Modelos de simulación aplicados a sistemas de producción de leche bovina

Los sistemas de producción de leche bovina son extremadamente complejos por la gran cantidad de variables que inciden sobre la magnitud de los resultados. Esto dificulta el análisis de los sistemas reales abordados en su totalidad y como una unidad. Resulta imposible utilizar todas las variables que inciden sobre los resultados de un sistema real al momento de construir un modelo de simulación. Es por eso que se hace necesario simplificar el modelo que describe el sistema, considerando un número limitado de variables que sean la fuente de las grandes variaciones en la magnitud del producto final (Silva Genneville y Mansilla Martínez, 1993). El apoyo informático de las técnicas de simulación resulta de gran utilidad para entender, explicar o mejorar el sistema (Aguilar González, 1997) y a su vez permite que la simulación sea factible, rápida y económica. Los modelos proporcionan a más bajo costo y menor tiempo un conocimiento más rápido de las situaciones reales (Silva Genneville y Mansilla Martínez, 1993). Los modelos de simulación están dirigidos al estudio de un problema específico y la búsqueda de soluciones. La predicción de la respuesta animal en función del nivel de alimentación y el tiempo bajo distintas condiciones de manejo, puede ser utilizada para la planificación física y económica de los sistemas ganaderos. El objetivo general del proyecto es brindar una herramienta que permita planificar la alimentación y presupuestar recursos de los diferentes sistemas de producción de carne en Argentina para contribuir al mejoramiento de la productividad de los mismos.

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.

Simulación y optimización del Proceso de Concentración de Ácidos Residuales de Nitración

El presente proyecto de investigación aplicada está orientado al área de Simulación y Optimización de Procesos. (...) Se pretende llevar a cabo la simulación y optimización de un proceso cuyos resultados sean aplicables a plantas industriales actualmente en operación en empresas regionales y está focalizado en la concentración de ácidos residuales de nitración. Básicamente se trata de una unidad de denitración de funcionamiento continuo. La misma es alimentada con una mezcla sulfonítrica y opera con inyección de vapor vivo. El producto de cabeza, vapores nitrosos y vapor de agua, es condensado en un sistema de doble condensador. Los vapores arrastrados son eliminados en una columna de blanqueo de la que fluye el nítrico para pasar a la fase final de refrigeración y almacenamiento. Los vapores no condensados pasan a la etapa de absorción de la que se eliminan efluentes ácidos y gases que se ventean a la atmósfera. Por el fondo de la unidad se recupera el sulfúrico diluido que pasa a enfriamiento y almacenaje. Los productos, ácidos nítrico y sulfúrico diluidos, son reciclados o comercializados a otras empresas de la zona, principalmente para industrias lácteas (limpieza) y de producción de sulfatos para tratamiento de aguas. La optimización de este proceso en particular es de gran importancia, pues puesto que solo alcanzando determinadas condiciones de concentración se potencian las posibilidades de reutilización o venta de los productos, lo cual disminuye considerablemente las dificultades que implica su acumulación tanto desde el punto de vista de seguridad para la empresa productora, como así para el medio ambiente, mejora su rentabilidad y disminuye riesgos de transporte dada la proximidad entre la fuente productora y las empresas que utilizan, evitando la necesidad de traerlos desde otros orígenes más lejanos por carretera. (...) Objetivos Generales El objetivo general de este proyecto es contribuir al conocimiento de los fundamentos básicos para la optimización de este proceso. Objetivos Específicos * Lograr el conocimiento de las pautas de optimización del proceso de recuperación de ácidos residuales. * Lograr el conocimiento de las soluciones técnicas aplicables al proceso real, para posibilitar su transferencia.

Brazo Humano Robotizado

El proyecto es el desarrollo de un manipulador de 8 grados de libertad, su optimización para lograr mayor similitud al brazo humano y poder estudiar su comportamiento y factibilidad de imitar el comportamiento del brazo humano. Con el diseño optimizado en CATIA y la construcción del prototipo se iniciará el modelado de las ecuaciones de movimiento y su simulación en la computadora, se iniciará con la simulación del modelo 3D en tiempo real que contará con un ambiente virtual desarrollado en CATIA de donde será obtenida la información de los movimientos a realizar por el brazo para ser aplicadas luego en un ambiente real similar. Finalmente se procederá al ensamblado de todos los componentes mecánicos y electrónicos para el inicio de las pruebas de laboratorio y sus ensayos de funcionamiento y testeos de acuerdo a los requerimientos previstos. El brazo humano estará diseñado con una mano de dos dedos que pueda tomar objetos.

