Diseño y simulación numérica de un biorreactor: Aplicación a la producción de células microbianas

Los biorreactores son ampliamente empleados en las industrias de alimentos, fermentación, farmacéuticas y tratamiento de residuos. (...) Una característica de los biorreactores es que el medio de reacción está constituido por distintas fases. Esto hace que exista una importante interrelación entre los fenómenos bioquímicos, fisicoquímicos, fuidodinámicos y de transporte. (...) La experimentación preliminar en reactores de laboratorio, acompañada con el desarrollo de un modelo que permita comprender la naturaleza del fenómeno, es esencial para el diseño de biorreactores de capacidad de producción comercial. En el presente proyecto se establecerán, a partir de un estudio experimental a escala de laboratorio y la elaboración de un modelo y programa de simulación numérica de su operación, los factores que determinan la problemática del diseño de un reactor tanque agitado, de capacidad comercial, para la producción de cepas de Staphylococcus aureus. Los objetivos generales del presente proyecto son los siguientes: * Generar las bases técnico-científicas que permitan el diseño de un biorreactor discontinuo para la producción a escala comercial de cepas de Staphylococcus aureus. * Desarrollar equipos experimentales y generar herramientas computacionales que en el futuro permitan abordar otros problemas en el campo de la bioingeniería. Los objetivos específicos a alcanzar durante el período que abarca este proyecto de un año son los siguientes: * Determinar la cinética de crecimiento de cepas de S. aureus que contemplen la formación de productos. * Verificar el funcionamiento y calibración de sensores y controladores que forman parte del biorreactor experimental recientemente adquirido. * Estudiar experimentalmente la producción de S. aureus en un biorreactor de 3 lt. de capacidad, cuantificando el consumo de sustratos y la producción de biomasa, polisacárido capsular y exoproteínas. * Continuar con el desarrollo de un modelo matemático y un programa de simulación numérica que permitan describir la operación del reactor experimental y definir la problemática del escalado de la producción a nivel comercial.

RESILIENCIA Y CAPACIDAD DE ADAPTACIÓN DE LOS PRODUCTORES AGROPECUARIOS DE LA PROVINCIA DE CÓRDOBA FRENTE AL CAMBIO CLIMÁTICO Y VARIABILIDAD CLIMÁTICA

El aumento de la incertidumbre en el sistema agropecuario frente a los efectos del cambio climático y de la variabilidad climática, se asocia a la vez con una falta de conocimiento del problema por parte de los distintos actores del mismo y de una capacidad de adaptación insuficiente para superar los efectos negativos y para aprovechar mejor las situaciones ventajosas de esos cambios y variabilidad. Estas carencias, frente por ejemplo al aumento del riesgo de las sequías y de la escasez de agua, como uno de los efectos más sensibles de esa dinámica de cambios, sugiere la evidencia de que el sistema no incorpora a pleno las ventajas tecnológicas y los servicios climáticos, ni tampoco contempla el desarrollo de programas para construir resilencia frente a las adversidades y sobre la mitigación de impactos. Este proyecto propone la generación de capacidades, a partir de la conformación de una red interinstitucional, para anticipar y hacer frente a los cambios ambientales y sociales (en el clima y su variabilidad,) aportando a la adaptación de los productores agropecuarios de la provincia de Córdoba, desde la disminución de la vulnerabilidad y el aumento de la capacidad de resiliencia del sistema socio-ecológico del cual ellos dependen.

Producción de diamante por CVD (Chemical Vapour Deposition)

