Nueva especie de Melampsora sobre Populus deltoides Stoneville 70 en Mendoza, Argentina

En Argentina, al igual que en otros países, las plantaciones de álamo siempre han estado sujetas a peligros fitosanitarios. La roya, causada por Melampsora spp., es una de las enfermedades más serias a nivel mundial. La clasificación de las especies de Melampsora se basa principalmente en las características morfológicas de los estados uredial y telial, y a los hospederos que poseen en su estado aecial y telial. Dada la observación de pústulas con características diferentes a las de Melampsora larici-populina (única especie citada para la provincia de Mendoza), es que el objetivo del presente trabajo fue identificar la especie de Melampsora observada en álamos del clon Stoneville 70, localizados en el distrito de San Carlos, provincia de Mendoza, Argentina. Para ello, fueron tomadas al azar, muestras de hojas sintomáticas, a partir de las cuales se realizó la descripción sintomatológica y posteriormente microscópica, registrándose la morfometría de 100 uredosporas y teliosporas. Las características analizadas concuerdan con aquellas reportadas en la bibliografía para las especies M. larici-tremulae, M. magnusiana, M. pinitorqua y M. rostrupii. Debido a la dificultad que muestran estas especies en ser distinguidas, Wilson y Henderson (1966) adoptan el nombre de M. populnea como especie colectiva. Por ello, se considera oportuno citar a la especie encontrada como M. populnea hasta aclarar con estudios más profundos la identificación definitiva del microorganismo.

Mejoramiento de los procesos a través de la implementación de seguimiento de expedientes

El presente trabajo es una investigación de campo realizada en la Caja Jubilatoria de los Profesionales de la Salud que ejercen la profesión en forma privada en la Provincia de Mendoza. El mismo se enfoca en los numerosos inconvenientes que la institución está atravesando a causa de la ineficiencia en el manejo y conservación de la información que es el eje principal para el desarrollo de sus actividades. La Caja cuenta con profesionales afiliados a la misma, donde se trabaja con legajos que contienen la información de cada uno de ellos, y que constituyen el respaldo no sólo para las futuras prestaciones y beneficios que la Caja brinda a los inscriptos, sino también como soporte del sistema informático que utiliza. Los clientes de hoy ya no adoptan una visión microscópica de su organización. Hubo una época en la que se podía construir una buena reputación sólo con el suministro de excelentes productos. Sin embargo, actualmente los clientes ven al proveedor potencial como una entidad total. Esperan que cada interacción sea un placer… una experiencia extraordinariamente buena con los clientes sólo se crea cuando toda interacción que tenga con ellos se coordine en una forma muy superior. Tiene que dejar de pensar en la estructura organizacional y empezar a centrarse en los procesos que controlan estas interacciones con el cliente. El trabajo de investigación toma esta idea con el objetivo de poder solucionar algunos de los problemas que enfrenta la Caja de los Profesionales de la Salud.

El estilo institucional y las dinámicas de investigación de los profesores de tiempo completo : su impacto en el conocimiento científico en la Universidad de Colima

El objetivo de esta investigación es determinar mediante técnicas etnográficas el estilo institucional de los profesores para hacer investigación. Desde la perspectiva de los estudios institucionales es posible analizar de forma microscópica las dinámicas de los sujetos en la institución, considerado las reglas que se imponen mediante programas federales a las universidades públicas para lograr financiamiento externo, modificando el trabajo en investigación y la generación de conocimiento científico.

Evaluación de cortes de poda sobre moreras y fresnos europeos en Dorrego, Guaymallén, Mendoza

Hoy más que nunca, los árboles han de considerarse un bien primario de la humanidad, particularmente en las ciudades, donde sus funciones ornamentales e higiénicas resultan indispensables. Sin embargo, las condiciones urbanas producen limitaciones ambienta-les que dificultan la existencia de los árboles y los exponen al fenómeno del debilitamiento. Esta situación se observa en las arboledas de las diversas ciudades de la provincia de Mendoza. Las causas del deterioro del arbolado deben buscarse tanto en la función pública co-mo en el ciudadano común y en el descontrolado crecimiento de las ciudades. Entre estas causas puede reconocerse a la poda realizada de forma incorrecta, exagerada o fuera de tiempo. El objetivo de este estudio fue evaluar la poda que se le realiza a las plantas de morera (Morus alba) y fresno europeo (Fraxinus excelsior) del arbolado de calle del distrito de Dorrego, departamento de Guaymallén-Mendoza y estudiar los procesos de cicatrización y degradación de la madera de los cortes. Para ello se recorrieron distintas calles de igual importancia en el distrito de Dorrego, a fin de evaluar 30 plantas de morera y 30 de fresno europeo del arbolado público. Los individuos estudiados fueron tomados al azar. En cada planta se contó el número de heridas de poda. En cada corte se evaluó por observación directa: diámetro aproximado, tipo de corte, porcentaje de la circunferencia de corte con teji-do cicatrizal, porcentaje de la superficie de corte cubierta por tejido cicatrizal, degradación de la madera y forma en que fue efectuado el corte. Además, se realizaron aislamientos en terreno agarizado, a partir de muestras de madera procedente de cortes de poda clasifica-dos en las categorías “no degradado", “degradado" y “muy degradado". Las cajas se conservaron en laboratorio a temperatura ambiente durante una semana. Luego se procedió a la purificación de las colonias halladas para su descripción macroscópica e identificación por medio de observación microscópica y medición de esporas. Los datos fueron analizados estadísticamente con el programa STATGRAPHICS Centurion XVI. Los resultados obtenidos demostraron que en el distrito de Dorrego la poda no siempre es la adecuada: si bien los cortes a 45º que respetan el collar de la rama deberían ser los más frecuentes, no es lo que ocurre; los rebajes sin tirasavia no tendrían que efectuarse, pero son comunes en ambas especies estudiadas; los cortes al ras son los más realizados a pesar de que la bibliografía expresa que no deberían ejecutarse. Asimismo, se encontró gran cantidad de cortes con diámetros superiores a los 5 cm, lo cual dificulta la cicatrización. Las heridas sin cicatrizar mostraron tejidos degradados producto del desarrollo de caries de la madera. Estas se generan debido a la acción de un conjunto de microorganismos que se suceden en el tiempo y en el espacio, entre los que se hallaron hongos del género Alternaria y de la división Basidiomycota. Se sugiere corregir las prácticas de poda para favorecer la sostenibilidad y funcionalidad del arbolado.

