Nonlinear Acoustic Waves in Complex Media

[EN] Nature is nonlinear. The linear description of physical phenomena is useful for explain observations with the simplest mathematical models, but they are only accurate for a limited range of input values. In the case of intense acoustics waves, linear models obviate a wide range of physical phenomena that are necessary for accurately describe such high-amplitude waves, indispensable for explain other exotic acoustic waves and mandatory for developing new applied techniques based on nonlinear processes. In this Thesis we study the interactions between nonlinearity and other basic wave phenomena such as non-classical attenuation, anisotropic dispersion and periodicity, and diffraction in specific configurations. First, we present intense strain waves in a chain of cations coupled by realistic interatomic potentials. Here, the nonlinear ionic interactions and lattice dispersion lead to the formation of supersonic kinks. These intrinsically-nonlinear localized dislocations travel long distances without changing its properties and explain the formation of dark traces in mica crystals. Then, we analyze nonlinear wave processes in a system composed of multilayered acoustic media. The rich nonlinear dynamics of this system is characterized by its strong dispersion. Here, harmonic generation processes and the relation with its band structure are presented, showing that the nonlinear processes can be enhanced, strongly minimized or simply modified by tuning the layer parameters. In this way, we show how the dynamics of intense monochromatic waves and acoustic solitons can be controlled by artificial layered materials. In a second part, we include diffraction and analyze four types of singular beams. First, we study nonlinear beams in two dimensional sonic crystals. In this system, the inclusion of anisotropic dispersion is tuned for obtain simultaneous self-collimation for fundamental and second harmonic beams. The conditions for optimal second harmonic generation are presented. Secondly, we present limited diffraction beam generation using equispaced axisymmetric diffraction gratings. The obtained beams are truncated version of zero-th order Bessel beams. Third, the grating spacing can be modified to achieve focusing, where the generated nonlinear beams presents high gain, around 30 dB, with a focal width which is between the diffraction limit and the sub-wavelength regime, but with its characteristic high amplitude side lobes strongly reduced. Finally, we observe that waves diffracted by spiral-shaped gratings generate high-order Bessel beams, conforming nonlinear acoustic vortex. The conditions to obtain arbitrary-order Bessel beams by these passive elements are presented. Finally, the interplay of nonlinearity and attenuation in biological media is studied in the context of medical ultrasound. First, a numerical method is developed. The method solves the constitutive relations for nonlinear acoustics and the frequency power law attenuation of biological media is modeled as a sum of relaxation processes. A new technique for reducing numerical dispersion based on artificial relaxation is included. Second, this method is used to study the harmonic balance as a function of the power law, showing the role of weak dispersion and its impact on the efficiency of the harmonic generation in soft-tissues. Finally, the study concerns the nonlinear behavior of acoustic radiation forces in frequency power law attenuation media. We present how the interplay between nonlinearity and the specific frequency power law of biological media can modify the value for acoustic radiation forces. The relation of the nonlinear acoustic radiation force with thermal effects are also discussed. The broad range of nonlinear processes analyzed in this Thesis contributes to understanding the behavior of intense acoustic waves traveling trough complex media, while its implications for enhancing existent applied acoustics techniques are presented.[ES] La Naturaleza es no lineal. La descripción lineal de los fenómenos físicos es de gran utilidad para explicar nuestras observaciones con modelos matemáticos simples, pero éstos sólo son precisos en un limitado rango de validez. En el caso de onda acústica de alta intensidad, los modelos lineales obvian un amplio rango de fenómenos físicos que son necesarios para describir con precisión las ondas de gran amplitud, pero además son necesarios para explicar otros procesos más exóticos e indispensables para desarrollar nuevas aplicaciones basadas en propagación no lineal. En esta Tesis, estudiamos las interacciones entre no linealidad y otros procesos complejos como atenuación no-clásica, dispersión anisotrópica y periodicidad, y difracción en configuraciones específicas. En primer lugar, presentamos ondas de deformación en una cadena de cationes acoplados por potenciales realísticas. Aquí, las interacciones no lineales entre iones, producen la conformación de kinks supersónicos. Estas dislocaciones localizadas intrínsecamente no lineales viajan por la red largas distancias sin variar sus propiedades, y pueden explicar la formación de trazas en minerales como la mica. Aumentando la escala del problema, estudiamos los procesos acústicos no lineales en medios multicapa. La rica dinámica de estos medios está caracterizada por la fuerte dispersión debido a la periodicidad del sistema. Aquí, estudiamos los procesos de generación de harmónicos, mostrando como modificando la estructura