Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Desarrollo de un prototipo de monitor de vibraciones para maquinas de proceso
Get PDFEn el presente trabajo, se desarrolla un prototipo de monitor de vibraciones de bajo costo para maquinas de proceso. Este desarrollo incluye el diseño de electrónica de acondicionamiento de señales y la programación de un software capaz de detectar fallas incipientes en dichas maquinas en forma automática y en línea. El prototipo se ensayo en un banco experimental, simulando fallas y comprobando la detección y diagnostico de la anomalía. Se comprobó que el software es capaz de diagnosticar fallas o condiciones no deseables que generan fallas a futuro de forma automática en maquinas con velocidad de giro de 25Hz. Dentro de estas situaciones se destacan: desbalanceo, desalineamiento, golpes y alojamiento. Además, se contrasta el prototipo desarrollado con un sistema de referencia para poder determinar cuan confiable es el prototipo. Se encontró que el prototipo presenta un error relativo al sistema de referencia del 3% en la medición de la raíz del valor medio cuadrático de la velocidad y un error absoluto de 0;06mm=s en la medición de las amplitudes de picos en el espectro de frecuencias. Estos errores se consideran aceptables en base a dos criterios definidos en relación con la norma ISO 20816:1 [7]. Finalmente, se efectúa un análisis de costos para evaluar la conveniencia del desarrollo de un dispositivo de este tipo
Modelos de selección natural basados en energía
Get PDFDesde el trabajo de Darwin, El origen de las especies, la selección natural (supervivencia de los
más aptos) ha sido cada vez más aceptado como el mecanismo por el cual las especies evolucionan
y se extinguen. A pesar de su creciente popularidad, no hay un consenso general acerca de cómo
determinar cuáles son, realmente, las especies más aptas.
Para solucionar esto, proponemos una manera de estudiar la selección natural que no se basa en
buscar una función a optimizar sino en imponer una restricción fundada en las necesidades energéticas
de los seres vivos. Nuestro modelo captura la forma general en la que las características fisiológicas
(fenotipo) codificadas en el ADN (genotipo) determinan el balance entre sus costos y retribuciones.
De generación en generación, los parámetros de esas restricciones se mutan aleatoriamente, y los
individuos no tienen ningún objetivo en particular. Ni siquiera el de sobrevivir está impuesto como
un objetivo en sí, sino que lo hacen los que pueden. Al incorporar una competencia por una fuente
de energía compartida (recurso) surge la noción de aptitud genética en la supervivencia reiterada de
individuos con ciertos rasgos comunes.
Estudiamos algunos casos particulares de la dinámica energética que surge del balance entre costo
y retribución. En primera instancia, cadenas booleanas cuyos bits interpretamos como genes activos
o inactivos (y asociados con un consumo, retribución máxima, y un estado booleano sucesivo de cada
individuo) sirvieron para estudiar distintas dinámicas de recuperación de recurso en “seres vivos”
más similares a moléculas prebióticas. Luego, para estudiar la transmisión de información genética,
nos deshicimos de los estados booleanos y tratamos con un consumo, retribución máxima y tasa de
reproducción constantes para cada individuo, permitiendo definir una “distancia” genética de manera
más objetiva. En una tercera etapa, consideramos el costo (principalmente metabólico y cinético) que
tiene asociado un cuerpo de cierto tamaño, pudiendo moverse a una velocidad limitada por el mismo.
Finalmente, agregamos un grado de libertad al modelo anterior, con la velocidad independiente al tamaño,
para producir un escenario más realista. Hicimos variaciones a los diferentes casos y observamos
cómo estas influían en los resultados ya reportados.
