Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Diseño de un actuador de material con memoria de forma de NiTi para una maquina de creep-fatiga
Get PDFEn este proyecto se detalla el diseño de un actuador de fuerza realizado para la implementación del mismo en una máquina de ensayos de creep - fatiga desarrollada en el Laboratorio de Propiedades Mecánicas de la División Física de Metales del Centro
Atómico Bariloche. Los requerimientos del mismo son proveer una carga de 500 N y una longitud de actuación de 12 mm. El núcleo actuador del dispositivo se basa en el empleo de materiales con memoria de forma de NiTi que, mediante el calentamiento
de los mismos por efecto Joule, proveerán la carga requerida.
Posterior al diseño, se construyo el dispositivo y se realizaron ensayos para comprobar si este resultó cumplir con los requerimientos establecidos. Para estudiar la respuesta dinámica del dispositivo, se implementaron técnicas de control de lazo abierto y lazo cerrado para la entrega de potencia eléctrica para el calentamiento de las cintas de NiTi. Los resultados preliminares de caracterización estática y dinámica muestran una adecuada perfomance del dispositivo actuador diseñado
Desarrollo de ingeniería conceptual para la implementación de monitoreo de desempeño online de un componente crítico de la Central Nuclear Embalse
Get PDFEste trabajo académico se adhiere a los lineamientos de las guías internacionales del E.P.R.I. Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de EE.UU. y W.A.N.O. Asociación Mundial de Operadores Nucleares.
El proceso Confiabilidad de Equipos (CE) es un estándar de la industria nuclear para fortalecer la seguridad y aumentar la confiabilidad de las plantas de manera eficiente. Este proceso trae grandes beneficios tales como aumentar la producción y reducir costos de manera segura y competitiva frente a otras fuentes de producción de energía. El proceso CE identifica a los componentes críticos relevantes para la seguridad y producción para direccionar proactivamente la salud de esos componentes a los fines de evitar fallas o degradaciones significativas.
El proceso CE tiene dos subprocesos centrales: el desempeño del monitoreo de parámetros clave y la planificación adecuada de tareas de mantenimiento preventivo de los equipos críticos. Siguiendo esta línea, este trabajo académico propone una ingeniería conceptual para implementar el monitoreo de desempeño on-line de las válvulas neumáticas críticas para la alimentación de agua a los generadores de vapor de la Central Nuclear de Embalse (CNE), Argentina. Esto se logra mediante la instalación de posicionadores inteligentes capaces de registrar los parámetros clave de la salud de las válvulas neumáticas on-line mientras las válvulas están operando. La principal ventaja al monitorear online la condición de las válvulas es que se pueden conocer permanentemente la condición del equipo y en caso de desviaciones, planificar tareas de mantenimiento antes del inicio de las paradas programadas de planta.
El alcance de la ingeniería conceptual incluye:
un análisis costo-beneficio de la inversión,
la selección de un posicionador disponible en el mercado local que pueda realizar estas funciones,
un diagrama de lazo para su instalación y operación,
los lineamientos básicos de diagnóstico predictivo de degradaciones y fallas de las válvulas basándose en la información suministrada por el posicionador seleccionado.
El análisis costo-beneficio resulta ser conveniente y se señalan ventajas adicionales con bonificaciones en cursos de entrenamiento y software suministrados por el proveedor de válvulas neumáticas que son mayoría en la CNE. Basado en las conclusiones, se recomienda implementar la propuesta instalando posicionadores del tipo PD de la marca Fisher en las 8 válvulas críticas objeto de estudio
"De la radiación cósmica al hidrógeno: 50 años entre fierros y protones".
Get PDFJosé Ovejero García nos relata sobre su actividad de más de 50 años dedicado a la investigación científica –tecnológica y formación de recursos humanos especialmente en daño por hidrógeno y aceros.