Proyecto integrado en el Area de Microelectrónica para el Diseño de circuitos integrados (Programa de Modernización Tecnológica III I-P - PAE 2006)

El objetivo general de este proyecto estratégico es incorporar una actividad de alto valor agregado como es el diseño de circuitos integrados dentro del segmento de alta tecnología de la cadena productiva nacional. Para ello resulta necesario cumplimentar los siguientes objetivos específicos:• Fortalecer los grupos de investigación y desarrollo que realizan tareas dentro de este área temática, tanto en infraestructura como en recursos humanos; • Fortalecer y desarrollar la Industria Electrónica mediante la incorporación de estas nuevas tecnologías en sus productos; • Representar y asistir a los grupos de diseño locales en la búsqueda de oportunidades para realizar “outsourcing” de diseño para compañías del exterior; • Establecer una primer masa crítica de diseñadores, que funcione como impulsora de la actividad en el medio; • Generar una red a nivel local, donde convivan empresas, universidades y profesionales. La mejora continua en las prestaciones de los productos y en los procesos productivos ha llevado a que la microelectrónica esté presente en los más diversos ámbitos de la actividad humana, con la perspectiva de ir incrementando constantemente su participación. Por eso mismo, un país que pretenda insertarse en el mundo de manera soberana no puede menospreciar la necesidad de incrementar la capacidad de su industria en el área. Los componentes de la Cadena de valor de la ME son los siguientes: • Diseño del circuito, con valor agregado de conocimientos y experiencia del diseñador; • Herramientas de Software de diseño (CAD) con verificación y simulación; • Prototipeo de circuitos y ensayo (testing); • Fabricación de chip en línea; •Encapsulado y testeo. Salvo el primer eslabón, los restantes requieren de una gran inversión en infraestructura, con una permanente actualización. Sin embargo, el Diseño de circuitos es perfectamente abordable en la Argentina, dado que solo requiere de conocimiento y experiencia, y se puede realizar sobre computadoras estándar.

Manipulador Robótico

El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación. Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá. En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. En los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementarán su campo de aplicación, ésto debido a los avances tecnológicos en sensórica, los cuales permitirán tareas mas sofisticadas. El futuro es muy incierto y seguramente los ROBOTS tendrán mucho que ver en nuestra vida diaria en los próximos años y tenemos que lograr que la Argentina no solo este presente, en desarrollos que ameriten una publicación Internacional, si no también que puedan ser, en conjunción con la Universidad, la industria y aportes de capitales privados, diseñados, construidos, aplicados y comercializados según las necesidades de nuestro medio, desde el reemplazo de miembros humanos a personas con discapacidades, el alivio al hombre en tareas inhumanas y también en aplicaciones industriales aun no explotadas. Actualmente la investigación en el área de robótica en la Argentina, esta enfocada a problemas de electrónica y control. La mecánica no forma parte de dicho ambiente científico como puede verse en las 4 últimas Jornadas Argentinas de Robótica. En todos los casos se trabaja en la investigación de algoritmos o métodos de control montados en pequeños robots comerciales. El proyecto ROBOT-01 propone la construcción de un manipulador de 7 grados de libertad, aplicando las mas modernas técnicas de Simulación, diseño, CAD-3D, materiales compuestos, construcción de micro-mecánica, electrónica y software. El brazo manipulador estará diseñado para ser continuado o asociado con una mano robótica y con una base móvil autónoma, las que serán encaradas en proyectos futuros, o con interacción con otros grupos de investigación similares de otras Universidades