podemos potenciar, minimizar, o simplemente modificar artificialmente la transferencia de energía entre las componentes espectrales, y de esta manera controlar la dinámica de las ondas y solitones en el interior de la estructura. En la segunda parte, incluimos difracción y analizamos cuatro tipos de haces singulares. En primer lugar, analizamos haces ultrasónicos no lineales en cristales de sonido bidimensionales. En este sistema, las propiedades de anisotropía del medio son ajustadas para obtener la auto-colimación simultánea del primer y segundo harmónico. Así, se obtiene la propagación no difractiva para las dos componentes. En segundo lugar, presentamos haces de difracción limitada empleando rejillas de difracción axisimétricas. Por último, demostramos la generación de haces de Bessel de orden superior mediante estructuras en espiral. En la última parte, estudiamos la competición entre no linealidad y la atenuación y dispersión observable en medios biológicos en el contexto de las aplicaciones de biomédicas de los ultrasonidos. En primer lugar desarrollamos un nuevo método computacional para la dependencia frecuencial en forma de ley de potencia de la absorción característica de los tejidos. Este método en dominio temporal es usado posteriormente para revisar los procesos básicos no lineales prestando especial interés en el paper de la dispersión del tejido. Por último, la resolución de las ecuaciones constitutivas nos permite abordar la descripción no lineal de la fuerza de radiación acústica producida en tejidos biológicos, y las implicaciones existentes con la deposición de energía y transferencia de momento para ondas ultrasónicas de alta intensidad. El amplio abanico de procesos no lineales analizados en esta tesis contribuye a una mejor comprensión de la dinámica de las ondas acústicas de alta intensidad en medios complejos, donde las implicaciones existentes en cuanto a la mejora de sus aplicaciones prácticas son puestas de manifiesto.[CA] La Naturalesa és no lineal. La descripció lineal dels fenòmens físics és de gran utilitat per a explicar les nostres observacions amb models matemàtics simples, però aquests sol són precisos en un limitat rang de validesa. En el cas d'ona acústica d'alta intensitat, els models lineals obvien un ampli rang de fenòmens físics que són necessaris per a descriure amb precisió les ones de gran amplitud, però a més són necessaris per a explicar altres processos més exòtics i indispensables per a desenvolupar noves aplicacions basades en propagació no lineal. En aquesta Tesi, estudiem les interaccions entre no-linealitat i altres processos complexos com atenuació no-clàssica, dispersió anisotròpica i periodicitat, i difracció en configuracions específiques. En primer lloc, presentem ones de deformació en una cadena de cations acoblats per potencials realistes. Ací, les interaccions no lineals entre ions, produeixen la conformació de kinks supersònics. Aquestes dislocacions localitzades intrínsecament no lineals viatgen per la xarxa llargues distàncies sense variar les seues propietats, i poden explicar la formació de traces en minerals com la mica. Augmentant l'escala del problema, estudiem els processos acústics no lineals en mitjans multicapa. La rica dinàmica d'aquests mitjans es caracteritza per la forta dispersió a causa de la periodicitat del sistema. Ací, estudiem els processos de generació d'harmònics, mostrant com modificant l'estructura podem potenciar, minimitzar, o simplement modificar artificialment la transferència d'energia entre les components espectrals, i d'aquesta manera controlar la dinàmica de les ones i solitons a l'interior de l'estructura. En la segona part, incloem difracció i analitzem quatre tipus de feixos singulars. En primer lloc, analitzem feixos ultrasònics no lineals en cristalls de so bidimensionals. En aquest sistema, les propietats d'anisotropia del medi són ajustades per a obtenir l'acte-col·limació simultània del primer i segon harmònic. Així, s'obté la propagació no difractiva per a les dues components. En segon lloc, presentem feixos de difracció limitada emprant reixetes de difracció axisimètriques. Per últim, vam demostrar la generació de feixos de Bessel d'ordre superior mitjançant estructures en espiral. En l'última part, estudiem la competició entre no linealitat i l'atenuació i dispersió observable en medis biològics en el context de les aplicacions biomèdiques dels ultrasons. En primer lloc desenvolupem un nou mètode computacional per a la dependència freqüencial en forma de llei de potència de l'absorció característica dels teixits biològics. Aquest mètode en domini temporal és usat posteriorment per a revisar els processos bàsics no lineals prestant especial interés en el paper de la dispersió del teixit. Per últim, la resolució de les equacions constitutives ens permet abordar la descripció no lineal de la força de radiació acústica produïda en teixits biològics, i les implicacions existents amb la deposició d'energia i transferència de moment per a ones ultrasòniques d'alta intensitat. L'ampli ventall de processos no lineals analitzats en aquesta tesi contribueix a una millor comprensió de la dinàmica de les ones acústiques d'alta intensitat en medis complexos, on les implicacions existents quant a la millora de les seues aplicacions practiques són posades de manifest.Jiménez González, N. (2015). Nonlinear Acoustic Waves in Complex Media [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53237TESISPremios Extraordinarios de tesis doctorale