Este trabajo comienza contando sus primeros pasos como investigador en la Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología de la Universidad Nacional de Tucumán y el desarrollo de su actividad , durante cincuenta años en el Departamento de Materiales, Proyectos Agua Pesada e Instituto Sabato de la Comisión Nacional de Energía Atómica. El mismo finaliza haciendo una breve referencia al trabajo realizado en SAM-ASOCIACIÓN ARGENTINA DE MATERIALES
Estudio de los métodos para la generación de pseudo-CTs utilizadas en la corrección de atenuación de imágenes cerebrales mediante secuencias de resonancia magnética y atlas en un sistema híbrido PET/MR
Get PDFPara obtener información cuantitativa con la técnica PET es necesario hacer una corrección
de la imagen adquirida debido a la atenuación que los fotones de 511 keV tienen en su
recorrido desde su origen hasta el detector que los registra. En el PET convencional, el
mapa de atenuación se obtenía a partir de un escaneo de transmisión, en el que se utilizaba
una fuente de radionucleido rotatoria (68"Ge o 137"Cs); actualmente, se utiliza la técnica CT
en los equipos híbridos PET/CT y SPECT/CT. En los equipos híbridos PET/MR el mapa
de atenuación debe provenir de la técnica de MRI. Existen varios métodos para generar el
mapa de atenuación, tres de los mas importantes se basan en la segmentación de la imagen
de MRI, en la construcción de un atlas único o un atlas múltiple y en datos por emisión de
PET. Generar un mapa de atenuación directo con la técnica de MRI es complejo porque sus
intensidades se correlacionan con las densidades de protones y las propiedades de relajación
de los tejidos y no con la densidad electrónica como ocurre en la CT. Hoy en día, es un
desafío convertir directamente las señales de la imagen de MRI a datos de atenuación lineal
sin utilizar un atlas u otra herramienta.
En este trabajo se estudiaron protocolos de cabeza de tomografía computada y de
PET/CT, los cuales se configuraron para obtener la información suciente para referencia
osea y corrección por atenuación. Se reclutaron 43 pacientes con pedido medico para
PET/CT o CT, bajo la aprobación del Comité de Ética. Se adquirió el conocimiento
necesario para desarrollar un algoritmo en MATLAB para procesar las imágenes de CT y
elaborar pseudo-CTs basadas en atlas y en la segmentación de la ZTE para el estudio de los
métodos para corrección por atenuación.
La secuencia ZTE se estudio, conguro y optimizo, con el fin de reconocer las
necesidades para su implementación clínica que actualmente no es comercial. Finalmente, el
desarrollo mostró su eciencia para detectar hueso y patologías asociadas a tejido denso,
validado por referentes médicos.
Adicionalmente, algunos casos clínicos particulares fueron analizados para contrastar la
información otorgada por distintos métodos de corrección de atenuación, mostrando la
implementación de la ZTE y su potencial clínico
Determinación de composición de rayos cósmicos en el Obserbatorio Pierre Auger para estudio de la transición galáctica-extragaláctica
Get PDFDespués de mas de un siglo del descubrimiento de los rayos cósmicos se han hecho muchos avances en el campo. A partir de las ultimas mediciones hechas en el Observatorio Pierre Auger a las mas altas energías se ha observado una transición en composición como función de la energía, se han obtenido correlaciones con fuentes extra galácticas, se ha medido el espectro con mayor estadística, entre otros. Aunque muchas de las principales cuestiones acerca de rayos cósmicos han sido resueltas, aun quedan dudas sin resolver. Particularmente este trabajo se enfoca en el estudio de la correlación de composición con dirección de arribo de los rayos cósmicos de ultra alta energía (UHECR).
