida media y a partir de las gráficas se determinó con ayuda del ORIGIN PRO 2023 los tiempos de emisión, todos estos tiempos están en la escala de micro segundos.
Caracterización microestructural y mecánica de hierro consolidado a partir de escoria Siderúrgica
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Espinoza Suárez, Silvia Marisel; Bustamante Dominguez, Ángel Guillermo
Esta tesis doctoral tiene como objetivo principal desarrollar y aplicar técnicas avanzadas de manufactura para el reciclaje de escoria siderúrgica en el contexto peruano, evaluando el impacto de la variabilidad en su composición química sobre la consistencia y calidad del acero producido. Asimismo, se analizan las implicaciones de estos efectos en el cumplimiento de normas internacionales y su potencial adopción en la industria siderúrgica. El proceso desarrollado comprende cuatro etapas clave: homogenización con molienda, reducción, inclusión de elementos y compactación/extrusión. Las piezas metálicas obtenidas fueron caracterizadas estructuralmente, identificándose el Fe-α como el componente predominante, con un 98% de fase Fe-α y un 2% de Fe³⁺, confirmado mediante difracción de rayos X y espectroscopía Mössbauer. Además, el análisis por microscopía electrónica de barrido permitió detectar la presencia de Si, Mn y C. Los ensayos mecánicos revelaron que las piezas fabricadas presentan un límite elástico de 236 MPa, un esfuerzo máximo cercano a 493 MPa y una deformación máxima del 27%, cumpliendo con los estándares internacionales de construcción. Asimismo, exhibieron un comportamiento plástico post-máximo notable, indicando una buena ductilidad. Este estudio valida la viabilidad del uso de escoria siderúrgica como materia prima en la producción de materiales metálicos para la construcción, proponiendo un proceso óptimo para su recuperación y reutilización. La investigación resalta la importancia de la innovación en procesos de reciclaje y su contribución al desarrollo sostenible, ofreciendo una solución práctica y efectiva para la industria siderúrgica peruana.
Caracterización y estudio de la textura en capas superconductoras de YBa2Cu3O7-δ sobre el sustrato MgO
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Sanchez Cornejo, Henry Elías; Bustamante Domínguez, Ángel Guillermo
La tesis reporta la caracterización magnética y estudio de la textura en capas superconductoras de YBa2Cu3O7-δ sobre el sustrato MgO. Se divide en dos partes. En la primera se reporta la caracterización tanto estructural, morfológica y magnética y la segunda parte consta de un estudio de la dinámica de vórtices de un filme superconductor del compuesto de YBa2Cu3O7-δ (YBCO), el cual ha sido crecido sobre el sustrato monocristalino de MgO (100) tipo-E, la cual fue donada por la empresa Ceraco. Para la primera caracterización estructural se emplea la Difracción de rayos-X (DRX), donde se observa picos del tipo (00l) pertenecientes al YBCO con crecimiento orientado. Fases secundarias, como el Y2BaCuO5 (Y211) y óxido de Cobre (CuO) también son detectados. El crecimiento ordenado, mostrado mediante DRX, es confirmado con micrografías de sección transversal, usando Microscopía electrónica de transmisión (TEM), donde se observa el ordenamiento y la presencia tanto de la fase principal de YBCO como del sustrato MgO. Una posterior caracterización de la morfología y topología superficial del filme se realiza mediante Microscopía de Fuerza Atómica, encontrándose una rugosidad media cuadrática RMS = 3,6824 nm; es decir, la superficie de la película es relativamente suave respecto a filmes superconductores anteriormente fabricados en el laboratorio. Para la caracterización magnética y comprobación de la superconductividad se realizan unas primeras mediciones bajos los campos magnéticos aplicados 0.05, 0.2 y 2 T, encontrándose experimentalmente un TC = 88 K. Medidas posteriores en estado no superconductor permiten obtener dos regiones con una temperatura de Curie equivalente a 35.77 y 71.47 K, observándose la respuesta ferromagnética de la muestra para ambos casos. De las medidas de magnetización versus campo aplicado M(H) a T=10, 20, 30, 40, 50, 60 y 70 K se calculan los campos críticos experimentales HC1, HC2, HP y Hirr, obteniéndose el Diagrama de Fase Magnético para la muestra. Usando el modelo de Bean se realizan cálculos de Densidad de Corriente Crítica JC, de cuyas curvas se observa la presencia del efecto pico, calculándose los campos Bpico dependientes de la temperatura. La dinámica de los vórtices se estudia a partir de las curvas de densidad de corriente crítica en escala log-log, observándose la presencia de 4 regiones muy diferenciadas de comportamiento de líneas de flujo respecto al campo aplicado. Se obtienen las curvas de Fuerza de Fijación de vórtices (también llamada Fuerza de anclaje) y Fuerza normalizada. Finalmente, medidas de relajación magnética en modo Field Cooling (FC) a T = 10, 30, 40 y 60 K