A fines de la década del '60 un grupo de investigadores rusos pudo obtener diamante a partir de experimentos con reacciones en fase vapor a bajas presiones de los gases envueltos en el proceso. En 1976 Derjagin et al. mostraron que la nucleación de diamante es posible sobre sustratos de Cu y en 1982 Matsumoto demuestra que la nucleación y crecimiento continuo a bajas presiones de diamante es posible sobre diversos substratos. Las especiales propiedades del diamante (D): dureza, elevado punto de fusión, inercia química, así como elevada conductividad del calor, sonido y de señales ópticas, ubican a este material como una de las prioridades de desarrollo e investigación de grupos de excelencia en el mundo entero. (...) Objetivos Generales y Específicos: El objetivo de este proyecto se basa en la construcción de un reactor para CVD (Chemical Vapour Deposition) y de los elementos auxiliares necesarios para producir diamante sintético por este método. Determinando los parámetros que controlan el proceso: mezcla de gases adecuada, temperatura de substrato, temperatura del plasma, presión parcial de los gases, vacío necesario y otros. En la primera etapa de 2 años se priorizará la puesta a punto del método, para luego pasar al estudio de las diferentes aplicaciones tecnológicas necesarias para la región. Específicamente, en el tercer año se tratará de generar diamantes como recubrimientos para herramientas de corte, así como para trapanos de velocidad, aprovechando residuos para la industria de abrasivos. Los objetivos generales no se cirscuncriben sólo al hecho de montar un reactor en laboratorio para CVD, sino una vez encontrados los parámetros que gobiernan esta técnica, producir diamante sintético para aplicaciones en la industria de herramientas de corte, micrófonos y óptica. Otro objetivo general de importancia es la formación de recursos humanos en técnicas de vacío, ingeniería de superficie y tecnología de plasma a través del personal y de los estudiantes involucrados en el proyecto, así como los participantes en cátedras del Departamento de Mecánica. En cuanto a los objetivos específicos para los dos primeros años, es preparar, construir y poner a punto un reactor de laboratorio de filamento caliente (Hot filament) por tecnología de plasma tipo CVD para obtener diamante sintético a partir de gases.

Sistemas de diálogo con aplicaciones en Educación

En este proyecto se investigan 3 subáreas de Inteligencia Artificial y sus aplicaciones en contextos educativos. Las 3 áreas son 1) agentes conversacionales automatizados que actúan como instructores virtuales o sistemas de tutoring automatizado, 2) asistentes virtuales que llevan a cabo una tarea dada bajo la instrucción de un aprendiz avanzado, y 3) plataformas de programación de chatbots como una herramienta educativa para enseñar conceptos básicos de ciencias de la computación. La hipótesis de este proyecto es que tanto los tutores como los asistentes conversacionales automatizados deben incluir una representación contextual rica que identifique lo entendido por el aprendiz hasta el momento y ser capaces de realizar inferencias sobre ella para poder guiar mejor su aprendizaje. Los objetivos de este proyecto incluyen el desarrollo de algoritmos de inferencia contextuales apropiados para instructores y asistentes virtuales, el desarrollo de algoritmos para la programación simplificada de chatbots, la evaluación de estos algoritmos en pruebas piloto en escuelas y la realización de un curso online abierto masivo para estudiantes de secundario del programa Conectar Igualdad que quieran aprender sobre Inteligencia Artificial y Ciencias de la Computación. El método a utilizar será la realización de recolección de corpus (interacciones humano-humano de las interacciones tutor-aprendiz), la aplicación de técnicas de procesamiento de lenguaje natural como la generación por selección y la interpretación por clustering y maximum entropy models usando características sintácticas, semánticas y pragmáticas. Se desarrollarán los algoritmos siguiendo una metodología estándar de Ingeniería de Software y se evaluarán en experiencias piloto en escuelas secundarias así como en un curso online abierto y masivo. Además se dictará un curso de capacitación docente para la incorporación de las tecnologías producidas a sus cursos. Como resultado se espera la contribución al área de Inteligencia Artificial con aplicaciones en Educación de algoritmos evaluados empíricamente en entornos educativos reales del nivel medio. Además, se espera contribuir a las metodologías de enseñanza de Ciencias de la Computación en el nivel medio. Este proyecto es relevante a la realidad nacional y mundial de falta de recursos humanos formados en las Ciencias de la Computación y al crecimiento mundial que el área de Inteligencia Artificial en general y de Sistemas de diálogo (o interfaces conversacionales) en particular ha tenido en los últimos años con el crecimiento exponencial de la tecnología en la vida diaria.