Los rayos cósmicos de alta energía se estudian a través de las cascadas de partículas secundarias que generan en las interacciones con los átomos de la atmósfera. En el Observatorio Pierre Auger los análisis de la composición de los rayos cósmicos se hacen a partir de la observación del perfil longitudinal de las lluvias, medido con los detectores de fluorescencia (FD). De las mediciones se puede obtener directamente la profundidad atmosférica máxima (X_max), que de acuerdo a simulaciones es proporcional a la composición del primario. Los FD funcionan únicamente en noches sin luna, con lo cual su exposición con respecto a los SD es muy baja. De las mediciones con SD se determinan los parámetros geométricos de la cascada y la densidad de partículas a nivel del suelo, pero no es posible obtener directamente X_max, lo que dificulta hacer análisis en composición evento por evento.
En este trabajo se busco desarrollar un mecanismo que permitiera separar en composición el set de datos de Auger obtenido a partir de los SD de todo el arreglo, buscando correlacionar la composición con la dirección de arribo en energías alrededor y debajo de 10"18.7 eV, lo que se conoce como \tobillo" en el espectro de rayos cósmicos. Para tal objetivo se partió del modelo de la Universalidad, el cual permite calcular la señal a una dada distancia del eje de la cascada teniendo los parámetros geométricos de la misma, la energía, el X_max y el Nμ. Este ultimo parámetro hace referencia a la cantidad de muones a nivel del suelo.
Originalmente el modelo de la Universalidad que se encuentra en el programa de reconstrucción CDAS, Centro de Adquisición del Observatorio, esta calibrado para eventos de energía mayor a 10"19 eV. Debido a esto era necesario extender el modelo a energías mas bajas. En trabajos anteriores [1] se mostró una mejor correspondencia entre la señal calculada y la medida cuando se añadía un 17% a Nμ y 1% a la energía del primario utilizando eventos medidos con detectores por efecto Cherenkov (WCD) y de centelleo (SSD). Sin embargo, se contaba con poca estadística para la fecha a la cual se realizo el ajuste y la electrónica con que se digitalizaba la señal de los SSD
presentaba múltiples problemas. Al día de hoy se pueden encontrar en el campo 77 SSD funcionando con la tarjeta electrónica original UB de Unied Board, llamados Preproduction Array (PPA), y 5 con la nueva versión de la tarjeta electrónica UUB de Upgraded Unied Board.
Lo primero que se hizo en este trabajo fue verificar el correcto funcionamiento de la segunda versión de la UUB, en particular respecto al ruido de baja frecuencia encontrado en la primera versión [1]. Se comprobó que dicho error se redujo en alrededor de 30 %. Ademas, fue posible observar que las variaciones en la línea de base de los detectores de centelleo se redujeron de manera significativa. Adicionalmente, se monitoreo la caída en la línea de base tras registrar señal y su relación con la carga integrada en dicho evento. Se confirmó que hubo mejoras en el cambio de la electrónica de acuerdo con lo esperado.
Posteriormente se procedió a validar el ajuste propuesto en [1] utilizando todos los eventos medidos en el Inll, con las estaciones UUB, UB y las pertenecientes al PPA. Se confirmó la corrección propuesta observando los eventos medidos con las distintas estaciones por separado como de manera combinada, lo que permitió contrastar las diferencias en la electrónica.
Teniendo validado un modelo de señal esperada promedio en cada detector se propuso un mecanismo que permitiera separar eventos en composición de núcleo pesado (HE) o liviano (LI) cambiando Nμ y X_max en el calculo de la señal. Se ajustaron 2 LDF, Lateral Distribución Function, a cada evento. La separación en los grupos se hizo asignando a cada evento la LDF que mejor ajustaba. De los resultados se encontró una mayor cantidad de eventos pesados cuya energía reconstruida era menor que la encontrada en los eventos LI. Se observo que el modelo presenta sesgos en la dirección de arribo que deben corregirse
Implementación de braquiterapia adaptativa guiada por imágenes de resonancia magnética nuclear en pacientes con cáncer ginecológicos
Get PDFLa braquiterapia es fundamental en el tratamiento de cáncer ginecológico. El uso de imágenes en asistencia de la planificacion ha evolucionado de 2-D a 3-D, incluyendo tomografía y resonancia magnética. En el presente se trabajo sobre la transición en FUESMEN desde tratamientos con planificación basada en imágenes planares hacia una braquiterapia con alta tasa de dosis guiada por Resonancia Magnética.
