Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Reminiscencias de mi recorrido por el jardín de la termodinámica
Full text linkEn esta presentación el autor brinda una descripción histórica personal, cronológica, global, de su actividad
en el área de la termodinámica fenomenológica, cubriendo desde su ingreso en 1958 al entonces Instituto
de Física de Bariloche (ahora Instituto Balseiro) hasta el presente 2022. Los temas específicos mencionados
se refieren por un lado a la ciencia de los materiales, en especial materiales metálicos y sus aleaciones,
hidruros y óxidos, y por otro, a sistemas de generación masiva de energía eléctrica, en particular, reactores
nucleares. También señala su especial interés en la termodinámica de los sistemas biológicos. Por último, el
autor destaca su vocación y dedicación al importante tema de la enseñanza y aprendizaje de la
termodinámica como parte fundamental de la física y describe su visión actual sobre dicho tema
Estudio de respuesta a radiaciones ionizantes en zebrafish (Danio rerio) : diseño de sistemas de irradiación, dosimetría e imágenes
Full text linkEn este trabajo se desarrolló un sistema automatizado para la adquisición de imágenes radiográficas de muestras biológicas con resolución microscópica, utilizando dispositivos de producción masiva, bajo costo y fácil automatización, tales como sensores CMOS, motores paso a paso y sistemas de control basados en Arduino y Raspberry- Pi. Luego de elegir los componentes, el sistema fue construido, calibrado y optimizado para su uso con una fuente de rayos X con ánodo de tungsteno y otra con ánodo de cobre. Se evaluaron distintos algoritmos de procesamiento (filtrado y stitching) para la reconstrucción de imágenes y se estudió la relación contraste-ruido mínima necesaria para realizar reconstrucciones adecuadas para análisis anatómicos. Se tomaron imágenes por atenuación de rayos X de peces Zebrafish (Danio rerio) adultos y se evaluó el uso de compuestos de europio, gadolinio y iodo como agentes de contraste. Además, se tomaron radiografías de otras muestras biológicas para estudiar la aplicabilidad del
método a otras muestras de interés. Los experimentos realizados permitieron obtener imágenes con resoluciones comparables a los sistemas comerciales e identificar estructuras internas en los peces. Este trabajo constituye un punto de partida para el desarrollo de sistemas mas complejos como, por ejemplo, sistemas de micro-tomografías por atenuación de rayos X. También permitiría ampliar los estudios realizables con Zebrafish, en particular aquellos sobre los efectos de radiación ionizante y sobre absorción de contaminantes en los tejidos de los peces
Fluidodinámica computacional en circulación arterial
Full text linkEl procedimiento Fontan es el último de una posible serie de intervenciones quirúrgicas realizadas en pacientes pediátricos con cardiopatías congénitas complejas, como el de fisiología univentricular. El objetivo de esta serie de cirugías es lograr desviar la totalidad del retorno venoso sistémico a oxigenarse en los pulmones, evitando su flujo a través del ventrículo no funcional. El paso para concretarlo consiste en desviar
el flujo sanguíneo de la vena cava inferior y/o venas suprahepáticas hacia las ramas pulmonares.
Este trabajo presenta resultados preliminares de un estudio sistemático realizado en geometrías ideales de Fontan aplicando diferentes condiciones de caudal. En particular, estudia la pérdida de energía con el objetivo de contrastar con trabajos experimentales e identificar casos que permitan optimizar el diseño de la cirugía según valores hemodinámicos establecidos
Diseño y control de un dispositivo activo para la reducción de vibraciones en el mecanizado de piezas
Full text linkEn esta tesis se estudia el fenómeno de vibraciones en el mecanizado y se proponen soluciones para reducirlas. Las vibraciones en el mecanizado causan una mala terminación superficial, desgaste prematuro de herramientas, peores y hasta inaceptables tolerancias de fabricación y todo lo cual repercute finalmente en una poco aceptable economía del mecanizado y una productividad ineficiente. Si bien hay diversas estrategias para mitigar el efecto de las vibraciones en el mecanizado, en el presente trabajo se aborda el problema en el contexto del control activo de las vibraciones, donde un actuador y un sensor se utilizan junto a un algoritmo de control para incrementar el amortiguamiento del sistema.
