https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/994 2026-05-01T20:30:37Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12186 Title: Diseño de una torre de viento para generar confort térmico en una casa del estado de Morelos Authors: Ortiz Salvador, Erick Gabriel Description: Se evalúa mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD)la factibilidad de implantación de una torre de viento (TV) en una casa de Temixco, Morelos, como estrategia pasiva de ventilación natural destinada a optimizar la ventilación y el confort térmico en interior de los ocupantes. Uno de los principales problemas actuales es el aumento del consumo energético a nivel mundial, derivado en gran medida del uso excesivo de sistemas eléctricos de climatización, como ventiladores y aires acondicionados. Muchas construcciones no consideran variables clave como la orientación solar, la dirección e intensidad del viento, la temperatura, la humedad y las propiedades térmicas de los materiales, lo que resulta en viviendas térmicamente ineficientes. En este contexto, se retoman tecnologías tradicionales del MedioOriente, como las torres de viento (captadores de viento), que son estructuras verticales que captan los vientos predo- minantes de una localidad, incrementan su velocidad a través de los canales de captación y dirigiéndolos alinteriordelosedificios,mejorandoasíelconforttérmicodesusocupantessin recurrir aenergíaeléctrica.Enlarevisióndelestadodelarteseidentificóunaevoluciónensu estudio, desdeinvestigacionesexperimentalesquedemostraronsuviabilidadtecno-económicos, hasta diseñosoptimizadosmedianteCFD,asícomoaplicacionescontemporáneasorientadas a lasostenibilidadenergética.Estasinvestigacionesreportanreduccionesdetemperaturade hasta 15 ◦C cuandoseincorporaademásenfriamientoevaporativoenlatorre.Incrementosdel caudal deventilaciónenelordendel50%yahorrosenergéticossuperioresal30%,confirmando la eficienciadeestesistemaenclimascálidosysecos.Elpresentetrabajoconsistióendiseñar y evaluarunatorredevientointegradaalaviviendabajocondicionesdeverano.Previoal estudio CFDconTVserealizóuntrabajonumérico-experimentalparavalidarlametodología numéricaempleadayestablecerlascondicionesdereferencia,tantotermohidráulicascomode ventilaciónyconforttérmico.Primeramenteserealizaronsimulacionesnuméricasconelsoftwa- re ANSYSFluent, utilizando el modelo de turbulencia k–ε realizable, con el objeto de analizar las zonascríticasencuantoaladistribucióneintensidaddelflujodeaire,asícomoladistri- bución detemperaturasdentrodelavivienda.Conbaseenlosresultadosdelassimulaciones numéricasyenlainformaciónproporcionadaporlosresidentesdelavivienda,sedeterminó que lahabitaciónubicadaalsur,enelsegundopiso,presentabalascondicionesmáscríticas tantoentérminosdeventilacióncomodeconforttérmico.LosdatosmeteorológicosdelInsti- tuto deEnergíasRenovablesdelaUNAMpermitieronestablecerlascondicionesdefrontera para laentradadeaireenlaTVresultandovientospredominantesdelsurconunavelocidad promedio de2.1m/s.Enlafaseexperimental,sedesarrollóunsistemadeadquisicióndedatos basado enArduino,equipadoconsensoresdetemperaturaDS18B20,dehumedadDHT22y un anemómetro.Lasmedicionesrealizadasenlahabitacióndelaviviendaconfirmaronquelos murosorientadosalsuryeltechocorrespondenalaszonasconmayoracumulacióndeenergía térmica, loquevalidólanecesidaddeincorporarunatorredevientoparalaremocióndecalor medianteefectodelaventilaciónnatural.Losparámetrosdeconforttérmicoconsideradosson el VotoMedioPredicho(PMV),porsussiglaseninglesyelPorcentajedePersonasInsatisfe- chas(PPD),porsussiglaseningles.Elprimerodebemantenersedentrodelrangode −0.5 a 0.5 yelsegundodebesermenoral10%;deacuerdoconlanormaASHRAEStandard55.El parámetro deventilaciónconsideradoeselnúmerodeCambiosdeAireporHora(ACH),por sus siglaseningles,elcual,deacuerdoconlanormaASHRAEStandard62.2,debemantenerse dentrodelintervalode60–70ACH.Losresultadosdelasimulaciónnuméricadelahabitación sin torredevientoindicanunACHde31.37,unPMVde0.66yunPPDde13.86%,porloque la habitaciónencondiciónactualnosatisfacelascondicionesdeconforttérmicoyventilación. Por otro lado, al incorporar la torre de viento, el ACH se incrementaa65.23ACH, el valor de PMV disminuyea0.26yelPPDdisminuyea6.12%;estos parámetros establecen buenas con- diciones de ventilación y de confort térmico por lo que no es necesario disminuir la temperatura agregando medios humidificantes. En conclusión, el estudio demuestra que incorporando una TV a la casa bajo estudio, se obtendrían condiciones de confort, representando una solución bioclimática eficiente y sostenible. 