La puesta en marcha de esta técnica requiere controles de calidad previos a su implementación que aseguren que la planificacion y entrega del tratamiento sean correctos. Con este fin se realizaron pruebas sobre las imágenes de resonancia, incluyendo la caracterizacion de los aplicadores en el resonador a utilizar y un estudio de distorsión y artefactos, así como pruebas sobre el Sistema de Planificacion de Tratamientos. Para poder implementar dichos controles se diseñaron y elaboraron dos fantomas específicos. Ademas se hicieron controles para dosimetría de fuentes, con una intercomparación de la cámara de pozo con otra institucion. Las distintas pruebas permitieron establecer una base para poder implementar de manera adecuada la Braquiterapia HDR guiada por imágenes 3-D en el servicio, abarcando aspectos clínicos, uso del planificador, protocolos de imagen, y procedimientos para controles de calidad.
Por otro lado, con la resonancia se pueden definir y delimitar órganos a riesgo y volumen blanco y evaluar el volumen tumoral grueso, a diferencia del enfoque convencional de planificación 2-D ortogonal que se emplea aun en FUESMEN. Para reflejar el impacto que
tiene esto en las distribuciones de dosis, se realizaron planificaciones 3-D de casos clínicos, comparando las dosimetrías obtenidas contra las resultantes de una planificación basada en puntos (2-D). En estos casos se demostró una mejor protección de estructuras críticas mientras que se sigue cumpliendo con la prescripción de dosis al volumen blanco. Esto gracias a que la optimización de la planificación y el análisis de los Histogramas Dosis-Volumen permitieron adaptar la forma de pera de las isodosis típicas a las características individuales del tumor y anatomía particular de los órganos en riesgo
Identificación de interacciones de partículas en sensores de imágenes de silicio.
Get PDFSe desarrolló un código en C que permite obtener y analizar las imagenes raw obtenidas
por sensores CMOS, para la detección de interacción de partículas con el sensor.
Además de la interfaz por consola, se desarrollaron dos interfaces web que permiten
visualizar la información procesada.
Gracias a este software, se fabricó un prototipo de un monitor del nivel de actividad
de radón. Para ello, se construyó un concentrador de iones con un material conductor,
un soporte impreso en 3D, y un sensor CMOS. Los datos obtenidos fueron procesados
por una raspberry pi, modelo 3B+. Se demostró el correcto funcionamiento del código y
del concentrador de iones para la detección de partículas alfa, provenientes de partículas
inestables previamente depositadas sobre el sensor. Se analizó la forma de los eventos
de las partículas alfas detectadas, y su distribución sobre el sensor. Las mediciones se
contrastaron con un medidor de radón disponible comercialmente, observándose cierta
inercia en la medición dada por dicho sensor.
Además, con el fin de detectar concentraciones de plomo en agua, se utilizaron
sensores CCDs para la detección de los picos Lα y Lβ del plomo. Para ello se colocó
una lámina de plomo sobre una mitad del sensor y una lámina de cobre sobre la otra
mitad. El cobre utilizado permitió una correcta calibración de la energía de los eventos
detectados. Se calculó el
flujo eventos que se espera para los picos Lα y Lβ del plomo,
con estos resultados se extrapoló al sensores CMOS utilizado anterior, y se adaptó un
experimento su verificación.