Sistema de bombeo móvil para el aprovechamiento de aguas superficiales poco profundas en riego complementario

La creciente demanda de alimentos a nivel mundial le ofrece a la Rep. Argentina la posibilidad de transformarse en uno de los principales proveedores de granos y carnes. Según la "Food and Agriculture Organization", el aumento de la producción dependerá en gran medida de la utilización del agua. Un reciente estudio realizado por el Banco Mundial, considera que Argentina posee un buen potencial para ampliar la superficie de riego. El riego complementario es una técnica que le permite a la región centro sur de la provincia de Córdoba aumentar y estabilizar los rendimientos de los cultivos extensivos característicos de la zona. El uso eficiente de sistemas de riego es un problema multidimensional y esto lo convierte en un tema complejo de investigación. Este proyecto se caracteriza por la interdisciplinariedad y el trabajo colaborativo con impacto a nivel de Departamento, Facultad y Universidad. A nivel de Universidad el proyecto integra a docentes investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC) y de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC). A nivel de Facultades de la UNRC el proyecto integra a docentes-investigadores de tres Facultades: Ingeniería (FI), Agronomía y Veterinaria (FAyV), y Ciencias Económicas (FCE). Para la impulsión de aguas superficiales para su uso en riego no hay diseños específicos. En el marco de este proyecto se pretende desarrollar un sistema de bombeo para riego que permita impulsar aguas superficiales poco profundas, ya sea desde ríos, lagunas e incluso canales. El sistema deberá ser liviano, de fácil transporte y de geometría variable para poder adaptarse a distintas topografías de las fuentes de agua. A su vez debe ser capaz de adaptarse a las distintas plantas motrices (tractores) que se disponen en el ámbito rural. El sistema deberá superar los problemas de bombeo relacionados a la poca profundidad de los ríos del sur de la provincia de Córdoba. Por sus características, el sistema también podría ser utilizado para el bombeo de agua en zonas anegadas por problemas de inundaciones. El desarrollo tecnológico propuesto en este proyecto, es un aporte tecnológico que reviste especial importancia tanto para el sector productivo primario como para el sector productivo metalmecánico del sur de la provincia de Córdoba y en particular del Departamento Río Cuarto (donde se encuentra la UNRC). En el campo de aplicación de las tecnologías agrícolas el presente proyecto aporta innovación en el espectro de los productos desarrollados por la industria metalmecánica y agromecánica regional.

Ingeniería de glicanos: diseño de inmunógenos y ligandos de lectinas. Glycan engineering: design of immunogens and ligand of lectins.

La ingeniería de glicanos es un área de investigación emergente, la que posee múltiples aplicaciones en medicina. Mediante esta herramienta se intentará reducir la flexibilidad de las uniones glicosídicas de antígenos tumorales, como la del antígeno T (Galbeta3GalNAcalfa-Ser/Thr). Aquí se realizarán las menores alteraciones posibles en la topología de glicanos que generen la mejor respuesta inmune hacia el antígeno de interés. Por otra parte, se buscará ligandos de alta afinidad que interaccionen con lectinas involucradas en diseminación de metástasis. Mediante ensayos teóricos de Docking se tratará de hallar modificaciones topológicas de glicanos que potencialmente tengan propiedades anti-adhesivas para células tumorales. Este proyecto constará de tres etapas: una teórica, utilizando programas de cálculos para ensayos de Docking y mínimos energéticos de glicanos. Otra de síntesis, generando los glicoconjugados sugeridos en la etapa anterior. En la última, se verificará si estos glicanos rediseñados adquirieron las propiedades biológicas deseadas. Así se determinará si generan una respuesta inmune que reconozca antígenos y células tumorales. También, se analizarán las propiedades anti-adhesivas de los glicanos utilizando diferentes modelos experimentales. Finalmente, se determinará si los inmunógenos producidos y/o glicoconjugados rediseñados poseen efecto en el desarrollo tumoral y sobrevida animal.

Los entornos virtuales como herramienta sustituta del laboratorio "real" y como complemento de la enseñanza de Química a alumnos de Ingeniería. Virtual environments as substitute tools for the "conventional" laboratories and as a complement for Chemistry teaching to Engineering students.

