El diseño artístico como estrategia para el aprendizaje de las funciones

La propuesta que se expone está dirigida a utilizar la recreación y creación artística como una estrategia para el aprendizaje matemático. Los alumnos realizan diseños artísticos dibujando con funciones y ecuaciones de lugares geométricos, usando como recurso didáctico graficadores y programas de geometría dinámica. Las posibilidades informáticas permiten la manipulación de las funciones modificando sus gráficas según las variaciones de sus parámetros y argumentos, restringiendo sus dominios y planteando las ecuaciones adecuadas a ciertas condiciones del diseño. Los alumnos deben aprender a transformar las ecuaciones de las funciones al tipo de coordenadas que el programa utilizado acepta, por lo que pueden identificarse ecuaciones implícitas, explícitas, paramétricas, y funciones en coordenadas polares. Los diseños se realizan en graficadores del tipo del Graphmática o Winplots, recomendándose aquéllos graficadores menos potentes porque exigen un trabajo matemático más profundo. El diseño es de creación libre en la primera etapa y luego se realizan actividades algebraicas en forma guiada, en base a un diseño dado, lo que constituye una tarea para la ejercitación con un fin determinado. Asimismo estas acciones pueden ser evaluadas por el docente desde la visión matemática, además de la artística. El uso de los comandos adecuados de ciertos programas de geometría dinámica permite la búsqueda de lugares geométricos, los que serán un recurso valioso para la creación. Si propiciamos la observación del entorno y proponemos la matematización de imágenes para ser recreadas utilizando funciones y ecuaciones, que permitan la graficación de rectas, parábolas, funciones polinómicas, funciones trigonométricas, circunferencias, círculos, elipses, cicloides, epicicloides e hipocicloides, podemos fundamentalmente crear ,generando la construcción de aprendizajes, la interpretación de conceptos desde distintos registros semióticos , el registro de ideas, la elaboración de conclusiones , la comunicación de los logros y dificultades, , la creación de obras artísticas en diseños computacionales, pintura y escultura, y fundamentalmente, la institucionalización de nuevos contenidos.

Los contextos de diseño y la enseñanza de las isometrías del plano en la FaHCE-UNLP

Entendiendo que los contextos de Diseño favorecerían la construcción de modelos didácticos alternativos en la enseñanza de la Geometría, especialmente trabajando con estudiantes del nivel universitario básico, se propuso que alumnos del Profesorado en Matemática se involucraran en la experiencia didáctica que implica reconocer al Diseño como contexto extramatemático, tanto por la riqueza matemática y la complejidad de problemas que permite abordar, como por el caudal de situaciones que ofrece para llevar a la escuela. Así, la comprensión de tópicos interdisciplinarios supuso un abordaje intencional e integrado, a partir de las herramientas propias de cada uno de ellos, recurriéndose al Diseño como morfogenerador para plantear y poner en aula secuencias de enseñanza, entre ellas las referidas a las isometrías del plano. Como resultado, se mencionan la evolución de los conocimientos de los estudiantes, y la articulación entre las Facultades involucradas

El problema de Apolonio provoca incertidumbre y genera nuevos conocimientos

En esta propuesta se presenta la metodología implementada y los resultados obtenidos del trabajo con nuestros alumnos de Geometría correspondiente al segundo año de la carrera de Profesorado de Matemática de la U.N.L.P sobre el problema de Apolonio, uno de los problemas más famosos de la geometría euclidiana, que a su vez da lugar a diez problemas sobre tangencias. Las construcciones que los alumnos desarrollan a partir de sus enunciados favorecen la formación de profesores de matemática por el grado de desafío interpretativo, gráfico e instrumental que plantean; por abrir espacios de discusión que promueven el enriquecimiento conceptual de los protagonistas y por dar la posibilidad de argumentar y fundamentar la postura que cada uno toma frente a cada cuestión analizada. La geometría sintética, marco del problema al que se hace referencia, resulta una teoría no elemental que, además del valor intrínseco que posee por su desarrollo histórico y la importancia que en ella tienen las demostraciones fuertemente apoyadas en los esquemas, aporta una mirada particular sobre las diferentes geometrías junto con modelos que permiten avanzar, por ejemplo, sobre las geometrías no euclidianas. El enfoque de actuación es geométrico (y no algebraico) ya que se trata de que los alumnos adquieran este tipo de pensamiento como una herramienta para su propio desarrollo y su futuro profesional

Herramientas para la enseñanza y el aprendizaje de la matemática : Software libre

