Comportamento tribo-mecânico e desgaste adesivo de materiais em nanoescala: análises por dinâmica molecular e mecânica do contínuo.

As formulações baseadas na mecânica do contínuo, embora precisas até certo ponto, por vezes não podem ser utilizadas, ou não são conceitualmente corretas para o entendimento de fenômenos em escalas reduzidas. Estas limitações podem aparecer no estudo dos fenômenos tribológicos em escala nanométrica, que passam a necessitar de novos métodos experimentais, teóricos e computacionais que permitam explorar estes fenômenos com a resolução necessária. Simulações atomísticas são capazes de descrever fenômenos em pequena escala, porém, o número necessário de átomos modelados e, portanto, o custo computacional - geralmente torna-se bastante elevado. Por outro lado, os métodos de simulação associados à mecânica do contínuo são mais interessantes em relação ao custo computacional, mas não são precisos na escala atômica. A combinação entre essas duas abordagens pode, então, permitir uma compreensão mais realista dos fenômenos da tribologia. Neste trabalho, discutem-se os conceitos básicos e modelos de atrito em escala atômica e apresentam-se estudos, por meio de simulação numérica, para a análise e compreensão dos mecanismos de atrito e desgaste no contato entre materiais. O problema é abordado em diferentes escalas, e propõe-se uma abordagem conjunta entre a Mecânica do Contínuo e a Dinâmica Molecular. Para tanto, foram executadas simulações numéricas, com complexidade crescente, do contato entre superfícies, partindo-se de um primeiro modelo que simula o efeito de defeitos cristalinos no fenômeno de escorregamento puro, considerando a Dinâmica Molecular. Posteriormente, inseriu-se, nos modelos da mecânica do contínuo, considerações sobre o fenômeno de adesão. A validação dos resultados é feita pela comparação entre as duas abordagens e com a literatura.

A influência da incorporação de ácido α-eleosteárico, purificado e isolado do óleo de tungue, na dinâmica molecular de lipossomos

Este trabalho descreve o isolamento e purificação do ácido α-eleosteárico (α-ESA) a partir do óleo de tungue e sua caracterização por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), cromatografia gasosa acoplada com espectrometria de massas (GC-MS) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e 13C. O α-ESA apresenta atividades biológicas (antitumorais, anti-inflamatórias e antioxidantes), tornando-se importante compreender sua interação com membranas lipídicas. Assim, este trabalho também descreve resultados referentes ao efeito da incorporação de α-ESA na dinâmica molecular de lipossomos compostos por fosfatidilcolina. O sistema lipossomal puro e contendo α-ESA foi caracterizado através do uso de espectroscopia de UV-visível, FTIR, RMN e calorimetria de varredura diferencial (DSC). Como resultados da purificação do α-ESA, obtivemos uma pureza de 95,9% utilizando acetona como solvente de recristalização em detrimento dos 92,2% em solução etanólica. Na incorporação em lipossomos, observou-se uma maior interação do α-ESA com a parte polar, de interface e os primeiros metilenos da região apolar da fosfatidilcolina. Além disso, α-ESA apresentou um efeito de redução da fluidez de lipossomos. Os resultados contribuem para a geração de conhecimento para o desenvolvimento de novos sistemas farmacológicos.

La dinámica molecular como herramienta para el análisis de la física de la fractura frágil

Se discuten algunos elementos del origen y estado del arte del uso de la Dinámica Molecular (DM) como herramienta para el estudio de la física de la fractura a nivel atómico. La DM permite elaborar modelos computacionales para analizar el proceso de propagación de grietas a escalas difícilmente accesibles mediante la experimentación convencional, lo que posibilita obtener datos numéricos referentes a la evolución de una fractura frágil o dúctil, con la finalidad de cotejar lo establecido en modelos teóricos con lo detectado en experimentos, o también para especular sobre bases científicas firmes acerca de comportamientos aún no revelados en experimentos.

