Efectos inmediatos de la micro-osteoperforación en el entorno mecánico local al aplicar una carga externa sobre el hueso alveolar: un estudio preliminar tridimensional de elementos finitos

Objetivo: Determinar, utilizando un modelo de elementos finitos 3D, cuál es el efecto inmediato de la micro-osteoperforación (M.O.P) alveolar en el entorno mecánico local al aplicar una carga externa sobre el hueso trabeculado. Metodología: Se generó un modelo FEM del hueso trabecular a partir de una Microtomografía (MC-T) de hueso porcino a partir del cual se construyeron dos modelos 3D, uno sin micro-osteoperforaciones y un segundo modelo con una micro-osteoperforacion. A ambos se les aplicó una presión uniforme de 5 MPa y se estableció una comparación entre los dos modelos, teniendo en cuenta la magnitud de los patrones de esfuerzo y deformación unitaria en el hueso alveolar, determinando los cambios en el entorno mecánico del hueso alveolar al hacer micro-osteoperforaciones. Resultados: Se evaluó la deformación unitaria promedio al aplicar una presión uniforme en el hueso trabecular, y se comparó con la máxima deformación unitaria equivalente que se genera al realizar micro-osteoperforaciones. Mediante el modelo se encontró que las micro-osteoperforaciones aumentan la intensidad de las máximas deformaciones unitarias. Conclusiones: En un modelo F.E.M. 3D de hueso trabeculado, para todo nivel de carga, la M.O.P genera una amplificación de la deformación unitaria al menos 2 veces mayor que la producida por la arquitectura natural de la trabécula, sugiriendo que la modificación estructural (en su geometría) causada, actúa como amplificador y localizador de deformaciones, durante la respuesta a cargas externas, lo cual a su vez acelera el proceso de remodelación ósea

Ensayos geofísicos para la exploración de suelos en estructuras patrimoniales

En la investigación de suelos en estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, entrando más a detalle en el método MASW por ser el más complejo de analizar. También se describe las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna localizado en la ciudad de Trujillo donde se realizaron principalmente ensayos de MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de SCPTu como una técnica de comparación de los resultados de velocidad de onda de corte (Vs). Adicionalmente se realizaron algunos ensayos geotécnicos tradicionales complementados con una breve revisión de la geología del lugar para comprobar la eficacia de los resultados y así tener una mejor estimación del perfil estratigráfico del sitio. Este primer estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y el SCPTu brindaron resultados comparables de Vs, y permitieron estimar el perfil que sigue el estrato duro en el fondo que corresponde con la geología del lugar. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, ambas ubicadas en la Ciudad de Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos.Tesi

Morfometría craneofacial sobre ficheros DICOM. Aplicaciones en ciencias morfologicas, forenses y en cirugía reparadora

Three-dimensional Shaping is the subject of ongoing study in disciplines like Anatomy and Anthropology. Not only does it characterize any specimen, allowing identification, but also expresses the genome, resulting in great interest in fields like Paleontology or in the diagnosis of genetic diseases. A traditional Euclidean morphometry has recently been complemented with another revolutionary technique: Geometric Morphometrics, which is able to calculate average three-dimensional shpaes (consensus) and study the variability of other subjects in relation to this one. In addition, diagnostic imaging has transformed medicine, acquiring and storing body regions. This thesis seeks to provide methodology to facilitate the implementation of the Geometric Morphometrics in Medicine, establishing the usefulness of these techniques, and comparing them. Rather than answering all the questions, it opens doors to knowledge of craniofacial morpho-geometric analysis, offering the possibility of a new two-way transfer between the clinical and morphological sciences. METHOD: High and low resolution 190 computed tomography (CT), in two series were used. Landmarks and semi-landmarks were digitized in two and three dimensions. Procrustres overlapping, main component analysis, canonical variate studies, analysis of multiple Euclidean distances, Fourier analysis, thin plate analysis, discriminant function analysis and multiple regression including geometric morphometric methods were used. The results provide, valuable data for human sex dimorphism, cranial variations with age and modularity alometry dimorphism. Geometric Morphometrics different techniques are compared and the most appropriate ones for estimating each of the parameters are listed. CONCLUSIONS DICOM databases are useful to investigate craniofacial 3D shape. Geometric Morphometrics is suitable for this purpose. Data on modern populations and future evolution of skull shape are provided. A methodological analysis and step-by-step walkthrough is provided to choose the appropriate technique for each purpose. One application of these procedures is the estimate of sexual dimorphism and the influence of age in cranial morphology, beyond the stage of development of the skull. Analysis of intracranial skull base landmarks adds additional information to the previously available. Our database provides references for the study of fragmented skulls and has clinical utility, for example, in reconstructive surgery