En este trabajo se presentan cuatro programas que pueden servir como herramientas auxiliares en la enseñanza y aprendizaje de la Matemática. Mediante su utilización, los docentes, pueden innovar en la forma y el diseño de actividades y situaciones didácticas, editar materiales didácticos de distintos tipos, abordar, plantear y resolver problemas geométricos, algebraicos y referidos al análisis de funciones en los entornos dinámicos que brindan estos programas. En general, GeoGebra, Geonext y Regla y Compás son piezas de software libre y de plataformas múltiples que se utilizan en educación para interactuar dinámicamente con la Matemática, en un ámbito en que se reúnen las Geometría, el Algebra y el Cálculo. Los tres son de uso libre y tienen licencia GNU GPL (General Public License). WIRIS es conjunto de productos (comerciales) dedicados al uso y la enseñanza de la Matemática, no sería nuestra intención relevar software que no sea libre sin embargo se tiene acceso gratuito a las herramientas a través de algunos portales educativos gubernamentales en diversos idiomas (el uso está limitado a la condición de estar conectado a Internet). Con WIRIS se dispone de lo que podríamos llamar "súper calculadora" ya que, mediante un conjunto de solapas, ofrece posibilidad de efectuar diversos tipos de cálculos, representar funciones, representar lugares geométricos, programar una secuencia de comandos, etc.

La circulación, el don y el intercambio como marcas de presente : De Ema, la cautiva a Las aventuras de Barbaverde (César Aira)

Este trabajo parte de dos cuentos de Borges: "El libro de arena" y "El Zahir". El primero comienza así: "La línea consta de un número infinito de puntos; el plano, de un número infinito de líneas; el volumen, de un número infinito de planos; el hipervolumen, de un número infinito de volúmenes... No, decididamente no es éste, more geométrico, el mejor modo de iniciar mi relato". Inmediatamente, dice: "Afirmar que es verídico es ahora una convención de todo relato fantástico; el mío, sin embargo es verídico". Por más que decir en un cuento que es verdadero podría ser falso, la primera afirmación es verdadera: una línea está compuesta de infinitos puntos, un plano de infinitas líneas... ¿Qué pasaría entonces si trasladamos esa premisa a un relato realista? En principio la convención se desarticula, ese relato podría ser al fin el más nuevo, la innovación, la buena nueva. Después, la suspensión de nuestra idea de realidad que un relato fantástico necesita para tener efecto, se cambia por una tautología: algo que en la realidad es verdadero (la línea está compuesta por un número infinito de puntos, etc.) se hace verdadero. Nada entonces sería más real, está allí lo real de la realidad. Así funciona la literatura de Aira. El sistema que se expone en el primer cuento es eminentemente geométrico y el que define el valor del dinero en "El Zahir", podría nombrarse como económico. Los mismos dos sistemas producen las novelas de Aira. La geometría o sus extensiones -la física, la química, la óptica (las ciencias que trabajan con el tiempo y el espacio, la dimensión y el tamaño)- y la economía, son los dispositivos del realismo airiano porque igual que en la novela realista (en Balzac, sobre todo, quizás), pero también igual que en la realidad, producen las cosas

El diseño artístico como estrategia para el aprendizaje de las funciones

La propuesta que se expone está dirigida a utilizar la recreación y creación artística como una estrategia para el aprendizaje matemático. Los alumnos realizan diseños artísticos dibujando con funciones y ecuaciones de lugares geométricos, usando como recurso didáctico graficadores y programas de geometría dinámica. Las posibilidades informáticas permiten la manipulación de las funciones modificando sus gráficas según las variaciones de sus parámetros y argumentos, restringiendo sus dominios y planteando las ecuaciones adecuadas a ciertas condiciones del diseño. Los alumnos deben aprender a transformar las ecuaciones de las funciones al tipo de coordenadas que el programa utilizado acepta, por lo que pueden identificarse ecuaciones implícitas, explícitas, paramétricas, y funciones en coordenadas polares. Los diseños se realizan en graficadores del tipo del Graphmática o Winplots, recomendándose aquéllos graficadores menos potentes porque exigen un trabajo matemático más profundo. El diseño es de creación libre en la primera etapa y luego se realizan actividades algebraicas en forma guiada, en base a un diseño dado, lo que constituye una tarea para la ejercitación con un fin determinado. Asimismo estas acciones pueden ser evaluadas por el docente desde la visión matemática, además de la artística. El uso de los comandos adecuados de ciertos programas de geometría dinámica permite la búsqueda de lugares geométricos, los que serán un recurso valioso para la creación. Si propiciamos la observación del entorno y proponemos la matematización de imágenes para ser recreadas utilizando funciones y ecuaciones, que permitan la graficación de rectas, parábolas, funciones polinómicas, funciones trigonométricas, circunferencias, círculos, elipses, cicloides, epicicloides e hipocicloides, podemos fundamentalmente crear ,generando la construcción de aprendizajes, la interpretación de conceptos desde distintos registros semióticos , el registro de ideas, la elaboración de conclusiones , la comunicación de los logros y dificultades, , la creación de obras artísticas en diseños computacionales, pintura y escultura, y fundamentalmente, la institucionalización de nuevos contenidos.