Cultivo de consorcio microalgal autóctono y biorremediación de efluentes urbanos

En el presente trabajo se muestran los resultados experimentales obtenidos del cultivo del consorcio de microalgas (Chlorella sp y Scenedesmus sp.) empleando el efluente urbano pretratado proveniente de la planta de tratamiento cloacal ―La Viñita‖, Provincia de Catamarca, Argentina. Los objetivos se orientan a caracterizar el consorcio de microalgas autóctonas en cuanto a la relación de la producción de biomasa y lípidos, en condiciones controladas de cultivo, en efluentes urbanos provenientes de la planta de tratamiento de líquidos cloacales ―La Viñita‖ y analizar la eficiencia del proceso biorremediador realizado por las microalgas, considerando la eficiencia de los tratamientos, en relación a los parámetros que corresponden a días de cultivo, estado del consorcio y propiedades físico-químicas del sobrenadante. Se emplearon tres variables (% de Inóculo, % de medio nutricional e inyección de CO2), el ensayo se realizó a lo largo de 12 días de cultivo ―indoor‖. Se analizaron los datos de producción de biomasa en cada tratamiento, se determinó la concentración de lípidos presentes en la biomasa y se hizo observación microscópica de los distintos tratamientos al finalizar el ensayo y un seguimiento macroscópico durante el ensayo. Se eligieron los tratamientos eficientes en términos de biomasa y lípidos. En todos los casos se empleó fotoperiodo 12 hs/12 hs, sin control de esterilidad y con agitación manual. Sobre cada muestra se realizaron las determinaciones de biomasa, lípidos y pH. Considerando los aspectos de desarrollo de las microalgas y los parámetros físico-químicos, los resultados obtenidos indicaron que los tratamientos con inyección de CO2 alcanzaron mayor productividad de biomasa algal y lípidos. En las condiciones de 20% de inóculo, inyección de CO2, empleo de efluente con refuerzo de medio nutricional se obtiene en 3 días: 58 mg/L de biomasa y la producción más alta del ensayo en cuanto a lípidos (16,8 mg/L). En cuanto al proceso biorremediador se observó que disminuyó la concentración de DBO5 en un 63,63 %, la de DQO en un 51,8 %, la de nitratos en un 38 % y aumentó la cantidad de fosfato, lo que podrá ser corregido con modificaciones en las concentraciones de sales en el medio de cultivo. El efluente resultante no presenta riesgo de sodicidad por lo que podría ser utilizada para riego. Se observó un cambio de color (de verde claro a verde oscuro) y se confirmó con la observación microscópica la predominancia de Chlorella sp. en un 90 %, la presencia de rotíferos en baja cantidad y ausencia de otras microlagas no deseadas como filamentosas y diatomeas. No se detectó la presencia de huevo de helmintos.

Aplicación de conocimientos generados en impartidos por la universidad en el desarrollo de actividades docentes innovadoras : Infecciones infantiles

Las funciones universitarias incluyen docencia, investigación y extensión. Integrando ellas, decidimos difundir conocimientos científicos impartidos y generados por la UBA a alumnos de 4º grado de una escuela primaria porteña. De esta forma, surgió esta experiencia innovadora perteneciente a la serie "De la Universidad a la Escuela". Objetivos: Estimular el interés de los niños por el cuidado de la salud, la Medicina y disciplinas afines. Propiciar la apertura a la investigación científica. Contenidos: Microorganismos comunes en infecciones infantiles, su identificación microscópica, toma de muestras y cultivo en medios apropiados. Normas de cuidado de la salud y conocimientos acerca de la existencia e investigación de distintos productos antimicrobianos en relación con el tratamiento y prevención de infecciones. Desarrollo: Se realizaron clases teóricas y prácticas en el laboratorio de la escuela. Se seleccionó un conjunto de técnicas, enfoques y procedimientos usados habitualmente por investigadores y profesionales de la salud. Se reprodujeron los pasos técnicos fundamentales que condujeron al equipo al que pertenece la investigadora al hallazgo de actividad antimicrobiana en plantas autóctonas argentinas. Para todo esto, se realizó una adecuación al nivel educativo de los destinatarios. Aportes: La experiencia extiende socialmente la labor universitaria, promueve el contacto fluido entre distintos niveles educativos, enriquece la curricula de enseñanza primaria en relación con disciplinas afines a la Medicina y educa para la salud, en consonancia con las recomendaciones de la OMS.

Aplicación de conocimientos generados en impartidos por la universidad en el desarrollo de actividades docentes innovadoras : Infecciones infantiles

Las funciones universitarias incluyen docencia, investigación y extensión. Integrando ellas, decidimos difundir conocimientos científicos impartidos y generados por la UBA a alumnos de 4º grado de una escuela primaria porteña. De esta forma, surgió esta experiencia innovadora perteneciente a la serie "De la Universidad a la Escuela". Objetivos: Estimular el interés de los niños por el cuidado de la salud, la Medicina y disciplinas afines. Propiciar la apertura a la investigación científica. Contenidos: Microorganismos comunes en infecciones infantiles, su identificación microscópica, toma de muestras y cultivo en medios apropiados. Normas de cuidado de la salud y conocimientos acerca de la existencia e investigación de distintos productos antimicrobianos en relación con el tratamiento y prevención de infecciones. Desarrollo: Se realizaron clases teóricas y prácticas en el laboratorio de la escuela. Se seleccionó un conjunto de técnicas, enfoques y procedimientos usados habitualmente por investigadores y profesionales de la salud. Se reprodujeron los pasos técnicos fundamentales que condujeron al equipo al que pertenece la investigadora al hallazgo de actividad antimicrobiana en plantas autóctonas argentinas. Para todo esto, se realizó una adecuación al nivel educativo de los destinatarios. Aportes: La experiencia extiende socialmente la labor universitaria, promueve el contacto fluido entre distintos niveles educativos, enriquece la curricula de enseñanza primaria en relación con disciplinas afines a la Medicina y educa para la salud, en consonancia con las recomendaciones de la OMS.