Hallamos que muchos de los resultados conocidos de la biología teórica y cuantitativa surgen en
este tipo de modelos sin incorporarlos explícitamente. Estos incluyen pero no se limitan a la exclusión
competitiva, el equilibrio puntuado, la sensibilidad a condiciones iniciales, la convergencia evolutiva,
la especiación, y el altruismo grupal a pesar de reglas egoístas individuales
Teorías fermiónicas en variedades con singularidades
Get PDFEn este trabajo, se estudió el efecto de paredes de dominio en el background de sistemas
fermiónicos descriptos por campos de Dirac. Primeramente, se introducen los conceptos
generales de teoría de campos e integrales de caminos necesarios para comprender el
trabajo. Luego, se estudian sistemas fermiónicos en presencia de un background no trivial:
se introduce el concepto de una pared de dominio y se muestran ejemplos de como
estas pueden llevar a grados de libertad localizados sobre ellas. Se prueban también
resultados generales acerca de la existencia de estados localizados y estados de masa
cero en sistemas planos. Luego, se generaliza la teoría presentada sobre sistemas planos
a casos con un campo electromagnético externo y se calcula la corriente inducida sobre
los modos de masa cero utilizando la solución del modelo de Schwinger con la anomalía
quiral. También presentamos un método de reducción dimensional basado en la fórmula
de Gelfand-Yaglom para calcular la acción efectiva de sistemas en un background.
Desarrollamos un método gráfico para calcular las acciones efectivas de paredes planas
de ancho cero, y estudiamos modelos de paredes anchas. También mostramos como se
puede aplicar el método a sistemas con simetría cilíndrica. Finalmente nos dedicamos a
estudiar correcciones a la acción de Heisenberg-Euler a temperatura finita y mostramos
una posible interpretación empleando paredes de dominio
Interferometría Landau-Zener-Stuckelberg en qubits superconductores : modelado de sistemas fuera del equilibrio, entrelazamiento cuántico, y simuladores cuánticos
Get PDFEn la presente tesis, estudiamos la dinámica de qubits superconductores (SC) en
presencia de campos armónicos fuertes, centrándonos principalmente en el análisis de
los efectos del ruido, la generación de entrelazamiento, y su aplicación como simuladores
cuánticos. En primer lugar, consideramos los efectos del ruido ambiente y analizamos su
comportamiento a diferentes escalas de tiempo. En este contexto, usamos la ecuación
maestra en la aproximación de Floquet-Markov para el análisis de la interformetría
Landau-Zener-Stuckelberg calculada a tiempo finito. Se encontró que la presencia de
resonancias multifotónicas simétricas y antisimétricas en el estado estacionario revela la
naturaleza del ruido. Adicionalmente, analizamos la posibilidad de manipular entrelazamiento
a través de campos periódicos externos para los casos de disipación despreciable
y en presencia de un reservorio térmico. Para el caso de entrelazamiento de un sistema
de dos qubits acoplados y controlados por un flujo ac-magnético externo, se presentan
extensivos resultados numéricos y analíticos, usándose la concurrencia como medida de
entrelazamiento. De esta manera, se estudió un nuevo mecanismo para la creación de
entrelazamiento en el estado estacionario, el cual puede ser manipulado en función de
la amplitud del campo externo. Finalmente, hemos implementado experimentalmente
un simulador cuántico para estudiar efectos mesoscópicos, mediante el uso de dispersi
ón coherente en el cruce evitado de un sistema de dos qubits-SC, proporcionándose
a su vez un análisis teórico de los resultados experimentales. Los eventos de dispersi
ón son implementados controladamente como transiciones Landau-Zener generadas
al conducir múltiple veces el qubit a través de de una cruce evitado. Estos resultados
demuestran como un sistema bien controlado, consistente de un qubit conducido
externamente, puede ser usado para estudiar efectos mesoscópicos complejos
Optimización del tamaño de nanopartículas magnéticas de MnFe2O4 para aplicaciones conjuntas de hipertermia y producción de radicales libres en terapias oncológicas
Get PDFSegún la Organización Mundial de la Salud el cáncer es una de las principales
causas de morbilidad y mortalidad en el mundo. Diferentes tratamientos han sido
utilizados para su control, pero todos acarrean cierto nivel de riesgo o efectividad.
La hipertermia entre ellos es un tratamiento basado en el incremento de temperatura
a niveles críticos para la viabilidad celular. Se ha observado que las nanopartículas
magnéticas bajo la in
fluencia de un campo magnético alterno pueden generar calor,
incrementando la temperatura a escala macroscópica, por lo que se ha estudiado su
efectividad para tratamientos de hipertermia. A su vez, se ha reportado muerte celular
significativa a pesar de la ausencia de un incremento de la temperatura en presencia
de nanopartículas magnéticas de óxido de hierro. Se ha propuesto que el efecto es
debido al incremento de temperatura a escala nanométrica, o bien, debido al efecto de
las nanopartículas magnéticas como catalizadores en la producción de radicales libres.
