Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Implementación clínica de IGRT: estudio de la dosis impartida en diferentes modalidades de imágenes.
Get PDFLa radioterapia guiada por imagen (IGRT) aporta una manera eficiente de delimitación, planificación y posicionamiento del paciente. Sin embargo, debe contemplarse una relación costo-beneficio y la filosofía ALARA cuando se requiera del uso de radiación ionizante en imagenología medica. Se proponen protocolos IGRT de posicionamiento para las regiones de cabeza y cuello (C&C) y próstata a través del revelamiento del servicio, un análisis retrospectivo y mediciones dosimétricas en las modalidades de imagen disponibles. El análisis retrospectivo fue realizado sobre la población de pacientes tratados en CEMENER. Los protocolos se implementaron en cuatro pacientes de C&C y un paciente de próstata. Los resultados en los pacientes de C&C sugieren márgenes CTV-PTV de 4 mm como una cobertura segura en el posicionamiento. Fueron estimadas dosis efectivas de 0,43mSv, 0,90mSv y 48,9mSv; debidas a los protocolos C&C sin variación volumétrica, con variación volumétrica y próstata, respectivamente.
Adicionalmente, son recomendadas estrategias de optimización para reducir las dosis debidas a exposiciones confines de IGRT sin comprometer la exactitud requerida por el tratamiento
Desarrollo de protocolo PET/MR en tumores de cerebro marcados con [11C]-metionina
Get PDFLos tumores de cerebro (Gliomas), son de las neoplasias más agresivas y difíciles de controlar. Su tratamiento sigue siendo un gran desafió en neurología clínica debido a sus características invasivas. Una de las tareas mas difíciles es lograr delimitar su verdadera extensión.
Actualmente, las imágenes anatómicas mediante resonancia magnética (MRI) representan el método mas comúnmente utilizado para determinar el volumen tumoral, sin embargo, la neurología ha demostrado que las células de glioma se encuentran comúnmente mas allá del área de realce con contraste de gadolinio.
Dada la complejidad de los fenómenos anátomo-fisiológicos relacionados a estas lesiones cerebrales, la tomografía por emisión de positrones es considerada una técnica de imagen prometedora que complementa las técnicas de MR en el diagnostico y tratamiento de pacientes con gliomas, al brindar datos metabólicos.
La mayoría de los estudios clínicos de PET son oncológicos y utilizan FDG, pero la captación de este radiofarmaco depende de diversos factores y ha demostrado su falta de especificidad en el estudio de gliomas.
Por otra parte el uso de L-[metil-11C]-metionina como radio-trazador en imágenes PET neurooncologicas es objeto de investigación dada su especificidad en la detección lesiones cerebrales.
Durante esta investigación se desarrollo un protocolo de adquisición para un estudio PET/MR multiparametrico de cerebro, con [11C]-met, para su implementación con el sistema SIGNA™ PET/MR 3T, fabricado por GE Medical Systems. El protocolo incluye una lista de procedimientos técnicos (que involucran desde la preparación del paciente hasta la administración del radio-trazador y posteriormente el MC), la adquisición PET-MET y finalmente una lista de secuencias de MR.
Se efectuó un análisis de los estudios de PET-MET realizados en FUESMEN, permitiendo así analizar la delimitación tumoral a partir de técnicas de segmentación de imágenes PET-MET y relacionar esta información con los resultados de los principales biomarcadores brindados por las secuencias de perfusión, difusión y espectroscopia
Diseño y modelado de fantomas para medicina nuclear.
Get PDFEl objetivo de esta tesis es el modelado y diseño de un fantoma para ser usado
en medicina nuclear. Este equipamiento médico esta compuesto por geometrias y
materiales específicos que se utilizan para calibrar y realizar controles de calidad
diarios a los equipos de imágenes médicas. Las bases del diseño se obtuvieron
estudiando las caractersticas funcionales basicas de fantomas genericos para CT y
PET. Con esto se realizo un diseño preliminar de un fantoma para CT y PET que
pueda satisfacer las necesidades que tiene INTECNUS sobre este equipamiento.