Estabilidad e interacción : Una relación pendiente en el tratamiento de conceptos químicos en estudiantes universitarios

En este trabajo se utilizan elementos de una encuesta, de características diagnósticas sobre representaciones acerca de la estructura microscópica de la materia, realizada a estudiantes al finalizar su primer año de Química universitaria en la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP). Se observa, como en trabajos de investigación previos, que los estudiantes emplean una gran variedad de modelos en sus respuestas. A través de la identificación de los modelos que los estudiantes usan en el tratamiento de la problemática planteada se evalúa la relación y consistencia con aquellos elaborados por la comunidad científica. Los datos obtenidos parecen sugerir una posible relación entre la dispersión de representaciones y el trabajo docente en el aula.

Aplicación de conocimientos generados en impartidos por la universidad en el desarrollo de actividades docentes innovadoras : Infecciones infantiles

Las funciones universitarias incluyen docencia, investigación y extensión. Integrando ellas, decidimos difundir conocimientos científicos impartidos y generados por la UBA a alumnos de 4º grado de una escuela primaria porteña. De esta forma, surgió esta experiencia innovadora perteneciente a la serie "De la Universidad a la Escuela". Objetivos: Estimular el interés de los niños por el cuidado de la salud, la Medicina y disciplinas afines. Propiciar la apertura a la investigación científica. Contenidos: Microorganismos comunes en infecciones infantiles, su identificación microscópica, toma de muestras y cultivo en medios apropiados. Normas de cuidado de la salud y conocimientos acerca de la existencia e investigación de distintos productos antimicrobianos en relación con el tratamiento y prevención de infecciones. Desarrollo: Se realizaron clases teóricas y prácticas en el laboratorio de la escuela. Se seleccionó un conjunto de técnicas, enfoques y procedimientos usados habitualmente por investigadores y profesionales de la salud. Se reprodujeron los pasos técnicos fundamentales que condujeron al equipo al que pertenece la investigadora al hallazgo de actividad antimicrobiana en plantas autóctonas argentinas. Para todo esto, se realizó una adecuación al nivel educativo de los destinatarios. Aportes: La experiencia extiende socialmente la labor universitaria, promueve el contacto fluido entre distintos niveles educativos, enriquece la curricula de enseñanza primaria en relación con disciplinas afines a la Medicina y educa para la salud, en consonancia con las recomendaciones de la OMS.

Estabilidad e interacción : Una relación pendiente en el tratamiento de conceptos químicos en estudiantes universitarios

En este trabajo se utilizan elementos de una encuesta, de características diagnósticas sobre representaciones acerca de la estructura microscópica de la materia, realizada a estudiantes al finalizar su primer año de Química universitaria en la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP). Se observa, como en trabajos de investigación previos, que los estudiantes emplean una gran variedad de modelos en sus respuestas. A través de la identificación de los modelos que los estudiantes usan en el tratamiento de la problemática planteada se evalúa la relación y consistencia con aquellos elaborados por la comunidad científica. Los datos obtenidos parecen sugerir una posible relación entre la dispersión de representaciones y el trabajo docente en el aula.

Análisis y clasificación de maderas mediante técnicas no invasivas de baja energía