El presente proyecto se plantea el siguiente problema de investigación:¿Cuál es la eficacia de los entornos virtuales de enseñanza para optimizar los aprendizajes de Química? Se sostiene la hipótesis de que los entornos virtuales de enseñanza, empleados como mediación instrumental, son eficaces para optimizar los aprendizajes de química, particularmente facilitando la vinculación y reversibilidad entre "mundo micro y macroscópico"; capacidad que usualmente sólo se atribuye al trabajo experimental de laboratorio. Los objetivos propuestos son: Determinar la eficacia de entornos virtuales de enseñanza, como mediaciones instrumentales, para optimizar los aprendizajes de química en estudiantes de ingeniería. Implementar un entrono virtual de enseñanza de química, diseñado como mediación instrumental y destinado a estudiantes de dos carreras de ingeniería del IUA. Evaluar el desarrollo y los resultados de la innovación introducida. Comparar los resultados de la innovación con los resultados de la enseñanza usual. Derivar conclusiones acerca de la eficacia de la innovación propuesta. Socializar el conocimiento producido en ámbitos científico-tecnológicos reconocidos. Se generará un aula virtual en plataforma Educativa y utilidzando el laboratorio de computación de la institución se buscará desarrollar laboratorios virtuales donde se propondrán actividades de simulación de trabajo experimental. Los resultados esperados son: - Un Aula Virtual que cumpla funciones análogas a las de un laboratorio experimental. - Información válida y confiable acerca de la eficacia de la misma como medio para optimizar los aprendizajes de química. - Publicaciones en ámbitos científico-tecnológicos reconocidos que sometan a juicio público la innovación y la investigación efectuadas. La importancia del proyecto radica principalmente en poner a prueba la eficacia de los entornos virtuales para optimizar los aprendizajes de química, analogando tareas usualmente limitadas al trabajo experimental de laboratorio. Su pertinencia apunta a un replanteo del curriculo de los cursos de Química para estudiantes de Ingeniería.

Desarrollo de un método científico aplicable al análisis y prevención de fallas en ingeniería.

El proyecto busca profundizar lo incorporado como método de análisis, a partir de lo realizado en el proyecto anterior, relativo a la Fragilidad por Hidrógeno en Metales Ferrosos. Sobre la base de lo actuado, se pretende aplicar el método científico de análisis a las fallas en casos que ocurren en la práctica y que tienen como origen errores en el diseño, construcción o mantenimiento de componentes o sistemas. Procesos industriales que aplican técnicas de fabricación o construcción de componentes, frecuentemente fallan por un uso erróneo de los mismos, ya sea por mala práctica o bien por desconocimiento de las variables que los gobiernan. Mediante la aplicación del método científico se busca llegar a las primeras causas de las fallas y a partir del entendimiento de las mismas generar prevención para futuros casos.

Desarrollo y Aplicación de Herramientas Teóricas, Numéricas y Códigos Computacionales en Dinámica de Gases para Ingeniería Aeronáutica

Objetivos generales: • Desarrollo de un código utilizando programación orientada objeto y Fortran 2003 para simulación de flujos de gases de alta entalpía incluyendo efectos químicos. • Mejora de técnicas numéricas con la finalidad de simular flujos gas dinámicos con alta entalpía y químicamente activos. • Mejora de la comprensión del fenómeno de intermitencia caótica. • Mejorar en la comprensión, implementación y utilización del código openFOAM para la simulación de flujos de interés en la industria aeroespacial. Objetivos específicos: • Poseer la capacidad de simular las ecuaciones de la dinámica de gases tridimensionales, químicamente activas y dependientes del tiempo usando volúmenes finitos mediante códigos propios. • Continuar con el desarrollo de la nueva teoría que permite una descripción más adecuada y precisa del fenómeno de intermitencia como una de las rutas hacia el caos. • Adaptar el código openFoam para la simulación de la dinámica del flujo de gases con elevada entalpía y/o reactivos. • Aplicación de los códigos desarrollados a la simulación de flujos de interés aeronáutico tales como chorros supersónicos, flujos supersónicos alrededor de objetos en vuelo atmosférico y procesos de combustión difusiva. Resultados esperados • Obtención de un código numérico en volúmenes finitos mediante programación orientada a objeto desarrollado en la UNC con la capacidad de simular flujos gas-dinámicos, tridimensionales, viscosos, químicamente activos y dependientes del tiempo. Este código será la base para un programa de multifísica en flujos gaseosos que en un futuro deberá incluir ionización y simulación de flujos magnetohidrodinámicos compresibles. • Desarrollo y/o mejora de técnicas numéricas para la solución de flujos gas-dinámicos químicamente activos. Se continuará con la investigación que usa distintas funciones limitadoras para distintas ondas. • Mejora del conocimiento sobre fenómenos que presentan intermitencia caótica. Se continuará con la teoría que está actualmente en desarrollo por integrantes del grupo en colaboración con investigadores de universidades de España. Principalmente se pondrá énfasis para obtener una formulación más general de la teoría mediante el desarrollo de una técnica de perturbación que permita aproximar cualquier función no lineal que gobierna el proceso de reinyección. • Implementación del código openFOAM para simular flujos supersónicos y procesos de combustión. Se generarán librerías específicas para utilizar este software en aplicaciones de flujos compresibles. • Se espera alcanza una mejor descripción numérica del fenómeno de chorros supersónicos sub-expandidos que impactan sobre paredes sólidas.