Arquitectura e inteligencia computacional embebida para la supervisión de procesos: Aplicación a un proceso de microfabricación

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Escuela Politécnica Superior, Departamento de Ingeniería Informática. Fecha de lectura: 25 de mayo de 201

Dimorfismo sexual craneofacial en población contemporánea colombiana. Análisis morfométrico geométrico 3D

La identificación de la variación por dimorfismo sexual en tejido óseo humano y su poder de discriminación son necesarios tanto en el ámbito forense como en ciencias médicas. Tradicionalmente, la estimación del sexo sobre restos se lleva a cabo por valoración de rasgos tanto visual como métricamente, comparándolos con estándares. El objetivo de este estudio fue identificar el grado y patrón de dimorfismo sexual craneofacial y la influencia alométrica, sobre imágenes 3D, de restos óseos humanos contextualizados en una población adulta contemporánea colombiana utilizando la técnica de morfometría geométrica (MG). Sobre scanner de 94 hombres y 54 mujeres provenientes del Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses (INMLCF), escogidos por muestreo no probabilístico por conveniencia, se digitalizaron landmarks y semilandmarks en la región craneofacial, descomponiendo la estructura en 7 rasgos marcadores de dimorfismo. En el proceso de validación del método de medición, se consideraron dos tiempos con el mismo operador evaluando la consistencia en el posicionamiento de landmarks tipo I y II ajustados, así como landmarks tipo III deslizados y ajustados, por medio de un análisis de varianza ANOVA a dos vías de clasificación sin interacción y coeficiente de correlación intraclase (cci), con un nivel de confianza del 95%, los resultados indicaron que los procedimientos de medición no generaron error observacional significativo. Las diferencias morfológicas producto de dimorfismo fueron estudiadas a través de Análisis Generalizado Procrustes (AGP) con deslizamiento de semilandmarks sobre curvas. El Análisis de Componentes Principales (ACP) obtuvo nuevas variables resumiendo la dimensionalidad, así como una descripción visual de los grupos: hombres y mujeres con un evidente solapamiento, un Análisis de Variables Canónicas (CVA) sobre los primeros 6 CP mostró la tendencia natural de agrupamiento de la muestra, un Análisis Discriminante (AD) con validación cruzada determinó un aceptable porcentaje de discriminación y correcta asignación tanto en conformación como en forma. Regresión multivariada entre configuración y tamaño del centroide (TC) permitió observar bajos porcentajes de alometría en todas las estructuras. El grado de dimorfismo sexual de la muestra fue de 5,17%. Se concluye que las diferencias exhibidas por los sexos en el esqueleto craneofacial de adultos contemporáneos colombianos, son significativas tanto en tamaño, conformación y forma, con un componente alométrico leve pero significativo.Abstract. The identification of the variation by sexual dimorphism in the human osseous tissue and its power of discrimination are necessary such in the forensic ambit, as in medical science. Traditionally, the sex estimate about human remains is performed by feature assessment both visually and metrically; comparing them to standards. The aim of this study was to identify degree and pattern of craniofacial sexual dimorphism and allometric influence on 3D images of skeletal remains contextualized in a Colombian contemporary adult population, using geometric morphometric (GM) techniques. On scanner the 94 men and 54 women from the National Institute of Legal Medicine and Forensic Sciences (NILMFC), chosen by non-probability convenience sampling, were digitalized the landmarks and semilandmarks in the craniofacial region, decompose the structure in 7 traits. The method error was evaluated using repetitive measures design, ANOVA and coefficient of interclass correlation (cci) with a confidence trust level of 95%, results indicated that the measurement procedures did not generate significant observational error. The Morphological differences product of the dimorphism was studied through a Generalized Procrustes Analysis (GPA) with sliding semilandmarks on curves. Principal Component Analysis (PCA) obtained new variables summarizing the dimensionality, and, a visual description of the group: men and women with in a clearly evident overlap, Analysis of Canonical Variables (CVA) on the first 6 CP showed grouping the natural tendency of the sample, the cross-validated Discriminant Analysis (DA) determined that the overall conformation and jaw craniofacial structures were highest percentage of sex discrimination. Analysis of multivariate regression between configuration and centroid size (CZ) allowed the observation of low percentages of allometry in all of the structures. The grade of sexual dimorphism of the sample was 5.17%. We conclude that the differences exhibit by the sexes of the craneofacial skeleton of contemporanian adult, are significant in both size, conformation and form, with a light but meaningful alometric component.Maestrí