Con el fin de estudiar el uso de técnicas de control activo de vibraciones, se propone y realiza una facilidad1 de pruebas junto con su electrónica. Posteriormente se diseñan e implementan dos tipos diferentes de actuadores electromagnéticos, uno inercial y uno no inercial, para ser utilizados sobre la facilidad. Partiendo de la formulación de barras finitas, se realizan dos modelos teóricos de la facilidad, y se validan mediante identificación con señales de excitación típicas chirp, pseudorandom y respuesta libre.
Mediante el uso de control activo de vibraciones, se diseñan e implementan controladores de realimentación directa de velocidad (DVF) y un controlador basado en un filtro notch. Los resultados experimentales obtenidos muestran que los actuadores diseñados junto con los controladores propuestos tienen potencial para el control activo de vibracione
Metodología de cálculo de activación mediante acoplamiento CFD-MonteCarlo
Full text linkEl presente proyecto integrador aborda el problema multifásica de cálculo de activación de flujos materiales en geometrías complejas.
Resulta de interés conocer el nivel de activación y la composición isotópica en los sistemas de refrigeración de un reactor nuclear, debido a que generalmente, la refrigeración de estos sistemas sucede en recintos alejados de la pileta del reactor, lo que involucra el transporte de material radioactivo a zonas donde operarios realizan sus tareas. Por ende, es imprescindible poder asegurar que la dosis producida por estos
isótopos se encuentre dentro de los límites seguros para los trabajadores y consecuentemente, dentro de los límites planteados por la autoridad regulatoria para licenciar la instalación nuclear. Se propone una metodología de fácil aplicación que mejore las estimaciones de activación al combinar el estudio neutrónico con la fluidodinámica.
La metodología propuesta se basa en abstraerse de la transmutación de isótopos puntuales en el medio, al aplicar un enfoque prestado de la mecánica del continuo en el cual no existen discontinuidades y debido a la isotropía del flujo, no se considera la difusión por reacciones de retroceso de los radioisótopos en el fluido, por lo que el fenómeno de activación puede modelarse como la producción de un escalar.
Teniendo esto en cuenta, se obtuvo un mapeo de las tasas de activación en el espacio de interés utilizando OpenMC, que se trató como el término fuente del balance.
Este escalar puede ser transportado por el medio en que se encuentra, tanto por advección como por difusión, mecanismos de transporte que se tuvieron en cuenta bajo consideraciones fluidodinámicas utilizando OpenFOAM. Se utilizaron 2 programas dedicados a las respectivas físicas involucradas, OpenMC (método Monte-Carlo) para la parte neutrónica y OpenFOAM para la parte fluidodinámica.
Se aplicó con ´éxito el método propuesto al tanque reflector del reactor OPAL, reactor de investigación diseñado por INVAP S.E., obteniéndose niveles de activación para los isótopos 16"N , 17"N y 3"H significativamente menores al que la metodología conservativa en uso actualmente predice
Implementación de transformaciones para optimizaciones al grupo de renormalización con matriz densidad
Full text linkEl grupo de renormalización numérica con matriz densidad (DMRG) es una técnica variacional empleada para resolver sistemas interactuantes de muchos cuerpos. El método se basa en renormalizar el espacio de Hilbert utilizando los estados más relevantes de la matriz densidad pura del estado fundamental. La eficiencia de este método depende esencialmente de la base en la que se esté trabajando. En este trabajo se busca optimizar el método mediante diferentes transformaciones al hamiltoniano como ser la transformación al espacio de Wavelets, orbitales naturales y a la configuración tipo estrella.