El estudio de materiales, especialmente biológicos, por medios no destructivos está adquiriendo una importancia creciente tanto en las aplicaciones científicas como industriales. Las ventajas económicas de los métodos no destructivos son múltiples. Existen numerosos procedimientos físicos capaces de extraer información detallada de las superficie de la madera con escaso o nulo tratamiento previo y mínima intrusión en el material. Entre los diversos métodos destacan las técnicas ópticas y las acústicas por su gran versatilidad, relativa sencillez y bajo coste. Esta tesis pretende establecer desde la aplicación de principios simples de física, de medición directa y superficial, a través del desarrollo de los algoritmos de decisión mas adecuados basados en la estadística, unas soluciones tecnológicas simples y en esencia, de coste mínimo, para su posible aplicación en la determinación de la especie y los defectos superficiales de la madera de cada muestra tratando, en la medida de lo posible, no alterar su geometría de trabajo. Los análisis desarrollados han sido los tres siguientes: El primer método óptico utiliza las propiedades de la luz dispersada por la superficie de la madera cuando es iluminada por un laser difuso. Esta dispersión produce un moteado luminoso (speckle) cuyas propiedades estadísticas permiten extraer propiedades muy precisas de la estructura tanto microscópica como macroscópica de la madera. El análisis de las propiedades espectrales de la luz laser dispersada genera ciertos patrones mas o menos regulares relacionados con la estructura anatómica, composición, procesado y textura superficial de la madera bajo estudio que ponen de manifiesto características del material o de la calidad de los procesos a los que ha sido sometido. El uso de este tipo de láseres implica también la posibilidad de realizar monitorizaciones de procesos industriales en tiempo real y a distancia sin interferir con otros sensores. La segunda técnica óptica que emplearemos hace uso del estudio estadístico y matemático de las propiedades de las imágenes digitales obtenidas de la superficie de la madera a través de un sistema de scanner de alta resolución. Después de aislar los detalles mas relevantes de las imágenes, diversos algoritmos de clasificacion automatica se encargan de generar bases de datos con las diversas especies de maderas a las que pertenecían las imágenes, junto con los márgenes de error de tales clasificaciones. Una parte fundamental de las herramientas de clasificacion se basa en el estudio preciso de las bandas de color de las diversas maderas. Finalmente, numerosas técnicas acústicas, tales como el análisis de pulsos por impacto acústico, permiten complementar y afinar los resultados obtenidos con los métodos ópticos descritos, identificando estructuras superficiales y profundas en la madera así como patologías o deformaciones, aspectos de especial utilidad en usos de la madera en estructuras. La utilidad de estas técnicas esta mas que demostrada en el campo industrial aun cuando su aplicación carece de la suficiente expansión debido a sus altos costes y falta de normalización de los procesos, lo cual hace que cada análisis no sea comparable con su teórico equivalente de mercado. En la actualidad gran parte de los esfuerzos de investigación tienden a dar por supuesto que la diferenciación entre especies es un mecanismo de reconocimiento propio del ser humano y concentran las tecnologías en la definición de parámetros físicos (módulos de elasticidad, conductividad eléctrica o acústica, etc.), utilizando aparatos muy costosos y en muchos casos complejos en su aplicación de campo. Abstract The study of materials, especially the biological ones, by non-destructive techniques is becoming increasingly important in both scientific and industrial applications. The economic advantages of non-destructive methods are multiple and clear due to the related costs and resources necessaries. There are many physical processes capable of extracting detailed information on the wood surface with little or no previous treatment and minimal intrusion into the material. Among the various methods stand out acoustic and optical techniques for their great versatility, relative simplicity and low cost. This thesis aims to establish from the application of simple principles of physics, surface direct measurement and through the development of the more appropriate decision algorithms based on statistics, a simple technological solutions with the minimum cost for possible application in determining the species and the wood surface defects of each sample. Looking for a reasonable accuracy without altering their work-location or properties is the main objetive. There are three different work lines: Empirical characterization of wood surfaces by means of iterative autocorrelation of laser speckle patterns: A simple and inexpensive method for the qualitative characterization of wood surfaces is presented. it is based on the iterative autocorrelation of laser speckle patterns produced by diffuse laser illumination of the wood surfaces. The method exploits the high spatial frequency content of speckle images. A similar approach with raw conventional photographs taken with ordinary light would be very difficult. A few iterations of the algorithm are necessary, typically three or four, in order to visualize the most important periodic features of the surface. The processed patterns help in the study of surface parameters, to design new scattering models and to classify the wood species. Fractal-based image enhancement techniques inspired by differential interference contrast microscopy: Differential interference contrast microscopy is a very powerful optical technique for microscopic imaging. Inspired by the physics of this type of microscope, we have developed a series of image processing algorithms aimed at the magnification, noise reduction, contrast enhancement and tissue analysis of biological samples. These algorithms use fractal convolution schemes which provide fast and accurate results with a performance comparable to the best present image enhancement algorithms. These techniques can be used as post processing tools for advanced microscopy or as a means to improve the performance of less expensive visualization instruments. Several examples of the use of these algorithms to visualize microscopic images of raw pine wood samples with a simple desktop scanner are provided. Wood species identification using stress-wave analysis in the audible range: Stress-wave analysis is a powerful and flexible technique to study mechanical properties of many materials. We present a simple technique to obtain information about the species of wood samples using stress-wave sounds in the audible range generated by collision with a small pendulum. Stress-wave analysis has been used for flaw detection and quality control for decades, but its use for material identification and classification is less cited in the literature. Accurate wood species identification is a time consuming task for highly trained human experts. For this reason, the development of cost effective techniques for automatic wood classification is a desirable goal. Our proposed approach is fully non-invasive and non-destructive, reducing significantly the cost and complexity of the identification and classification process.

La microscopía en el estudio del biodeterioro y la conservación del patrimonio histórico y cultural

El Patrimonio Histórico y Cultural es el legado que hemos recibido del pasado, lo que vivimos en el presente y lo que transmitimos a las futuras generaciones y comprende el conjunto de bienes, tanto materiales como inmateriales, acumulados a lo largo del tiempo. El Patrimonio Inmaterial o Intangible abarca las manifestaciones que innumerables grupos y comunidades de todo el mundo han recibido de sus antepasados y transmiten a sus descendientes, a menudo de manera oral, como el lenguaje, costumbres, religiones, leyendas y mitos. La protección de este Patrimonio es muy vulnerable debido a su índole efímera. El Patrimonio Material o Tangible se divide a su vez en Bienes Muebles, como manuscritos, documentos, colecciones científicas, grabaciones, fotografías y películas, entre otros, e Inmuebles como monumentos, paisajes culturales, conjuntos arquitectónicos, obras de ingeniería, etc. Contiene, por tanto, una gran diversidad de materiales de naturaleza muy heterogénea: papel, madera, piedra, pergamino, seda, polímeros, metales.

Estudio microestructural y de los procesos de hidratación de cementos con adiciones

