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ilustraciones, fotografías a color Este estudio determina las características de los pulsos bipolares estrechos (NBEs) en Bogotá, Colombia, proporcionando información sobre los NBEs en una región tropical observada desde un altiplano andino. La instrumentación y el software de rayos se crearon específicamente para este estudio y consisten en un módulo de medición de campo eléctrico, un módulo de medición de campo magnético y un interferómetro de rayos de banda ancha. Para la adquisición de datos, la instrumentación de rayos utiliza dos osciloscopios digitales que en conjunto proporcionan ocho canales. Los instrumentos de rayos se desplegaron en el techo de un edificio en el centro de la ciudad de Bogotá. La campaña de medición recopiló datos desde el 14 de noviembre de 2019 hasta el 9 de abril de 2020 e incluye la segunda temporada de lluvias de 2019 y parte de la primera temporada de lluvias de 2020. El período de observación duró exactamente 148 días y registró 1.316 eventos relacionados con rayos. La identificación de los NBEs involucró cuatro etapas: la primera etapa tuvo como objetivo eliminar el ruido de la señal adquirida, la segunda etapa involucró la identificación de los NBEs, la tercera etapa involucró la clasificación de los NBEs en función de sus formas de onda y, finalmente, la cuarta etapa involucró la medición de las características individuales de los NBEs. Este proceso se realizó en todos los eventos de rayos registrados. Un resumen de los hallazgos obtenidos en este estudio es el siguiente: los NBEs están presentes en solo una sexta parte de toda la actividad de rayos detectada, y la mayoría de ellos son de polaridad positiva en una proporción de 3 a 1. La polaridad positiva tiene una duración más larga para el pulso principal y duración total que su contraparte. Con respecto a su tipo, el Tipo A (un pulso bipolar típico) es una ocurrencia rara, lo que significa que oscilaciones adicionales sobre la forma de onda básica es una característica común. Combinando criterios de aislamiento temporal y espacial, el 13 % de los NBEs pueden considerarse NBEs aisladas, lo que sugiere que los NBEs restantes podrían estar relacionadas con el inicio de descargas intranubes, descargas nube-tierra (CG) o incluso NBEs con actividad posterior fallida. Aproximadamente el 80 % de los registros adquiridos durante este estudio presentan pulsos con duraciones menores a un microsegundo en distintos momentos. Adicionalmente, hay 22 grupos de NBEs compuestos por dos o tres NBEs temporalmente cercanos. La rara presencia de NBEs en la actividad regular de rayos sugiere que los NBEs no son la causa del inicio de los rayos. Esta afirmación está respaldada en este estudio por su presencia en solo una sexta parte de toda la actividad de rayos registrada. Los datos recopilados sugieren que los NBEs no son un evento aislado, sino que, se deduce que los NBEs son un fenómeno que tiene lugar como un efecto relacionado de algún CG o como parte del desarrollo de descargas eléctricas intranubes posteriores. El valor medio de la duración total del pulso sugiere que los NBE deben originarse a partir de alguna descarga eléctrica energética y de corta duración. Este resultado concuerda con la hipótesis de que las descargas eléctricas rápidas son el fenómeno responsable de la producción de NBEs. Al comparar las tasas de ocurrencia de NBEs, el resultado revela una relación aparente con la latitud, lo que significa que los NBE son más frecuentes en latitudes más bajas y también muestran una mayor proporción de NBEs de polaridad negativa. La tasa de ocurrencia del tipo A y el tipo C es similar a estudios previos, pero las proporciones para el tipo B y el tipo D ciertamente difieren, lo que exige un análisis más profundo para abordar este problema. (Texto tomado de la fuente) This study determines the features of narrow bipolar events (NBEs) in Bogotá, Colombia, providing insights into NBEs in a tropical region observed from an Andean high-plateau. The lightning instrumentation and software were created specifically for this study, consisting of an electric field measurement module, a magnetic field measurement module, and a broadband lightning interferometer. For data acquisition, the lightning instrumentation uses two digital oscilloscopes that together provide eight channels. Lightning instruments were deployed on the roof of a building in the city center of Bogotá. The measuring campaign collected data spans from November 14, 2019 to April 9, 2020 and includes the second rainy season of 2019 and part of the first rainy season of 2020. The observation period lasted exactly 148 days and recorded 1,316 lightning-related events. The identification of NBEs involved four stages: the first stage aimed at removing noise from the acquired signal, the second stage involved identifying NBEs, the third stage involved classifying NBEs based on their waveforms, and finally, the fourth stage involved measuring individual NBE features. This process was done on all recorded lightning events. A summary of the findings of this study is as follows: NBEs are present in only one-sixth of all lightning activity detected, with most of them being of positive polarity in a ratio of 3 to 1. Positive polarity has a longer duration for the main pulse and total duration than its counterpart. Regarding their type, Type A (a typical bipolar pulse) is a rare occurrence, meaning that additional ringing over its basic waveform is a common feature. By combining time and spatial isolation criteria, 13 % of NBEs can be considered to be truly