El problema de Apolonio provoca incertidumbre y genera nuevos conocimientos

En esta propuesta se presenta la metodología implementada y los resultados obtenidos del trabajo con nuestros alumnos de Geometría correspondiente al segundo año de la carrera de Profesorado de Matemática de la U.N.L.P sobre el problema de Apolonio, uno de los problemas más famosos de la geometría euclidiana, que a su vez da lugar a diez problemas sobre tangencias. Las construcciones que los alumnos desarrollan a partir de sus enunciados favorecen la formación de profesores de matemática por el grado de desafío interpretativo, gráfico e instrumental que plantean; por abrir espacios de discusión que promueven el enriquecimiento conceptual de los protagonistas y por dar la posibilidad de argumentar y fundamentar la postura que cada uno toma frente a cada cuestión analizada. La geometría sintética, marco del problema al que se hace referencia, resulta una teoría no elemental que, además del valor intrínseco que posee por su desarrollo histórico y la importancia que en ella tienen las demostraciones fuertemente apoyadas en los esquemas, aporta una mirada particular sobre las diferentes geometrías junto con modelos que permiten avanzar, por ejemplo, sobre las geometrías no euclidianas. El enfoque de actuación es geométrico (y no algebraico) ya que se trata de que los alumnos adquieran este tipo de pensamiento como una herramienta para su propio desarrollo y su futuro profesional

Herramientas para la enseñanza y el aprendizaje de la matemática : Software libre

En este trabajo se presentan cuatro programas que pueden servir como herramientas auxiliares en la enseñanza y aprendizaje de la Matemática. Mediante su utilización, los docentes, pueden innovar en la forma y el diseño de actividades y situaciones didácticas, editar materiales didácticos de distintos tipos, abordar, plantear y resolver problemas geométricos, algebraicos y referidos al análisis de funciones en los entornos dinámicos que brindan estos programas. En general, GeoGebra, Geonext y Regla y Compás son piezas de software libre y de plataformas múltiples que se utilizan en educación para interactuar dinámicamente con la Matemática, en un ámbito en que se reúnen las Geometría, el Algebra y el Cálculo. Los tres son de uso libre y tienen licencia GNU GPL (General Public License). WIRIS es conjunto de productos (comerciales) dedicados al uso y la enseñanza de la Matemática, no sería nuestra intención relevar software que no sea libre sin embargo se tiene acceso gratuito a las herramientas a través de algunos portales educativos gubernamentales en diversos idiomas (el uso está limitado a la condición de estar conectado a Internet). Con WIRIS se dispone de lo que podríamos llamar "súper calculadora" ya que, mediante un conjunto de solapas, ofrece posibilidad de efectuar diversos tipos de cálculos, representar funciones, representar lugares geométricos, programar una secuencia de comandos, etc.

Los contextos de diseño y la enseñanza de las isometrías del plano en la FaHCE-UNLP

Entendiendo que los contextos de Diseño favorecerían la construcción de modelos didácticos alternativos en la enseñanza de la Geometría, especialmente trabajando con estudiantes del nivel universitario básico, se propuso que alumnos del Profesorado en Matemática se involucraran en la experiencia didáctica que implica reconocer al Diseño como contexto extramatemático, tanto por la riqueza matemática y la complejidad de problemas que permite abordar, como por el caudal de situaciones que ofrece para llevar a la escuela. Así, la comprensión de tópicos interdisciplinarios supuso un abordaje intencional e integrado, a partir de las herramientas propias de cada uno de ellos, recurriéndose al Diseño como morfogenerador para plantear y poner en aula secuencias de enseñanza, entre ellas las referidas a las isometrías del plano. Como resultado, se mencionan la evolución de los conocimientos de los estudiantes, y la articulación entre las Facultades involucradas