En los últimos años, las sociedades industrializadas han tomado una mayor conciencia sobre el problema que suponen las emisiones indiscriminadas de gases de efecto invernadero a la atmósfera. El hormigón, cuyo principal componente es el cemento, es probablemente el material más utilizado en construcción. En la actualidad, las emisiones globales de CO2 debidas a la combustión del CaCO3 del cemento Pórtland representan entre el 5% y el 10% respecto del total. Estos valores son de gran interés si se considera que el compromiso aceptado al firmar el Protocolo de Kioto es de una reducción del 5% antes del año 2020, sobre el total de gases producidos. El principal objetivo del presente trabajo es el estudio microestructural y de los procesos de hidratación de los cementos con adiciones. Para ello se propone contribuir a la investigación sobre nuevos productos cementicios basados en micropartículas esféricas vítreas que pueden adicionarse al cemento antes del proceso de amasado. Los resultados obtenidos se han contrastado con las adiciones convencionales de más uso en la actualidad. El nuevo material basa su composición en la química del aluminio y el silicio. Al disminuir la cantidad de CaCO3, se contribuye al desarrollo sostenible y a la reducción de emisiones de CO2. La patente creada por el Grupo Cementos Pórtland Valderrivas (GCPV), describe el proceso de producción de las cemesferas (WO 2009/007470, 2010). Los productos que forman la materia prima para la elaboración de las cemesferas son arcillas, calizas, margas o productos o subproductos industriales, que tras su molienda, son fundidos mediante un fluido gaseoso a elevada temperatura (entre 1250ºC y 1600ºC). Este proceso permite obtener un producto final en forma esférica maciza o microesfera, que tras estabilizarse mediante un enfriamiento rápido, consigue una alta vitrificación idónea para su reactividad química, con una mínima superficie específica en relación a su masa. El producto final obtenido presenta prácticamente la finura requerida y no precisa ser molido, lo que reduce las emisiones de CO2 por el ahorro de combustible durante el proceso de molienda. El proceso descrito permite obtener un amplio abanico de materiales cementantes que, no solo pueden dar respuesta a los problemas generados por las emisiones de CO2, sino también a la disponibilidad de materiales en países donde hasta el momento no se puede fabricar cemento debido a la falta de calizas. Complementariamente se ha optimizado el método de cálculo del grado de hidratación a partir de los resultados del ensayo de ATD-TG en base a los modelos de cálculo de Bhatty y Pane. El método propuesto permite interpretar el comportamiento futuro del material a partir de la interpolación numérica de la cantidad de agua químicamente enlazada. La evolución del grado de hidratación tiene una relación directa con el desarrollo de la resistencia mecánica del material. Con el fin de caracterizar los materiales de base cemento, se ha llevado a cabo una amplia campaña experimental en pasta de cemento, mortero y hormigón. La investigación abarca tres niveles: caracterización microestructural, macroestructural y caracterización del comportamiento a largo plazo, fundamentalmente durabilidad. En total se han evaluado ocho adiciones diferentes: cuatro adiciones convencionales y cuatro tipos de cemesferas con diferente composición química. Los ensayos a escala microscópica comprenden la caracterización química, granulométrica y de la superficie específica BET de los materiales anhidros, análisis térmico diferencial y termogravimétrico en pasta de cemento y mortero, resonancia magnética de silicio en pasta de cemento, difracción de rayos X de los materiales anhidros y de las probetas de pasta, microscopía electrónica de barrido con analizador de energía dispersiva por rayos X en pasta y mortero, y porosimetría por intrusión de mercurio en mortero. La caracterización macroscópica del material comprende ensayos de determinación del agua de consistencia normal y de los tiempos de inicio y fin de fraguado en pasta de cemento, ensayos de resistencia mecánica a flexión y compresión en probetas prismáticas de mortero, y ensayos de resistencia a compresión en probetas de hormigón. Para caracterizar la durabilidad se han desarrollado ensayos de determinación del coeficiente de migración de cloruros y ensayos de resistividad eléctrica en probetas de mortero. Todos los ensayos enumerados permiten clarificar el comportamiento de las cemesferas y compararlo con las distintas adiciones de uso convencional. Los resultados reflejan un buen comportamiento resistente y durable de los materiales con adición de cemesferas. La caracterización microscópica refleja su relación con las propiedades mesoscópicas y permite comprender mejor la evolución en los procesos de hidratación de las cemesferas. In recent years industrialised societies have become increasingly aware of the problem posed by indiscriminate emission of greenhouse gases into the atmosphere. Concrete, with a main component being cement, is arguably the most widely used construction material. At present, global emissions of CO2 due to the combustion of CaCO3 from Portland cement represent between 5% and 10% of the total. If the requirement of the Kyoto Protocol of a reduction of 5% of the total gas produced before 2020 is considered, then such values are of significant interest. The main objective of this work is the assessment of the microstructure and the hydration processes of cements with additions. Such an examination proposes research into new cementitious products based on vitreous spherical microparticles that may be added to the cement before the mixing process. The results are compared with the most commonly used conventional additions. The new material bases its composition on the chemistry of aluminium and silicates. By decreasing the amount of CaCO3, it is possible both to contribute to sustainable development and reduce CO2 emissions. The patent created by Grupo Cementos Portland Valderrivas (GCPV) describes the production process of microspheres (WO 2009/007470, 2010). The products that form the raw material for manufacture are clays, lime-stone, marl and industrial products or by-products that melt after being ground and fed into a gaseous fluid at high temperatures (1250°C and 1600°C). This process allows the obtaining of a product with a solid-spherical or micro-spherical shape and which, after being stabilised in a solid state by rapid cooling, obtains a high vitrification suitable for chemical reactivity, having a minimal surface in relation to its mass. Given that the final product has the fineness required, it prevents grinding that reduces CO2 emissions by saving fuel during this process. The process, which allows a wide range of cementitious materials to be obtained, not only addresses the problems caused by CO2 emissions but also enhances the availability of materials in countries that until the time of writing have not produced cement due to a lack of limestone. In addition, the calculation of the degree of hydration from the test results of DTA-TG is optimised and based on Bhatty and Pane calculation models. The proposed method allows prediction of the performance of the material from numerical interpolation of the amount of chemically bound water. The degree of hydration has a direct relationship with the development of material mechanical strength. In order to characterise the cement-based materials, an extensive experimental campaign in cement paste, concrete and mortar is conducted. The research comprises three levels: micro-structural characterisation, macro-structural and long-term behaviour (mainly durability). In total, eight additions are assessed: four conventional additions and four types of microspheres with different chemical compositions. The micro-scale tests include characterisation of chemical composition, particle size distribution and the BET specific surface area of anhydrous material, differential thermal and thermogravimetric analysis in cement paste and mortar, silicon-29 nuclear magnetic resonance in cement paste, X-ray diffraction of the anhydrous materials and paste specimens, scanning of electron microscopy with energy dispersive X-ray analyser in cement paste and mortar, and mercury intrusion porosimetry in mortar. The macroscopic material characterisation entails determination of water demand for normal consistency, and initial and final setting times of cement paste, flexural and compressive mechanical strength tests in prismatic mortar specimens, and compressive strength tests in concrete specimens. Tests for determining the chloride migration coefficient are performed to characterise durability, together with electrical resistivity tests in mortar specimens. All the tests listed allow clarification of the behaviour of the microspheres and comparison with the various additions of conventional use. The results show good resistance and durable behaviour of materials with a microsphere addition. Microscopic characterisation reflects their relationship with mesoscopic properties and provides insights into the hydration processes of the microspheres.