Se presentó el DMRG en su formulación MPS/MPO y se presentaron las transformaciones de operadores de una y dos partículas. Se analizó la eficiencia del algoritmo en el modelo de Hubbard unidimensional y bidimensional analizando las bases de Wavelets
y de orbitales naturales. Se obtuvo que las transformaciones eran ineficientes en cuanto al uso de recursos computacionales ya que involucraban términos de cuatro operadores. Se analizó el modelo de Anderson, donde una impureza se acopla con un baño, transformando solamente los sitios del baño evitando así transformar términos de cuatro operadores. Se transformó a configuración tipo estrella y a la base de orbitales naturales. Se encontró que la transformación de orbitales naturales es la más eficiente de todas. Se presentaron las transformaciones sucesivas de orbitales naturales, las cuales permiten obtener una mayor eficiencia en el método. Finalmente, se aplicó la transformación a orbitales naturales al DMRG en la teoría de campo medio dinámico (DMFT) y se obtuvo una convergencía más rápida en la base de orbitales naturales. Siendo el DMFT uno de los métodos más usados para el cálculo de propiedades cuánticas de sistemas correlacionados, pero que depende fundamentalmente de la posibilidad de la resolución de una impureza efectiva, esta mejora puede ser relevante para el estudio de sistemas cuánticos más complejos que los estudiados hasta el momento
Influencia de la estructura de contactos en las transacciones económicas
Full text linkSe estudió un modelo de intercambio de riqueza entre agentes económicos conocido como Yard-Sale. Con el objetivo de probar un enfoque de interacciones más realista se consideró a los agentes como los nodos de diferentes redes complejas y se restringieron los intercambios a los nodos conectados por esta estructura.
En un nivel de descripción macroscópico se evaluaron indicadores económicos típicos, como el coeficiente de Gini y la liquidez, y se compararon los obtenidos con el modelo Yard-Sale en el esquema de campo medio, donde no hay restricciones para la interacción entre agentes. Se encontraron algunas similitudes, tales como las curvas de distribución de la riqueza, que reflejan el comportamiento de la clase media y baja en las economías reales. Entre las principales diferencias, se observó la pérdida de ergodicidad al medir la desigualdad final de los sistemas, incluso al realizar repeticiones con idénticas condiciones iniciales. Además se obtuvo un rango diferente de valores de desigualdad, más cercano a los valores de países reales.
Otro nivel de descripción permitió estudiar la influencia de las características individuales de los agentes en el éxito económico logrado. Se demostró que las cantidades microscópicas relacionadas con el flujo de riqueza dependen exclusivamente del modelo de intercambio, y se encontró una dependencia de la riqueza final de los agentes con el número de contactos que poseen. Además, la inclusión de las redes generó una dependencia del éxito económico individual con la riqueza inicial con la que contaba cada agente, a diferencia de lo obtenido en el esquema de campo medio.
Se propuso un nuevo nivel de descripción del problema, con el que se estudió en detalle el subgrupo de agentes que no quedaba en bancarrota, introduciendo un nuevo indicador de desigualdad. Se encontró un proceso de percolación asociado a la subred que estos agentes conformaban.
Finalmente, se implementó y distribuyó una librería open source de fácil acceso y uso, que permite reproducir todos los resultados obtenidos en este trabajo y realizar pruebas similares sobre otros modelos de intercambio en redes complejas arbitrarias
Comunicaciones ópticas entre satélites LEO y GEO
Full text linkLas comunicaciones ópticas prometen ser un nuevo paradigma en aplicaciones satelitales debido a sus claras ventajas respecto a las comunicaciones convencionales de radiofrecuencia. En esta tesis se estudiará la implementación de un enlace óptico de comunicaciones entre satélites de orbita baja (LEO) y geoestacionaria (GEO), enfocándose en el uso de modulaciones de intensidad como OOK y M-PPM. Para la decodificación de M-PPM se estudian los casos de decisión dura y blanda. Se desarrolla un simulador del enlace en el lenguaje de programación Python y se obtienen las curvas de desempeño del sistema en función de parámetros esenciales como ancho de banda del receptor, tasa de transmisión de bits y potencia media recibida. Estas curvas son comparadas con modelos teóricos desarrollados y se realizan observaciones respecto de las ventajas y desventajas de ambos formatos de modulación. Por último, se muestran los resultados obtenidos a partir de la implementación de un demostrador tecnológico del enlace óptico de comunicaciones en el laboratorio
Tomografía de proyección óptica acelerada mediante aprendizaje profundo
Full text linkRecientemente, el campo de los problemas lineales inversos se ha beneficiado enormemente de técnicas basadas en aprendizaje profundo en la tarea esencial de recuperar una señal a partir de un bajo número de muestras. En el campo de la reconstrucción de imágenes, los recientes abordajes involucran la extensión de la resolución de problemas inversos mediante redes neuronales profundas como funciones promotoras a dominios ralos. Por su ventaja computacional, la evaluación de estos entornos, conocidos como redes profundas desenrolladas, usualmente se halla limitada a la reconstrucción de imágenes por resonancia magnética (MRI). En este trabajo, proponemos ToMoDL (Tomographic Model-based Deep Learning), una arquitectura desenrollada para tratar el problema de acelerar la adquisición de tomografías de proyección óptica (OPT), una técnica mesoscópica para obtener imágenes de muestras biológicas translúcidas.