Continuidad y discontinuidad en Louis I. Kahn : material, estructura y espacio

La obra de Louis I. Kahn —como decía Robert Le Ricolais, íntimo colaborador suyo sorprendentemente ignorado hasta ahora— no es fácil de reducir a un discurso lineal. Al hilo de esta apreciación, en el presente trabajo hemos intentado distanciarnos de una linealidad, lo cual nos separa sensiblemente de otras interpretaciones sobre este arquitecto. El acceso directo al material de los Archivos Kahn de la Universidad de Pennsylvania, los mismos edificios construidos y aquellos otros proyectos no realizados, la conversación con sus íntimos colaboradores y los hallazgos de documentación hasta ahora inédita han hecho posible una aproximación a la realidad vital del pensamiento y la obra de Kahn. Hemos querido en este trabajo acercarnos a aquellos puntos de máxima tensión interna en la obra kahniana, a aquellas aparentes contradicciones que desvelan la aproximación de Kahn al hecho proyectual. Estos puntos luminosos, desde la consideración del material, la estructura y el espacio, han servido de urdimbre para el trabajo. Y los hemos abordado desde tres hilos conductores, tres niveles de discurso cuyas fibras se entrelazan y forman un tejido. En primer lugar, la cultura arquitectónica de los años cincuenta con el telón de fondo del organicismo, entendido éste como reacción a un reduccionismo funcionalista y que adopta muchas formas más allá del concepto wrightiano de "arquitectura orgánica". En segundo término, la consideración de los problemas formales más allá de una configuración precisa, desde sus principios, de modo abierto, como corresponde al concepto kahniano de Forma", que entendemos en este trabajo como "disposición flexible" o "estructura topológica", siguiendo las Ideas de Robert Le Ricolais. Por último, la abstracción visual y espacial, la consideración de que además de la naturaleza de los materiales, existe otra dimensión más visual o fenomenológica pero no por ello menos rigurosa, más ligada a la interpretación personal que el artista o el arquitecto hacen del material con el que trabajan. En este sentido, encontramos paralelismos entre las actitudes de Josef Albers y Kahn ante el espacio. 1. Kahn queda incorporado en este trabajo a la tradición orgánica a través de una idea de geometría estructurada en niveles sucesivos de escala: una geometría orgánica. Anne Griswold Tyng, quien puso a Kahn en contacto con esta tradición, y su entendimiento de la arquitectura como el arte de dar forma al número y número a la forma, le posibilitó afianzarse en sus propias convicciones y en la radicalidad y universalidad de este orden geométrico arquetípico, presente tanto en las realidades naturales como en las mentales. En este sentido, la unidad elemental de espacio en Kahn —la estancia ["Room'), una unidad indivisible cuya fragmentación interna destruiría su sentido— constituye muchos de sus proyectos como acumulaciones celulares, como si se generaran por crecimiento o agrupación de unidades elementales —casa Parasol (1944), casa Adler (1955), Centro de Arte Británico de la Universidad de Yale (1969-74)—. La idea de "crecimiento" frente a la de "composición", con la que más frecuentemente se ha asociado a Kahn, parece ser una clave importante para entender su proceso proyectual, como manifiesta una reveladora discusión mantenida entre Kahn y Colin Rowe que se recoge en este trabajo. Este concepto kahniano de "Room"se revela como un 'espacio para', un espacio con carácter definido, un lugar que evoca un uso y que escapa de la idea abstracta de espacio como 'pura extensión' asumida por el funcionalismo. 2. En este trabajo se propone para Kahn el término de "disposición" mejor que el de "composición", con el que más frecuentemente ha sido asociado. Nos situamos, por tanto, frente a las interpretaciones más comunes, que se centran en el sentido de la "composición" analizando aspectos puramente compositivos en su obra —axialidades y otros recursos formales en las plantas, por ejemplo—, así como su herencia de una tradición Beaux-Arts. Desde nuestro punto de vista, la topología sirve como referente para un nuevo entendimiento de Kahn, y a la luz de sus conceptos se comprende que el proyecto se define por las relaciones, continuidades y conexiones de los espacios entre sí, y no por su forma precisa. Esa idea de forma abierta dota al proyecto de una libertad interna para recomponerse sobre sí mismo, para encontrar esa adecuada disposición ["Forma" según la llama Kahn) y extraer de ella toda su energía. 