Contribución al desarrollo de una metodología de diseño para la fabricación con tecnologías aditivas de piezas con alta variabilidad de demanda

This thesis is the result of collaboration between the university (UPC) and the company (Fluidra SA) within the framework of the program of industrial doctorates of the agency AGAUR (Agencia de Gestión de Ayudas Universitarias y de Investigación) of the Generalitat de Catalunya. Fluidra is a group of companies that are mainly engaged in the manufacture, development, distribution and marketing of equipment for swimming pool, residential and public. The company operates with more than 20.000 references, manufactured in different factories around the world and marketed in more than 170 countries. For references with low demand and global marketing, the associated unit costs are high, hence the need to innovate in the search for new solutions that optimize production and the supply chain costs. Therefore, the project proposal is the use of additive manufacturing to produce these references. The main objective of the thesis is to develop a design and manufacturing methodology that allows engineers to transform the way of producing, from conventional processes to digital manufacturing with additive technologies. There are several technological barriers in additive manufacturing, such as technology, material, design and references, which make digital transformation not easy. Therefore, it is necessary to create a method that can overcome technical and economic barriers in order to transform the production process in a satisfactory way. The company objectives are to decrease the economic-accounting depreciation, caused by the time of stock permanence, reduce or eliminate the risk of obsolescence and reduce the time of delivery of spare parts to give a better service of supply to the customer. In conclusion, it is a contribution of a methodology that can be applied to any organization that need to adopt additive manufacturing systems based on plastics. In addition, a progress of the state of the art of the expert systems applied to additive manufacturing has been achieved, which differs from the others for the following reasons: it focuses on the MJF and PA12, provides suggestions for redesign, manufacturing and postprocessing and assesses the technical and economic feasibility of digital transformation. The result of this study has been finished with the identification of the several technological and material limitations that do not allow the massive introduction of additive manufacturing in the factories.La presente tesis es el fruto de la colaboración entre la universidad (UPC) y la empresa (Fluidra S.A.) dentro del marco del programa de doctorados industriales de la agencia AGAUR (Agencia de Gestión de Ayudas Universitarias y de Investigación) de la Generalitat de Catalunya. Fluidra es un grupo de empresas que se dedican principalmente a la fabricación, desarrollo, distribución y comercialización de equipamiento para piscina, residencial y publica. La compañía opera con más de 20.000 referencias, fabricadas en diferentes centros productivos alrededor del mundo y comercializados en más de 170 países. Para los artículos con poca demanda y una comercialización global, los costes unitarios asociados son altos, de ahí la necesidad de innovar en la búsqueda de nuevas soluciones que optimicen los costes de producción y la cadena de suministro de dichos artículos. Por ello, la propuesta es el uso de la fabricación aditiva para la producción de aquellos artículos con baja demanda con el fin de optimizar los costes asociados a la fabricación y el suministro. El objetivo principal de la tesis es realizar una metodología de diseño y fabricación que permita a los ingenieros transformar la manera de producir, de los procesos convencionales a la fabricación digital con tecnologías aditivas. Existen una serie de barreras tecnológicas en la fabricación aditiva, como son la tecnología, el material, el diseño y las referencias, que hacen que la transformación digital no sea trivial. Por ello, es necesario la creación de un método que sea capaz de superar las barreras técnicas y económicas con el objetivo de transformar el proceso de producción de forma satisfactoria. A nivel de organización, los objetivos que se han marcado son decrementar la depreciación económica-contable causada por el tiempo de permanencia en stock de los artículos, reducir o eliminar el riesgo de obsolescencia de las referencias y reducir el tiempo de entrega de recambios para dar un mejor servicio de suministro al cliente. En conclusión, se trata de una contribución metodológica extrapolable a cualquier organización que pretende adoptar los sistemas de fabricación aditiva basados en plásticos en su entramado industrial. Además, se ha conseguido avanzar en el estado del arte con un método, basado en un sistema experto, que se diferencia de los demás por las siguientes razones: se focaliza en el proceso MJF y PA12, proporciona sugerencias de rediseño, fabricación y postprocesos y valora la factibilidad técnica y económica de la transformación digital. Fruto de dicho estudio se han determinado cuales son las limitaciones tecnológicas y de los materiales que no permiten la introducción masiva de la fabricación aditiva en las empresas productivas.Postprint (published version