Continuum models of the mechanical behavior of rolled and die-cast magnesium alloys

En los últimos años ha habido una fuerte tendencia a disminuir las emisiones de CO2 y su negativo impacto medioambiental. En la industria del transporte, reducir el peso de los vehículos aparece como la mejor opción para alcanzar este objetivo. Las aleaciones de Mg constituyen un material con gran potencial para el ahorro de peso. Durante la última década se han realizado muchos esfuerzos encaminados a entender los mecanismos de deformación que gobiernan la plasticidad de estos materiales y así, las aleaciones de Mg de colada inyectadas a alta presión y forjadas son todavía objeto de intensas campañas de investigación. Es ahora necesario desarrollar modelos que contemplen la complejidad inherente de los procesos de deformación de éstos. Esta tesis doctoral constituye un intento de entender mejor la relación entre la microestructura y el comportamiento mecánico de aleaciones de Mg, y dará como resultado modelos de policristales capaces de predecir propiedades macro- y microscópicas. La deformación plástica de las aleaciones de Mg está gobernada por una combinación de mecanismos de deformación característicos de la estructura cristalina hexagonal, que incluye el deslizamiento cristalográfico en planos basales, prismáticos y piramidales, así como el maclado. Las aleaciones de Mg de forja presentan texturas fuertes y por tanto los mecanismos de deformación activos dependen de la orientación de la carga aplicada. En este trabajo se ha desarrollado un modelo de plasticidad cristalina por elementos finitos con el objetivo de entender el comportamiento macro- y micromecánico de la aleación de Mg laminada AZ31 (Mg-3wt.%Al-1wt.%Zn). Este modelo, que incorpora el maclado y tiene en cuenta el endurecimiento por deformación debido a las interacciones dislocación-dislocación, dislocación-macla y macla-macla, predice exitosamente las actividades de los distintos mecanismos de deformación y la evolución de la textura con la deformación. Además, se ha llevado a cabo un estudio que combina difracción de electrones retrodispersados en tres dimensiones y modelización para investigar el efecto de los límites de grano en la propagación del maclado en el mismo material. Ambos, experimentos y simulaciones, confirman que el ángulo de desorientación tiene una influencia decisiva en la propagación del maclado. Se ha observado que los efectos no-Schmid, esto es, eventos de deformación plástica que no cumplen la ley de Schmid con respecto a la carga aplicada, no tienen lugar en la vecindad de los límites de baja desorientación y se hacen más frecuentes a medida que la desorientación aumenta. Esta investigación también prueba que la morfología de las maclas está altamente influenciada por su factor de Schmid. Es conocido que los procesos de colada suelen dar lugar a la formación de microestructuras con una microporosidad elevada, lo cuál afecta negativamente a sus propiedades mecánicas. La aplicación de presión hidrostática después de la colada puede reducir la porosidad y mejorar las propiedades aunque es poco conocido su efecto en el tamaño y morfología de los poros. En este trabajo se ha utilizado un enfoque mixto experimentalcomputacional, basado en tomografía de rayos X, análisis de imagen y análisis por elementos finitos, para la determinación de la distribución tridimensional (3D) de la porosidad y de la evolución de ésta con la presión hidrostática en la aleación de Mg AZ91 (Mg- 9wt.%Al-1wt.%Zn) colada por inyección a alta presión. La distribución real de los poros en 3D obtenida por tomografía se utilizó como input para las simulaciones por elementos finitos. Los resultados revelan que la aplicación de presión tiene una influencia significativa tanto en el cambio de volumen como en el cambio de forma de los poros que han sido cuantificados con precisión. Se ha observado que la reducción del tamaño de éstos está íntimamente ligada con su volumen inicial. En conclusión, el modelo de plasticidad cristalina propuesto en este trabajo describe con éxito los mecanismos intrínsecos de la deformación de las aleaciones de Mg a escalas meso- y microscópica. Más especificamente, es capaz de capturar las activadades del deslizamiento cristalográfico y maclado, sus interacciones, así como los efectos en la porosidad derivados de los procesos de colada. ---ABSTRACT--- The last few years have seen a growing effort to reduce CO2 emissions and their negative environmental impact. In the transport industry more specifically, vehicle weight reduction appears as the most straightforward option to achieve this objective. To this end, Mg alloys constitute a significant weight saving material alternative. Many efforts have been devoted over the last decade to understand the main mechanisms governing the plasticity of these materials and, despite being already widely used, high pressure die-casting and wrought Mg alloys are still the subject of intense research campaigns. Developing models that can contemplate the complexity inherent to the deformation of Mg alloys is now timely. This PhD thesis constitutes an attempt to better understand the relationship between the microstructure and the mechanical behavior of Mg alloys, as it will result in the design of polycrystalline models that successfully predict macro- and microscopic properties. Plastic deformation of Mg alloys is driven by a combination of deformation mechanisms specific to their hexagonal crystal structure, namely, basal, prismatic and pyramidal dislocation slip as well as twinning. Wrought Mg alloys present strong textures and thus specific deformation mechanisms are preferentially activated depending on the orientation of the applied load. In this work a crystal plasticity finite element model has been developed in order to understand the macro- and micromechanical behavior of a rolled Mg AZ31 alloy (Mg-3wt.%Al-1wt.%Zn). The model includes twinning and accounts for slip-slip, slip-twin and twin-twin hardening interactions. Upon calibration and validation against experiments, the model successfully predicts the activity of the various deformation mechanisms and the evolution of the texture at different deformation stages. Furthermore, a combined three-dimensional electron backscatter diffraction and modeling approach has been adopted to investigate the effect of grain boundaries on twin propagation in the same material. Both experiments and simulations confirm that the misorientation angle has a critical influence on twin propagation. Non-Schmid effects, i.e. plastic deformation events that do not comply with the Schmid law with respect to the applied stress, are absent in the vicinity of low misorientation boundaries and become more abundant as misorientation angle increases. This research also proves that twin morphology is highly influenced by the Schmid factor. Finally, casting processes usually lead to the formation of significant amounts of gas and shrinkage microporosity, which adversely affect the mechanical properties. The application of hydrostatic pressure after casting can reduce the porosity and improve the properties but little is known about the effects on the casting’s pores size and morphology. In this work, an experimental-computational approach based on X-ray computed tomography, image analysis and finite element analysis is utilized for the determination of the 3D porosity distribution and its evolution with hydrostatic pressure in a high pressure diecast Mg AZ91 alloy (Mg-9wt.%Al-1wt.%Zn). The real 3D pore distribution obtained by tomography is used as input for the finite element simulations using an isotropic hardening law. The model is calibrated and validated against experimental stress-strain curves. The results reveal that the pressure treatment has a significant influence both on the volume and shape changes of individuals pores, which have been precisely quantified, and which are found to be related to the initial pore volume. In conclusion, the crystal plasticity model proposed in this work successfully describes the intrinsic deformation mechanisms of Mg alloys both at the mesoscale and the microscale. More specifically, it can capture slip and twin activities, their interactions, as well as the potential porosity effects arising from casting processes.