3. Las ideas de Kahn sobre "lo que el material quiere ser", que parecen identificarse con el concepto wrightiano de "la naturaleza de los materiales", sugieren de modo implícito una oculta paradoja. La obra de Kahn se abre a aspectos fenomenológicos, más ligados a lo visual y a la experiencia perceptiva del material: su textura, su comportamiento ante la luz, sus resonancias cromáticas. A este respecto, hemos encontrado en Kahn ecos de las ideas que Josef Albers expresaba mediante juegos de color, abstracción y espacio en sus composiciones con cristal. Una interpretación arquitectónica del aforismo kahniano de que "la materia es luz gastada" parece estar en la vibración del material ante la luz, y en el reconocimiento de que entre ambos existe un constante intercambio de energía, una asociación íntima. El material es traído a la presencia por la luz, y ésta necesita de la materia para hacerse visible. Material y luz son dos fuentes de energía en continuo intercambio que se reclaman mutuamente. Esto lleva a Kahn a matizadas yuxtaposiciones de materiales, sutiles enfrentamientos de texturas que son valoradas por el principio siempre cambiante de la luz dando vida al espacio. Sin embargo, estas cualidades fenomenológicas y abstractas de la materia, que le sirven para activar el espacio, se ven filtradas a través de un proceso constructivo. Al operar en sus proyectos con las cualidades visuales de los materiales, Kahn mantiene una paralela atención por dejar en ese juego las huellas del sistema constructivo. Descubrimos que los materiales, en sus sistemas de encofrado, puesta en obra, estandarización y prefabricación, cuentan la historia de un proceso, y que la idea del edificio en construcción, en su hacerse, en esa batalla con la técnica, está presente desde el proyecto como elemento conformador. De este modo se revelan aspectos importantes del tipo de espacio que Kahn propone: un espacio atravesado por la acción del instrumento, que evidencia cómo ha sido hecho. En último extremo, esta noción espacial es expresión de una Idea base en el pensamiento de Kahn: que el espacio procede del muro al abrirse, al desmaterializarse, y está atado a un sistema constructivo-estructural. De este modo, el presente trabajo da cuenta del peculiar modo de entender las relaciones entre el material, la estructura y el espacio por parte de Kahn, quien se ubica en una perspectiva amplia e ¡integradora que acoge y aglutina nociones de ámbitos que parecerían contrapuestos: la abstracción y la tectónica, el rigor geométrico y una apertura topológica. Esto nos revela a un Kahn que elude lecturas directas o lineales, que se sitúa ante los problemas con los ojos siempre abiertos —así dibujaba su actitud mental Robert Le Ricolais—, permanentemente atento a los acontecimientos espaciales, a su continuidad heredera de un primer movimiento moderno y a las sutiles discontinuidades que necesariamente aparecen en éste. Pues el espacio kahniano nace de la disgregación del espacio continuo, de la escisión de éste en unidades, de la aceptación de su heterogeneidad (espacios servidores o servidos, estancias que buscan su propia autonomía y diferenciación de acuerdo con un modo más natural de resolver los problemas). Pero, al mismo tiempo, este espacio no atraviesa una total disgregación, ya que también se busca con igual energía una continuidad casi homogénea, una cierta indiferenciación entre las partes, una sorprendente aspiración al silencio: la disolución de lo individual, de lo particular, en una homogeneidad creada por una simultánea tensión entre geometría, espacio, material, estructura y sistema constructivo.