Refuerzo de puentes de luces medias por conversión en arco atirantado tipo network

Según estudios estadísticos a nivel mundial, una de las principales causas de fallos en puentes corresponde a problemas relacionados con la interacción entre estructura e hidráulica produciendo altos costos humanos y económicos. La mayoría de las patologías se relacionan con procesos de socavación y erosión en pilas y estribos, específicamente en las cimentaciones de las pilas, siendo necesario tomar medidas para su refuerzo. Las dificultades en la inspección y mantenimiento de la infraestructura, junto con la ineficiencia y elevados costos en la implementación de los refuerzos convencionales (pilotajes, recrecidos, entre otros) ha motivado al Departamento de Puentes, Ministerio de Obras Públicas de Chile, el desarrollo de una nueva técnica de refuerzo con el objetivo de eliminar la causa de la patología: las pilas y sus cimentaciones, focalizándose el estudio en puentes con tipología de viga continua de varios vanos de hormigón armado. La metodología propuesta considera el cambio estructural del puente incorporando arcos superiores atirantados con configuración de péndolas network y vertical encargados de levantar tablero y esfuerzos en el arco. A partir de ello, se verifica el comportamiento del refuerzo en etapas de construcción y posteriormente en estado de servicio mediante un análisis de las cargas de tráfico y accidentales (capítulo 5). Los resultados dan lugar a la sistematización del método de refuerzo alternativo propuesto, incluyendo la propuesta estructural y tecnológica, la factibilidad del proceso constructivo y, finalmente, un conjunto de criterios básicos de diseño para este tipo de refuerzos (capítulo 6). Finalmente, la validación estructural del método y un primer estudio económico de costes comparado respecto a otros métodos convencionales de refuerzo, entregan para futuros ingenieros un conjunto de criterios y recomendaciones básicas para la implementación de esta técnica. el tablero del puente original, el cuál, gracias a la aplicación de un pretensado exterior, actúa como tirante del sistema del arco, contrarrestando los empujes horizontales del mismo en los arranques. El levantamiento del tablero desde los soportes permite la demolición de éstos, reduciendo los riesgos relacionados con la interacción de la estructura con el flujo del cauce; además de reutilizar parte del puente original y entregar un nuevo concepto estético. Para determinar la factibilidad del método, se pone énfasis en el estudio del método constructivo a partir del proceso de tesado de las péndolas así como en su comportamiento en servicio posterior, teniendo en cuenta las solicitaciones sísmicas, de gran importancia en Chile. El proceso constructivo a plantear debe satisfacer dos requisitos fundamentales: evitar tensiones excesivas en el tablero para no superar las solicitaciones existentes en el puente original; y permitir un levantamiento total de la superestructura desde las pilas dañadas. El tener que mantener unos determinados niveles de tensión en el tablero original supone una complejidad adicional respecto a lo que sería el diseño y construcción de un puente arco tipo network totalmente nuevo. Nos encontramos pues ante un problema de optimización (orden y magnitud de las fuerzas de tesado para levantar el tablero) con fuertes condiciones de contorno (no superar los niveles máximos de esfuerzos en el tablero original). Frente a la complejidad del proceso de optimización multiobjetivo del proceso de tesado, se descarta el uso de una optimización manual (prueba y error), en favor de una metodología que combina el uso automatizado de programas de elementos finitos y métodos de optimización meta-heurísticos (algoritmos genéticos). Esta herramienta, desarrollada, calibrada y validada (capítulo 3), proporciona todo un conjunto de soluciones factibles del proceso constructivo. El algoritmo desarrollado se utiliza como herramienta para el estudio e implementación de esta metodología en dos puentes carreteros ubicados en la zona central de Chile, con tipología original de viga continua y con importantes problemas de socavación: San Luis (60 metros de longitud total distribuidos en cuatro vanos) y Puangue (72 metros de longitud total distribuidos en cuatro vanos). Mediante la aplicación práctica a estos dos puentes carreteros, se desarrolla un