En este proyecto se alcanzaron los siguiente objetivos:
Usar GATE 8.0 como herramienta de calculo para modelar y probar fantomas
con distintas geometras y materiales.
Obtener un espectro energético del tubo de rayos X que se utiliza en tomografos
computarizados, y modelarlo en GATE.
Diseñar y simular fantomas que tengan la capacidad de caracterizar la calidad
de imagen de CT y PET utilizando como modelos de referencia el Catphan
600 y los estandares NEMA.
Conseguir sinogramas e imágenes reconstruidas de las simulaciones hechas
tanto en PET como en CT.
Adquirir experiencia sobre ambas técnicas de imágenes médicas para poder
caracterizar los problemas y generar herramientas para la solución de los
mismos. Todo esto limitado a la capacidad de computo con la que se contaba.
Analizar los resultados en Octave y realizar análisis de sensibilidad para los
resultados de las simulaciones de CT y PET
Diseño y construcción de un sistema de posicionamiento automatizado para la caracterización hidrodinámica de elementos combustibles.
Get PDFEn la división Laboratorio de Termohidráulica del Centro Atómico Barilo-che se ha desarrollado una técnica para caracterizar el flujo en el interior de canales con geometría compleja. Dicha técnica proveerá información que será utilizada para la optimización de elementos combustibles, así como para la validación de códigos numéricos. Para esto se debe disponer de una sección de pruebas donde un símil elemento combustible forma parte de un circuito hidráulico, diseñado para alcanzar condiciones fluido-dinámicas similares a las presentes en el núcleo del reactor.
Contribuyendo al trabajo mencionado se rediseñó y finalizó la construcción de una facilidad experimental, en la cual se caracterizará un sector de elemento combustible tipo CAREM-25. Una de las modificaciones realizadas en este trabajo fue la mejora del control sobre el caudal evitando la cavitación y ampliando el rango de operación, reduciendo las vibraciones mecánicas.
Dado el nivel de detalle que permite la técnica antes mencionada, será necesario adquirir información de una gran cantidad de puntos geométricos dentro de la sección de pruebas. Para esto se desarrolló un sistema de posicionamiento automatizado que cumpla con las exigentes condiciones que establece el mencionado nivel de detalle. Durante este Proyecto Integrador se realizó el diseño, construcción y caracterización de un sistema de posicionamiento para la manipulación de cuatro vainas instrumentadas en simultáneo. Dicho sistema permite modificar la posición axial y angular de las vainas con una precisión de 1 mm y 3° respectivamente, logrando satisfacer los requerimientos necesarios para tal nivel de detalle. Otra característica importante es su robustez, dada por la elección de sensores, de actuadores y del diseño de piezas relativamente simples, aunque con las prestaciones adecuadas. Además, se desarrolló un software que comunica el controlador (una placa Arduino) con una PC. Dicho controlador será el responsable de la lógica establecida para el posicionamiento de las vainas instrumentadas. Finalmente se caracterizó el sistema de manera integral, para asegurar que se cumplan los requerimientos antes mencionados
Propiedades magnéticas y electrónicas de perovskitas con electrones fuertemente correlacionados.
Get PDFEn esta tesis hemos investigado las propiedades magnéticas y electrónicas de diversos
óxidos de metales de tierras raras y metales de transición con estructura cristalina tipo
perovskita, de interés por sus posibles aplicaciones tecnológicas. Los compuestos estudiados
tienen en común que presentan diagramas de fases que exhiben varias fases con
ordenamientos complejos de carga, orbital y de espın acoplados, dificultándose su estudio
experimental por las correlaciones entre los distintos grados de libertad involucrados. Más
aun, todos ellos presentan distintos grados de disproporcionación de carga y no está claramente
identificado el ordenamiento magnético en el estado fundamental. En esta tesis
hemos propuesto modelos simplificados para la descripción de varios de estos materiales
y empleamos técnicas apropiadas para la investigación de sus propiedades.