permiten estudiar la evolución temporal de los vórtices mediante el modelo de vortex glass, calculándose la energía característica de anclaje mediante el método de Maley, además de estimar el tiempo de salto de vórtices entre sitios de anclaje en el orden de microsegundos. De las curvas de relajación magnética y B(t) en los ciclos de Histéresis se pueden esbozar las curvas características E(J). Finalmente, la medición de la relajación magnética en el estado no superconductor permite confirmar el carácter ferromagnético de la muestra. Con la finalidad de estudiar cómo la anisotropía magnética, propia del YBCO, afecta los distintos valores obtenidos anteriormente, se realizan mediciones bajo las distintas intensidades de campo: 50, 100, 500, 1000, 5000 y 10 000 Oe con y , observándose un comportamiento anisotrópico. Curvas permiten estudiar más a detalle esta variación. Mediciones de histéresis a T = 10 y 30 K en disposición de campo externo longitudinal a la muestra permiten graficar las curvas J(H), las cuales son comparadas con sus campos BC2 similares medidas a campo transversal, calculándose la el factor de anisotropía experimental , además de las longitudes de coherencia para las temperaturas T = 10, 20, 30, 40, 50 , 60 y 70 K. De estas curvas M(H) se calculan los campos característicos y se esboza el diagrama de fase magnético de la muestra cuando el campo externo está en disposición longitudinal a éste. De las curvas log-log J(H) se estudia la dinámica de vórtices en esta disposición de campo aplicado. Finalmente, mediciones de Rocking curves permiten obtener un .
Desarrollo de una metodología basada en el empleo de imágenes de satélite para el estudio de los sistemas de humedales de Puna y Jalca, y su influencia sobre el balance hídrico en la cuenca Chancay-Lambayeque
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Leyva Molina, Walter Martín; Willems, Bram Leo
Desarrolla una metodología para la detección, mapeo y monitoreo de HAA en la cabecera de la cuenca Chancay – Lambayeque, utilizando imágenes gratuitas procedentes de los sensores TM, ETM, OLI y MODIS de los satélites Landsat y Terra, respectivamente. El área de estudio corresponde a la cabecera de cuenca Chancay – Lambayeque ubicada sobre los 3 200 m.s.n.m, dentro de la biorregión Jalca. Esta se dividió en dos zonas de análisis, la Zona 1 corresponde a la cabecera ubicada sobre el distrito de San Juan de Licupis (provincia de Chota), y la Zona 2 está ubicada sobre los distritos de Pulan (provincia de Santa Cruz) y Hualgayoc (provincia de Hualgayoc), ambas en Cajamarca. En una primera fase, se analizaron 12 imágenes TM, ETM+ y OLI, con el objetivo de identificar y delimitar HAA. Se seleccionó como área piloto a la Zona 1, ya que en esta se puede obtener el comportamiento espectral más puro de los HAA debido a la menor actividad antrópica. Como primer paso se realizó el preprocesamiento (corrección radiométrica y atmosférica) de las imágenes para obtener la imagen de reflectancia de la superficie y luego aplicar la Transformación Tasseled Cap (TCT), la cual nos permite reducir el número de datos en las bandas multiespectrales a los tres componentes principales denominados: Brillo, Verdor y Humedad. Luego de ello, se realiza una categorización monitoreada con el método de Máxima Verosimilitud de la imagen compuesta por las tres bandas TCT, a partir de la cual se determinó la distribución y extensión de los HAA. El proceso de validación involucró la correlación de la información obtenida del proceso de clasificación de la data satelital con los puntos de control recolectados en campo (puntos GPS y fotografías). Esta comparación es expresada a través de una matriz de error. Los resultados obtenidos han logrado detectar y mapear 759.87 ha de HAA de un área total de análisis de 3 736.9 ha, conformando el 20.34% del área total, con fiabilidad de 96.1%, en un área donde los tipos de cobertura del suelo tienen una firma espectral similar, lo cual, aunado con la presencia constante de humedad, que es propio de la biorregión jalca, generan mayor valor para el trabajo. La segunda fase, se centró en la generación de series temporales de las imágenes de NDVI, NDWI y las bandas TCT calculados a partir de las imágenes producto de reflectancia de la superficie del sensor MODIS (MOD09A1), en los HAA’s ya identificados. Dichas series fueron correlacionadas con datos de precipitación de la misión TRMM para poder inferir posibles relaciones de causa-efecto. Para esta segunda fase se analizó el comportamiento promedio de cinco HAA’s de la Zona 1 y seis de la Zona 2. Se observó una alta correlación entre el NDWI con la Precipitación con un nivel de confianza mayor al 99%. En caso de las bandas TCT, se obtuvo una alta correlación entre el Verdor con la Precipitación y el Índice C, con un nivel de confianza mayor al 99%; y la Humedad obtuvo una alta correlación con el Índice C, con un nivel de confianza mayor al 99%.