Application of NMR techniques for the evaluation of fruit internal quality and physical properties of food

Los alimentos son sistemas complejos, formados por diversas estructuras a diferentes escalas: macroscópica y microscópica. Muchas propiedades de los alimentos, que son importantes para su procesamiento, calidad y tratamiento postcosecha, están relacionados con su microestructura. La presente tesis doctoral propone una metodología completa para la determinación de la estructura de alimentos desde un punto de vista multi-escala, basándose en métodos de Resonancia Magnética Nuclear (NMR). Las técnicas de NMR son no invasivas y no destructivas y permiten el estudio tanto de macro- como de microestructura. Se han utilizado distintos procedimientos de NMR dependiendo del nivel que se desea estudiar. Para el nivel macroestructural, la Imagen de Resonancia Magnética (MRI) ha resultado ser muy útil para la caracterización de alimentos. Para el estudio microestructural, la MRI requiere altos tiempos de adquisición, lo que hace muy difícil la transferencia de esta técnica a aplicaciones en industria. Por tanto, la optimización de procedimientos de NMR basados en secuencias relaxometría 2D T1/T2 ha resultado ser una estrategia primordial en esta tesis. Estos protocolos de NMR se han implementado satisfactoriamente por primera vez en alto campo magnético. Se ha caracterizado la microestructura de productos alimentarios enteros por primera vez utilizando este tipo de protocolos. Como muestras, se han utilizado dos tipos de productos: modelos de alimentos y alimentos reales (manzanas). Además, como primer paso para su posterior implementación en la industria agroalimentaria, se ha mejorado una línea transportadora, especialmente diseñada para trabajar bajo condiciones de NMR en trabajos anteriores del grupo LPF-TAGRALIA. Se han estudiado y seleccionado las secuencias más rápidas y óptimas para la detección de dos tipos de desórdenes internos en manzanas: vitrescencia y roturas internas. La corrección de las imágenes en movimiento se realiza en tiempo real. Asimismo, se han utilizado protocolos de visión artificial para la clasificación automática de manzanas potencialmente afectadas por vitrescencia. El presente documento está dividido en diferentes capítulos: el Capítulo 2 explica los antecedentes de la presente tesis y el marco del proyecto en el que se ha desarrollado. El Capítulo 3 recoge el estado del arte. El Capítulo 4 establece los objetivos de esta tesis doctoral. Los resultados se dividen en cinco sub-secciones (dentro del Capítulo 5) que corresponden con los trabajos publicados bien en revistas revisadas por pares, bien en congresos internacionales o bien como capítulos de libros revisados por pares. La Sección 5.1. es un estudio del desarrollo de la vitrescencia en manzanas mediante MRI y lo relaciona con la posición de la fruta dentro de la copa del árbol. La Sección 5.2 presenta un trabajo sobre macro- y microestructura en modelos de alimentos. La Sección 5.3 es un artículo en revisión en una revista revisada por pares, en el que se hace un estudio microestrcutural no destructivo mediante relaxometría 2D T1/T2. la Sección 5.4, hace una comparación entre manzanas afectadas por vitrescencia mediante dos técnicas: tomografía de rayos X e MRI, en manzana. Por último, en la Sección 5.5 se muestra un trabajo en el que se hace un estudio de secuencias de MRI en línea para la evaluación de calidad interna en manzanas. Los siguientes capítulos ofrecen una discusión y conclusiones (Capítulo 6 y 7 respectivamente) de todos los capítulos de esta tesis doctoral. Finalmente, se han añadido tres apéndices: el primero con una introducción de los principios básicos de resonancia magnética nuclear (NMR) y en los otros dos, se presentan sendos estudios sobre el efecto de las fibras en la rehidratación de cereales de desayuno extrusionados, mediante diversas técnicas. Ambos trabajos se presentaron en un congreso internacional. Los resultados más relevantes de la presente tesis doctoral, se pueden dividir en tres grandes bloques: resultados sobre macroestructura, resultados sobre microestructura y resultados sobre MRI en línea. Resultados sobre macroestructura: - La imagen de resonancia magnética (MRI) se aplicó satisfactoriamente para la caracterización de macroestructura. En particular, la reconstrucción 3D de imágenes de resonancia magnética permitió identificar y caracterizar dos tipos distintos de vitrescencia en manzanas: central y radial, que se caracterizan por el porcentaje de daño y la conectividad (número de Euler). - La MRI proveía un mejor contraste para manzanas afectadas por vitrescencia que las imágenes de tomografía de rayos X (X-Ray CT), como se pudo verificar en muestras idénticas de manzana. Además, el tiempo de adquisición de la tomografía de rayos X fue alrededor de 12 veces mayor (25 minutos) que la adquisición de las imágenes de resonancia magnética (2 minutos 2 segundos). Resultados sobre microestructura: - Para el estudio de microestructura (nivel subcelular) se utilizaron con éxito secuencias de relaxometría 2D T1/T2. Estas secuencias se usaron por primera vez en alto campo y sobre piezas de alimento completo, convirtiéndose en una forma no destructiva de llevar a cabo estudios de microestructura. - El uso de MRI junto con relaxometría 2D T1/T2 permite realizar estudios multiescala en alimentos de forma no destructiva. Resultados sobre MRI en línea: - El uso de imagen de resonancia magnética en línea fue factible para la identificación de dos tipos de desórdenes internos en manzanas: vitrescencia y podredumbre interna. Las secuencias de imagen tipo FLASH resultaron adecuadas para la identificación en línea de vitrescencia en manzanas. Se realizó sin selección de corte, debido a que