En este artículo se propone un prototipo de un sistema de detección de fugas de posibles fugas de agua, identificando patrones anormales en los consumos de una casa, lo que podría significar que alguna llave no se cerró o que alguna tubería está rota. Se utilizan varios componentes electrónicos como un medidor de flujo de agua, para detectar el consumo en la vivienda; una placa de desarrollo ESP8266 para enviar los datos de consumo mediante wifi y una computadora que funciona como servidor para almacenar y analizar los datos. Este prototipo almacena en litros por minuto los consumos de agua en una vivienda durante siete días, después se hace un análisis para detectar los momentos en los que normalmente se utiliza el agua. Mediante el algoritmo de agrupamiento k-means, el sistema analiza los datos para detectar anomalías en el flujo de agua y alerta al usuario a través de WhatsApp sobre una posible fuga de agua. El prototipo se probó en distintos escenarios y se demostró que puede detectar los patrones anormales en el consumo y alertar al usuario.
El presente trabajo muestra el desarrollo de un sistema de control, monitoreo y adquisición de datos (temperatura y flujo volumétrico) de la transferencia de energía en un Intercambiador de Calor de Tubos Concéntricos (ICTC), enfocado en la industria 4.0 (IoT). El sistema integra una Interfaz Gráfica de Usuario (GUI) que permite el monitoreo y adquisición de las variables en tiempo real, así como el control operativo de manera precisa. Esta interfaz facilita una interacción intuitiva con el sistema, mejorando la eficiencia operativa del equipo y reduciendo el control manual. El sistema tiene el propósito académico de proporcionar a los estudiantes del Laboratorio de Operaciones Unitarias (LOU), la oportunidad de operar y analizar el comportamiento del equipo y transferencia de energía en tiempo real.
Realizamos dos códigos para analizar el fenómeno de percolación en su dimensión 2D, en el cual uno de ellos se desarrolló de manera clásica utilizando ciclos for para analizar los arreglos bidimensionales, y otra en donde utilizamos sentencias slices de python remplazando bloques de código a una forma tipo slice. Se realizaron varias pruebas para diferentes tamaños de rejilla en de diferentes dimensiones (L) para ambos códigos (con ciclos for y con slices) y se encontró una considerable mejora en la optimización de tiempos cuando se utilizan sentencias slices en comparación a los ciclos for convencionales.
El descubrimiento y uso de nuevos métodos y técnicas matemática-computacionales permite que los humanos puedan desarrollar herramientas prácticas para facilitar las tareas cotidianas día con día, naturalmente se busca que las áreas de interés más importantes como la salud se beneficien de estas aplicaciones con premura, pero al mismo tiempo con un nivel de precisión adecuado al realizar dichas tareas. El objetivo de este estudio es crear un programa de cómputo que sea capaz de interpretar y sugerir un posible diagnóstico de lesiones pigmentada en la piel a través del análisis de una imagen con un modelo de redes neuronales convolucionales entrenado con la base de datos “HAM10000”. Además, en este trabajo se propone un nuevo filtro de vellos para las imágenes con el fin de evaluar su repercusión en el rendimiento de la clasificación, el filtro se basa en el uso de cambio de canal, transformaciones morfológicas y reconstrucción de la imagen a través del relleno de pixeles faltantes y finalmente surge el diseño de un programa con interfaz de usuario para que los dermatólogos puedan utilizar la herramienta con imágenes dermatoscópicas. El modelo propuesto en este artículo tiene un porcentaje de precisión al momento de ser evaluado del 88.21%.
