El presente trabajo de tesis analiza y evalúa una propuesta de restauración del tramo urbano del río Rímac, mediante la aplicación de una alternativa de bioingeniería. Con ello se busca el establecimiento de una barrera de vegetación en los márgenes del río con el propósito de la reducción de la velocidad de escorrentía, estabilización del terreno y por consiguiente el control de la erosión. La zona de estudio se encuentra ubicada dentro de la subcuenca Bajo río Rímac y presenta una longitud de 1 080 metros. Esta comprende los distritos de San Martín de Porres, Lima y el Rímac. Inicialmente, se recopiló y analizó información referente a la caracterización de la zona de estudio. Estas implicaron la definición de los parámetros geotécnicos e hidráulicos. Asimismo, de acuerdo a las visitas de campo se identificaron puntos críticos con potenciales fallas en voladizo (cantilever), zonas de inundación y acumulación de materiales sólidos. Con el fin de analizar y determinar la conducta hidráulica del tramo para las condiciones actuales, se procedió a realizar un modelamiento hidráulico. En ese aspecto, se estimó previamente el valor del coeficiente de rugosidad de Manning (n), así como la definición de la información geométrica, hidrométrica y pendiente del terreno. En consecuencia se desarrolló la simulación para un régimen permanente y no permanente, en donde se obtuvieron mapas de inundaciones, variación de velocidades y esfuerzos cortantes, así como la elevación de la superficie de agua. Asimismo, se evaluó la estabilidad global del terreno mediante análisis estáticos y pseudo-estáticos para la determinación de factores de seguridad. Con base en los resultados obtenidos para las condiciones actuales, se propuso la utilización del vetiver como alternativa de bioingeniería para el establecimiento de la barrera de vegetación en los márgenes del río. En consecuencia, para determinar la variación de la conducta hidráulica y de los factores de seguridad, se procedió a realizar un nuevo modelamiento hidráulico y análisis de estabilidad global con las consideraciones de la propuesta de solución. Mediante la comparación de ambos escenarios se corroboró las asunciones iniciales en disminución de la velocidad y aumento del coeficiente de seguridad. Por consiguiente se comprobó que la utilización del vetiver como método de bioingeniería constituye una herramienta integral, pues permite mejorar las condiciones mecánicas, hidráulicas y medioambientales de tramo analizado. / Tesis

