Correo: fmezacr@gmail.com 

Resumen de Propuesta Doctoral

En este trabajo se investiga la aplicación de diversos mecanismos de aprendizaje automático, para estimar una serie de parámetros necesarios en el estudio de las condiciones del medio interplanetario en los alrededores de la tierra y llevar a cabo predicciones del clima espacial. Primeramente, se desarrollará una etapa de pre-procesado para construir una base de datos completa de los parámetros asociados a los pares de eventos CME-ICME, dicha base de datos será utilizada como parámetros de entrada en el sistema de aprendizaje automático encargado de llevar a cabo las predicciones, entre tales parámetros se encuentra el tiempo de tránsito de las CMEs desde que su origen es observado en el disco solar hasta su detección en la tierra como un ICME.

Durante el tránsito de las CMEs en el medio interplanetario, estos pueden interactuar con otros que fueron eyectados cerca, temporal y espacialmente, uno del otro. Debido a este fenómeno, los resultados de las predicciones del tiempo de tránsito de las CMEs dirigidas a la tierra, podrían verse influenciados. Es por esta razón que adicionalmente se desarrollará un modelo de interacción basado también en técnicas de aprendizaje automático, en el cual se espera determinar la posible interacción entre dos o más CMEs.

Dicho modelo incorporado como parámetro de entrada en la predicción, podría minimizar el error en el tiempo de tránsito predicho para las CMEs dirigidas hacia la tierra.

La velocidad de propagación de las CMEs no sólo es un importante parámetro de entrada en el sistema de predicción, sino que también es estimada a partir de la emisión en rayos X suaves (SXR) y microondas a 9 GHz asociados a su origen, por lo anterior, el sistema completo será incorporado al Radio Telescopio Solar (RT-SAC) ubicado en el recinto de Santa Cruz de la Universidad de Costa Rica para el desarrollo de predicciones del clima espacial en tiempo real.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Correo: arce@itcr.ac.cr

Resumen de Propuesta Doctoral

Tradicionalmente, las tareas de interacción persona-computadora en analítica visual se han basado en dispositivos computacionales convencionales equipados con un teclado y un monitor. Como consecuencia, el proceso de análisis presenta dificultades durante la interacción aplicada al descubrimiento de similitudes y diferencias, así como al establecimiento de relaciones en los datos que generan conocimiento, en donde además se debe tener en consideración que el proceso de toma de decisiones con frecuencia se lleva a cabo mediante la colaboración entre dos o más personas. Es por esto que la analítica visual se puede beneficiar con el uso de los entornos de múltiples dispositivos (MDE por sus siglas en inglés) para superar los problemas de interacción en el análisis y visualización de datos y facilitar la realización de tareas de análisis de forma colaborativa mediante un ambiente de computación omnipresente (ubicuo) que conste de más de un dispositivo conectado, en los cuales la interacción abarca múltiples componentes de entrada/salida y puede ser realizada por varios usuarios simultáneamente.

El problema de investigación que esta propuesta aborda consiste en diseñar y validar una metodología de analítica visual para facilitar el análisis colaborativo con un enfoque distribuido geográficamente y basado en el uso de múltiples dispositivos (MDE). Nuestra intención es apoyar a los usuarios que cuentan con conocimientos especializados para que puedan recolectar, y visualizar, analizar y compartir datos e ideas en un ambiente colaborativo que les facilite la toma informada de decisiones.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Reconfiguración del arreglo de paneles solares para optimizar la extracción de potencia considerando los eventos de fallo.

Correo: lmurillo@itcr.ac.cr

Resumen de Propuesta Doctoral

En la presente propuesta se plantea investigar arquitecturas de conmutación de paneles y sus algoritmos de control, así como los algoritmos de detección y diagnóstico de fallos en paneles solares, con la finalidad de diseñar, desarrollar e implementar un sistema que reconfigure el arreglo de paneles solares con el propósito de mantener alta la eficiencia del sistema o detecte y reacomode paneles específicos que sufren fallos.

El sistema de reconfiguración debe operar en línea, en tiempo real y no ser invasivo de tal forma que se pueda conectar en paralelo con equipos comerciales existentes.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Diseño, caracterización y evaluación de biopartículas de quitosano-oligogalacturónidos con potencial de inducción innata en plantas.

Correo: rchachon@itcr.ac.cr

Resumen de Propuesta Doctoral

La producción agrícola actual enfrenta importantes retos ambientales y económicos, como la aparición de nuevas plagas y enfermedades, el calentamiento global, la escasez del agua, la contaminación de suelos, agua y ambiente, que inciden drásticamente en las condiciones óptimas de los cultivos.

En la mayoría de los casos, la solución es incrementar la aplicación de insumos agrícolas incluyendo los pesticidas lo que  conlleva a consecuencias negativas a nivel ambiental, económico y en la salud humana. La necesidad de enfrentar de forma eficiente esta problemática ha impulsado el desarrollo de aplicaciones de las tecnologías multidisciplinarias como la bionanotecnología en la producción agrícola, proponiendo soluciones sostenibles a los retos planteados.