La tesis consta de dos partes. En la primera, estudiamos la dinámica de espines para
investigar indirectamente la naturaleza del estado fundamental de carga y magnético
para diversos materiales. En particular estudiamos los óxidos de manganeso laminares
R_1−xD_1+xMnO_4 y bilaminares R_2−2xD_1+2xMn_2O_7 (R=tierras raras, D=alcalinotérreos), y
los óxidos de níquel RNiO_3 (R= tierras raras). En la segunda parte de la tesis, proponemos
el primer modelo que permite explicar la transición de fase inducida por temperatura en la
perovskita doble CaCu_3Fe_4O_12, a través de un mecanismo que involucra las correlaciones
electrónicas entre los sitios de Fe.
Concretamente, para las manganitas laminares del tipo La_0.5Sr_1.5MnO_4 [Senff et al.,
Phys. Rev. Lett. 96, 257201 (2006)] y bilaminares Pr(Ca_0.9Sr_0.1)_2Mn_2O_7 [Johnstone et al.,
Phys. Rev. Lett. 109, 237202 (2012)] existen resultados experimentales de dispersión
inelástica de neutrones (INS), en que se han determinado algunas bandas de mangones para
estos compuestos. Los autores de estos estudios han remarcado que sus resultados para
estas manganitas semidopadas son consistentes con un estado fundamental con el ordenamiento
magnético característico de una fase antiferromagnética de tipo CE generalizada,
habiendo sido la fase CE original propuesta por J. Goodenough para las manganitas de
lantano semidopadas La_0.5D_0.5MnO_3 [Phys. Rev. 100, 564 (1955)]. Asimismo, estos autores
afirman que sus resultados permiten excluir la fase de dímeros o de polarones Zener
(ZP) propuesta por Daoud-Aladine, para explicar sus datos de difracción de neutrones
en Pr_0.6Ca_0.4MnO_3 [Phys. Rev. Lett. 89, 097205 (2002)]. Mas alla de estos dos escenarios,
Efremov, Van den Brink y Khomskii propusieron una nueva fase, que denominaron fase
intermedia [Nat. Mater. 3, 853 (2004)], la cual indicaron podría ser relevante para reconciliar
diversos aspectos de las fases CE y de polarones ZP, e interpolar entre dichas
fases. Nuestro trabajo de investigación es el primero en el que se estudia la dinámica de
espines de la fase intermedia e indirectamente se la usa para investigar el posible estado
fundamental de las manganitas semidopadas. La fase intermedia consta de dímeros de
espın ubicados a lo largo de las cadenas zig-zag presentes en los planos de las manganitas
semidopadas. Los dímeros pueden constar de dos espines de distinta magnitud, como
una forma de representar la posible disproporcionación de carga de los Mn. Además se
propone que los dímeros consecutivos en las cadenas puedan no ser paralelos entre sí.
En nuestro estudio para las manganitas laminares y bilaminares, propusimos un modelo
de espines localizados e interactuantes, con el cual encontramos que la fase intermedia
es estable para espines clásicos. En el caso cuántico, calculamos las excitaciones magnéticas
del modelo para la fase intermedia. Realizamos un estudio exhaustivo del efecto que
tienen sobre las bandas de magnones varios de los parámetros de acoplamiento magnético
incluidos en el modelo, en particular los nuevos que proponemos para mejorar los
ajustes previos de los experimentos de INS para La_0.5Sr_1.5MnO_4, Pr(Ca_0.9Sr_0.1)_2Mn_2O_7
y Nd_0.5Sr_0.5MnO_3 [Ulbrich et al., Phys. Rev. B. 84, 094453 (2011)]. Además, al analizar
la estabilidad de la fase intermedia cuántica con el modelo propuesto, encontramos que
la fase intermedia ortogonal, con ángulo π/2 tal como fue propuesta por Efremov et al.