isolated NBEs, suggesting that the remaining NBEs could be related to the initiation of IC, CG, or even NBEs with failed subsequent activity. Approximately 80 % of the records acquired during this study have sub-microsecond pulses at any moment of their process, and there are 22 groups of NBEs comprised of two or three temporally close NBEs. The rare presence of NBEs in regular lightning activity suggests NBEs are not the cause of lightning inception. This statement is supported in this study by their presence in only one-sixth of all lightning activity recorded. Data collected suggests NBEs are not an isolated event, instead, from data analysis, it is deduced that NBEs are a phenomenon that takes place as a related effect of some CG or as part of the development of subsequent intracloud electrical discharges. The mean value for total pulse duration suggests NBEs must originate from some energetic and short-duration electrical discharge. This result concurs with the hypothesis of fast electrical breakdowns are a responsible phenomenon for NBEs production. Comparing occurrence rates of NBEs, the effort reveals a relation to latitude meaning NBEs are more prevalent in lower latitudes also showing a higher proportion of negative polarity NBEs. The occurrence rate of type A and type C are similar to previous studies but proportions for type B and type D certainly differs demanding further analysis to address this issue. Doctorado Doctor en Ingeniería Atmospheric electricity

[ES] Al aplicar una corriente eléctrica a través de un alimento, se genera calor en el interior, lo que provoca un calentamiento uniforme, un daño estructural mínimo y, por lo tanto, una mejor conservación de sus nutrientes. Además, la intensidad del campo eléctrico (kV / cm) induce la electroporación de las celdas del material, que afecta la viabilidad de la celda. Como método energéticamente eficiente y altamente eficaz en los procesos de escaldado, esterilización, descongelación y pasteurización, la aplicación de campos eléctricos a intensidad moderada (, [EN] By applying an electric current through a food, heat is generated inside, leading to uniform heating, minimal structural damage, and therefore, better preservation of its nutrients. Additionally, the electric field strength (kV/cm) induces the electroporation of the material cells, affecting the cell viability. As an energy efficient and highly effective method in blanching, sterilization, thawing, and pasteurization processes, the application of electric fields at moderate strength (< 1 kV/cm) (MEF) has been presented as an alternative to traditional methods. This Final Degree Project is presented as an updated review on the use of MEF. The review covers from the beginning of the development of this technology, its principles, and phenomena, as well as its main applications in food heating processes, such as cooking, blanching, thawing, pasteurization, and sterilization. Thereby, the advantages and limitations of the technology are listed by comparison with conventional techniques. Finally, main conclusions about the potential use of the technology are shown.

The nonlinear effects characterization by using the Z-Scan transmission technique in many materials has generated great in forest according to the technological necessities. The majority part of the nonlinear effects can be described by the classic electromagnetic theory, with the electrical susceptibility in the constitutive equation that relates the electrical polarization with the electrical field. In this work the sign and refractive index magnitude and the nonlinear absorption coefficient of the following organic substance were determined: methylene-blue, rodamine LD, vegetable powder and gentian violet a hundred percent pure dissolved in isopropyl alcohol, a laser Nd: YAG was used as a source excitation. The bunch of laser was focused with a lens of ten centimeters of focal length; by using a displacement system the sweeping of twenty centimeters was realized. The following results of the normalized curves of the transmittance in function of the z position were obtained applying the Sheik- Bahae theory: The nonlinear refractive index of the dye shows an increase in function of its concentration and the power of exciting of the laser with negative nonlinear sign in the majority of the sample. La caracterización de los efectos no lineales mediante el uso de la técnica de transmisión Z-Scan en muchos materiales ha generado excelentes en los bosques de acuerdo con las necesidades tecnológicas. La mayoría de los efectos no lineales pueden describirse mediante la teoría electromagnética clásica, con la susceptibilidad eléctrica en la ecuación constitutiva que relaciona la polarización eléctrica con el campo eléctrico. En este trabajo se determinaron la magnitud del signo y del índice de refracción y el coeficiente de absorción no lineal de la siguiente sustancia orgánica: azul de metileno, LD de rodamina, polvo vegetal y violeta de genciana cien por cien pura disuelta en alcohol isopropílico, se utilizó un láser Nd: YAG Como fuente de excitación. El grupo de láser se enfocó con una lente de diez centímetros de distancia focal; Mediante el uso de un sistema de desplazamiento se realizó el barrido de veinte centímetros. Los siguientes resultados de las curvas normalizadas de la transmitancia en función de la posición z se obtuvieron aplicando la teoría de Sheik-Bahae: El índice de refracción no lineal del tinte muestra un aumento en la función de su concentración y la capacidad de excitación del láser con negativo Signo no lineal en la mayoría de la muestra.