estudio paramétrico en etapa constructiva (capítulo 4), considerando como variables: el tipo de perfil del arco, la configuración de las péndolas network, entre otros, entregándose la influencia que tiene cada una de ellas en relación a la capacidad de levantamiento, admisibilidad de tensiones en elAccording to statistical studies worldwide, one of the main causes of damages in bridges correspond to problems related to the interaction between structure and hydraulic provoking high human and economic costs. Most pathology is related to processes of scour and erosion in piers and abutments, specifically in the foundations of the piers, being necessary to take strengthening measures. The difficulties in inspection and maintenance of infrastructure, and the inefficiency related to the high costs in the implementation of conventional strengthening methods (pile driving, screeds, etc.) has prompted the Department of Bridges, Ministry of Public Works of Chile, the development of a new method of strengthening in order to eliminate the cause of the pathology: the piers and its foundations, focusing the study on continuous bridges with several spans and cross-section of built up reinforced concrete beams plus an upper slab. The proposed methodology considers a structural change of bridge by the incorporation of upper arches with a network and vertical hangers arrangement, which, through the application of external prestressing, allows the system to behave as a bow tied, balancing the horizontal thrusts in its edges. The lifting of the deck from the supports via the vertical hangers allows their demolition, reducing the risks associated with the interaction of the structure with the river flow (scour), in addition to reuse the original bridge and deliver a new aesthetic. To determine the feasibility of the method, the study emphasizes on the construction method, specially on the process of tensioning of the hangers and their behaviour in service, considering the seismic loads, relevant in Chile. The construction process proposed must satisfy two fundamental requirements: to avoid excessive stress on the deck not to exceed the stresses existing in the original bridge or the maximum material strength and allowing a total lift of the superstructure from the damaged piers. Maintain certain level of stress on the original deck is an additional significant complexity, compared with the design and construction of a new network arch bridge. This derives on an optimization problem (order and magnitude of tensioning forces to lift the deck) with strong boundary conditions (not to exceed the maximum internal forces in the original deck). Given the complexity of multi-objective optimization of the tensioning process, the use of manual optimization (trial and error) is rejected, for a methodology that combines the use of automated finite element programs and methods of optimization meta-heuristics (genetic algorithms). This tool, developed, calibrated and validated (Chapter 3) provides a whole set of feasible solutions of the construction process. The algorithm developed is used as a tool for the study and implementation of this methodology on two highway bridges located in central Chile, with a original typology of continuous beam and important problems of scour: San Luis (60 meters total length in four spans) and Puangue (72 meters total length in four spans). Through the practical application of these two road bridges, a parametric study of the constructive stages is developed (Chapter 4), considering as variables: the arch profile, the network hangers arrangement, among others, giving the influence of each in relation to the lifting capacity, admissibility of stresses in the deck and internal forces in the arch. From this, the performance in construction and service stages is studied through an analysis of traffic and accidental loads (chapter 5). The results, lead to the systematization of the strengthening proposed method, including structural and technological proposals, the feasibility of the construction process and finally, a set of basic design criteria for this type of strengthening (Chapter 6). Finally, the structural validation of the method and a first economic study of costs compared to other conventional strengthening methods give a set of criteria and recommendations for the implementation of this technique.Segons estudis