El estudio de las interacciones no covalentes nace prácticamente al mismo tiempo que se comienza a desarrollar la fisicoquímica moderna; de hecho, las leyes que utilizamos para describirlas aún hoy en día fueron establecidas por Van der Waals a finales del mil ochocientos. Sin embargo, en la base de este trabajo subyace la hipótesis de que todavía queda mucho por entender, particularmente en lo que refiere a interacciones electrostáticas en medios acuosos. La realidad es que la ciencia moderna avanza rápidamente hacia el tratamiento de problemáticas cada vez más complejas (por ejemplo, el estudio de sistemas biológicos, materiales de dimensiones nanométricas, etc.) con más y mejores herramientas metodológicas. Hoy en día contamos, por ejemplo, con la capacidad de estudiar sistemas químicos con detalle atómico. Lo que proponemos en este trabajo es, inicialmente, la reinterpretación de esas primeras leyes fundamentales, a la luz de los nuevos descubrimientos y luego, la implementación de ese nuevo formalismo para el abordaje de las problemáticas complejas antes mencionadas. En definitiva, planteamos una mirada integradora de los interrogantes científicos modernos en este campo, conceptualmente elaborada a partir de los principios físicos básicos que ordenan la naturaleza, como alternativa a una serie de normas de origen más bien fenomenológico, frecuentemente utilizadas en el presente para su interpretación. Este enfoque fenomenológico, no solo ensombrece la construcción del conocimiento universal, sino que, incluso, puede llegar a significar un desperdicio de recursos, dada la inherente limitación en la aplicabilidad de sus conclusiones. Para ilustrar esta situación basta mencionar que actualmente se ha invertido más esfuerzo de la comunidad científica en mejorar los métodos basados en el escrutinio de grandes bases de datos para estudiar, por ejemplo, actividad de fármacos, predicción de estructuras proteicas, etc., que en generar conceptos que permitan un acercamiento inteligente a estas cuestiones. Tal vez la primera pregunta que operó como impulso de todo lo que en este trabajo se expone es, simplemente, ¿por qué son relevantes las interacciones electrostáticas en un medio con constante dieléctrica tan alta como el agua? Es una pregunta relativamente simple, ciertamente no del todo original, pero sepultada sin una respuesta concluyente en los anales históricos de la ciencia. Para responder a esta pregunta y a varias de sus derivaciones de mayor complejidad nos adentramos en un camino conceptual que comienza en los estudios de las características de estructuración local y dinámica del agua pura, luego explora las diferencias de comportamiento del agua en entornos superficiales y nanoconfinados, identificando los factores del entorno fisicoquímico que gobiernan las propiedades locales del solvente. Más adelante estudiamos interacciones electrostáticas de sistemas modelos en agua, alternando sistemáticamente las condiciones del entorno químico, según lo aprendido con antelación y, finalmente, sometimos a prueba todos estos criterios en sistemas biológicos complejos en solución acuosa. Los resultados aquí obtenidos contribuyen a la desambiguación de una dialéctica establecida en torno al concepto de hidrofobicidad. Entendiendo que, en definitiva, la hidrofobicidad de una superficie se define en función de su efecto sobre el solvente. Asimismo, señalamos que este efecto se encuentra cifrado en una variedad de características de la superficie, tales como la densidad superficial de interacciones de Van der Waals, la curvatura local, y no solo la identidad química de la superficie (su polaridad). Llegamos a la conclusión, también, de que, una vez entendido el efecto que tiene una superficie hidrofóbica sobre el agua en su vecindad, se puede afirmar que un entorno hidrofóbico optimiza las interacciones de carga en agua. Finalmente, demostramos que la exclusiva consideración del efecto del solvente sobre interacciones no covalentes (particularmente puentes de hidrógeno intramoleculares), sin incluir de manera explícita las interacciones tradicionales, permite predecir con éxito tanto la unión de proteínas a sustratos, como los mecanismos estructurales que gobiernan la regulación alostérica. / The study of non-covalent interactions begins practically at the same time as the development of modern physicochemistry; in fact, the laws that we use to describe them even today were established by Van der Waals at the end of the eighteen hundreds. However, at the basis of this work lies the hypothesis that much remains to be understood in this field, particularly in regard to electrostatic interactions in aqueous media. The reality is that modern science is moving rapidly towards the treatment of increasingly complex problems (for example, the study of biological systems, materials of nanometric dimensions, etc.) with more and better methodological tools. Today we have, for example, the ability to study chemical systems with atomic detail. What we propose in this paper is, initially, the reinterpretation of these first fundamental laws, in light of the new discoveries and then, the implementation of this new formalism to address the complex problems mentioned above. In short, we propose an integrating view of the modern scientific questions in this field, conceptually elaborated from the basic physical principles that order nature, as an alternative to a series of rather phenomenological norms, frequently used at the present for its interpretation. This phenomenological approach not only overshadows the construction of universal knowledge, but can even mean a waste of resources, given the inherent limitation in the applicability of its conclusions. To illustrate this situation it is enough to mention that currently more effort has been invested by the scientific community to improve the methods based on the scrutiny of large databases to study, for example, drug activity, prediction of protein structures, etc., that in generate concepts that allow an intelligent approach to these issues. Perhaps the first question that worked as an impulse for everything that is exposed in this paper is, simply, why are electrostatic interactions in a medium with dielectric constant as high as water relevant? It is a relatively simple question, certainly not entirely original, but buried without a conclusive answer in the historical annals of science. To answer this question and several of its more complex derivations, we enter a conceptual path that begins with studies of the characteristics of local and dynamic structuring of pure water, then explores the differences in water behavior in surface and nanoconfined environments, identifying the physicochemical environment factors that govern the local properties of the solvent. Later we study electrostatic interactions of model systems in water, systematically alternating the conditions of the chemical environment, as learned in advance and, finally, we tested all these criteria in complex biological systems in aqueous solution. The results obtained here contribute to the disambiguation of a dialectic established around the concept of hydrophobicity. Understanding that, in short, the hydrophobicity of a surface is defined in terms of its effect on the solvent. Likewise, we point out that this effect is found in a variety of surface characteristics, such as the surface density of Van der Waals interactions, the local curvature, and not only the chemical identity of the surface (its polarity). We also conclude that, once we understand the effect that a hydrophobic surface has on water in its vicinity, we can affirm that a hydrophobic environment optimizes the electrostatic interactions in water. Finally, we demonstrate that the exclusive consideration of the effect of the solvent on non-covalent interactions (particularly intramolecular hydrogen bonds), without explicitly including traditional interactions, allows to successfully predict both the binding of proteins to substrates and the structural mechanisms that govern the allosteric regulation.