En esta tesis doctoral se ha estudiado de forma sistemática la relación entre los campos eléctricos y las células, y los efectos que éstos tienen a diferentes niveles (supervivencia, metabolismo, expresión proteica, morfología), en dispositivos de tipo Lab-on-a-Chip y aplicándolo a un caso concreto de un concentrador basado en dielectroforesis. Se ha realizado de manera que se ha podido diferenciar la aportación de cada uno de los parámetros eléctricos a los cambios. Se ha diseñado, fabricado y comprobado un chip que permite la aplicación de campos eléctricos controlados a células así como la evaluación de parámetros objetivos. Se han realizado dos versiones del mismo chip, con electrodos en oro y en ITO. El sistema se ha controlado en sus aspectos fluídicos y eléctricos, así como en el comportamiento térmico y la variación de la conductividad con el tiempo. Se ha realizado una simulación en COMSOL para determinar cuál es el rango en el que es más interesante centrar el estudio. Para ello se han simulado las condiciones de campo eléctrico sobre un modelo de la bacteria Escherichia coli como una elipsoide alargada con 3 capas. El análisis de los resultados en frecuencia de la intensidad de campo, densidad de corriente y disipación de potencia muestra que la corriente comienza a atravesar la célula a una frecuencia entre 100 KHz y 1 MHz, y otorga un rol importante a la pared bacteriana en cuanto a diana de la corriente eléctrica. Se ha realizado una simulación complementaria de la variación de la impedancia del sistema formado por el chip y la solución de las bacterias. La combinación de ambas informaciones nos permite escoger como frecuencias más relevantes para el estudio las comprendidas entre 100KHz y 1 MHz. El primer bloque de investigación se ha realizado sobre el modelo biológico bacteriano: Escherichia coli. Las magnitudes evaluadas se han dividido en dos grupos: eléctricas (Intensidad de campo, Corriente y Frecuencia) y no eléctricas (tiempo, temperatura y concentración). Los resultados principales son los siguientes: Se puede establecer como umbral de letalidad de la intensidad de campo eléctrico un valor inferior al considerado habitualmente de 1000 V/cm, ya que se consigue una mortalidad del 80% de la población con una intensidad de campo de 660 V/cm, y de un 50 % con campos de 400 V/cm. Se han evidenciado daños subletales en el aumento de los tiempos de generación, así como en la dinámica de crecimiento. A frecuencias altas la mortalidad se hace más elevada. La corriente eléctrica se evidencia a través de los resultados como la magnitud principal en relación a la supervivencia celular. La aplicación de la temperatura amplifica el efecto del campo eléctrico, mostrando una sinergia entre ambas magnitudes. En general, el tiempo no afecta de forma lineal. Parece haber una disminución de la viabilidad en el primer instante de aplicación del campo eléctrico. Posteriormente las células se adaptan y mayor tiempo de aplicación no repercute en una mayor letalidad. Analizando los valores de la supervivencia a diferentes concentraciones, encontramos que concentraciones muy altas producen un efecto de “protección” sobre las células. Posteriormente se ha profundizado en las implicaciones biológicas subletales que tienen los dispositivos LOC, aplicándolo a un dispositivo concentrador de bacterias, y se han hecho estudios proteómicos y de alteraciones morfológicas. Para valorar el efecto del campo eléctrico se ha realizado un análisis de expresión proteica mediante un SDS-PAGE. A las intensidades utilizadas en el dispositivo concentrador no se observan cambios en el proteograma. Si aumentamos la corriente eléctrica, observamos variaciones en la expresión de las proteínas, correspondientes mayoritariamente a dos grupos: Outer Membrane Proteins A (ompA) y Proteínas 2 ribosomales implicadas en el proceso de translación. También se ha observado que las muestras irradiadas tienen una longitud promedio mayor que las de la muestra control, siendo esto un indicio de posibles mecanismos SOS de reparación. El segundo modelo biológico sobre el que se ha trabajado es la línea celular C2C12 de premioblastos inmortalizados de ratón. En este caso, el estudio ha consistido en el diseño y puesta a punto del sistema capaz de albergar las células, permitir su crecimiento normal y aplicar de forma controlada los campos eléctricos. Se han determinado las pruebas a realizar para estudiar un posible cambio de linaje de destino inducido por campos eléctricos, obteniéndose un patrón de referencia con el cual comparar los resultados obtenidos. El sistema ha demostrado ser adecuado para estos estudios y queda preparado para posteriores investigaciones.