Utilizando doce volúmenes de proyecciones angulares de peces cebra (Danio Rerio) conteniendo diferentes secciones y días post fertilización de 5 especímenes, nuestro enfoque aborda un conjunto de datos con alta variabilidad en términos de intensidad y estructura, así como un problema usualmente pasado por alto en la aplicación de redes basadas en modelo: tomografía computada [3]. Dado que en su mayoría, los dispositivos OPT son diseñados a medida del laboratorio que hace su uso, las proyecciones crudas
han sido tratadas cuidadosamente para evitar artefactos de reconstrucción producidos por desalineación del sistema óptico. Por otro lado, la integración del operador de Radon en un esquema de diferenciación automática ha sido problemática hasta la aparición de recientes avances en soluciones compatibles con librerías de aprendizaje profundo.
Mediante la minimización del error cuadrático medio y la medida del índice de similaridad estructural en un mapeo desenrollado con un número finito de iteraciones, la validación cruzada de ToMoDL muestra resultados de alta calidad incluso con un 5% de las proyecciones adquiridas. Los mismos usualmente superan el desempeño de reconstrucción que el estado del arte, conformado por métodos de compressed sensing, resuelto mediante Two-Step Iterative Shrinkage/Thresholding (TwIST) y arquitecturas supervisadas de tipo U-Net. Por ultimo, desarrollamos un análisis extensivo de ciertos inconvenientes en la reconstrucción anatómica de la estructura del pez cebra, para los cuales las soluciones analíticas presentan la mejor alternativa
Implementación de actualizaciones para la plataforma de desarrollo RA-6 en red
Full text linkEn primera instancia, se introducen las líneas de trabajo y los objetivos de este proyecto en el contexto de la plataforma RA6 en red y el proyecto IRL. A partir de estos objetivos, se especifican antecedentes previos, y la metodología y las herramientas utilizadas para llevar a cabo este trabajo.
Después de esto, se presentan de forma detallada las distintas etapas el desarrollo de la capacidad del Operación Remota. Consecuentemente se presenta un análisis de seguridad en el que se repasan todas las medidas de diseño del Operador Remoto abocadas a la seguridad, como así también las barreras de seguridad intrínsecas del reactor. Para finalizar, se presenta un Análisis de Modos de Falla y Efectos (FMEA) para demostrar que este desarrollo no agrega eventos iniciantes para los cuales el reactor no cuente con barreras de seguridad para controlarlos.
Luego se introducen algunos conceptos Realidad Aumentada (RA) y se analizan distintas herramientas para implementar RA en 2D y 3D en la plataforma. En base a este análisis se presentan conclusiones acerca de las herramientas más propicias para realizar este tipo de desarrollos, y además, se mencionan otras alternativas asociadas aplicaciones de realidad aumentada y realidad virtual, cuya implementación podría resultar interesante. Posteriormente se presentan algunos ejemplos de aplicación de RA en 2D y 3D que podrían ser implementados en la plataforma.
Finalmente, se hace un balance general acerca de los resultados obtenidos y se mencionan algunas recomendaciones a futuro para cada una de las líneas de trabajo