Caracterización morfológica y geométrica de curvas tipo para diseño de pantallas acústicas tubulares y su aplicación al campo de la protección ambiental en la ingeniería civil

El desarrollo económico y social, a veces excesivamente rápido, que se ha producido en las últimas décadas ha generado una serie de problemas medioambientales generalmente más acuciantes en el entorno de las grandes ciudades. Dentro de este contexto y debido a este desarrollo exponencial de las actividades humanas, la contaminación acústica se ha convertido en uno de los problemas de peor solución, tanto a nivel de reducción como de atenuación, por lo que el diseño de pantallas acústicas está siendo uno de los objetivos prioritarios en la lucha contra la contaminación sonora. La expresión más extendida para designar a las barreras acústicas es la de pantallas acústicas, entendiéndose por éstas, muros de espesor relativamente pequeño concebidos como barreras acústicas. Hasta la fecha los avances en el diseño de estas pantallas han sido notables y ya se cuentan por cientos los kilómetros de las mismas que han sido construidas e instaladas, sobre todo en la periferia de las grandes ciudades cerca de las llamadas vías de tráfico rápido. Estos avances se han centrado sobre todo en el diseño de materiales de gran poder de absorción de las ondas, como método principal de atenuación, o bien en la forma geométrica de la superficie expuesta al tráfico, formas que por medio de reflexiones son capaces de anular o mitigar parte de la energía transportada por las ondas sonoras. A la vista de estos resultados las actuales pantallas acústicas reducen el nivel sonoro por atenuación, pero no son capaces de anular la onda incidente. Por otro lado, los últimos estudios de la tecnología japonesa en estos temas es el análisis del problema de borde, ya que este fenómeno de difracción es uno de los causantes principales del nivel sonoro en el trasdós de la pantalla. Pese a que es imposible anular este efecto de borde los estudios se han encauzado a intentar obtener una forma de la sección de la pantalla en su parte superior que sea capaz de mitigar este efecto, bien por interferencia entre las ondas incidentes o bien por superposición de diversos fenómenos de difracciones. En este orden de cosas entra a escena el concepto de pantalla tubular, como una nueva pantalla perforada que anula ondas sonoras basándose en el efecto físico de los tubos de Kundt. Su funcionamiento es debido a la propiedad de las ondas sonoras de producir resonancias al transmitirse dentro de cavidades de diferentes secciones tipo. Este tipo de pantallas se olvida del concepto clásico de pantalla acústica y su forma de atenuar el sonido y pasa al cálculo de la atenuación por eliminación de frecuencias. Esta tesis ofrece una nueva visión de este tipo de pantallas tubulares, optimizando su funcionamiento en función de la longitud de las cavidades tubulares, que han de ser diseñadas no de forma rectilínea, sino según directrices de curvas conocidas. El método operativo consistirá en aplicar las propiedades morfológicas de estas curvas a la propagación de ondas dentro de cavidades curvilíneas, obteniendo una serie de funciones de onda transmitidas y otras anuladas, lo que permite evaluar el porcentaje de energía que es capaz de anular cada tipo de curva para un espesor prefijado de pantalla. Este planteamiento nos permite elaborar un método de diseño y optimización por consideraciones exclusivamente geométricas, en función de un número muy reducido de parámetros, entre los que destaca la frecuencia que se presenta con mayor asiduidad, que es la principal causante del nivel sonoro. Asimismo, el método está apoyado en gran manera en un soporte gráfico, lo que le hace de sencilla aplicación incluso entre técnicos no excesivamente acostumbrados a trabajar con ondas sonoras. Como resumen final, las aportaciones más relevantes que incorpora esta tesis son las siguientes: Desarrollo práctico de la teoría global de pantallas acústicas tubulares ; Aplicación de la geometría clásica, en el concepto de longitudes de curvas tipo, a las técnicas de ingeniería del medio ambiente lo que representa un avance cualitativo notable ya que hasta la fecha no se había planteado la interacción de dos disciplinas en apariencia tan dispares y de conceptos tan heterogéneos ; Desarrollo de un método secuencial que es capaz de engarzar el análisis acústico de un cierto flujo de tráfico vehicular con el análisis geométrico de curvas tipo y dotar así al futuro diseñador de pantallas acústicas de una poderosa herramienta que le permita variar la tipología y forma de la pantalla en función de parámetros que pueden variar de manera aleatoria.

Analysis of The Key Parameters in Pedestrian Safety Assessment for the European Vehicle Fleet Using Multibody and Finite Element Mathematical Models

Esta tesis investiga cuales son los parámetros más críticos que condicionan los resultados que obtienen en los ensayos de protección de peatones la flota Europea de vehículos, según la reglamentación europea de protección de peatones de 2003 (Directiva CE 2003/102) y el posterior Reglamento de 2009 (Reglamento CE 2009/78). En primer lugar se ha analizado el contexto de la protección de peatones en Europa, viendo la historia de las diferentes propuestas de procedimientos de ensayo así como los cambios (y las razones de los mismos) que han sufrido a lo largo del proceso de definición de la normativa Europea. Con la información disponible de más de 400 de estos ensayos se han desarrollado corredores de rigidez para los frontales de los diferentes segmentos de la flota de vehículos europea, siendo este uno de los resultados más relevantes de esta tesis. Posteriormente, esta tesis ha realizado un estudio accidentológico en detalle de los escenarios de atropello de peatones, identificando sus características más relevantes, los grupos de población con mayor riesgo y los tipos de lesiones más importantes que aparecen (en frecuencia y severidad), que han sentado las bases para analizar con modelos matemáticos hasta qué punto los métodos de ensayo propuestos realmente tienen estos factores en cuenta. Estos análisis no habrían sido posibles sin el desarrollo de las nuevas herramientas que se presentan en esta tesis, que permiten construir instantáneamente el modelo matemático de cualquier vehículo y cualquier peatón adulto para analizar su iteración. Así, esta tesis ha desarrollado una metodología rápida para desarrollar modelos matemáticos de vehículos a demanda, de cualquier marca y modelo y con las características geométricas y de rigidez deseados que permitan representarlo matemáticamente y del mismo modo, ha investigado cómo evoluciona el comportamiento del cuerpo humano durante el envejecimiento y ha implementado una funcionalidad de escalado en edad al modelo de peatón en multicuerpo de MADYMO (ya escalable en tamaño) para permitir modelar ad hoc cualquier peatón adulto (en género y edad). Finalmente, esta tesis también ha realizado, utilizando modelos de elementos finitos del cuerpo humano, diferentes estudios sobre la biomecánica de las lesiones más frecuentes de este tipo de accidentes, (en piernas y cabeza) con el objetivo de mejorar los procedimientos de ensayo para que predigan mejor el tipo de lesiones que se quieren evitar. Con el marco temporal y las condiciones de contorno de esta tesis se han centrado los esfuerzos en reforzar algunos aspectos críticos pero puntuales sobre cómo mejorar el ensayo de cabeza y, sobretodo, en proponer soluciones viables y con un valor añadido real al ensayo de pierna contra parachoques, sin cambiar la esencia del mismo pero proponiendo un nuevo impactador mejorado que incorpore una masa extra que representa a la parte superior del cuerpo y sea válido para toda la flota europea de vehículos independiente de la geometría de su frontal.