Una de las aplicaciones de esta combinación es el desarrollo de partículas inteligentes para el transporte dirigido de sustancias dentro de las plantas, maximizando los resultados esperados y disminuyendo la dosificación.

Este proyecto busca un desarrollo en correspondencia a esta aplicación, controlando el mecanismo de inducción de resistencia en las plantas a través de la estimulación bioquímica celular (elicitación) con partículas diseñadas para este proceso natural. 

Conociendo el mecanismo bioquímico por medio del cual las plantas se preparan y enfrentan el ataque de patógeno, se propone el diseño y síntesis de biopartículas construidas con polímeros estructurales de fotopatógenos generalistas, como el quitosano (QTS) y los oligogalacturónidos (OGAs).

Este proceso se realizará mediante métodos químicos de encapsulamiento y funcionalización de QTS-OGAs por gelación y entrecruzamiento iónico bajo diseños factoriales robustos, con el fin de obtener bioparticulas con potencial elicitor. Los materiales de síntesis y las bioparticulas se caracterizan físico-quimicamente, incluyendo microscopia electrónica de barrido viscosimetría, GPC/ESC, Infrarrojo-FTIR, RAMAN. DSC, TGA y Potencial Zeta.

Además se medirá el efecto bioquímico que las mismas produzcan en plantas modelo de papa, mediante análisis de la expresión genética y la fisiología defensiva de las mismas. Se espera generar una alternativa a la aplicación excesiva de agroquímicos, sintetizando bioparticulas que tengan potencial para contribuir a la producción de cultivos de forma sostenible.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Identificación de especies forestales maderables de Costa Rica en peligro de extinción, mediante técnicas de Visión Artificial

La identificación de especies forestales maderables a partir de una muestra de su madera es un proceso que tradicionalmente requiere de un alto nivel de expertise, especialmente en países con biodiversidad tan rica como Costa Rica. Sin embargo, para la protección de especies maderables amenazadas, es fundamental poner en manos de una población más amplia la posibilidad de identificarlas.

En particular, es muy importante facultar a oficiales del MINAE para que hagan la identificación de manera más eficiente y rápida en pericias legales y otras labores de conservación de la biodiversidad. 
 
El procedimiento que realiza un experto para la identificación de una especie forestal maderable se basa en la observación de ciertas características anatómicas macroscópicas de una muestra. Dicha muestra se obtiene al realizar tres cortes en la madera: transversal, tangencial y radial.

Se ha propuesto diseñar e implementar un algoritmo que realice la identificación del tipo de madera de manera automática y a partir de imágenes digitales de cortes de la muestra. Para esto se usarán técnicas de visión artificial y clasificación que los investigadores han aplicado en otros dominios.

Se espera que el sistema pueda identificar al menos 50 de las 90 especies forestales maderables amenazadas de Costa Rica. Además, con el propósito de aumentar el impacto de esta investigación se propone enriquecer la Xiloteca del TEC con más muestras de especies maderables, una base de datos de imágenes digitales para hacer identificaciones, una aplicación móvil para apoyar la labor de los oficiales del MINAE y la enseñanza de estas destrezas en cursos de dendrología.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingenieria TEC-UCR.

Evaluación de las propiedades físico-químicas y mecánicas del hidróxido férrico durante el proceso de remoción de arsénico mediante coagulación/floculación junto con mecanismos de separación.

Correo: jobando@tec.ac.cr

Resumen de Propuesta Doctoral

En Costa Rica, se han identificado aguas de consumo humano con concentraciones de arsénico, hierro y manganeso mayores al límite permitido (0,01; 0,3 y 0,5 mg/L, respectivamente). A pesar de que se han hecho grandes esfuerzos por atender esta situación, surge la necesidad de considerar otras opciones de tratamiento de bajo costo. En ese sentido, la técnica de co-precipitación puede ser potencialmente utilizada, no obstante, existe poca información relacionada con la caracterización del precipitado que se forma durante el proceso de remoción de estos contaminantes, por lo que evidentemente, se puede mejorar los criterios de diseño y los parámetros operacionales basados en esta información.

Por ello, basado en la comprensión de las propiedades coloidales del precipitado, el presente proyecto pretende el diseño y evaluación a escala piloto de dos sistemas de co-precipitación utilizando oxidación química y biológica como alternativa de tratamiento para la remoción simultánea de arsénico, hierro y manganeso, la cual se ha llamado “co-precipitación avanzada”. 

Se espera no solo contribuir al conocimiento del comportamiento de las propiedades coloidales del precipitado durante la remoción de este tipo de contaminantes, sino que, mediante el diseño de los sistemas se pretende aportar al país otras opciones de tratamiento para complementar los esfuerzos relacionados con la atención de este tipo de contaminantes en las comunidades afectadas.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingenieria TEC-UCR.