Análisis y optimización del radio enlace en un sistema RFID

El proyecto tiene como principal objetivo lograr mejorar el enlace entre el tag y el Reader, en un sistema RFID (Radio Frecuency IDentification). El mismo será abordado desde dos ópticas de trabajo; La primera, es lograr el mismo alcance de los sistemas actuales, reduciendo la potencia aportada por el Reader. En esta situación su principal aplicación será en los implantes en seres vivos, disminuyendo la radiación electromagnética en los mismos. La segunda, es lograr aumentar la distancia del alcance del enlace, sin aumentar la potencia del Reader.

EICAR, Electrónica, Informática, Comunicaciones, Automática y Robótica para la producción de bienes y servicios (Programa de ModernizaciónTecnológica III I-P - PAE 2006)

El presente proyecto denominado “EICAR, Electrónica, Informática, Comunicaciones, Automática y Robótica para la Producción de Bienes y Servicios” asocia estratégicamente a un importante grupo de instituciones del sector científico-tecnológico, privado y gobierno con el objetivo de formar recursos humanos altamente capacitados, desarrollar conocimiento y tecnología de punta, en el campo convergente de la electrónica, informática y computación industrial, comunicaciones y automática, y su transferencia para el desarrollo activo de sectores estratégicos del país, a través de la ejecución de seis Programas: 1) Desarrollo de sistemas inteligentes para eficientizar el uso racional de la energía; 2) I+D para el desarrollo de sistemas complejos de aeronáutica y aeroespacio; 3) Desarrollos para la plataforma de TV Digital y su integración a Internet; 4) Trazabilidad de productos agropecuarios y agroindustriales; 5) Elaboración de un plan estratégico para el desarrollo de infraestructura en TICs del Corredor Bioceánico del Centro basado en sistemas GPS y Proyecto Galileo; 6) Monitoreo de las tendencias tecnológicas de los Programas propuestos.

Propuesta para la planificación y gestión integrada de los recursos hídricos del NE de la Provincia de Córdoba, Argentina (Red Pictor 2)

Relevamiento y estudio de aspectos relacionados con el conjunto hídrico, ecológico y paisajístico asociado con la Laguna de Mar Chiquita, y una propuesta de Plan Director integrado que permita lograr un funcionamiento sustentable del sistema. Abarcará la recopilación de antecedentes sobre variaciones en los regímenes hidrológicos de la laguna y sus tributarios, junto con las variaciones en calidad de agua y sus consecuencias sobre el ecosistema dependiente. Se utilizará la información disponible en bases de datos de organismos públicos, y a partir de trabajos anteriores del grupo de investigadores involucrados, sobre caudales, calidad de agua, recursos en flora, fauna, paisaje, y sus variaciones en función de los cambios hidrológicos, climáticos, o por efecto de contaminación del medio. Se realizarán también estudios exploratorios para identificar factores de riesgo y cambios evidentes o inminentes en los ecosistemas causados por mal uso o contaminación del recurso hídrico. Dichos estudios abarcarán relevamientos, monitoreos planificados y/o verificaciones in situ, con posterior análisis de los datos obtenidos, análisis de muestras de agua y sedimento en la laguna y sus tributarios, evaluación de cambios en comunidades de peces, aves, plantas, paisaje, etc.