Dinámica de quasipartículas en un modelo relativista para el estudio de nanotubos de carbono deformados
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Acuña Huamaní, Jonathan; Carita Montero, Raúl Félix; Jirón Vicente, Andrés Guiseppe
Se propone un modelo matemático basado en la implementación del espacio-tiempo de un agujero de gusano para estudiar las propiedades de transporte electrónico de nanotubos de carbono deformados. Demuesta que las deformaciones causadas por estas estructuras pueden ser estudiadas a partir de la implementación del espacio-tiempo de un agujero de gusano de Ellis-Bronnikov en la ecuación relativista de Dirac. En consecuencia, ello permitió entender las propiedades de transporte electrónico en la superficie de esta estructura a partir del comportamiento colectivo de sus estados electrónicos. Por lo cual, las ecuaciones dinámicas de este sistema mostraron que las propiedades electrónicas en esta estructura se ven afectadas por la deformación de la red representadas por la presencia de un potencial efectivo. En ese contexto, usando el formalismo de Landuer, se utilizó el coeficiente de transmisión de este potencial para encontrar una expresión analítica de la conductancia, con la cual se demostró que esta estructura presenta una movilidad electrónica mínima igual al cuanto de conductancia. Asimismo, para explicar los resultados de la conductancia, se calculó la densidad local de estados, encontrando una concentración electrónica en regiones próximas al centro del nanotubo deformado.
Dinámica y modelado numérico del campo de la velocidad de flujo en un maremoto
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Avalos Carrión, Juan Pablo Alberto; Jimenez Tintaya, Cesar Omar
Determina la distribución del campo de la velocidad de flujo, es decir las velocidades de las partículas de agua, en un maremoto mediante la simulación numérica, considerando como escenario el Maremoto de Perú de 1746 en el área de Costa Verde. Tomando como base el modelo numérico TUNAMI. El impacto de un maremoto es causado por el arribo de agua a la costa, donde el proceso de inundación tiene lugar. La interacción con las estructuras costeras está determinada por la velocidad de las masas de agua. La velocidad cambia dependiendo de la batimetría y la topografía costera, teniendo un comportamiento no lineal. La velocidad del agua, la velocidad de flujo, es difícil de medir, lo cual motiva el uso del modelado numérico. TUNAMI es el modelo numérico utilizado en las simulaciones de maremotos, el cual considera la propagación no lineal de ondas en la fase de inundación. TUNAMI escribe los valores del nivel del agua pero no escribe los valores de la velocidad de flujo. Con el fin de calcular y guardar los datos de la velocidad de flujo, se han implementado rutinas de programación. En el trabajo se estudia la velocidad de flujo, módulo y dirección, en el proceso de inundación en el maremoto de Callao de 1746. Los resultados muestran que los mayores valores de la velocidad de flujo son cercanos a 10 m/s. Se concluye que en las regiones costeras con mayor pendiente tienen lugar estos mayores valores. Debido al incremento de la velocidad de flujo, el comportamiento no lineal es relevante en el proceso de inundación.