Los estudiantes de ingeniería necesitan adquirir una variedad de habilidades duras y blandas mientras asisten a la universidad. Además, para avanzar en su carrera, los estudiantes deben aprender a utilizar eficazmente las tecnologías de la información y la comunicación (TICs) para abordar una variedad de cuestiones de ingeniería. Las hojas de cálculo, normalmente se usadas en Microsoft Excel, se encuentran entre las TICs a las que es más fácil acceder y que son más sencillas de utilizar. Sin embargo, su enseñanza y uso en los cursos de ingeniería en las universidades no ha sido bien desarrollado, y esto frecuentemente se debe a la incapacidad de los profesores para aplicarlo por carecer de la experiencia necesaria. En este documento se demuestra cómo los estudiantes pueden crear un programa en Microsoft Excel que resuelve casos representativos de dinámica de fluidos en un sistema de tuberías estudiado en un nivel universitario intermedio. Algunos ejemplos de estos casos incluyen: potencia de una bomba, diámetro de tubería y cálculo de caudal utilizando la Primera Ley de la Termodinámica. Los estudiantes deben ser capaces de integrar una base de datos robusta con las propiedades y características del material de la tubería y sus accesorios, así como la solución con los cálculos y resultados presentados de manera fácil y directa, para que la aplicación funcione correctamente. Finalmente, los estudiantes pueden usar fácilmente el programa e investigar cómo las variables operativas afectan el flujo de fluido a través de tuberías mediante la integración de complementos de Microsoft Excel y la creación de macros.
This article proposes a prototype of a water leak detection system, identifying abnormal patterns in water consumption, which could indicate that a tap was not closed or that a pipe is broken. Various electronic components are used, such as a water flow meter to detect consumption in the house; an ESP8266 development board to send consumption data via Wi-Fi; and a computer that functions as a server to store and analyze the data. This prototype records water consumption in liters per minute in a household over seven days, then analyzes the data to detect the times when water is normally used. Using the k-means clustering algorithm, the system analyzes the data to detect anomalies in water flow and alerts the user via WhatsApp about a possible water leak. The prototype was tested in different scenarios and demonstrated that it can detect abnormal consumption patterns and alert the user.
La confiabilidad se puede entender como una característica de todo artículo, sistema o dispositivo, expresada por la probabilidad de que realice la función para la que fue diseñado en determinadas condiciones y durante un intervalo de tiempo específico, denotada como R(t). En este trabajo se estudiará la forma para medir la confiabilidad de sistemas k-out-of-n cuando se tiene información de la confiabilidad de sus subsistemas o componentes, y se conoce su estructura. Además, se realiza el estudio de confiabilidad de sistemas , los cuales poseen una estructura más general de conexión y se proporcionará un panorama sobre las aplicaciones en la confiabilidad por medio de ejemplos en sistemas de bombeo y cómputo.
En el presente trabajo se detalla la implementación del prototipo inicial de un sistema de automatización, sensado y control remoto de Aires Acondicionado (AC por su siglas) que consta tanto de componente hardware como de software. Para el componente de hardware se implementó un módulo de sensado y control usando el microcontrolador ESP32 con tres leds (para controlar hasta 3 AC) y tres sensores, (el DHT11, el MQ-135 y el KY-022). Todo Integrado en una PCB y encapsulado dentro una envolvente creada en una impresora 3D con filamento PETG. Con respecto al componente de software, se desarrolló en varias partes. Para manejar el módulo de sensado (microcontrolador y sensores) se usó arduino. En cuanto al tratamiento de los datos sensados, se usó un servidor local montado en una Raspberry Pi, con JavaScript junto con su librería Js Node para llevar acabo la recolección de datos por wifi. Posteriormente los datos seran enviados por internet hacia un servidor central remoto (aun se esta construyendo) para su despliegue, control y posterior análisis. El objetivo de este prototipo es ayudar a monitorear y controlar la temperatura de habitaciones de uso laboral (Oficinas, Salones) mediante la manipulación de los AC con el enfoque de propiciar confort térmico, en forma remota desde el servidor central.
Actualmente, los sistemas de videovigilancia móvil representan un papel fundamental en la seguridad y monitorización remota, permitiendo el acceso continuo y en tiempo real desde cualquier ubicación. Este trabajo presenta la implementación de un sistema de videovigilancia gestionado a través de la aplicación de mensajería Telegram, utilizando la plataforma ESP32 WiFi CAM. Los usuarios pueden visualizar imágenes y vídeos a través de un botón integrado en el grupo de comunidad de la aplicación, proporcionando interacción y visualización desde un smartphone. Se ha implementado un sistema de compresión de imágenes para optimizar los tiempos de envío y recepción de las imágenes captadas por el prototipo ESP32-CAM. Además, está prevista la integración con otras plataformas de mensajería y la incorporación de un módulo desarrollado con App Inventor 2. Los resultados de la prueba de concepto demuestran la eficiencia y funcionalidad del sistema de videovigilancia, ofreciendo a los usuarios una solución ágil y adaptable a diversas necesidades tecnológicas, con un coste asequible y de libre acceso.