la vitrescencia puede desarrollarse en cualquier punto del volumen de la manzana. Se consiguió reducir el tiempo de adquisición, de modo que se llegaron a adquirir 1.3 frutos por segundos (758 ms por fruto). Las secuencias de imagen tipo UFLARE fueron adecuadas para la detección en línea de la podredumbre interna en manzanas. En este caso, se utilizó selección de corte, ya que se trata de un desorden que se suele localizar en la parte central del volumen de la manzana. Se consiguió reducir el tiempo de adquisicón hasta 0.67 frutos por segundo (1475 ms por fruto). En ambos casos (FLASH y UFLARE) fueron necesarios algoritmos para la corrección del movimiento de las imágenes en tiempo real. ABSTRACT Food is a complex system formed by several structures at different scales: macroscopic and microscopic. Many properties of foods that are relevant to process engineering or quality and postharvest treatments are related to their microstructure. This Ph.D Thesis proposes a complete methodology for food structure determination, in a multiscale way, based on the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) phenomenon since NMR techniques are non-invasive and non-destructive, and allow both, macro- and micro-structure study. Different NMR procedures are used depending on the structure level under study. For the macrostructure level, Magnetic Resonance Imaging (MRI) revealed its usefulness for food characterization. For microstructure insight, MRI required high acquisition times, which is a hindrance for transference to industry applications. Therefore, optimization of NMR procedures based on T1/T2 relaxometry sequences was a key strategy in this Thesis. These NMR relaxometry protocols, are successfully implemented in high magnetic field. Microstructure of entire food products have been characterized for the first time using these protocols. Two different types of food products have been studied: food models and actual food (apples). Furthermore, as a first step for the food industry implementation, a grading line system, specially designed for working under NMR conditions in previous works of the LPF-TAGRALIA group, is improved. The study and selection of the most suitable rapid sequence to detect two different types of disorders in apples (watercore and internal breakdown) is performed and the real time image motion correction is applied. In addition, artificial vision protocols for the automatic classification of apples potentially affected by watercore are applied. This document is divided into seven different chapters: Chapter 2 explains the thesis background and the framework of the project in which it has been worked. Chapter 3 comprises the state of the art. Chapter 4 establishes de objectives of this Ph.D thesis. The results are divided into five different sections (in Chapter 5) that correspond to published peered reviewed works. Section 5.1 assesses the watercore development in apples with MRI and studies the effect of fruit location in the canopy. Section 5.2 is an MRI and 2D relaxometry study for macro- and microstructure assessment in food models. Section 5.3 is a non-destructive microstructural study using 2D T1/T2 relaxometry on watercore affected apples. Section 5.4 makes a comparison of X-ray CT and MRI on watercore disorder of different apple cultivars. Section 5.5, that is a study of online MRI sequences for the evaluation of apple internal quality. The subsequent chapters offer a general discussion and conclusions (Chapter 6 and Chapter 7 respectively) of all the works performed in the frame of this Ph.D thesis (two peer reviewed journals, one book chapter and one international congress).Finally, three appendices are included in which an introduction to NMR principles is offered and two published proceedings regarding the effect of fiber on the rehydration of extruded breakfast cereal are displayed. The most relevant results can be summarized into three sections: results on macrostructure, results on microstructure and results on on-line MRI. Results on macrostructure: - MRI was successfully used for macrostructure characterization. Indeed, 3D reconstruction of MRI in apples allows to identify two different types of watercore (radial and block), which are characterized by the percentage of damage and the connectivity (Euler number). - MRI provides better contrast for watercore than X-Ray CT as verified on identical samples. Furthermore, X-Ray CT images acquisition time was around 12 times higher (25 minutes) than MRI acquisition time (2 minutes 2 seconds). Results on microstructure: - 2D T1/T2 relaxometry were successfully applied for microstructure (subcellular level) characterization. 2D T1/T2 relaxometry sequences have been applied for the first time on high field for entire food pieces, being a non-destructive way to achieve microstructure study. - The use of MRI together with 2D T1/T2 relaxometry sequences allows a non-destructive multiscale study of food. Results on on-line MRI: - The use of on-line MRI was successful for the identification of two different internal disorders in apples: watercore and internal breakdown. FLASH imaging was a suitable technique for the on-line detection of watercore disorder in apples, with no slice selection, since watercore is a physiological disorder that may be developed anywhere in the apple volume. 1.3 fruits were imaged per second (768 ms per fruit). UFLARE imaging is a suitable sequence for the on-line detection of internal breakdown disorder in apples. Slice selection was used, as internal breakdown is usually located in the central slice of the apple volume. 0.67 fruits were imaged per second (1475 ms per fruit). In both cases (FLASH and UFLARE) motion correction was performed in real time, during the acquisition of the images.