El libro "Principios de Electricidad y Magnetismo" surge como respuesta a los cambios de contenidos de los cursos de física en las carreras de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales, realizados en el año 2002. Los contenidos del libro Principios de Electricidad y Magnetismo, concuerdan justamente con los que corresponden en la actualidad a la asignatura Física-Electricidad y Magnetismo. Por tal razón, se tomó como base para la parte de Electricidad, los capítulos 7,8,9,10,11 y 12 del libro Física General para estudiantes de Ingeniería y para la segunda, los capítulos 1,2,3,4,5,6 del libro Electromagnetismo y Física Moderna elaborados por los profesores Héctor Barco Ríos y Edilberto Rojas Calderón. El contenido del libro se distribuye en 12 capítulos, en los cuales se presenta la teoría correspondiente en forma clara y ordenada, acompañada de figuras, gráficas y tablas de variables de gran utilidad en Ingeniería. Una vez presentada la teoría, se complementa cada capitulo con 10 problemas resueltos, que facilitan la comprensión y algunas aplicaciones de la teoría expuesta. Al finalizar cada capítulo, se proponen 10 problemas para ser resueltos por los estudiantes. Tanto la teoría como los problemas que se resuelven y proponen en cada capitulo fueron tomados (en algunos casos) en forma textual de la lista de libros que se referencian al final. Por tal motivo, solo queremos con este libro, ofrecerlo a los estudiantes y profesores de Física-Electricidad y magnetismo, como un nuevo recurso o material de apoyo que complemente el desarrollo de esta asignatura que normalmente genera mucha dificultad entre los estudiantes. Finalmente, es bueno indicar que se han incluido en el texto los aspectos más importantes de los tres tipos de coordenadas que se utilizan con mayor frecuencia: Cartesianas, Cilíndricas y Esféricas para que el estudiante pueda tenerlas a su alcance en el momento que las necesite, además algunas constantes físicas, factores de conversión y premios Nobel de Física, entre otros

Con las investigaciones de Emil Du Bois-Reymond, uno de los fundadores de la electrofisiología, se dio inicio a la era de la bioelectricidad. DuBois documentó en detalle actividades eléctricas asociadas con excitación nerviosa, contracción muscular y procesos de cicatrización. En la actualidad es reconocido que los campos eléctricos (CE) están presentes en los organismos vivos y que direccionan e influyen procesos biológicos como la embriogénesis, regeneración y cicatrización de heridas. Diversos estudios han demostrado como los CE interfieren en la biosíntesis y la migración celular, dando lugar a nuevas estrategias para la reparación de ligamentos y regeneración de tejidos. En la actualidad las corrientes y CE biológicos suministran información necesaria para diversos tipos de diagnósticos y tratamientos. En este trabajo se hace una revisión de algunos estudios realizados alrededor de la generación de campos bioeléctricos endógenos, sus sustratos biológicos y aplicaciones médicas. The era of bioelectricity began with the investigations of Emil Du Bois-Reymond, one of the founders of electrophysiology. DuBois documented in detail electrical activities associated with nerve excitation, muscle contraction and healing processes. It is currently recognized that electric fields (EFs) are present in living organisms and that they direct and influence biological processes such as embryogenesis, regeneration and wound healing. Several studies have shown how EFs interfere with biosynthesis and cell migration, leading to new strategies for repairing ligaments and for tissue regeneration. At present, biological EFs and currents provide information needed for different types of diagnoses and treatments. This paper reviews some studies focused on the generation of endogenous bioelectric fields, their biological substrates and medical applications.

Con las investigaciones de Emil Du Bois-Reymond, uno de los fundadores de la electrofisiología, se dio inicio a la era de la bioelectricidad. DuBois documentó en detalle actividades eléctricas asociadas con excitación nerviosa, contracción muscular y procesos de cicatrización. En la actualidad es reconocido que los campos eléctricos (CE) están presentes en los organismos vivos y que direccionan e influyen procesos biológicos como la embriogénesis, regeneración y cicatrización de heridas. Diversos estudios han demostrado como los CE interfieren en la biosíntesis y la migración celular, dando lugar a nuevas estrategias para la reparación de ligamentos y regeneración de tejidos. En la actualidad las corrientes y CE biológicos suministran información necesaria para diversos tipos de diagnósticos y tratamientos. En este trabajo se hace una revisión de algunos estudios realizados alrededor de la generación de campos bioeléctricos endógenos, sus sustratos biológicos y aplicaciones médicas. The era of bioelectricity began with the investigations of Emil Du Bois-Reymond, one of the founders of electrophysiology. DuBois documented in detail electrical activities associated with nerve excitation, muscle contraction and healing processes. It is currently recognized that electric fields (EFs) are present in living organisms and that they direct and influence biological processes such as embryogenesis, regeneration and wound healing. Several studies have shown how EFs interfere with biosynthesis and cell migration, leading to new strategies for repairing ligaments and for tissue regeneration. At present, biological EFs and currents provide information needed for different types of diagnoses and treatments. This paper reviews some studies focused on the generation of endogenous bioelectric fields, their biological substrates and medical applications.