El problema del Agente Viajero para determinar la trayectoria óptima en un espacio no homogéneo está estrechamente relacionado con el problema variacional basado en el principio de Fermat, que busca la trayectoria de un rayo óptico dentro de un sólido. Encontrar dicha trayectoria óptima representa, en general, un desafío significativo, particularmente en estructuras con un gran número de emisores dispuestos aleatoriamente. Para abordar esta dificultad, proponemos el uso del algoritmo híbrido TSP-MMC, que permite identificar la trayectoria mínima óptima S, conectando los emisores integrados en un clúster de percolación. Esto compensaría los desfasajes provocados por la transmisión del rayo de luz a través del clúster, ajustando la distribución de la intensidad lumínica según los requerimientos del usuario. Hemos demostrado que esta técnica puede mejorar la eficiencia en un 60% en comparación con los valores óptimos obtenidos previamente para la optimización del haz de luz. En el futuro, esta metodología podría aplicarse para la visualización de vasos sanguíneos en contextos tanto estáticos como dinámicos, siendo de gran utilidad en estudios biológicos con muestras celulares y bacterianas.
Los cristales líquidos son fluidos que guardan cierta cantidad de orden en la orientación y posición de sus moléculas. Éstos han sido objeto de numerosas investigaciones debido a su relevancia tecnológica. En este trabajo de investigación se propone un método de simulación para la fase de cristal líquido con la simetría más sencilla, conocida como fase nemática. El método está basado en partículas que interactúan en conjuntos independientes, lo que permite plantear programarlo en paralelo. Esto se lleva a cabo en unidades de procesamiento gráfico (GPU) en la arquitectura CUDA de NVIDIA. Se demuestra que el método permite simular la aparición de orden molecular en condiciones reproducibles. También se exhibe claramente que el procedimiento en paralelo tiene un desempeño mucho más alto que el que brinda una versión serial del mismo algoritmo de simulación.
En este artículo, exploramos la aplicación del diagrama de transición de interfaz de usuario (UITD) para modelar el flujo entre interfaces de usuario en sistemas de software interactivos. Si bien los UITD son herramientas conocidas en la obtención de requisitos, nuestro trabajo aborda la brecha en la demostración de su eficacia en el modelado de tres escenarios comunes de interacción de usuario que se encuentran con frecuencia en la práctica: (i) acciones repetidas en múltiples interfaces, (ii) acciones disponibles solo para usuarios con privilegios extendidos y (iii) botones habilitados o deshabilitados dinámicamente según la lógica condicional. Estas soluciones no solo facilitan que los clientes comprendan el modelo con las acciones del usuario y las respuestas del sistema, sino que también facilitan una transición fluida de las fases de especificación de requerimientos a las de diseño, al definir con precisión las interacciones del usuario. A pesar de la singularidad de cada sistema de software, muchos comparten rasgos comunes que se pueden modelar de manera efectiva utilizando UITD. Al ofrecer soluciones genéricas para estos escenarios, este trabajo tiene como objetivo mejorar las capacidades de modelado de los UITD, promoviendo su adopción más amplia en la industria del software.
Hoy en día internet, así como los avances en tecnologías de la información y comunicación, han brindado facilidades en la transmisión y almacenamiento de datos multimedia, como lo son las imágenes digitales. Esto ha traído consigo algunos perjuicios tales como infracciones al derecho de autor, así como ediciones y/o alteraciones al contenido que comprometen la autenticidad y la integridad de los archivos multimedia. Para hacer frente a estas problemáticas, en la literatura científica se han propuesto una variedad de soluciones que incluyen esteganografía, cifrado de datos y la técnica de marcado de agua digital. En este artículo se propone un método basado en marcado de agua frágil que permite detectar y recuperar contenido en imágenes de escala de grises, cuando este ha sido alterado y/o modificado. En primera instancia, la imagen es segmentada en cuatro cuadrantes teniendo una correspondencia entre sí de forma diagonal. Usando otra segmentación interna en forma de bloques dentro de cada cuadrante, y haciendo uso de cálculo de promedios en conjunto con una extracción de bits más significativos, se generan marcas de agua que serán insertadas dentro de los píxeles que conforman cada bloque, haciendo uso de la técnica de sustitución de bit menos significativo. Para incrementar la seguridad del método propuesto, se hace uso de una llave secreta que permuta el índice de inserción en cada cuadrante. Los resultados experimentales muestran que el método propuesto ofrece alta imperceptibilidad en términos de índice de similitud estructural y relación señal-ruido pico. En cuanto a capacidad de detección de modificaciones, se aplicaron alteraciones de tipo copiar-mover, copiar-pegar y recorte aleatorio, cuya eficiencia fue medida en términos de tasas de falsos positivos, falsos negativos y detección de alteraciones. Por último, se muestran resultados de restauración de contenido, cuya fidelidad fue medida usando las mismas métricas de imperceptibilidad.