Estudio de elementos de fábrica por superficies antifuniculares

En este trabajo de investigación se revisa desde un punto de vista crítico, el estado actual del conocimiento en el análisis de estructuras tridimensionales de mampostería. Se analizan los distintos métodos existentes, describiendo sus principales utilidades e intentando encontrar lagunas dentro de la perspectiva del análisis límite. Del estudio de los distintos métodos, se obtienen ideas para desarrollar un sistema rápido y eficaz, coherente con las necesidades del análisis de estructuras ya existentes. Se pretende crear las bases para un método global de análisis de estructuras de mampostería, basado en la plasticidad y las superficies antifuniculares. Diseñando un sistema que permita obtener de manera sencilla las superficies que únicamente trabajan a compresión, para las solicitaciones a las que debe hacer frente la estructura estudiada. Este sistema a su vez comparará las superficies obtenidas con la geometría de la construcción analizada. Este sistema permitirá mejorar la comprensión de este tipo de estructuras, siendo necesaria la interacción del usuario para poder decidir cuál de todas las soluciones es la que mejor se adapta al funcionamiento de la estructura. Una vez desarrollado el sistema se comprobarán los resultados obtenidos, validándolos con experiencias anteriormente realizadas por otros sistemas y demostrando la validez del método mediante el análisis de sus posibles mejoras. El sistema se utilizará para comprobar la estabilidad de distintas tipologías estructurales a fin de comparar los distintos esquemas y su funcionamiento.

Influencia de la Variación de las Condiciones de Mecanizado en el Fresado Periférico

Para la mejora continua de los procesos de fabricación y con el objetivo de alcanzar niveles óptimos de productividad, calidad y coste en la producción de componentes y productos, es fundamental disponer de un modelo preciso del proceso de corte. Estos modelos constituyen la base para la simulación del proceso de mecanizado que va a permitir calcular las fuerzas de corte, potencias o tiempos de ciclo. Un primer objetivo de esta tesis se ha centrado en el desarrollo de un modelo de estimación de fuerzas en fresado periférico. Este modelo no solo realiza la estimación de las fuerzas de corte sino que también considera la geometría del proceso en cada instante con el fin de calcular los arcos de empañe en cada rotación de la herramienta. El nuevo modelo desarrollado está basado en el espesor de viruta medio que, a diferencia de los modelos basados discos elementales, no necesita cálculos repetitivos. Este modelo permite estimar las fuerzas de corte no solo en condiciones uniformes sino también en régimen variable con cambios en los valores de ancho de corte y de profundidad de corte. Se han llevado a cabo un elevado número de ensayos, con herramientas de diferentes diámetros y para distintos materiales, con el fin de analizar el comportamiento de la herramienta. Se concluye que el modelo propuesto ofrece unos resultados óptimos en situaciones variables. Un segundo objetivo ha sido la optimización del fresado a través de la definición de estrategias de mecanizado de forma que sea posible su programación en una etapa previa a la fabricación del componente. Esta fase de optimización de las trayectorias de mecanizado estaría orientada sobre todo a situaciones en las que la herramienta está sometida a variaciones importantes de las condiciones de corte. La estrategia de mecanizado seleccionada se basa en la influencia que tiene la geometría y la evolución de las fuerzas en fresado.