no resulta estable. Para la manganita laminar La_0.5Sr_1.5MnO_4, para la cual se midieron
solo las excitaciones magnéticas hasta 40 meV, pudimos ajustar los magnones medidos
tanto en base a fases CE generalizadas como mediante una fase de dímeros [Buitrago
y Ventura, J. Supercond. Nov. Magn. 26 (6), 2303 (2012)]. En nuestro trabajo
para manganitas bilaminares [Buitrago I. et al., enviado a publicar en J. Magn.
Magn. Mater (enero 2018)] también encontramos que aparecen diferencias entre las
excitaciones de las diversas fases bajo estudio, principalmente en las bandas de magnones
por encima de la brecha de energía en el espectro de excitaciones (por encima de
40 meV). Por esto, consideramos que con los resultados experimentales disponibles para
manganitas laminares aún no puede excluirse ninguna de las propuestas para el estado
fundamental, siendo esencial contar con mediciones de magnones por encima de la brecha
de energía. Además, analizando ajustes para los mangones medidos alrededor de la
brecha de energía para la manganita iluminar Pr(Ca_0.9Sr_0.1)_2Mn_2O_7 hemos encontrado
en nuestro trabajo que es posible obtener un mejor ajuste de las excitaciones magnéticas
reportadas. En particular, introduciendo un nuevo acoplamiento magnético a segundos
vecinos entre cadenas, no tenido en cuenta antes, podemos describir la curvatura de la
dispersión que presentan las excitaciones en distintos caminos de la ZB, no descriptos los
ajustes previos de sus experimentos por Johnstone et al.. Nuestros estudios para la fase
intermedia nos permiten concluir que la descripción óptima de la dinámica de espines
medida experimentalmente en manganitas semidopadas se obtiene suponiendo que los
espines de los dímeros ubicados a lo largo de las cadenas zig-zag son paralelos.
Para los niquelatos de tierras raras RNiO_3 con estructura de perovskita, estudiados
como posibles compuestos multiferroicos, existen también diversas fases magnéticas propuestas
para el estado fundamental a bajas temperaturas. En este caso por un lado, el
vector de onda magnético característico da origen a una estructura magnética inusual, en
la que cada sitio de Ni se acopla ferromagnéticamente con tres de sus primeros vecinos
y antiferromagnéticamente con los tres restantes [García et al., Europhys. Lett., 20 (3),
241 (1992), Muñoz et al., J. Salid Statu Chem. 182, 1982 (2009)]. Por otra parte, se ha
confirmado que existe un cierto grado de disproporcionación de carga en los iones de Ni
en la serie RNiO_3 (R= Ho, Y, Er, Tm, Yb, Lu) [Alonso et al., Phys. Rev. Lett. 82, 3871
(1999)] donde en lugar de la valencia nominal Ni"3+ estos pueden tener el estado de valencia
mixta Ni"(3-δ)+ y Ni(3+δ)+, sin que se haya alcanzado un acuerdo sobre el valor preciso
de δ. Al considerar el posible ordenamiento tipo NaCl de los iones Ni"(3-δ)+ y Ni"(3+δ)+ y
el vector de onda característico de la estructura magnética, existen al menos tres fases
compatibles con estos hallazgos experimentales. Se trata de la fase colonial S propuesta
a partir de experimentos de difracción de rayos X y de neutrones para PrNiO_3 y NdNiO_3
por García et al., así como para HoNiO_3 [Medarde et al., Phys. Rev. B 64,144417 (2001)];
la fase colineal T propuesta a partir de cálculos DFT [Giovannetti et al., Phys. Rev. Lett.