Para este trabajo se sintetizaron y caracterizaron nanopartículas magnéticas de ferrita
de manganeso monodispersas con diámetros de 12 y 28 nm. Se evaluó su eficiencia
como agentes de calentamiento y su capacidad para catalizar la producción de radicales
libres, obteniendo valores de absorción de potencia entre 13-460 W/g y concentraciones
de .OH de hasta 2.3 µM. Por lo tanto, decidimos estudiar el comportamiento de las
nanopartículas en la línea de células hepáticas HepG2. Se determinó una disminución
de la viabilidad celular respecto del control, previo a la aplicación del tratamiento
con un campo magnético. A pesar de no alcanzar un incremento perceptible de la
temperatura, se avaluó el efecto del campo debido a las nanopartículas, sin embargo,
no se encontró una diferencia significativa entre la viabilidad observada antes y después
de la exposición de las celulas al campo. A su vez se analizó el grado de peroxidación
lipídica como consecuencia de estrés oxidativo a través del ensayo de las sustancias
reactivas del ácido tiobarbitúrico (TBARS) y se encontró un aumento significativo
respecto del control. Esto parece indicar que el detrimento celular pudo tener lugar por
estrés oxidativo. Por otro lado, la aplicación de un campo magnético alterno tampoco
modificó el contenido de TBARS
Nuevas ecuaciones de propagación en fibras ópticas con perfiles de no linealidad arbitrarios
Get PDFLas fibras ópticas no lineales son un excelente medio para modificar las características
de la luz, como por ejemplo su longitud de onda o su espectro, mediante distintos
procesos de mezclado de frecuencias o modulación de fase. Entre las aplicaciones de
dichas fibras se destaca la generación de supercontinuo: luz intensa y coherente de
espectro ancho, de particular interés en áreas tales como la bióloga, la metróloga y las
comunicaciones ópticas. Generalmente, la propagación de luz clásica en las fibras no
lineales se describe mediante la generalized nonlinear Schrödinger equation (GNLSE),
una aproximación de las ecuaciones de Maxwell que produce resultados consistentes
y que permite su simulación numérica con un esfuerzo computacional razonable. Esta
tesis se enfoca en la aplicación de la GNLSE en nuevos tipos de fibra, cuyas propiedades
ópticas no lineales varan sensiblemente con la longitud de onda; en estos casos la
GNLSE predice resultados físicamente inconsistentes. Partiendo de la teoría cuántica
de las fibras no lineales se deriva una nueva ecuación de propagación, de complejidad
computacional comparable a la de la GNLSE, pero adecuada para modelar estos nuevos
tipos de fibra con resultados físicamente aceptables
Estudio de las leyes de Cipolla en redes complejas
Get PDFEn este trabajo se construyó un juego evolutivo inspirado en las leyes de Cipolla de la estupidez
Humana. El juego expande los clásicos juegos evolutivos de dos estrategias arquetípicas:
colaborador y no colaborador. En el juego se incluyen dos estrategias más que están inspiradas
en la clasificación que hace Cipolla de las personas. Una de estas estrategias es que
el jugador pueda ser estúpido. Según Cipolla, el estúpido es el tipo más peligroso de persona
que hay y causa un mayor daño a la población. Al considerar un juego espacial y una
dinámica de imitación que va más allá del paradigma del jugador racional, exploramos el
impacto de las leyes de Cipolla y la extensión del daño que los estúpidos pueden causar en
una población. Otra de las ideas de Cipolla es que los estúpidos son peligrosos porque sus
acciones son sorpresivas. Para ello tomamos como parámetro adicional la probabilidad de
que un jugador actúe de forma estúpida. Dicho parámetro induce una transición de fase en
el estado estacionario de la población
Procesos de intercambio de energía en sistemas de osciladores mecánicos acoplados
Get PDFSe estudiaron de forma numérica y analítica varios regímenes de transferencia de
energía para distintos sistemas de osciladores de fase acoplados. Estos sistemas se caracterizan
por poseer una dispersión de valores en los parámetros de los osciladores que
los componen. En una primera instancia se estudió la variación de los amortiguamientos
y los momentos de inercia en acoplamiento global. Luego se consideraron matrices
de conexión aleatorias y se analizaron por un lado los casos en que solo hay variación de
amortiguamientos y por otro donde existe variación tanto de amortiguamientos como
de momentos de inercia. Por último se realizó un estudio de ciertas propiedades que son
consecuencia directa de la estructura de acoplamientos entre osciladores. Estos análisis
se realizaron para los estados estacionarios de los conjuntos de osciladores estudiados.