Este estudio propone el uso de microalgoritmos genéticos como una técnica de optimización de hiperparámetros para mejorar la precisión y eficiencia de algunos métodos de clasificaciòn. Se evaluaron cuatro modelos sin optimización de hiperparámetros y, posteriormente, se aplicó un microalgoritmo genético diseñado específicamente para ajustar el valor de sus hiperparámetros. El objetivo fue analizar el impacto de esta técnica en la mejora de la precisión de los métodos. Los resultados demostraron que la implementación de microalgoritmos genéticos no solo aumentó significativamente la exactitud de los métodos de clasificación, sino que también redujo el tiempo de entrenamiento, mostrando una mejora en la eficiencia. Estos hallazgos sugieren que los microalgoritmos genéticos pueden ser una herramienta efectiva para optimizar el rendimiento de los métodos de clasificación y resolver problemas de clasificación con mayor exactitud y rapidez.
En este trabajo se estudia el campo óptico y el efecto láser sin espejos generado en un sistema desordenado en 3D que contiene nanoemisores. El sistema estudiado es no lineal, complejo y no tiene solución analítica. El objetivo es estudiar numérica y experimentalmente el efecto laser con percolación, lo que resalta la importancia de abordar el estudio de manera numérica utilizando el Método de Diferencias Finitas con Dominio del Tiempo (FDTD). Para complementar los resultados del análisis numérico, se lleva a cabo un experimento en el cual se incorporan nanoemisores de Yb en ZrO2 estos nanoemisores se distribuyen de manera desordenada en el sistema y se excitan de forma no coherente mediante una fuente externa. Se obtiene el espectro de absorción y emisión del ZrO2:Yb para diferentes concentraciones, y los resultados experimentales confirman las predicciones teóricas realizadas.
El trading de criptomonedas implica la compra y venta de activos digitales, como Bitcoin (BTC) y Ethereum, con el fin de obtener beneficios financieros a través de plataformas especializadas conocidas como exchanges. La relevancia de esta práctica reside en su capacidad para capitalizar la notable volatilidad del mercado, permitiendo la obtención de rendimientos significativos. Este estudio se centra en la aplicación de algoritmos de aprendizaje automático para la toma de decisiones estratégicas en el ámbito de las criptomonedas, con un enfoque particular en el análisis de sentimientos extraídos de publicaciones en Reddit.com para evaluar la percepción del mercado. La inherente volatilidad del mercado de criptomonedas, junto con influencias psicológicas y asimetrías de información, subraya la importancia del análisis de sentimientos para prever movimientos de precios y optimizar estrategias de trading. Este análisis clasifica el sentimiento en categorías positivas, negativas o neutras, orientando así las decisiones de trading. Además, se emplea una red neuronal recurrente para predecir los precios de BTC utilizando datos históricos, complementando el análisis de sentimientos. La evaluación de indicadores técnicos permite identificar el momento óptimo para operar en el mercado, y el backtesting revela rendimientos notables, especialmente en BTC con 49.88%, Ethereum (38.74%), Binance Coin (32.89%), Cardano (29.74%) y Solana (27.64%). El estudio demuestra que los modelos de aprendizaje automático ofrecen predicciones precisas y reducen los sesgos en comparación con las plataformas de trading tradicionales. No obstante, se destaca la necesidad de adaptación y diversificación continua debido a la volatilidad del mercado y a las incertidumbres regulatorias. Se sugiere que futuras investigaciones se enfoquen en probar estrategias.