Diseño y construcción de un equipo para medida de transporte eléctrico de nanosistemas
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Yactayo Yactayo, Gilberto; Rojas Tapia, Justo Alcides
Realiza el diseño, ensamblaje y fabricación de un sistema simple y efectivo asistido por computadora para la medición de la conductividad en nanomateriales 2D. El ensamblaje de este sistema consta de un porta muestras, un conmutador, un sistema eléctrico con adquisición de datos y un control de temperatura que permite cambio de nanosistemas en películas delgadas y mediciones rápidas de estas. Con este sistema de medida se obtuvieron los datos del comportamiento de los materiales mediante la conductividad en función e la temperatura, además se puede medir comportamientos de nanosistemas a bajas temperaturas, también el efecto Hall con solo conmutar el sistema de medidas y acondicionar una cámara de enfriamiento, que no es el objetivo de este trabajo. Este sistema de medición aplicando la técnica de las cuatro puntas con los instrumentos KEITHLEY 181 y KEITHLEY 617 permitieron ampliar el rango de medición de resistencia en las películas delgadas hasta el orden de GigaOhms. Este medidor de parámetros esta diseñado para realizar el estudio de la conductividad en películas delgadas de cobre y grafeno, depositados en sustrato de vidrio y oxido de silicio. Nuestro dispositivo principal de interfaz que permite el control del medidor de parámetros es de National Instruments, modelo NI GPIB-USB-HS IEEE 488, es un dispositivo controlador IEEE 488 para computadoras y/o laptops con puertos USB, y El software que permite la comunicación de los instrumentos, porta muestra y sistema de adquisición de datos es LABVIEW. La validación y calibración de las medidas realizadas en el sistema se hizo con una muestra patrón película delgada de cobre.
Distribución Espacial de la Conductividad Eléctrica del Suelo de la Región de Lambayeque Usando Imágenes de los Satélites Landsat 5 y 7 Mediante Redes Neuronales Artificiales: Perceptrón Multicapa
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014) Badaracco Meza, Rolando Renee; Rojas Acuña, Joel
Implementa una “red neuronal artificial” con arquitectura de retropropagación de error (“Back-Propagation”), que permita clasificar la salinidad en los suelos, usando como datos de entradas imágenes de NDVI, y datos de entrenamiento de conductividad eléctrica del suelo. El área de estudio se encuentra entre las coordenadas UTM por 614775 m E, 627345 m E y por 9277495 m N, 9255475 m N, debido a que los datos de conductividad eléctrica del suelo son obtenidos de los distritos de Lambayeque y Mochumí, localizados en el departamento de Lambayeque de la costa norte del Perú. Se usan 46 imágenes satelitales procedentes de los sensores ETM+ y TM de proyección UTM, zona 17S, y de Datum WGS84. Estas imágenes son analizadas usando el software de procesamiento de imagen ENVI 4.5 y el lenguaje de programación IDL. Se evalúan dos modelos de arquitectura de red neuronal, para el primer modelo se utiliza 1 capa oculta obteniendo un error de entrenamiento de 0.40 y en el segundo modelo se utilizó 2 capas ocultas presentando un error de entrenamiento de 0.27.
Efectos del dopaje y la temperatura sobre las propiedades térmicas de hetero-estructuras de C/BN y su potencial uso como sensor ambiental del formaldehído
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Cuba Supanta, Gustavo; Rojas Tapia, Justo Alcides; Landauro Sáenz, Carlos Vladimir
Se estudia la influencia del dopaje y de la temperatura sobre las propiedades físicas de hetero-estructuras hexagonales principalmente basadas en carbono y nitruro de boro tanto uni- y bi-dimensionales, este estudio se divide en tres partes. Por un lado, se estudia el efecto del dopaje de nitruro de boro en nanotubos de carbono armchair (6, 6) (hetero-nanotubos de nitruro de boro y carbono) sobre las propiedades del transporte cuántico de fonones y electrones, variando patrones de distribución y concentración de dopaje. Por otro lado, se estudia la forma como afecta la temperatura del sustrato sobre las propiedades del transporte térmico clásico en hetero-nanocintas de grafeno/nitruro de boro hexagonal y nitruro de boro hexagonal/grafeno, e influenciados por la asimetría estructural. Análogamente, también se estudia el efecto de la temperatura media y bias en hetero-nanocintas de grafeno/X (X=nitruro de boro hexagonal, carburo de silicio hexagonal, y grafeno hidrogenado), afectados por dos tipos de interfaces (zigzag y armchair). Por último, se estudia las propiedades electrónicas del proceso de adsorción de la molécula del Formaldehído (CH2O) sobre el sustrato de nitruro de