estadístics a nivell mundial, una de les principals causes de fallades en ponts correspon a problemes relacionats amb la interacció entre estructura i hidràulica produint alts costos humans i econòmics. La majoria de les patologies es relacionen amb processos de soscavació i erosió en piles i estreps, específicament en les fonamentacions de les piles, i caldrà prendre mesures per reforç. Les dificultats en la inspecció i manteniment de la infraestructura, juntament amb la ineficiència i elevats costos en la implementació dels reforços convencionals (pilotatges, recrescuts, entre altres) ha motivat al Departament de Ponts, Ministeri d'Obres Públiques de Xile, el desenvolupament de una nova tècnica de reforç amb l'objectiu d'eliminar la causa de la patologia: les piles i els seus fonaments, focalitzant l'estudi en ponts amb tipologia de biga contínua de diversos trams de formigó armat. La metodologia proposada considera el canvi estructural del pont incorporant arcs superiors atirantats amb configuració de pèndoles network i vertical encarregats d'aixecar el tauler del pont original, el qual, gràcies a l'aplicació d'un pretensat exterior, actua com tirant del sistema de l'arc, contrarestant les empentes horitzontals de la mateixa en les arrencades. L'aixecament del tauler des dels supports permet la demolició d'aquests, reduint els riscos relacionats amb la interacció de l'estructura amb el flux de la llera, a més de reutilitzar part del pont original i donar un nou concepte estètic. Per determinar la factibilitat del mètode, es posa èmfasi en l'estudi del mètode constructiu a partir del procés de tesat de les pèndoles així com en el seu comportament en servei posterior, tenint en compte les sol·licitacions sísmiques, de gran importància a Xile. El procés constructiu a plantejar ha de satisfer dos requisits fonamentals: evitar tensions excessives en el tauler per no superar les sol·licitacions existents en el pont original, i permetre un aixecament total de la superestructura des de les piles danyades. El haver de mantenir uns determinats nivells de tensió en el tauler original suposa una complexitat addicional respecte al que seria el disseny i construcció d'un pont arc tipus network totalment nou. Ens trobem doncs davant d'un problema d'optimització (ordre i magnitud de les forces de tesat per aixecar el tauler) amb fortes condicions de contorn (no superar els nivells màxims d'esforços en el tauler original). Davant la complexitat del procés d'optimització multiobjectiu del procés de tesat, es descarta l'ús d'una optimització manual (prova i error), a favor d'una metodologia que combina l'ús automatitzat de programes d'elements finits i mètodes d'optimització meta-heurístics (algorismes genètics). Aquesta eina, desenvolupada, calibrada i validada (capítol 3), proporciona tot un conjunt de solucions factibles del procés constructiu. El algorisme desenvolupat s'utilitza com a eina per a l'estudi i implementació d'aquesta metodologia en dos ponts carreters ubicats a la zona central de Xile, amb tipologia original de biga contínua i amb importants problemes de soscavació: Sant Lluís (60 metres de longitud total distribuïts en quatre obertures) i Puangue (72 metres de longitud total distribuïts en quatre obertures). Mitjançant l'aplicació pràctica a aquests dos ponts carreters, es desenvolupa un estudi paramètric en etapa constructiva (capítol 4), considerant com a variables: el tipus de perfil del arc, la configuració de les pèndoles network, entre altres, lliurant la influència que té cada una d'elles en relació a la capacitat d'aixecament, admissibilitat de tensions en el tauler i esforços en l'arc. A partir d'això, es verifica el comportament del reforç en etapes de construcció i posteriorment en estat de servei mitjançant una anàlisi de les càrregues de trànsit i accidentals (capítol 5). Els resultats donen lloc a la sistematització del mètode de reforç alternatiu proposat, inclosa la proposta estructural i tecnològica, la factibilitat del procés constructiu i, finalment, un conjunt de criteris bàsics de disseny per a aquest tipus de reforços (capítol 6). Finalment, la validació estructural del mètode i un primer estudi econòmic de costos comparat respecte a altres mètodes convencionals de reforç, lliuren per a futurs enginyers un conjunt de criteris i recomanacions bàsiques per a la implementació d'aquesta tècnica