Correo: macarturo@costarricense.cr

Resumen de Propuesta Doctoral

La aplicación de la colorimetría para el desarrollo de las tecnologías en los procesos de  cobertura en comprimidos es una técnica que no ha sido explorada en la actualidad.

Ante la carencia de métodos para el control de calidad de las coberturas, específicamente en el tema del control del grosor de las capas entéricas de los comprimidos, se establece el estudio de  criterios experimentales para la aplicación de los principios espectrométricos en el control de calidad de productos farmacéuticos.

Esta investigación es pionera y está enfocada en el desarrollo de criterios técnicos en productos farmacéuticos, de tal manera que se provea una solución viable en el control de calidad de los procesos productivos, que potencialmente reduzcan los tiempos y el nivel de intervención en el proceso, el desperdicio y los costos de producción.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Desarrollo de electrodos modificados con nanotubos de carbono usados en el análisis electroquímico de plaguicidas en medios acuíferos de la producción orgánica y convencional de banano en Costa Rica.

Correo: zamoraroy@yahoo.com

Resumen de Propuesta Doctoral

El presente proyecto busca modificar electrodos con nanotubos para el análisis de detección preliminar de algunos componentes como el Cloropirifos, empleado en la producción de bananera en Costa Rica: que es sumamente dañino para las aguas y para los suelos”.

La voltametría cíclica es una técnica ampliamente usada, la cual permite estudiar una amplia gama de fenómenos en todos los campos de la ciencia. Recientes equipos portátiles reducen costos y permiten enfocarse básicamente en el desarrollo de nuevos materiales y metodologías sencillas, de bajo costo y alta sensibilidad (M. Albareda-Sirvent, 2001).

Dado que la eficacia de la metodología depende en gran parte de la especifidad del electrodo, es importante estudiar el uso de diferentes polímeros conductores tanto como nano-estructuras (nanotubos o grafeno) para mejorar la especificad y sensibilidad de la técnica en la determinación de ciertos componentes en el agua (Ciucu et al., 2003) .

Dicho sistema facilitaría a comunidades afectadas, tomar medidas preventivas cuando la concentración de dichas sustancias haga peligrosos los mantos acuíferos.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Correo: jose.carranza.ro@gmail.com

Resumen de Propuesta Doctoral

El presente proyecto busca crear una base de datos de imágenes de hojas plantas de Costa Rica que sea la base de la Base de Datos Nacional de Imágenes de Hojas de Plantas de Costa Rica. Además, se pretende extender los algoritmos de identificación de especies de plantas basados en la curvatura de las hojas con análisis de textura de las hojas, más específicamente de la venación a múltiples niveles. Después se quiere desarrollar algoritmos para extraer automáticamente imágenes de hojas a partir de plantas montadas en pliegos en herbarios. 

Con este proyecto es requerido desarrollar algoritmos que separen la textura de la hoja en sus elementos atómicos como venación, borde y porosidad, entre otros, para entender las capacidades de clasificación de cada uno. Luego, se pretende determinar los límites computacionales de la identificación de especies de plantas basada en algoritmos de visión computacional. ¿Cuál es el porcentaje de identificaciones correctas que se puede hacer semi-automáticamente por grupo taxonómico (e.g., para familias de plantas), grupo temático (e.g., árboles en peligro de extinción, árboles maderables) y otros grupos. El trabajo doctoral busca aplicar los algoritmos a casos específicos como, por ejemplo, control de malezas e identificación de árboles con interés económico. Por último, se quiere crear una aplicación móvil que utilice georeferenciación automática para eliminar falsos positivos durante el proceso de identificación.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.

Sistema integrado de adquisición de datos en alta frecuencia para aplicaciones de espectroscopía por impedancia eléctrica.

Correo: rgarcia@tec.ac.cr

Resumen de Propuesta Doctoral

El comportamiento eléctrico de una muestra de cualquier tipo (célula, líquido o componente electrónico, entre otros) con respecto a la frecuencia que se aplique a ella, se conoce como el espectro de impedancia. La técnica de medición de esta característica se conoce como espectroscopía de impedancia eléctrica.

Para aprovechar todo el potencial de esta técnica actualmente se busca automatizar la medición de muchas muestras y ampliar el rango de frecuencias para la medición con respecto a las alternativas comerciales existentes, las cuales no superan los 10 MHz.

La propuesta para el diseño de un circuito integrado para la medición de impedancia en un amplio rango de frecuencias de medición (1kHz – 10 GHz) surge para resolver esta necesidad, basándose en la hipótesis de que la reducción del tamaño del circuito de medición, así como de la longitud de sus conexiones con la muestra, permite disminuir significativamente los efectos indeseables que afectan las mediciones a alta frecuencia.

Este proyecto de doctorado busca contribuir al desarrollo del circuito integrado para espectroscopía, mediante la investigación en la parte del sistema de adquisición para este tipo de aplicaciones.

Proyecto de grado para el Doctorado Académico en Ingeniería TEC-UCR.