El presente trabajo se basa en el rediseño de un Termociclador para la replicación de ADN, empezando por la explicación de los procesos de replicación del acido desoxirribonucleico, como sus características, condiciones y su desarrollo tecnológico, también en el uso aplicativo del Termociclador empleado en dicho proceso de replicación. Para llevar a cabo la síntesis del ácido desoxirribonucleico (ADN) in vitro, se utiliza un dispositivo electrónico llamado Termociclador. Este equipo regula automáticamente la temperatura y el tiempo para completar un ciclo de PCR (siglas en ingles Polimerase Chain Reaction) de manera tal, que la secuencia se repita durante el tiempo programado, de acuerdo al interés del investigador. Para la parte electrónica se presenta como solución a este rediseño un diagrama de bloques, en el cual presenta las partes a conformar de un Termociclador, estas se diferencian en etapas como son: Control, Potencia, Sensado, Comunicación serial, entradas y salidas de datos, fuente de alimentación y diagrama de flujo del funcionamiento del equipo. Para corroborar los cálculos efectuados y la selección de componentes electrónicos en cada una de las etapas mencionadas, se desarrolla la simulación, empleando diferentes programas de simulación como se mencionan en el presente trabajo. / Tesis

El pulsímetro es un instrumento para medir constantemente la frecuencia cardíaca de un paciente, tiene un transductor con dos piezas, un emisor de luz y un fotodetector, generalmente en forma de pinza y que se suele colocar en el dedo, después se espera recibir la información de la frecuencia cardíaca. La medida de la frecuencia cardíaca resulta vital para un adecuado seguimiento del paciente durante una intervención quirúrgica. En pacientes que se encuentran hospitalizados o recibiendo algún tipo de tratamiento ambulatorio su constante monitorización es necesaria. Por otro lado, los pulsímetros empleados en la actualidad son idóneos para la monitorización de señales en un paciente que se encuentra en estado de reposo, pero presentan obstáculos cuando el paciente se encuentra en constante movimiento. En los pacientes pediátricos esta situación es muy usual, el constante movimiento del paciente dificulta la monitorización en tiempo real y la señal obtenida resultará poco confiable; además de resultar de gran inconveniente para el paciente, el estar conectado a la interfaz de monitorización por medio de cables. Por otro lado, los transtornos de la frecuencia cardíaca en pediatría son relativamente frecuentes, siendo la mayor parte de las veces arritmias de tipo asintomáticas, he aquí donde se puede apreciar su vital importancia. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar una herramienta no invasiva, un prototipo de pulsímetro, que pueda transmitir de manera inalámbrica las mediciones de frecuencia cardíaca con la finalidad de mejorar el cuidado del paciente pediátrico. La implementación de una transmisión inalámbrica favorecería significativamente en la mejora de la calidad del cuidado del paciente pediátrico. / Tesis

La elastografía es una modalidad de imagen médica que muestra las propiedades elásticas de los tejidos. La motivación principal para el desarrollo de ésta técnica es que distintas patologías, como el cáncer de mama, hígado o de próstata, muestran mayor rigidez que el tejido sano circundante. Desde fines de la década de 1980, diversos grupos de investigación han propuesto metodologías para medir la elasticidad del material de interés utilizando técnicas de ultrasonido. De esta manera, para la validación y verificación de los métodos propuestos se han utilizado maniquíes que simulen propiedades biomecánicas similares a las del tejido humano como la velocidad de onda de corte y el módulo de Young. La validación de métodos elastrográficos se beneficia del uso de maniquíes correctamente calibrados. En este trabajo, se construyeron maniquíes de bajo costo en base a gelatina y otros ingredientes comerciales. El módulo elástico se estimó para frecuencias entre 80 y 340 Hz, temperaturas entre 12 y 20 grados Celsius y para dos concentraciones de gelatina de 22% y 30%. Se encontró que el promedio del modulo elástico de un solo maniquí esta en el rango de 50 a 140 Pa dependiendo de la concentración de gelatina, la frecuencia de vibración y la temperatura. Se encontró que a mayor temperatura los valores de elasticidad encontrados eran menores y que a mayores concentraciones los valores de elasticidad eran mayores. Estos resultados son consistentes con valores que se encontraron en la literatura para maniquíes realizados de manera similar. / Tesis