Design and prototyping of compliant mechanisms for biomimetic locomotion

[ES]En el presente Trabajo de Fin de Grado se estudia la construcción de un robot móvil con locomoción biomimética utilizando mecanismos flexibles que en un futuro podría utilizarse para el desplazamiento de cargas por terrenos accidentados. Existen diversas ventajas para que la locomoción biomimética pueda sustituir a la locomoción por ruedas en el transporte de cargas. Destaca la mayor capacidad para trabajar sobre superficies de mayor dificultad debido a la naturaleza del terreno. Además, estos mecanismos son incluso capaces de saltar obstáculos y con gran frecuencia suelen consumir menos energía. En este trabajo se sustituyen los mecanismos rígidos convencionales por mecanismos flexibles que presentan numerosas ventajas frente a los primeros

Estudio de los procesos celulares inducidos por campos eléctricos en sistemas Lab-on-a-Chip

[spa] En esta tesis doctoral se ha estudiado de forma sistemática la relación entre los campos eléctricos y las células, y los efectos que éstos tienen a diferentes niveles (supervivencia, metabolismo, expresión proteica, morfología), en dispositivos de tipo Lab-on-a-Chip y aplicándolo a un caso concreto de un concentrador basado en dielectroforesis. Se ha realizado de manera que se ha podido diferenciar la aportación de cada uno de los parámetros eléctricos a los cambios. Se ha diseñado, fabricado y comprobado un chip que permite la aplicación de campos eléctricos controlados a células así como la evaluación de parámetros objetivos. Se han realizado dos versiones del mismo chip, con electrodos en oro y en ITO. El sistema se ha controlado en sus aspectos fluídicos y eléctricos, así como en el comportamiento térmico y la variación de la conductividad con el tiempo. Se ha realizado una simulación en COMSOL para determinar cuál es el rango en el que es más interesante centrar el estudio. Para ello se han simulado las condiciones de campo eléctrico sobre un modelo de la bacteria Escherichia coli como una elipsoide alargada con 3 capas. El análisis de los resultados en frecuencia de la intensidad de campo, densidad de corriente y disipación de potencia muestra que la corriente comienza a atravesar la célula a una frecuencia entre 100 KHz y 1 MHz, y otorga un rol importante a la pared bacteriana en cuanto a diana de la corriente eléctrica. Se ha realizado una simulación complementaria de la variación de la impedancia del sistema formado por el chip y la solución de las bacterias. La combinación de ambas informaciones nos permite escoger como frecuencias más relevantes para el estudio las comprendidas entre 100KHz y 1 MHz. El primer bloque de investigación se ha realizado sobre el modelo biológico bacteriano: Escherichia coli. Las magnitudes evaluadas se han dividido en dos grupos: eléctricas (Intensidad de campo, Corriente y Frecuencia) y no eléctricas (tiempo, temperatura y concentración). Los resultados principales son los siguientes: Se puede establecer como umbral de letalidad de la intensidad de campo eléctrico un valor inferior al considerado habitualmente de 1000 V/cm, ya que se consigue una mortalidad del 80% de la población con una intensidad de campo de 660 V/cm, y de un 50 % con campos de 400 V/cm. Se han evidenciado daños subletales en el aumento de los tiempos de generación, así como en la dinámica de crecimiento. A frecuencias altas la mortalidad se hace más elevada. La corriente eléctrica se evidencia a través de los resultados como la magnitud principal en relación a la supervivencia celular. La aplicación de la temperatura amplifica el efecto del campo eléctrico, mostrando una sinergia entre ambas magnitudes. En general, el tiempo no afecta de forma lineal. Parece haber una disminución de la viabilidad en el primer instante de aplicación del campo eléctrico. Posteriormente las células se adaptan y mayor tiempo de aplicación no repercute en una mayor letalidad. Analizando los valores de la supervivencia a diferentes concentraciones, encontramos que concentraciones muy altas producen un efecto de “protección” sobre las células. Posteriormente se ha profundizado en las implicaciones biológicas subletales que tienen los dispositivos LOC, aplicándolo a un dispositivo concentrador de bacterias, y se han hecho estudios proteómicos y de alteraciones morfológicas. Para valorar el efecto del campo eléctrico se ha realizado un análisis de expresión proteica mediante un SDS-PAGE. A las intensidades utilizadas en el dispositivo concentrador no se observan cambios en el proteograma. Si aumentamos la corriente eléctrica, observamos variaciones en la expresión de las proteínas, correspondientes mayoritariamente a dos grupos: Outer Membrane Proteins A (ompA) y Proteínas 2 ribosomales implicadas en el proceso de translación. También se ha observado que las muestras irradiadas tienen una longitud promedio mayor que las de la muestra control, siendo esto un indicio de posibles mecanismos SOS de reparación. El segundo modelo biológico sobre el que se ha trabajado es la línea celular C2C12 de premioblastos inmortalizados de ratón. En este caso, el estudio ha consistido en el diseño y puesta a punto del sistema capaz de albergar las células, permitir su crecimiento normal y aplicar de forma controlada los campos eléctricos. Se han determinado las pruebas a realizar para estudiar un posible cambio de linaje de destino inducido por campos eléctricos, obteniéndose un patrón de referencia con el cual comparar los resultados obtenidos. El sistema ha demostrado ser adecuado para estos estudios y queda preparado para posteriores investigaciones

Contribución al desarrollo de una interfaz gráfica de usuario para el diseño, optimización y análisis de antenas mediante el método de los momentos

Véase fichero adjunt