En todos los casos las aproximaciones analíticas fueron concordantes con los valores
obtenidos a partir de resoluciones numéricas de las ecuaciones de Newton
Estudio de modelos de clusterización en mezclas de gases
Get PDFSe estudió el proceso de difusión y clusterización de especies para una mezcla binaria de gases en geometría de expansión libre axisimétrica con divisor de caudal coaxial, orientado a separación de especies. El caso ha sido modelado computacionalmente haciendo uso del código Ansys Fluent y un código de difusión desarrollado dentro del proyecto. Del estudio de perles de temperatura y presión en la zona central del jet
se concluyó que los valores de dichas variables son lo suficientemente bajas como para favorecer el fenómeno de clusterización.
Partiendo de un modelo analítico aproximado del perl de concentraciones se estimó el grado de clusterización en una determinada posición axial de la geometría. Se modeló el fenómeno de aglomeración de moléculas introduciendo una modificanción de la masa molecular de la especie clusterizada.
Modelando el divisor de caudal en distintas posiciones axiales de la geometría fue posible estimar diferentes grados de clusterización ξ, calcular concentraciones medias de la especie de interés en el frente de la etapa separativa y comparar los resultados obtenidos con mediciones experimentales adquiridas dentro del proyecto. Analizando la información disponible, se desarrolló un modelo de clusterización efectivo que permite estimar longitud de desarrollo de la aglomeración de la especie involucrada en el proceso
Aprendizaje automático y análisis estadístico para la evaluación de riesgo de rotura y comportamiento biomecánico de aneurismas intracraneales
Get PDFSe estima que el 2 %-3% de de la población mundial presenta aneurismas intracraneales. Aunque los mismos suelen ser asintomáticos, la rotura y consecuente hemorragia del mismo, ponen en gran riesgo la vida de las personas, con tasas de mortalidad cercanas al 50 %. Junto a otros accidentes cerebro vasculares, representan la tercer causa de muerte en argentina. Sumado a esto, no existen al presente marcadores genéticos claros, ni factores de riesgo que in fluyan en el crecimiento y rotura de un aneurisma, existiendo variaciones significativas en la bibliografía. Entonces, existe el dilema de realizar una posible intervención quirúrgica innecesaria, de alta morbilidad, frente al riesgo que
involucra la rotura del mismo.
En el presente proyecto, se desarrollaron técnicas de aprendizaje automático para la clasificación del estado de rotura de aneurismas de la base de datos de Aneurisk. Para esto, se realizo una búsqueda exhaustiva de atributos relevantes al estado de rotura de aneurisma en antecedentes. Además, se desarrollaron técnicas de ingeniera de atributos como ser RFE y SPEC. Por otro lado, se utilizaron técnicas de reducción de dimensionalidad como ser UMAP, Isomap, PCA y el uso de un autoencoder. Finalmente, se generaron datos artificiales mediante la salida de un autoencoder. Los clasificadores propuestos fueron LR, KNN, SVC, XGB, GL y LGL, para los cuales se obtuvieron rendimientos máximos según AUC de 0.79, 0.79, 0.78, 0.8, 0.79, 0.82 para los clasificadores, respectivamente, para los datos de generalización.
Por otro lado, se realizaron análisis estadísticos de los atributos obtenidos de un modelo biomecánico de laminas delgadas de Kircho-Love desarrollado en el proyecto PICTO-2016-0054, que enmarca el presente proyecto. Se encontró la dimensión intrínseca de los datos de salida, que resulto de 3, donde se utilizaron técnicas como PCA local, error de reconstrucción y la correlación de dimensión. En consiguiente, se realizo una reducción de dimensionalidad con Isomap a n de identificar propiedades de los atributos de salida. Se utilizo el aneurisma 34 como caso de estudio. En este, se idéntico que los efectos de pandeo están asociados a grandes curvaturas máximas, grandes relaciones de desplazamiento máximo y medio y grandes energías de membrana. Dichos resultados, fueron consistentes para los aneurismas 14, 42 y 90, como casos de control