Dispositivo de transmisión de datos por radio frecuencia

El proyecto comprende el diseño, implementación, medición y evaluación de un dispositivo de comunicaciones digitales inalámbrica. Este dispositivo podrá ser utilizado como soporte de distintas aplicaciones, como automatización de viviendas, automatización de edificios inteligentes, control y seguimiento de vehículos, control y monitoreo de animales, instrumental médico y otras. La construcción de un transmisor y un receptor de datos por radiofrecuencia, en un único circuito integrado, plantea distintas etapas y para concretarlas se trazaron los siguientes objetivos: • Diseño, implementación y medición de circuitos de transmisión de datos con integrados existentes. • Estudio de las tecnologías y software disponibles para el diseño de los circuitos que constituyen el proyecto. Diseño, simulación, implementación y medición de circuitos realizados con dispositivos discretos.

Redes de datos inalámbricas y dispositivos de transmisión de datos por radio frecuencia

El presente proyecto comprende el diseño, simulación, construcción y puesta en funcionamiento de una red inalámbrica. La plataforma de comunicaciones desarrollada en un proyecto anterior se complementa ahora con la implementación de una red inalámbrica, lo cual va a permitir que los módulos de comunicaciones- tres o más -puedan interactuar entre sí. La realización del proyecto surge de la necesidad de contar con una red inalámbrica que permita cubrir grandes distancias y transmitir a una central los datos de los sensores. La principal característica de cada módulo de comunicaciones es que trabajan como repetidores de las demás, permitiendo comunicar a todos y tener bajo consumo. La implementación de una red inalámbrica mencionada en el párrafo anterior está comprometida como parte del Proyecto PAV2003-0076. En dicho proyecto, el equipo va a continuar con la investigación en circuitos y dispositivos de Alta Frecuencia, para ser aplicados en sistemas de telecomunicaciones.

Manipulador Robótico (Similar a brazo Humano)

El proyecto ROBOT-01 propone la construcción de un manipulador de 7 grados de libertad, aplicando las mas modernas técnicas de Simulación, diseño, CAD-3D, materiales compuestos, construcción de micro-mecánica, electrónica y software. Con el diseño detallado finalizado en CATIA se iniciará el modelado de las ecuaciones de movimiento y su simulación en la computadora, la construcción de los componentes mecánicos que serán realizados en empresas locales, se iniciara con las pruebas de los componentes electrónicos drivers de motores y de sistemas de control con sensores y de la interface con una PC que será la que controlará los componentes electrónicos y de simulación del modelo 3D en tiempo real. Finalmente se procederá al ensamblado de todos los componentes mecánicos y electrónicos para el inicio de las pruebas de laboratorio y sus ensayos de funcionamiento y testeos de acuerdo a los requerimientos previstos. El brazo manipulador estará diseñado para ser continuado o asociado con una mano robótica y con una base móvil autónoma, las que serán encaradas en proyectos futuros, o con interacción con otros grupos de investigación similares de otras Universidades.

Análisis y optimización del radio enlace de un sistema RFID y redes de sensores inalámbricos (WSN)

Un sistema inalámbrico en UHF puede ser utilizado tanto para la identificación de productos como para la adquisición de datos. Si se encuadra en la identificación se está refiriendo a sistemas “RFID” y si se encuadra en la adquisición de datos se está en presencia de una “Red de Sensores Inalámbrica”. El presente proyecto pretende desarrollar una plataforma de discusión permanente sobre estas tecnología que permita la optimización de los diferentes estamentos de la red. El proyecto tiene como objetivo general mejorar las prestaciones del vinculo entre los distintos elementos en un sistema RFID (Radio Frecuency Identification) o WSN (Wireless Sensor Network). En tal sentido, se propone en una primer línea de investigación, el desarrollo de un modelo que caracterice una red inalámbrica de sensores en UHF, permitiendo luego simularla bajo distintas condiciones. El objetivo es tener una herramienta con la cual se pueda estudiar y simular el comportamiento de una red con varios nodos. Una segunda línea de trabajo aborda el problema del test para sistemas RFID y WSN, con énfasis en nodos activos y pasivos diseñados con circuitos analógicos y digitales configurables y componentes comerciales. Así, se propone el desarrollo de estrategias de test de bajo consumo y alto desempeño focalizadas en las secciones analógicas, de conversión y digitales configurables del nodo. Los trabajos específicos planteados para responder a los objetivos que se pretenden son: La caracterización y modelado del enlace inalámbrico en UHF; La caracterización y modelado del transceptor en sus distintas etapas; La caracterización y modelado de la red con los distintos nodos; El estudio de nuevos diseños de antenas; El estudio de distintas adaptaciones de la etapa de RF con la antena; El estudio de alternativas de distintas modulaciones de las señales a transmitir; Proponer estrategias de simulación y/o emulación de fallas para sistemas analógicos y digitales que permita la evaluación de las estrategias de test y de los mecanismos de recuperación ante fallas; Evaluar el funcionamiento en laboratorio y en campo de los nodos y el lector