Por otro lado, se utilizaron técnicas de Machine Learning para la clasificación de
imágenes en eventos y ruidos. Estas imágenes fueron simuladas tomando un ruido
gaussiano para cada pixel y, en el caso de las imágenes de eventos, distribuyendo n
cargas unitarias sobre el centro del sensor, siguiendo distribución gaussiana. Todas
las imágenes sufrieron un proceso de pre-selección. Se implementó una red neuronal
convolucional con una única capa convolucional y una capa densa y se observó la
dependencia de la precisión como función de la cantidad de cargas n distribuídas en el
conjunto de datos de entrenamiento
Escenarios de descarbonización del sistema energético argentino al año 2050
Get PDFEn la actualidad prácticamente toda la comunidad científica ha aceptado que el cambio climático es debido al calentamiento global, causado a su vez por la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI) a la atmósfera, como consecuencia de la actividad humana.
Ante los compromisos asumidos por el país en el Acuerdo de París frente al Cambio Climático, resulta de interés evaluar un escenario con la incorporación masiva de centrales nucleares y energías renovables a fines de lograr al año 2050 la reducción de emisiones del sistema eléctrico y de transporte.
El objetivo del presente trabajo es generar un plan de expansión de energías limpias al año 2050 utilizando el modelo MESSAGE del OIEA.
El proceso de construcción de un escenario de descarbonización para la evaluación del modelo energético sostenible argentino al 2050 requirió, de la elaboración de la línea de base para contrastar los resultados y los impactos de las acciones y medidas de mitigación de cambio climático para el sistema en su conjunto. Partiendo del año 2014 se tendrán en cuenta tres escenarios energéticos hacia el año 2050. El primer escenario denominado BAU, por sus siglas en inglés Business As Usual, y dos alternativos con una descarbonización del 25% y del 50%.
Por su parte, los escenarios alternativos 1 y 2, se guían por los objetivos establecidos en la contribución nacional argentina en la lucha contra el cambio climático. La primera meta busca no superar los 2°C de aumento de temperatura, para lo cual el límite de emisiones es de 483 MMt de CO2 al año 2030. Para el escenario 2 que propone frenar el aumento de temperatura muy por debajo de los 1.5°C se fija el objetivo de 369 MMt de CO2 al 2030.
En este sentido, los vectores de descarbonización que resultan necesarios para alcanzar metas más ambiciosas al año 2050 son:
• Cambiar a fuentes de generación eléctrica libres de emisiones: Es necesario que la electricidad se produzca a través de fuentes renovables, hidráulicas y energía nuclear. Se espera un cambio a fuentes de energía con menores emisiones a través del reemplazo de combustibles fósiles de alto factor de emisión por combustibles con bajos factores de emisión de efecto invernadero (GEI)
• Transporte: Con el objetivo de disminuir el impacto ambiental del transporte, se propone reformular el mix tecnológico vehicular, evaluando: a) incorporación de vehículos eléctricos, en particular automóviles y buses urbanos, dado que no producen emisiones, su eficiencia es mayor frente a su contraparte de combustión interna, y se prevé que sean competitivos en el mercado; b) un mayor uso del gas natural (GNC), por ser el combustible fósil con menores emisiones y se contaría con una gran disponibilidad a futuro a partir de la explotación del yacimiento Vaca Muerta; y c) un cambio de modalidad en el transporte de carga aumentando la participación de ferrocarriles en detrimento de los camiones, debido al consumo 8 veces menor de combustible por tonelada transportada
Caracterización de flujos secundarios turbulentos en ductos curvos.
Get PDFLos flujos secundarios son aquellos que aparecen en planos transversales a la dirección principal del flujo, usualmente en fenómenos que involucran canales abiertos o conductos. Estos flujos tienen una magnitud relativa menor al flujo principal, y modifican la configuración del mismo. Es posible diferenciar flujos secundarios de dos naturalezas distintas. Los flujos secundarios de primer tipo se dan por la curvatura de los vectores vorticidad media, en el flujo en ductos curvos, y pueden aparecen tanto en régimen laminar
como en régimen turbulento. Por el contrario, los flujos secundarios de segundo tipo aparecen únicamente en presencia de turbulencia, en flujos internos como los que involucran ductos de sección cuadrada.