Increasing the scalability and the speedup of a fish school distributed simulator

El present treball fa un anàlisi i desenvolupament sobre les millores en la velocitat i en l’escalabilitat d'un simulador distribuït de grups de peixos. Aquests resultats s’han obtingut fent servir una nova estratègia de comunicació per als processos lògics (LPs) i canvis en l'algoritme de selecció de veïns que s'aplica a cadascun dels peixos en cada pas de simulació. L’idea proposada permet que cada procés lògic anticipi futures necessitats de dades pels seus veïns reduint el temps de comunicació al limitar la quantitat de missatges intercanviats entre els LPs. El nou algoritme de selecció dels veïns es va desenvolupar amb l'objectiu d'evitar treball innecessari permetent la disminució de les instruccions executades en cada pas de simulació i per cadascun del peixos simulats reduint de forma significativa el temps de simulació.

Sistema adaptativo para la predicción de incendios forestales basado en estrategias estadístico-evolutivas

Es proposa mètodes per a millorar la qualitat de predicció d'Incendis forestals per mitjà de combinació d'estratègies basades en guia de dades. Els simuladors de foc són implementacions de models físics i matemàtics que són abstraccions de la realitat i per a funcionar necessiten paràmetres difícils de mesurar i/o amb un comportament dinàmic en el temps. Utilitzant Còmput d'Altes Prestacions apliquem algorismes evolutius reduint l'espai de cerca dels valors que posteriorment s'integren en un conjunt de possibilitats. Els resultats presenten adaptació al canvi de condicions de l'incendi que serveix de base per a generar una aplicación de temps real.

Predicción de incendios forestales basada en algoritmos evolutivos guiados por los datos

En este trabajo se propone un método para mejorar la predicción de la propagación de incendios forestales. En la actualidad existen diversos simuladores de comportamiento del fuego los cuales utilizan diversos parámetros de entrada. Estos parámetros de entrada suelen ser una fuente de imprecisión dada la dificultad que resulta disponer de sus valores reales. Este trabajo intenta mejorar las predicciones mediante la mejora de la precisión de los parámetros de entrada. Se utiliza un algoritmo genético guiado utilizando conocimiento disponible. Los resultados observados demuestran que utilizar conocimiento mejora la precisión de las predicciones y acelera dicho proceso.

Laboratorio virtual de sistemas digitales

El projecte "Laboratori virtual de sistemes digitals" és un simulador de l'aula de pràctiques de l'assignatura de sistemes digitals, desenvolupat en Java. Integra tots els components que es troben els estudiants de la matèria quan han de realitzar les pràctiques: placa, xips, cables, generador d'ones, oscil·loscopi.... I es permetrà així la implementació i prova de circuits digitals. També pretén ser una eina útil pel funcionament de la part pràctica de l'assignatura, sent un recurs gratuït i accessible gràcies a Internet.

Interfaz de usuario para un simulador de redes de Petri coloreadas

Aquest projecte presenta el desenvolupament d'una interficie d'usuari que permet visualitzar i interpretar, en forma de text o en forma gràfica, els resultats de la simulació de models de Xarxes de Petri Acolorides (XPAs). L'estudi de les solucions obtingudes mitjançant la simulació de models de XPAs, permetrà analitzar i evaluar tant el comportament com el rendiment del sistema modelat. La interficie ha estat programada en Visual C++.

Simulación rápida de procesadores

Aquest projecte tracta de realitzar un estudi per comprovar si es pot simular una aplicació de prova (benchmark) reduint el temps de simulació. Per tal de reduir el temps de simulació es seleccionaran uns determinats fragments significatius de l'execució de l'aplicació. L'objectiu és obtenir un resultat de simulació el més similar possible al de la simulació completa però en menys temps. El mètode que farem servir s'anomena incremental i consisteix a dividir la simulació en intervals d'un milió d'instruccions. Un cop dividit hem simulat per passos. En cada pas s'afegeixen intervals i s'atura la simulació quan la diferència entre el resultat del pas actual i l'anterior és inferior a un determinat valor escollit inicialment. Després es proposa una millora que es realitza i es mostren els resultats obtinguts. La millora consisteix a simular un petit interval previ a l'interval significatiu per millorar el resultat.