La Probabilidad y la Estadística son dos áreas de investigación y de aplicación de las matemáticas aplicadas. Su utilidad se presenta en diferentes campos de las ciencias, como, por ejemplo: las formales y experimentales, la tecnología (diseño, desarrollo y monitoreo de proyectos tecnológicos) e incluso en el sector industrial y productivo (calidad y mantenimiento de componentes o sistemas), lo que explica la relevancia de su enseñanza, así como de su aprendizaje. Sin embargo, durante la educación media superior y superior, resulta tedioso y hasta complicado aplicar las teorías para la resolución de problemas prácticos en cada una de las áreas mencionadas. El primer obstáculo que se presenta en los estudiantes, es que no saben contar, con esto se quiere decir que desconocen el uso de las técnicas de conteo para la solución de problemas en probabilidad. En este trabajo se discuten diferentes problemas los cuales le permitirán al alumno en sus cursos de probabilidad, comprender de mejor forma la importancia de esta área. Además, se propone el uso de herramientas matemáticas del tipo software libre como son: WolframAlpha, GeoGebra y Excel, esto, con la finalidad de apoyar el entendimiento del uso de técnicas de conteo en la teoría de probabilidad.
La medición del nivel del agua, es un problema inherente a la naturaleza del líquido, representa uno de los desafíos más recurrentes tanto en el contexto industrial como en el residencial. En este trabajo se propone un sistema de medición de nivel de agua en tiempo real, mediante un sensor óptico-magnético de alta linealidad, bajo costo, alta reproducibilidad y fácil instalación. En primer lugar, se describe el modelo matemático de la medición del nivel de agua en un tanque mediante ecuaciones diferenciales. Este sistema consta de una placa de circuito impreso (PCB), un novedoso mecanismo de flotación, un sensor óptico, un microcontrolador y una etapa de visualización. El sistema de flotador propuesto resuelve los problemas comunes de corrosión y adhesión calcárea (sarro), optimizando la funcionalidad del dispositivo para aplicaciones a largo plazo. El microcontrolador se utiliza para calcular la distancia entre una sección transversal reflectante y el transmisor óptico del mecanismo de flotación correlacionado con el nivel del agua. Ciertamente, el diseño propuesto ofrece una ventaja clave; Evita el contacto directo entre el agua y el vapor con el dispositivo sensor. Esta separación ayuda a mantener la precisión y la longevidad del sensor. Se realizaron diez experimentos para medir el nivel de agua en un tanque de forma manual y automática y se compararon con el cálculo matemático. Los resultados preliminares del sistema propuesto tienen una diferencia aproximada del 5% con respecto al cálculo analítico.
Currently, mobile video surveillance systems represent a fundamental role in security and remote monitoring, allowing continuous and real-time access from any location. This work presents the implementation of a video surveillance system managed via the Telegram messaging application, using the ESP32 WiFi CAM platform. Users can view images and videos through a button integrated into the community group of the application, providing interaction and visualization from a smartphone. An image compression system has been implemented to optimize the sending and receiving times of the images captured by the ESP32-CAM prototype. In addition, integration with other messaging platforms and incorporation of a module developed with App Inventor 2 is planned. The results of the proof-of-concept demonstrate the efficiency and functionality of the video surveillance system, offering users an agile and adaptable solution to diverse technological needs, with an affordable cost and free access.
Cuando se trabaja en el desarrollo de diferentes interfaces que funcionan como una sola, es complicado, en ocasiones es poco entendible, en la mayoría de las veces eso pasa debido a que el o los desarrolladores no siguen un proceso metodológico adecuado. En el desarrollo de servicios WEB, APP móviles e inclusive en los sistemas embebidos es posible que se basen en técnicas como MVC o UML, los cuales le dan al desarrollo del proyecto una base científica que puede ser entendida por cualquier persona que realice este tipo de proyectos. El presente trabajo muestra el desarrollo de una aplicación basada en IoT, es decir, un servicio WEB, una APP móvil y un sistema embebido, raspberry pi, que trabajan de manera conjunta y basados en técnicas estructuradas de desarrollo MVC con la finalidad de mostrar que es posible que trabajos con cierto grado de complejidad puedan mostrarse más sencillos. El sistema fue probado en un servicio de préstamo de bicicletas, generando una base de datos de usuarios y haciendo pruebas de manera individual con cada uno.