boro hexagonal hidrogenado. Para ello, la metodología empleada en estos trabajos consistió en el uso de tres métodos computacionales; las funciones de Green fuera del equilibrio (NEGF) en combinación con el método de la teoría del funcional de la densidad basado en tight-binding (DFTB), dinámica molecular fuera del equilibrio (NEMD), y cálculos de la teoría del funcional de la densidad, respectivamente. Por un lado, los resultados respecto al efecto del dopaje sobre el transporte cuántico muestran que al aumentar la concentración del dopaje en los hetero-nanotubos de nitruro de boro y carbono armchair (6, 6), los coeficiente de transmisión fonónico y electrónico se reducen, este comportamiento ocurre a frecuencias altas y cerca de los bordes de la banda de valencia y conducción, respectivamente. Los patrones de distribución de dopaje helicoidal y horizontal permiten un transporte de fonones adecuados cuantificados en una alta conductancia de fonones a 300K. Todos los hetero-nanotubos de nitruro de boro y carbono armchair (6, 6) poseen un comportamiento semiconductor a diferencia del nanotubo de carbono armchair (6, 6) con un bandgap modulable respecto a la concentración de dopaje de nitruro de boro. Por otra parte, los resultados del efecto de la temperatura del sustrato sobre el transporte térmico clásico en las hetero-nanocintas muestran que existe una influencia que incrementa la rectificación térmica (>30 %) a temperaturas bajas (>300K) para el sustrato de Si(100), esto debido al acople fuerte tipo Van der waals entre el sustrato y la hetero-nanocinta de nitruro de boro hexagonal/grafeno. Además, la asimetría estructural tipo-T genera una rectificación térmica en sistemas puros y hetero-nanocintas de grafeno/nitruro de boro hexagonal y nitruro de boro hexagonal/grafeno, este efecto está relacionado con los cambios en el grado de localización de los modos vibracionales de frecuencias altas . Sin embargo, la resistencia térmica interfacial y la rectificación térmica se reducen con la temperatura media en las XIV hetero-nanocintas de grafeno/X, independientemente de la interface armchair o zigzag, debido a que el flujo térmico en direcciones opuestas llegan a ser similares a altas temperaturas. El efecto de la temperatura bias, en la curva J − α, determina que el fujo térmico tiene una preferencia marcada en la dirección de X al grafeno, observando el fenomeno de la resistencia térmica diferencial negativa en los sistemas de grafeno/nitruro de boro hexagonal y grafeno/grafano. Por último, la trayectoria de mínima energía, la densidad de estados total y la densidad de estados proyectada del proceso de adsorción muestran que la molécula formaldehído, CH2O, se quimisorbe sobre el sustrato de hBN hidrogenado con una energía de adsorción de 1.42eV mediante vacancias de hidrógeno en el átomo de B, donde también la distribución de densidad de espín y la transferencia de carga presentan evidencias de la existencia de una reacción en cadena de moléculas CH2O sobre el sustrato de nitruro de boro hexagonal.
El maremoto notable de 1746
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2015) Jiménez Tintaya, César Omar; Ocola Aquise, Leonidas Ceferino
La región del Callao y Lima Metropolitana están asentadas en una zona con alta probabilidad de exposición ante la ocurrencia de sismos y maremotos. Una de las mayores catástrofes ocurrió el 28 de octubre de 1746, la ciudad de Lima y el Callao fueron remecidas por un fuerte terremoto que dio origen a un maremoto que destruyó la ciudad del Callao y produjo la muerte de más de 5,000 personas, quedando sólo 200 sobrevivientes (4%). De los 23 barcos anclados en el puerto, 19 fueron hundidos y 4 llevados por las olas tierra adentro; uno de ellos, el bergantín San Fermín, fue varado en lo que ahora corresponde a la esquina del mercado del Callao. Hoy en día, un evento de esta naturaleza alteraría el orden demográfico, social y económico de la Región Callao y de Lima Metropolitana. En este trabajo, se ha diseñado la metodología para elaborar los mapas de inundación relacionada con la ocurrencia de un maremoto (o tsunami) debido a un sismo de gran magnitud. Una forma de determinar las zonas de inundación de un posible maremoto local o distante, y, a partir de eso, estimar el potencial daño, es mediante la simulación numérica. La importancia del presente trabajo está enmarcada dentro de la previsión y mitigación de un posible desastre por maremoto, para lo cual es necesaria la utilización de modelos numéricos de simulación de la dinámica de maremotos. La metodología consiste en utilizar el modelo numérico TUNAMI (del proyecto TIME: Tsunami Inundation Modelling Exchange), el cual