Numerical simulation of combined heat transfer phenomena (conduction, convection, and radiation). Application to he optimisation of thermal systems

Thermal systems interchanging heat and mass by conduction, convection, radiation (solar and thermal ) occur in many engineering applications like energy storage by solar collectors, window glazing in buildings, refrigeration of plastic moulds, air handling units etc. Often these thermal systems are composed of various elements for example a building with wall, windows, rooms, etc. It would be of particular interest to have a modular thermal system which is formed by connecting different modules for the elements, flexibility to use and change models for individual elements, add or remove elements without changing the entire code. A numerical approach to handle the heat transfer and fluid flow in such systems helps in saving the full scale experiment time, cost and also aids optimisation of parameters of the system. In subsequent sections are presented a short summary of the work done until now on the orientation of the thesis in the field of numerical methods for heat transfer and fluid flow applications, the work in process and the future work.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

Avaluació ambiental de la recollida de residus municipals de Sant Boi de Llobregat

La gestió dels residus municipals ha d’avançar cap a la sostenibilitat per tal de poder fer front al gran volum de residus que es generen actualment i no malmetre el medi ambient. Aquest fet motiva a l’elaboració d’aquest projecte que es centra en l’anàlisi del procés de recollida dels residus municipals. L’estudi realitza en primer lloc una avaluació ambiental de la recollida global i una avaluació ambiental específica de la recollida de la fracció Resta mitjançant el programari SIMUR (desenvolupada per l’Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona). Amb aquesta eina de simulació de models de gestió de residus municipal es calcula el balanç de massa, el balanç energètic, el balanç d’emissions i el balanç econòmic del procés de recollida. La metodologia per al desenvolupament de la segona fase del projecte es basa en la realització de treball de camp per al disseny de taules descriptives dels circuits de recollida de la fracció Resta, que permeten comparar-los entre sí i aconseguir l’objectiu d’avaluar l’eficiència dels sistemes de recollida de càrrega lateral i posterior de la fracció. L’assoliment dels objectius permet fer-se una idea de l’estat actual de la recollida dels residus de Sant Boi, identificant-ne els punts forts i febles i plantejant propostes de millora encarades a aconseguir una futura generació i recollida de residus més respectuosa amb l’entorn.

Efficient knowledge retrieval to calibrate input variables in forest fire prediction

Forest fires are a serious threat to humans and nature from an ecological, social and economic point of view. Predicting their behaviour by simulation still delivers unreliable results and remains a challenging task. Latest approaches try to calibrate input variables, often tainted with imprecision, using optimisation techniques like Genetic Algorithms. To converge faster towards fitter solutions, the GA is guided with knowledge obtained from historical or synthetical fires. We developed a robust and efficient knowledge storage and retrieval method. Nearest neighbour search is applied to find the fire configuration from knowledge base most similar to the current configuration. Therefore, a distance measure was elaborated and implemented in several ways. Experiments show the performance of the different implementations regarding occupied storage and retrieval time with overly satisfactory results.

Diseño de instalaciones logísticas a través de la simulación

En una época como la actual en la que la continua apertura del mercado obliga a ser competitivos frente a nuevas empresas que se adaptan a los gustos y necesidades de los clientes, la empresa de bolígrafos realiza la gestión de su almacén de la misma forma que en sus inicios, hace ya 45 años. Por este motivo, se hace necesaria una adaptación de los sistemas actuales para responder a las características del mercado. Para alcanzar este objetivo se empleará la técnica de simulación por ordenador para evaluar las estrategias de mejora sin perturbar el funcionamiento del sistema existente, además de evaluar hipótesis sobre cómo y por qué aparecen ciertos fenómenos en el sistema.

H-Link simulator

Aquest projecte intenta donar solució al problema amb el qual s’ha trobat la empresa Hitachi Air Conditioning Products SA a la hora de fer probes durant el desenvolupament del seu principal producte, el CSNet Web. El simulador que s’ha realitzat en aquest projecte pretén reproduir la topologia d’una xarxa d’unitats d’aire condicionat per a que el CSNet Web les interpreti com si aquestes màquines fossin reals. Per a aconseguir-ho, el simulador reproduirà les comunicacions entre aquestes màquines i el CSNet Web.