Modelo no estacionario para determinar la estructura atómica en un plasma de fusión por confinamiento inercial

Durante los últimos años la física atómica ha vuelto a cobrar un papel fundamental en los planes de investigación, entre los que destacan aquellos dedicados al estudio teórico y experimental de la fusión nuclear. Concretamente, en el concepto de fusión por confinamiento inercial se pueden distinguir cuatro grandes áreas donde es básico el conocimiento de las propiedades atómicas de la materia. Estas son: 1. Modelado de la interacción entre haces de partículas o láser con la cápsula combustible 2. Simulación de blancos de irradiación indirecta mediante conversión a rayos X 3. Diagnosis de experimentos 4. Láseres de rayos X La modelación de los plasmas en fusión depende principalmente de la densidad electrónica. En fusión por confinamiento magnético (tokamaks), los plasmas tienen densidades bajas, por lo que, en general, es suficiente considerar un modelo corona, en el que la mayoría de los iones se encuentran en su estado fundamental o con un número pequeño de estados excitados, estableciéndose sus poblaciones mediante un balance entre la ionización colisional/recombinación radiativa y excitación/decaimiento espontáneo. Sin embargo, los plasmas característicos de la fusión por confinamiento inercial tienen densidades más altas, aunque, normalmente, no lo suficientes como para poder establecer condiciones de equilibrio local termodinámico (balance entre procesos colisionales). Estas densidades, que se podrían clasificar como intermedias, se caracterizan por la aparición de un mayor número de estados excitados por ión y por la importancia tanto de los procesos colisionales como radiativos. Además de lo expuesto anteriormente, en ciertos regímenes de plasma, las variables termodinámicas locales, fundamentalmente presión (densidad) y temperatura, varían fuertemente con el tiempo, de manera que cuando los tiempos característicos de esta variación son menores que los propios de relajación de los procesos atómicos, el sistema no puede tratarse en estado estacionario, siendo necesario resolver las ecuaciones de balance con dependencia temporal. Estas ecuaciones de tasa o de balance contienen una serie de términos que representan los distintos procesos mediante una serie de coeficientes cuyas expresiones dependen de las condiciones del plasma, por lo que el problema es fuertemente no lineal. Por otra parte, hay que añadir que si el medio es ópticamente grueso a la radiación, en las ecuaciones de tasa aparecen términos radiativos que incluyen el campo de radiación, por lo que es necesario resolver la ecuación de transferencia en cada línea o bien, utilizar otras aproximaciones, que sin resolver dicha ecuación, permitan tener en cuenta el campo de radiación en la línea. Por todo ello, el objetivo de esta Tesis se centra en el desarrollo de un modelo original para el cálculo de la distribución de los estados de ionización en un plasma de fusión por confinamiento inercial en condiciones de no-equilibrio termodinámico local, caracterizado por: 1. Resolución de las ecuaciones de balance en estado estacionario y con dependencia temporal, considerando a las distintas especies iónicas tanto en su estado fundamental como en posibles estados excitados. 2. Elección de especies iónicas y número de estados excitados en función de las condiciones de densidad y temperatura del plasma. En el caso de una evolución temporal el número de estados excitados y su distribución se adecúan en cada caso a las condiciones del plasma. 3. Tratamiento de medios ópticamente finos y gruesos, utilizándose para estos últimos una evaluación aproximada del campo de radiación en la línea. 4. Capacidad de acoplamiento a un modelo hidrodinámico a través de la temperatura electrónica, densidad y campo de radiación. Entre todas estas características, se debe hacer constar que las principales aportaciones originales se refieren, en primer lugar, a la forma original de resolver las ecuaciones de tasa con dependencia temporal, ya que se tiene en cuenta la evolución de todos los estados: fundamentales y excitados, frente a la hipótesis habitual de resolver las ecuaciones temporales sólo de los estados fundamentales, y suponer los excitados en estado estacionario, es decir, que siguen el comportamiento de su correspondiente fundamental. En segundo lugar, la elección del número de estados excitados por cada funda- X mental, que se realiza mediante un cálculo inicial donde se considera todos los iones del plasma en estado fundamental, para en función de las densidades de población obtenidas, elegir los estados fundamentales y sus correspondientes excitados que se deben considerar. Y por último, señalar que en el tratamiento de medios ópticamente gruesos se ha conseguido obtener una evaluación de la radiación absorbida por el plasma, independientemente de la geometría del mismo, sin necesidad de resolver la ecuación de transferencia en la línea, y sin acudir a otros métodos, que sin resolver dicha ecuación, necesitan la definición de una geometría para el plasma, por ejemplo, factores de escape. El modelo ha sido comparado y contrastado tanto con resultados teóricos como experimentales, observando unos resultados muy aceptables, de lo cual se deduce que el modelo es capaz de suministrar la evaluación de los parámetros atómicos en este tipo de plasmas. A partir de esta Tesis, el modelo se puede potenciar, a través de varias líneas de investigación que se han identificado: 1. Tratamiento de medios ópticamente gruesos con resolución de la ecuación de transferencia en las líneas. 2. Evaluación detallada de las secciones eficaces de los distintos procesos que tienen lugar en plasmas, y que aparecen en las ecuaciones de balance a través de los coeficientes de tasa.