103, 156401 (2009)]; y la fase no-colineal N motivada por experimentos dispersión de
rayos X suaves resonantes en los bordes L_2,3 del Ni y el Nd para NdNiO_3 [Scagnoli et al.,
Phys. Rev. B 73, 100409 (2006)]. Dado que estas fases son difíciles de distinguir a partir de
experimentos de difracción, es útil contar con predicciones de las excitaciones magnéticas
para ellas. En tal sentido, hemos calculado las excitaciones magnéticas de una cadena de
espines unidimensional (1D), que resultarían para las fases colineal y no-colineal propuestas
para estos materiales. A partir de un modelo simplificado de momentos localizados
interactuantes, encontramos que, aun sin considerar la estructura tridimensional, existen
diferencias notables en las bandas de magnones obtenidas para cada fase. En particular,
los espectros de magnones para las fases colineal y no colineal exhiben diferencias en el
número de bandas de magnones, y además la disproporcionación de carga en los sitios de
Ni también afecta de diferente forma las excitaciones de cada fase. Estas diferencias predichas
en nuestro trabajo [Buitrago y Ventura, J. Magn. Magn. Mater., 394, 148
(2015)] posibilitarían identificar con experimentos de dispersión inelástica de neutrones,
hasta ahora inexistentes, cuál es fase presente entre las diversas propuestas bajo análisis.
En la segunda parte de la tesis pasamos a estudiar las perovskitas dobles ACu_3Fe_4O_12
(A=Ca, Sr, Y, Ce y lantánidos), para las cuales experimentalmente se han encontrado
diferentes tipos de transiciones de fase inducidas por temperatura, asociadas a distintos
mecanismos de relajación del estado de oxidación inusualmente alto del Fe en estos compuestos.
Para la perovskita doble CaCu_3Fe_4O_12 el estado Fe"4+ en la fase paramagneticametálica de alta temperatura se relaja desproporcionando la carga en los sitios de Fe,
de forma que por debajo de ∼210 K se encuentra Fe"3+ y Fe"5+ en la misma proporción en una fase ferrimagnética-aislante [Yamada et al., Angew. Chem. Int. Ed. 47, 7032
(2008)]. En contraste, en la perovskita LaCu_3Fe_4O_12 el estado Fe"3.75+, presente en la fase
paramagnética-metálica de altas temperaturas, se transforma en Fe"3+ en la fase antiferromagnetica-aislante por debajo 393 K. Con lo cual, en lugar de una disproporcionación de
carga en los Fe ocurre una transferencia de carga del Cu al Fe [Long et al., Nature 458,
60 (2009)]. En el caso de las soluciones solidas La_xCa_1−xCu_3Fe_4O_12 con x = 0.5, 0.75, 1 el
problema es más complejo, habiendo indicios de una separación de fases en las muestras,
presentándose al bajar la temperatura transferencia de carga Cu-Fe en una parte de la
muestra y a menor temperatura disproporcionación de carga en los Fe en el resto de la
muestra [Chen et al., Sci. Rep. 2, 449 (2012)].
Para el LaCu_3Fe_4O_12, existía un modelo microscópico que reproduce las principales
características de las transiciones de fase inducidas por temperatura o presión [Allub y
Alascio, J. Phys.: Condens. Matter. 24, 495601 (2012)]. Además, existen varios trabajos
basados en cálculos de primeros principios usando la teoría de la funcional densidad (DFT)
[como por ej. Alippi et al., Eur. Phys. J. B 85, 82 (2012)] que han discutido las propiedades
electrónicas y magnéticas de este compuesto. En comparación, para el CaCu_3Fe_4O_12,
el mas simple de los compuestos con disproporcionación de carga en los Fe que ha sido
reportado, sólo existen unos pocos cálculos DFT [como por ej. Hao et al., Phys. Rev.