El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño e implementación de un interfaz de comunicación inalámbrica, para la lectura de actividad neuronal en mamíferos superiores, a través un Electrocorticograma (ECoG) de implante. Las señales adquiridas por 6 electrodos de medición son acondicionadas a través de etapas de filtrado y amplificación, logrando un ancho de banda de 100Hz y voltajes en el rango de 0 a 3.3V en cada canal. Las señales anteriormente acondicionadas, son tomadas como parámetros de entrada de la interfaz que se desarrolla. Las lecturas de cada uno de los electrodos son digitalizadas, recolectadas, y transmitidas inalámbricamente fuera del animal hacia un módulo exterior inalámbrico. La transmisión se realiza a través del protocolo IEEE 802.15.4 a 2.4 Ghz a una velocidad de 250Kbps. Este módulo externo transmite las lecturas adquiridas inalámbricamente hacia una computadora por medio del UART, para finalmente ser visualizadas a través de una interfaz gráfica desarrollada en Matlab. La etapa de comunicación inalámbrica está conformada por dos nodos: uno dentro del animal, y el otro fuera del mismo. Debido a que el nodo interno es implantado, se desarrolla un protocolo de sincronización tolerante a errores y/o pérdidas de paquetes propios de la transmisión inalámbrica. Además, debido a que no se tiene acceso al nodo interno, se debe reducir el consumo de potencia del mismo. Se desarrolla el diseño de una tarjeta de radio digital a 2.4Ghz utilizando el software Cadsoft Eagle en la versión 6.4 Light. Entre los resultados obtenidos encontramos bajo consumo de potencia debido a que el modulo interno tiene un ciclo de trabajo de 12.5% cuando se encuentra a la espera de peticiones de enlace, una frecuencia de muestreo de 200Hz para la lecturas de señales cerebrales, y un protocolo de sincronización tolerante a errores. Se desarrollan pruebas para la verificación del funcionamiento de cada una de las etapas del sistema propuesto. / Tesis

Un termociclador es un equipo utilizado en biología molecular para amplificar fragmentos del ADN, a través del proceso de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). El desarrollo de la presente tesis comprende la mejora del diseño de un prototipo previamente desarrollado, de los componentes del sistema termo-mecánico de un termociclador, entre los que cabe mencionar: bandeja portamuestras, células peltier, disipador, ventilador, carcasa y tapa. Para el diseño de los componentes, se tendrán en cuenta los estudios previos con el objetivo general de realizar las mejoras del diseño del sistema termo-mecánico de un termociclador, para especificar un modelo integral de buen funcionamiento. La metodología seguida consta de cuatro etapas importantes, siendo la primera la identificación de las necesidades del equipo para lograr el proceso. Seguidamente se identificó los posibles parámetros de mejora con respecto al prototipo desarrollado, en donde lo más resaltante fue el nuevo concepto de una tapa y una carcasa con una serie de características que satisfagan las necesidades identificadas, para lo cual se realizaron cálculos analíticos del nuevo diseño. Además para esta etapa se verificó que los componentes previamente diseñados puedan ser reutilizados para la elaboración de un nuevo prototipo mediante cálculos analíticos, encontrando que la mayoría de componentes ya analizados, a excepción del disipador, satisface las necesidades actuales. En la tercera etapa, mediante la ayuda de herramientas de simulación se corroboró los cálculos analíticos desarrollados en la etapa previa y se corroboró que el modelo de diseño mejorado propuesto satisface las necesidades. Finalmente se elaboraron planos del diseño mejorado propuesto para establecer una lista de materiales y estimar el costo de fabricación del mismo, así como las recomendaciones para su fabricación y posterior ensamblaje / Tesis