requiere como datos de entrada el modelo digital de elevación (topografía y batimetría) de Callao y Lima Metropolitana y el modelo de la fuente sísmica que proporcionará la condición inicial del maremoto. La salida del modelo corresponde a los parámetros como: altura de la ola en la línea de costa, mareograma sintético, tiempo de arribo y mapa de inundación de la zona a modelar. Se debe considerar las limitaciones del modelo numérico debido a la resolución del modelo digital de elevación y a la transferencia de energía del medio sólido (corteza terrestre) al medio líquido (océano). En este estudio, se ha tomado un evento sísmico de referencia similar al del terremoto de Callao de 1746 (magnitud ≈ 9.0 Mw), con área de ruptura desde Chimbote (Ancash) hasta Paracas (Ica). Es el mayor evento sísmico que ha ocurrido en la región central del Perú y uno de los mayores que podría ocurrir. En materia de gestión de riesgos y preparación ante desastre, se debería considerar el maremoto provocado por un terremoto de magnitud más probable, es decir un sismo de magnitud 8.5 Mw. Sin embargo es importante no olvidar que un evento de mayor magnitud, aunque excepcional y poco probable a la escala de una vida humana, podría ocurrir. Los resultados del estudio determinan que las zonas de mayor inundación son: Ventanilla (3.0 km de máxima inundación horizontal), Callao Puerto (1.5 km de inundación horizontal), Villa Chorrillos (2.6 km de inundación horizontal) y Lurín (3.3 km de inundación horizontal). La zona de menor inundación está comprendida desde Punta Hermosa hasta Pucusana. Para un maremoto local en la zona de Lima y Callao, el tiempo de viaje de la primera ola sería de alrededor de 23 minutos (al Callao), lo cual proporciona poco tiempo para realizar una evacuación. Mientras que la máxima amplitud de la ola en la línea de costa para la zona del Callao (Chucuito y la zona del puerto) es de alrededor de los 10 m. Para el caso de prevención de desastres tiene que tomarse en cuenta la llamada evacuación vertical para la zona de Chucuito y La Punta. La presencia de la Isla San Lorenzo no supone una barrera natural de defensa ante el impacto de un maremoto, debido a que la longitud de onda del maremoto (en el orden de las decenas de km) es comparable a las dimensiones de la Isla (produciéndose el fenómeno de difracción de ondas), dichas ondas se desviarán y bordearán a la Isla, atacando al distrito de la Punta desde 2 frentes: nor-oeste y sur-este. En base a estos resultados, las autoridades correspondientes deben priorizar los planes de emergencia y evacuación en caso de ocurrir un gran sismo y maremoto en Lima. La mejor manera de prevenir y mitigar los desastres por fenómenos naturales es mediante la educación a la población.
El Universo de MCVITTIE y algunas soluciones cosmológicas
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Villegas Silva, Fulgencio; Vargas Auccalla, Teófilo
Busca soluciones exactas para las ecuaciones de Einstein se ha desenvuelto en dos direcciones diferentes por un lado, el estudio de objetos masivos aislados cuyo campo gravitacional externo es modelado por soluciones asintóticamente planas (métrica de Schwarzschikl); y por otro lado, el estudio a gran escala del universo, en forma global, para predecir su evolución, origen y su destino final (métrica FLRW). Pero hay un tercer camino que trata de mantener estos dos aspectos juntos, se trata de la métrica de McVittie, la cual nos presenta la posibilidad de estudiar los sistemas locales influenciados por la evolución a gran escala del espacio en el que están inmersos. Motivados por este enfoque, realizamos un estudio de la métrica de McVittie en dos etapas. En la primera etapa, analizamos el espacio-tiempo de McVittie para una partícula cargada y a partir de ello, mediante una construcción matemática adecuada, introducimos la constante de Hubble. Posteriormente haciendo uso de las ecuaciones de campo de Einstein, se resuelve la ecuación de McVittie cargada con constante cosmológica negativa. En la segunda etapa, partimos del agujero de gusano atravesable de MorrisThorne, la función de desplazamiento al rojo se hace nula y se realiza un cambio de variable adecuado para la función de forma, se construye una métrica para un agujero de gusano atravesable en el universo de FLRW; posteriormente, se analiza el caso de un agujero de gusano más general, se utiliza la métrica de McVittie, donde el agujero de gusano está modelado por una delgada capa esférica que acrecenta el fluido de quinta esencia, finalmente, se encuentra la evuación dinámica de dicha capa delgada y el radio comoving de la misma.

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