B 79, 113101 (2009)] que han investigado las propiedades estructurales, electrónicas y
magnéticas del CaCu_3Fe_4O_12, y en particular la valencia y el estado de espın de los Fe
en este compuesto. En esta tesis abordamos el estudio del CaCu_3Fe_4O_12, proponiendo el
primer modelo microscópico efectivo para su descripción, basado en orbitales 3d efectivos
para los sitios de Fe. Por un lado tenemos en cuenta orbitales t_2g efectivos localizados,
representados por un espın S = 3/2 con acoplamientos magnéticos entre ellos. Además,
incluimos dos orbitales itinerantes efectivos degenerados eg, con correlaciones electrónicas
locales y a primeros vecinos, y una integral de salto (hopping) efectiva entre orbitales eg
de la misma simetría, por simplicidad. Mediante un cálculo analítico basado en funciones
de Green para describir las bandas asociadas a los orbitales itinerantes, y una serie
de aproximaciones apropiadas para tratar las diversas correlaciones fuertes e intermedias
incluidas, se determinó la energía libre del sistema. A partir de su minimización numérica,
se obtuvo el diagrama de fases en función de la temperatura y el hopping efectivo
entre los orbitales itinerantes de Fe efectivos, para diferentes parámetros del modelo. El
mismo incluye una fase desproporcionada en carga y paramagnética (D-PM), una fase homogénea en carga y ferrimagnética (H -FiM), además de las dos fases experimentalmente
observadas por Yamada et al. en 2008: una desproporcionada en carga y ferrimagnética
(D-FiM) a bajas temperaturas y una fase homogénea en carga y paramagnética (H-PM)
por encima de 210 K. En nuestro estudio pudimos identificar los parámetros óptimos
del modelo con los cuales se explica la transición de fase experimentalmente observada
[Buitrago et al., enviado para publicación en J. Appl. Phys. (abril 2018)]. En
particular fue posible describir la dependencia con temperatura de la magnetización, y
también la disproporcionación de carga entre Fe, que está de acuerdo con los resultados
Experimentales de corrimiento isométrico. Adicionalmente, en otro rango de parámetros
del modelo, nuestros resultados predicen nuevas fases que exhiben selectividad orbital, es
decir, asimetría en la ocupación de los dos orbitales itinerantes en cada sitio de Fe
Mis esfuerzos en CNEA y en otras instituciones argentinas y extranjeras.
Get PDFLas distintas etapas de su vida como físico y las instituciones en las que se desempeñó como tal: educación (CNBA, FCEFyN);física nuclear experimental (CNEA); física nuclear teórica (NBI,
Dinamarca);enseñanza y formación del grupo teórico (CNEA, FCEN ); enseñanza,
exilio y retorno (CMU (USA), UM (USA), CNEA, viajes); gestión científica(AFA); gestión y enseñanza (UF); (CNEA)
Mejora en las propiedades cinéticas del sistema almacenador de hidrógeno Mg/MgH_2 mediante el agregado por nanodispersión de un aditivo base Nb.
Get PDFEn este trabajo se presentan las propiedades de un nuevo compuesto para almacenamiento
de hidrógeno, el MgH_2 con 1% molar de etóxido de Nb (Nb(C_2H_5O)_5). La razón de
agregar este aditivo líquido fue incluir Nb, el cual se sabe es un buen catalizador, de manera
homogénea en el volumen del MgH_2. El material fue preparado moliendo MgH_2 comercial
durante 5 hs y luego se mezcló, en un mortero manual, con el aditivo líquido durante 30 min.
Se utilizaron diversas técnicas para la caracterización de las propiedades del material. El
análisis térmico se hizo mediante las técnicas de Calorimetría Diferencial de Barrido y Termogravimetría.
El análisis estructural y morfológico se llevo a cabo mediante Difractometría de
Rayos X y Microscopías Electrónicas de Barrido y Transmisión. Se realizó también la determinación
del Área BET y se recurrió a Espectrometría de masas. El estudio de los procesos
de hidruración y deshidruración se realizó mediante Mediciones Cinéticas Convencionales
Isotérmicas.
Se identificó la reacción por la cual se libera parte del aditivo durante el primer calentamiento.