Existen numerosas aplicaciones tecnológicas y fenómenos naturales en los que la presencia de flujos secundarios tiene implicancias importantes. Se puede nombrar, por ejemplo, la modificación del lecho en los meandros de los ríos, o bien el uso de generadores
de vapor helicoidales en la industria nuclear.
Se busca en este trabajo realizar simulaciones directas de turbulencia en un ducto curvo de sección transversal cuadrada, para estudiar la interacción de los flujos secundarios de primer y segundo tipo. En este caso el flujo es forzado por un gradiente de presión que resulta homogéneo sobre la sección transversal.
El código de calculo utilizado se desarrollo a partir de la adaptación de un código ya existente, validado y utilizado para realizar simulaciones en un ducto recto de sección cuadrada. Se identificaron e implementaron los cambios necesarios para representar el
problema en coordenadas cilíndricas. Se utilizo un código de calculo pseudo-espectral que utiliza expansiones de Fourier en la dirección principal, y expansiones de Chebyshev en las direcciones restantes.
Se estudia la in fluencia del radio medio de curvatura sobre el flujo medio y el flujo secundario, y se realiza un estudio de las modificaciones que el flujo secundario introduce en el patrón de flujo medio. Se estudian también las distribuciones de corte en las paredes del ducto, las intensidades turbulentas, la distribución de esfuerzos de Reynolds sobre la sección, y el balance de energía cinética turbulenta.
Se analiza también el flujo en ductos de bajo radio y se observa la aparición de flujos secundarios producidos por inestabilidades centrífugas. En este contexto se hace un análisis del balance de momento lineal con el objetivo de entender el origen de estos flujos secundarios.
Finalmente se muestran una serie de resultados globales del flujo para distintos radios de curvatura, con el objetivo de caracterizar propiedades de interés en ingeniería, tales como el factor de fricción y el mezclado turbulento
Diseño e implementación de un sistema de conformación de haz para conjunto de antenas de microondas.
Get PDFUn arreglo de antenas es un grupo de múltiples antenas que operando de manera conjunta actúan como una antena para recibir y transmitir ondas de radio. Emplear un conjunto de antenas, mejora la sensibilidad y, mediante un control adecuado, posibilita la orientación dinámica del patrón de radiación (conformación de haz), respecto del empleo de una única gran antena. Los arreglos de antenas se utilizan en muchas aplicaciones, como por ejemplo en radares, radiotelescopios, antenas de celulares, etc. Cuando el arreglo tiene muchos elementos, la red de conformación de haz que lo alimenta puede volverse muy compleja.
Este trabajo propone un diseño analógico de redes de conformación que permite controlar arreglos de tamaño reducido y/o subarreglos en arreglos digitales de gran cantidad de elementos. En particular, se realizo el diseño e implementación de un sistema de conformación de haz para un arreglo plano de 4x4 antenas de microondas, el cual opera en la frecuencia de 5:8GHz con un ancho de banda de 580MHz (banda C
de radares). El diseño esta dividido en una red de conformación de haz y una red de distribución. Se estudiaron distintas redes de conformacion de haz, y para escoger cual resulta mas conveniente implementar, se compararon la matriz de Butler, la matriz de Blass y la lente de Rotman. Por su desempeño para este trabajo, se escogió la lente de Rotman. La red de distribución/combinación esta formada por divisores/combinadores de potencia Wilkinson. Se simularon y optimizaron las distintas partes del sistema por separado, y luego el sistema completo.
El diseño completo de la red de conformación se divide en dos partes, una que controla el apuntamiento respecto del eje x, y una parte que controla el apuntamiento respecto del eje y. Cada parte consta de una lente de Rotman, ambas idénticas, que se vinculan entre sí mediante la red de combinación/distribución.
Finalmente, se fabrico el sistema completo y se lo caracterizo en el laboratorio con un analizador vectorial de redes con el que se midieron los parametros de scattering. Las mediciones realizadas se compararon con las simulaciones y se obtuvieron buenos
resultados de acuerdo a los objetivos del proyecto