Procesos físicos en relatividad general

Para 1997 se propone realizar las siguientes tareas: Teoría de Superficies Nulas en Relatividad General. * Estudiar la formación de cáusticas y singularidades de las superficies nulas en forma cinemática y dinámica. * Analizar la dinámica de superficies características hasta segundo orden en un esquema perturbativo. * Formalizar la teoría de Superficies Nulas usando espacios fibrados. Cuantificación asintótica del campo gravitatorio. Continuar el estudio del espacio de Hilbert asintótico para el campo gravitatorio. Es conveniente recordar que la cuantifiación de este campo es uno de los problemas teóricos más importantes sin resolver. Cuantificación de Superficies Nulas. Continuar con el estudio de la cuantización del campo gravitatorio usando el formalismo de superficies nulas. Hasta el momento el principal resultado obtenido fue probar que no sólo el campo gravitatorio sino también los puntos del espacio-tiempo se vuelven operadores con relaciones de conmutación. Esto demuestra de manera concreta la especulación de Wheeler que en la gravedad cuántica los puntos del espacio tiempo no están bien definidos. Simulación de un detector de rayos Gamma. (...) Para este año se prevé cumplir las siguientes etapas: * Se estudiarán los efectos de la polarización del fotón incidente en la sección eficaz y su posible método de detección. * Se implementarán las subrutinas correspondientes en las simulaciones Monte Carlo para incorporar secciones eficaces polarizadas en el Código GEANT. Asimismo, se piensa comenzar con el diseño de un nuevo detector de rayos Gamma en un rango de energías (0.1 / 1 MeV) muy inferior al anterior para ser usado como cámara Gamma ultra sensible.

Estudio de procesos fisicoquímicos que afectan a la dinámica y composición de la tropósfera

El proyecto tiene como objetivo principal alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que influyen en la capa inferior de la atmósfera o tropósfera, tanto desde el punto de vista teórico como experimental. (...) Se utilizarán modelos radioactivos para evaluar en forma cuantitativa el flujo de radiación que llega a la superficie terrestre en nuestra ciudad en las distintas estaciones como función de la concentración de especies absorbentes, dispersión y/o absorción por particulados y aerosoles, concentración de vapor de agua y factores meteorológicos. (...) Se espera además realizar estudios de sensibilidad con el objetivo de analizar el efecto de cambios en las condiciones fisicoquímicas del ambiente y su influencia en la velocidad de las reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera. El énfasis mayor se pondrá en aquellas reacciones iniciadas por la absorción de radiación proveniente del sol, en las cuales participan especies que absorben en la región del espectro electromagnético conocido como UV cercano. Este análisis es fundamental a la hora de optar por combustibles alternativos con el propósito de mejorar la calidad del aire en una región. En este período del proyecto se finalizará con el desarrollo y se harán las pruebas necesarias de un modelo matemático que permite la simulación de la dispersión y procesos de transporte producidos por una chimenea o escape industrial, teniendo en cuenta las reacciones químicas que ocurrirán (fuentes y sumideros) poniendo especial énfasis en la cuantificación de las concentraciones que recibirán los seres humanos y la vegetación en sitios críticos de la región. Este trabajo es de gran importancia ya que permitirá prever el impacto que tendrán las emisiones gaseosas reactivas de una industria, incinerador, etc. en la salud de la población. El uso de estos modelos es una pieza fundamental de lo que se conoce como "Estudios de impacto ambiental".