La misma se produce entre el MgH_2 y el Nb(C_2H_5O)_5 y conduce a la eliminación del
carbono en forma de gas etano (C_2H_6), la formación de MgO y la dispersión de Nb o NbH
en estado amorfo en la matriz de MgH_2.
El material mostró una clara mejora en cuanto a las cinéticas de absorción y desorción
con respecto al MgH_2 molido el mismo tiempo pero sin agregado de aditivo. Con un 1% de
aditivo, el MgH_2 absorbe a 300 C 3.4 %, de su peso en H_2 en 30 s y desorbe en 10 min 4.7%
mientras el MgH_2 sin aditivo, en la misma condición, sólo absorbe 1.3% y desorbe menos de
0.5 %. El efecto catalítico del aditivo quedó evidenciado en la reducción de la temperatura
de desorción de 340 a 260ºC. La capacidad gravimétrica resultó en 5.5 %, siendo este un
valor satisfactorio para los estándares industriales.
Si bien se apreció una mejora tanto en la absorción como en la desorción, el aumento de
la velocidad de deshidruración fue más marcado. La energía de activación de la reacción de
absorción y desorción del hidrógeno resultó ser 123 y 76 kJ/molH_2 respectivamente. Estos
valores muestran que el efecto del aditivo es mas pronunciado en las desorciones. De hecho
se observó un cambio en el mecanismo limitante de la deshidruación.
Se comprobó también que el material no sufre deterioro de sus propiedades cinéticas ante
el ciclado, manteniendo tanto sus velocidades como su capacidad gravimétrica constantes.
En un intento por determinar que tan bien distribuido se encuentra el Nb se buscaron
mediante TEM cristalitas de Nb y fases cristalinas mediante XRD. Se encontró que en
realidad, en nuestro material, el Nb parece hallarse en estado amorfo o en cristalitas de unos
pocos nm
Diseño de prótesis de mano servoactuada y fabricación con técnicas de inpresión 3D.
Get PDFEn el presente trabajo se describe el procedimiento que se llevó a cabo para el
diseño y construcción de un prototipo de una prótesis de una mano servoactuada. Dicho
prototipo se diseñó con herramientas CAD y se fabricó por medio de técnicas de
impresión 3D. Se partió de los mecanismos de movimiento de una mano real para llegar a
un modelo simplificado, el cual se tomó como base para los mecanismos de
funcionamiento de la prótesis. Se diseñaron y fabricaron tres prototipos de un dedo, que
permitieron extraer conclusiones de vital importancia para el desarrollo del prototipo final,
considerando además conceptos de antropomorfismo. Se detalla, además, la
implementación de los dedos de la mano en un entorno de simulación, en donde se puede
cambiar parámetros del modelo de forma sencilla y obtener el comportamiento del mismo
en forma inmediata. La prótesis se montó a un banco de comando, donde se encuentran los
servomotores encargados de realizar los movimientos de la misma. Dichos actuadores
fueron controlados mediante una placa de desarrollo
Análisis de transitorios de pérdida de refrigerante en reactores integrados para soporte al diseño de un sistema de inyección.
Get PDFEn el presente trabajo se analizó el comportamiento de un reactor integrado ante eventos
de pérdida de refrigerante mediante un modelo simplificado del mismo, utilizando el código
RELAP5. De esta manera se obtuvo un modelo de bajo orden, que emplea las mismas
ecuaciones utilizadas en modelos de detalle y permitió simplificar el análisis del impacto de
diversos parámetros de diseño en la evolución de la planta. En conjunto con el modelo
simplificado del reactor se dimensionaron, en forma preliminar, los sistemas de seguridad que
intervienen durante este evento. En particular, se verificó la factibilidad de inyección mediante
un acumulador en una única etapa, analizando dependencias entre los diversos parámetros de
diseño. Los resultados obtenidos se verificaron por comparación con resultados alcanzados
con un modelo de detalle del reactor.