2026-02-05T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10836 Title: Bases para el diseño biomecánico de la interfaz hueso-implante en reemplazos totales de rodilla Authors: Cruz Robles, Jesús Eduardo Description: Los reemplazos articulares son la solución a pacientes que experimentan dolor crónico por el desgaste prematuro de sus articulaciones. El desgaste articular puede presentarse a causa de enfermedades reumáticas, actividades de alto riesgo, entrenamiento excesivo, etc. Sin embargo, los reemplazos articulares pueden presentar diferentes tipos de fallas, la más común es el aflojamiento aséptico. Una de las acciones recomendadas para prevenir este fallo es permanecer en actividad constante; las actividades cotidianas como caminar, bajar o subir escaleras producen un estímulo mecánico en el tejido óseo que mantiene en equilibrio la densidad ósea. El presente trabajo está enfocado en el estudio del estímulo mecánico para disminuir la probabilidad del aflojamiento aséptico en implantes tibiales utilizados en artroplastias totales de rodilla. Para determinar la respuesta biomecánica del hueso se recurre a la simulación por elementos finitos del proceso de remodelación ósea y de la correlación matemática del módulo elástico y la densidad ósea. Sin embargo, en la literatura se encuentran diferentes modelos de correlación, por lo que se seleccionaron los cuatro más utilizados y se evaluó cuál se acercaba más a las propiedades mecánicas del hueso reportadas en la literatura. Se realizó el modelo 3D de la parte superior de la tibia, denominada tibia proximal, y un componente tibial con dimensiones preliminares para realizar simulaciones del proceso de remodelación en el software Abaqus. Posteriormente, se realizaron cuatro modelos de implantes tibiales, de los cuales tres presentan modificaciones geométricas en los vástagos. El objetivo es comparar su desempeño e identificar cuál presenta menor riesgo de aflojamiento aséptico. Los vástagos son: a) estándar, b) ranura en la punta, c) punta con UHMW y d) hueco. Los datos obtenidos muestran que la modificación geométrica del vástago en un implante tibial tiene influencia en el proceso de remodelación ósea a causa de menor rigidez del vástago, lo que mejora la transmisión de estímulo mecánico. Además, se observa como el cambio de rigidez disminuye la concentración de esfuerzos en la punta del vástago, el cual es un factor de riesgo que no se había considerado, y que puede causar atrofia del tejido óseo. 2025-08-28T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10651 Title: Diseño de una máquina para la fabricación de nanofibras poliméricas Authors: Ríos Utrera, Ignacio Description: En los últimos años, las nanofibras han despertado un gran interés en la comunidad científica debido a sus características únicas como relación superficie-volumen, control de la morfología, alta porosidad, permeabilidad. las cuales las hacen ideales para diversas aplicaciones en ingeniería y medicina. En este contexto, el proceso de electrohilado se ha consolidado como una técnica versátil para la producción de nanofibras a partir de soluciones poliméricas. No obstante, su correcta implementación requiere un control de múltiples variables que influyen directamente en la calidad de las fibras. Esto ha motivado el desarrollo de equipos experimentales que permitan ajustar y monitorear dichos parámetros, facilitando tanto la investigación como la mejora del proceso. Ante esta situación, en este trabajo se diseñó, construyó e instrumentó un prototipo funcional de máquina de electrohilado compuesto por cinco subsistemas que permiten controlar parámetros de proceso y ambientales. Se incorporó un sistema de visualización en tiempo real y un mecanismo de movimiento traslacional del colector, con el fin de evaluar su impacto en la morfología de las fibras. Para validar el comportamiento mecánico del diseño debido al uso de componentes impresos con filamento de PLA, se realizó un análisis por elementos finitos (FEM). Los resultados mostraron tensiones de von Mises entre 2.96×10⁶ y 8.99×10⁶ N/m² (menos del 0.3 % del esfuerzo admisible), desplazamientos del orden de 10⁻¹⁰ a 10⁻⁹ mm y factores de seguridad superiores a ocho. Las fibras resultantes, fueron caracterizadas mediante microscopia de barrido (SEM) y espectroscopía Raman. El análisis por SEM evidenció que el movimiento combinado permitió obtener fibras más delgadas (1.24 ± 0.39 μm) y uniformes, frente a las obtenidas con solo rotación (2.60 ± 1.10 μm, hasta 6.8 μm), reduciendo el rango de diámetros a 0.8–1.4 μm. Finalmente, la espectroscopía Raman confirmó la integridad química del PVA, observándose bandas características del polímero sin indicios de degradación o contaminación, destacando señales en 3300 cm⁻¹ (O–H), 2950–2850 cm⁻¹ (C–H), 1433 y 1332 cm⁻¹ (CH₂/CH), 1132 y 924 cm⁻¹ (C–O) y 853 cm⁻¹ (C–C), en concordancia con la bibliografía reportada para este material. 