En el Perú no existe regulación sobre Bioseguridad Medioambiental en edificaciones ligadas al sector salud. La existencia de un sistema de evaluación de Bioseguridad Medioambiental para este tipo de edificaciones generaría información útil para mejorar los criterios en los que se basen los métodos para el diseño, edificación y mantenimiento de una institución de salud. En el Perú existen establecimientos ligados al sector salud que fueron diseñados para otros fines y no cumplen con las recomendaciones internacionales en bioseguridad medioambiental. Esto aumenta la probabilidad de que exista contaminación de usuarios, trabajadores, muestras biológicas y equipos, pudiendo generarse errores de determinación de casos clínicos, contaminaciones cruzadas, epidemias; pudiendo presentarse un accidente, el cual se origina por la conjunción de tres factores: la condición medioambiental insegura, la actitud insegura y el riesgo. Un Programa de Manejo de Bioseguridad medioambiental requiere de un constante intercambio de información entre todas las áreas de la institución de salud, para así evitar accidentes Se propone una guía como herramienta de valoración de calidad de la bioseguridad medioambiental de un ambiente ligado al sector salud, basada en manuales y normas internacionales vigentes al momento de la redacción. La guía es de fácil entendimiento, teniendo como parámetros básicos valederos para la evaluación de la bioseguridad medioambiental: la temperatura, humedad, presión ambiental, suministro eléctrico, material particulado y valores máximos de sonido en el área, y encuestas de conocimiento sobre bioseguridad y seguridad del personal que labora en el área. As se brinda un listado de verificación y encuestas base, que promueve el ordenamiento y gráfico de datos colectados en hojas de cálculo, pudiendo con la guía proponer soluciones a posibles problemas detectados durante un análisis. / Tesis

Debido a la gran problemática que existe actualmente en el Perú y el mundo con respecto a la inactividad física, se desarrolló un dispositivo portátil capaz de mostrar algunos parámetros bioenergéticos como ritmo cardiaco, zona de entrenamiento y calorías consumidas. Su objetivo es brindar un apoyo a las personas que requieren ejercitarse de una forma específica; como las personas con sobrepeso que requieren reducir la grasa corporal, los pacientes cardiacos que no deben sobrepasar cierta frecuencia cardiaca y los adultos mayores que no deben perder su capacidad motora. El dispositivo desarrollado tiene la capacidad de calcular los parámetros antes mencionados gracias a que combina las características de un podómetro y un medidor de ritmo cardiaco. Cabe mencionar que actualmente no existe algún aparato con tales prestaciones. El dispositivo consta de un sistema de adquisición, un sistema de control y un sistema de visualización. En el sistema de adquisición, un sensor de aceleración se encarga de captar la señal para el podómetro y tres electrodos se encargan de captar la señal del corazón. Ambas señales son acondicionadas antes de pasar al sistema de control donde un microprocesador las evalúa y realiza los algoritmos respectivos para calcular los parámetros bioenergéticos. Por último, el sistema de visualización es el encargado de mostrar dichos parámetros al usuario. Es necesario añadir que para calcular los parámetros con mayor precisión, se utilizan algunos datos ingresados por el usuario, tales como su edad, su peso y su longitud de zancada. Según las pruebas realizadas, se logró obtener margen de error menor al 3%, cumpliendo así con el objetivo de precisión propuesto. Se espera que en un futuro sea implementado y utilizado por las personas. / Tesis

El presente proyecto de tesis busca brindar una solución para las personas con discapacidad en las extremidades superiores, las cuales tienen dificultad para realizar su aseo personal de manera independiente, al no poder manipular las perillas con las que cuentan las duchas convencionales. Debido al problema antes expuesto, el presente documento tiene como objetivo principal diseñar un sistema de control digital de la temperatura de una ducha. Dicho sistema permitirá obtener la temperatura deseada, guardar dicha configuración y poder acceder a ella fácilmente, con la mínima manipulación del equipo, al pulsar botones. Se podrá determinar la proporción del flujo del agua, fría y caliente, necesario para obtener la temperatura de la mezcla que el usuario desee y mantener dicha temperatura constante durante todo el proceso de aseo. A lo largo de los primeros capítulos se definirán la problemática de las personas con discapacidad en la sociedad y en sus actividades diarias como lo es el aseo personal, los factores que afectan su desarrollo y la importancia de dar solución a sus problemas. Se analizarán las duchas automatizadas existentes y se definirá el diseño general del sistema. En el tercer capítulo se analizarán los requerimientos del sistema para poder realizar el diseño completo, el cual se hará en el último capítulo. Se comprobará el correcto funcionamiento del equipo mediante simulaciones, implementación y mediciones. / Tesis