Simulación de tejidos vegetales mediante diferencias finitas

En los últimos años se han desarrollado múltiples técnicas para la caracterización ultrasónica de productos hortofrutícolas en procesos postcosecha. Todas ellas han detectado parámetros acústicos macroscópicos comunes: una baja velocidad de propagación y una gran absorción. El presente trabajo presenta un modelo numérico para la simulación acústica de tejidos vegetales en dominio temporal. Dicho modelo describe correctamente las especiales características de propagación de las ondas detectadas experimentalmente en estos tejidos biológicos, poniendo de relieve la necesidad de utilizar características elásticas dependientes de la frecuencia, en concreto el módulo de Young dinámico. Por otro lado, el trabajo recopila diferentes métodos numéricos basados en diferencias finitas en dominio temporal para desarrollar simulaciones acústicas en medios heterogéneos, describiendo su implementación en los sistemas de coordenadas cartesiano, polar, cilíndrico y esférico.Jiménez González, N. (2009). Simulación de tejidos vegetales mediante diferencias finitas. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/8888Archivo delegad

Baryon anticorrelations and the Pauli principle in PYTHIA

We present a computational investigation of a problem of hadron collisions from recent years, that of baryon anticorrelations. This is an experimental dearth of baryons near other baryons in phase space, not seen upon examining numerical Monte Carlo simulations. We have addressed one of the best known Monte Carlo codes, PYTHIA, to see what baryon (anti)correlations it produces, where they are originated at the string-fragmentation level in the underlying Lund model, and what simple modifications could lead to better agreement with data. We propose two ad-hoc alterations of the fragmentation code, a "one-baryon" and an "always-baryon" policies that qualitatively reproduce the data behaviour, i.e anticorrelation, and suggest that lacking Pauli-principle induced corrections at the quark level could be the culprit behind the current disagreement between computations and experiment.Comment: 16 pages, 25 plot

Diseño de investigación para la implementación e interpretación de reglamentos para la concesión del servicio de mantenimiento de alumbrado público del casco urbano del municipio de Barberena, Santa Rosa

Generar un modelo y método adecuado para la contratación por medio de concesión para un servicio de mantenimiento del alumbrado público municipal. Determinar los procesos y procedimientos necesarios para la correcta contratación de un servicio por medio de concesión de mantenimiento de alumbrado público en la municipalidad de Barberena, Santa Rosa

Revisión de los efectos de los ingredientes de productos alternativos para bajar de peso en la población que asiste a las plazas comerciales de Ixtapaluca, Estado de México

Los diversos cambios demográficos y sociales de las últimas décadas, los nuevos tipos de familias y la organización de estas, la incorporación de la mujer al mercado formal de trabajo y el estrato social establecido en función del ingreso familiar están modificando la adquisición, preparación y consumo de alimentos, en tanto que en la sociedad moderna el individuo decide por sí sólo que comer, cuándo y dónde

Methodological proposal to implement enterprise resource planning systems

Enterprise resource planning system is one of the most important projects on business optimization than anenterprise could attempt. Their use can be seen at small, medium and big enterprises. Project management andimplementation methodology is a critical success factor mentioned in literature. At this paper is presented aproposal of implementation methodology based on researched literature and the activities that should be donein each phase. It also presented the selection process as other critical success factor and suggestions for futureresearch regarding Petri Nets as a computation intelligence that could be used to simulate selection process

Nivel de satisfacción del usuario en la calidad de atención del personal de salud en el area quirúrgica del Hospital Nacional de Nueva Guadalupe, año 2017

La investigación surge al notar la ausencia de un estudio del nivel desatisfacción del usuario sobre la calidad de atención del personal de salud del área quirúrgica. Dicha problemática llevo a formular el tema: nivel de satisfacción del usuario en la calidad de atención del Personal de salud en el area quirúrgica del Hospital Nacional de Nueva Guadalupe, año 2017. Una vez formulado el tema, fue elaborado el objetivo: evaluar el nivel de satisfacción del usuario en la calidad de atención del personal de salud en el área quirúrgica del Hospital Nacional de Nueva Guadalupe. Se elaboró la metodología del estudio, según el alcance de resultados fue descriptivo, porque se basó en la muestra observada; según el periodo fue transversal, ya que se recolecto datos en un solo momento; y de campo, ya que se estuvo en contacto con los usuarios durante la investigación. La selección de los usuarios fue realizada por medio de los criterios de inclusión y exclusión, lo que resulto un total de 78 usuarios. El instrumento fue: el cuestionario, que fue llenado después de recibir el alta anestésica, estando aun dentro del área de recuperación anestésica. Se obtuvieron los resultados que fueron procesados por el sistema SPSS versión 24, donde se aceptó la hipótesis de investigación el usuario tiene alto nivel de satisfacción sobre la calidad de atención del personal de salud del área quirúrgica del Hospital Nacional de Nueva Guadalupe. Ni nivel académico ni género influyó en la satisfacción referida por el usuario en la calidad de atención. No hubo diferencia significativa en la calidad de atención brindada por los profesionales del área quirúrgica