Por otro lado, se realizó un análisis determinista de sensibilidad con base probabilista de
las hipótesis de modelado y de los parámetros de diseño del sistema de inyección de
refrigerante de seguridad del reactor CAREM. La función de seguridad de este sistema es la de
mantener el núcleo cubierto durante el periodo de gracia establecido ante la ocurrencia de un
evento de Pérdida de Refrigerante del Primario, permitiendo una rápida recuperación de
nivel, minimizando a la vez las pérdidas del líquido a través de la rotura. El objetivo del análisis
propuesto fue evaluar márgenes conservativos del volumen neto de N_2 de este sistema para
que, al ser demandado, cumpla con su función de seguridad. Para ello, se estudiaron los casos
envolventes de un evento de pérdida de refrigerante por roturas de acometidas al Recipiente
de Presión del Reactor.
El análisis determinista permitió identificar los siguientes parámetros de mayor impacto
en las incertezas de cálculo: Temperatura, Presión y Volumen del N_2 del tanque acumulador
del sistema de inyección. Dichos parámetros están relacionados entre sí y afectan la
presurización del tanque acumulador del sistema. Teniendo en cuenta este problema se realizó
un análisis de propagación de incertezas (base probabilista) para determinar la presión de
ecualización del sistema y su incerteza.
Por último, con los resultados del análisis de incerteza de la presión de ecualización junto
con los márgenes conservativos que se obtuvieron para los demás parámetros (realizado en el
estudio de sensibilidad), se determinó el rango de volúmenes netos de N_2 que verifica el
cumplimiento de la función de seguridad, ante eventos de Pérdida de Refrigerante del
Primario durante el periodo de gracia establecido. Este análisis permitió ajustar este sistema
pasivo de seguridad para que el mismo cubra todo el espectro postulado de roturas, sin la
necesidad de recurrir al esquema clásico de sistemas de inyección por etapas
Desarrollo de una estrategia de transferencia de órbita para un satélite geoestacionario con propulsión eléctrica.
Get PDFEn los últimos años los propulsores eléctricos han desplazado a la propulsores químicos
como medio de propulsión en la industria satelital. La principal ventaja de este tipo
de tecnología son las reducciones en masa de propelente que implica la aplicación de
la misma. Al comienzo, los propulsores eléctricos se utilizaban únicamente para las
tareas de mantenimiento orbital, ya que los bajos impulsos de los estos son ideales
para este tipo tarea. Últimamente, se han comenzado a utilizar propulsores eléctricos
para misiones de transferencia orbital, lo cual implica aun mas ahorro en propelente.
Sin embargo, la implementación de propulsión eléctrica en misiones de transferencia
trae consigo nuevos desafíos a resolver. Estos desafíos abarcan diversas áreas de la
Ingeniería.
Este trabajo se centra en el calculo y optimización de misiones de transferencia
con propulsión eléctrica. Al no existir métodos analíticos directos, es necesario elaborar
herramientas numéricas que nos permitan resolver este tipo de problemas. Es
por esto, que en este trabajo se desarrolla una herramienta de propagación de órbitas
orientada al análisis y optimización de las mismas, la cual denominamos \CUSOI".
Una vez desarrollada la herramienta numérica, la misma se valida y se utiliza para la
optimización de transferencias.
Las optimizaciones se centran en reducir los costos de las misiones. Estos costos
pueden definirse en tiempo total de la transferencia, masa de propelente utilizado y/o
tiempo de permanencia del satélite en el cinturón de Van Allen, una zona de alta
radiación ionizante que recubre la tierra. Una vez realizadas las optimizaciones con
CUSOI, se realiza un análisis de las ventajas y desventajas de los distintos tipos de
órbitas iniciales, condiciones de lanzamiento y estrategias de propulsion. Ademas, se
analizan y comparan los costos en tiempo, masa de propelente y tiempo de estadía
en el cinturon de Van Allen para las distintas estrategias encontradas producto de la
optimización