2025-08-15T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10650 Title: Caracterización de la rigidez en articulación de tobillo utilizando un rehabilitador de tobillo de 2 GDL Authors: García Cerda, Rodrigo Amador Description: La rehabilitación de tobillo es un proceso diseñado para ayudar a recuperar la función y fuerza de la articulación después de una lesión, donde los músculos que permanecen en reposo tienden a atrofiarse. Este proceso comienza con una evaluación por un profesionista de la salud para entender la gravedad de la lesión, tratamiento, las acciones a realizar y con ello establecer las etapas a seguir para su proceso de rehabilitación. El tiempo de recuperación varía según la gravedad de la lesión, edad, condición, entre otros factores. Las técnicas actualmente utilizadas en las rutinas de rehabilitación son graduales y constan de un seguimiento, que tienen el objetivo de evolucionar de manera constante hasta lograr la normalidad de la articulación en medida de lo posible. Hasta el momento este tipo de terapias evolutivas normalmente no son acompañadas de un parámetro evaluador que permita identificar avances logrados respecto a la recuperación de la lesión. Es por ello la necesidad de implementar un control para en un rehabilitador de tobillo de 2 grados de libertad (GDL), donde a través de la identificación de parámetros obtenidos por señales permitan la caracterización de la rigidez, la cual puede ser un índice de la evolución de la lesión. Por lo que, en este proyecto de investigación, se implementará la técnica de identificación algebraica para estimar la rigidez en articulaciones de tobillo. El dispositivo rehabilitador se configura para imitar las condiciones funcionales del tobillo y aplicar cargas de manera controlada. La recopilación de datos en tiempo real proporciona ventajas hacia las respuestas biomecánicas del tobillo, permitiendo capturar información de la complejidad de los movimientos articulares y monitorear las adaptaciones en tiempo real. Este nivel de detalle no solo es esencial para la evaluación inicial de la rigidez, sino que también ofrecerá una base sólida para ajustar y personalizar los programas de rehabilitación según las necesidades específicas de cada individuo. La identificación algebraica entra en juego al emplear modelos matemáticos para describir las interacciones complejas entre las diferentes estructuras del tobillo. Al aplicar técnicas algebraicas avanzadas, se puede desentrañar los factores que contribuyen a la rigidez articular, permitiendo una caracterización más precisa y detallada. Este método no solo mejora la objetividad de la evaluación, sino que también abre nuevas posibilidades para comprender mejor las variaciones individuales en la respuesta a la rehabilitación. Además, este enfoque no se limita simplemente a la evaluación estática de la rigidez. También, la monitorización en tiempo real del dispositivo rehabilitador permite la observación dinámica de la respuesta del tobillo a diferentes niveles de carga y movimientos. Esto proporciona información valiosa sobre la adaptabilidad de la articulación, lo que puede ser fundamental para diseñar estrategias de intervención que aborden no solo la rigidez presente, sino también la capacidad de adaptación a nuevas demandas funcionales. En resumen, la combinación de un dispositivo rehabilitador de 2 GDL y el método de identificación algebraica no solo representa un avance técnico en la evaluación de la rigidez del tobillo, sino que también sienta las bases para una comprensión más completa y personalizada de las necesidades de rehabilitación de cada individuo. Este enfoque integrador tiene el potencial de transformar la práctica clínica al proporcionar datos precisos y procesables, para intervenciones más efectivas y personalizadas en el ámbito de la fisioterapia y la rehabilitación músculoesquelética. Se desarrolló un modelo matemático detallado para describir el comportamiento dinámico del tobillo, considerando las relaciones entre las fuerzas aplicadas y los movimientos resultantes. Con este modelo, se diseñaron e implementaron controladores PD (Proporcional-Derivativo) y PID (Proporcional-Integral-Derivativo) que permiten un control preciso de los movimientos del tobillo. Estos controladores fueron probados y ajustados para asegurar un seguimiento exacto de las trayectorias programadas. Además, se seleccionaron sensores y motores para medir parámetros clave como la posición angular y la aceleración del tobillo. Los componentes seleccionados proporcionan datos cruciales para el control del sistema. El uso de estos sensores garantiza una retroalimentación precisa y en tiempo real, lo cual es esencial para ajustar y optimizar el rendimiento del sistema. Los resultados obtenidos con el dispositivo rehabilitador de tobillo de 2 GDL basados en la técnica de identificación algebraica para la estimación de la rigidez articular, fueron favorables. Se realizaron pruebas experimentales con 10 usuarios sanos, obteniéndose mediciones consistentes y comparables con los valores reportados en la bibliografía especializada. Esto válida la precisión del sistema propuesto y demuestra su viabilidad como herramienta para la evaluación funcional del tobillo. 2025-08-13T00:00:00Z