SUPLEMENTACIÓN CON MELAZA A VACAS DE DOBLE PROPÓSITO EN LA ÉPOCA DE ESTIAJE, EN ZACAZONAPAN MÉXICO

El objetivo del presente trabajo fue, evaluar la respuesta productiva y económica de vacas de doble propósito a la suplementación con melaza durante el estiaje en Zacazonapan. El estudio se realizó en la época de estiaje (febrero a mayo) del año 2015 en una unidad doble propósito ubicada en el municipio de Zacazonapan, ésta se encuentra localizada al suroeste del Estado de México. Los animales del hato pastorearon un potrero de 100 ha, permaneciendo ahí las 24 horas del día, se utilizó un grupo de 12 vacas de raza Pardo Suizo en el primer tercio de lactación, con un peso promedio de 430±55 kilogramos de peso vivo, condición corporal similar de 1.5 y promedio de 3.2±1.8 partos, asignadas aleatoriamente a cada uno de los dos tratamientos, teniendo 6 vacas por tratamiento. El tratamiento control (TxCtr) incluyó 111g por kilogramo de suplemento de pasta de soya y 889 g de mazorca de maíz (incluye grano, hoja y olote), Y el segundo denominado tratamiento melaza (TxMe) que incluyó 177 g de melaza, 107 g de pasta de soya y 717 g de mazorca de maíz por kg de tratamiento; a ambos tratamientos se les adicionó 100.6 gr de Urea vaca/día. Se tuvieron 10 periodos experimentales de 7 días cada uno, las variables de respuesta animal (producción de leche, composición de leche, condición corporal y peso corporal) se registraron al final de cada periodo. Las variables de respuesta productiva se analizaron en un diseño estadístico completamente al azar con un modelo con medidas repetidas, mediante el procedimiento Mixed Model de SAS, tomando como factores fijos tratamiento y periodo experimental y como factor aleatorio la vaca. Los ingresos netos de la leche debido a los suplementos se estimaron utilizando el enfoque de presupuestos parciales. La producción promedio de leche fue de 6.41 (kg/vaca/día) con 28.33, 29.82 y 42.43 (g/kg de leche) de grasa, proteína y lactosa respectivamente. El peso promedio fue de 428.49 kg/vaca se encontraron diferencias significativas cuando la melaza fue incluida en el suplemento, el rendimiento de leche fue estadísticamente diferente (P=0.04). Por lo que se concluye que la inclusión de melaza mejoro el rendimiento de leche en vacas doble propósito, pero no económica, debido a que el margen neto de ganancia de producción por litro de leche no representan una diferencia considerable

Formación universitaria humanismo y conocimiento

El libro está integrado por seis capítulos, los cuales representan el fruto de la investigación que desarrolla el Cuerpo Académico: “Estudios de la Universidad”, adscrito al Instituto de Estudios sobre la Universidad (IESU), de la Universidad Autónoma del Estado de México. El propósito de los siguientes trabajos es abrir una serie de caminos que permitan pensar el ser y quehacer de la universidad en el siglo XXI. Los temas resaltan la necesidad e importancia de pensar la educación universitaria en pos de una formación que le dé sentido a la existencia humana.La función social de las universidades se ancla en la base de una formación del ser humano tanto en su ser como en la ciencia y el conocimiento. Formar significa construir desde sí mismo y para los otros la condición de la humanidad. La universidad en ese sentido tiene la tarea de promover en el universitario las condiciones para la formación de la persona, desde todo tipo de conocimientos y saberes. El propósito de los siguientes trabajos es abrir una serie de caminos que permitan pensar el ser y quehacer de la universidad en el siglo XXI. Los temas resaltan la necesidad e importancia de pensar la educación universitaria en pos de una formación que le dé sentido a la existencia humana.UAE

Formación y vocación universitarias

El planteamiento central es que la formación univer-sitaria en las ciencias instrumentales debe ser un espacio que posibilite la armonización del conocimiento instru-mental, socioambiental y humanístico; así se rompería con la predominancia del conocimiento hiperespecializado, ya sea abriéndose a la complejidad, la interdisciplina o la transdisciplina; a la vez que, en el centro, estaría lo humano como integrante con responsabilidad de lo social y ambiental. Para ello González considera importante que el universitario se reconozca en su condición social, personal y contextual como ciudadano no limitado a la profesión que se cultiva, en un horizonte de acción en el presente para el futuro y en un contexto incierto, ante lo cual debe asumir su responsabilidad.Secretaría de Educación Pública-Subsecretaría de Educación Superior-Dirección General de Educación Superior Universitaria. Número del convenio con la SEP: 2018-15-001-017