Fenómenos de crecimiento y fractura de materiales

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de la Materia Condensada. Fecha de lectura: 05-12-199

Modelos de simulación en tiempo real de sistemas granulares mediante autómatas celulares.

RESUMEN Las herramientas de formación basadas en simulación y realidad virtual se han convertido en las últimas décadas en una potente erramienta para la formación y el entrenamiento de multitud de tareas, especialmente aquéllas que conllevan un coste o un riesgo elevado.   Debido a las exigencias de este tipo de aplicaciones, los modelos dinámicos utilizados deben  reproducir el comportamiento del sistema simulado con suficiente realismo como para qu los hábitos adquiridos por los aprendices sean correctos. Además, deben ser suficientemente robustos y eficientes como para poder ejecutarse de forma interactiva en tiempo real.   Dentro del ámbito de la simulación de maquinaria pesada, los sistemas granulares y la interacción con el terreno (arena, grava, material granel, etc.) forman parte de las tareas  fundamentales que realiza el usuario. Sin embargo, como consecuencia de una metodología inadecuada, existe una deficiencia importante en los modelos existentes para simulación interactiva en tiempo real.   A lo largo de este trabajo se revisa la metodología de modelado utilizada habitualmente, y se desarrolla un conjunto de modelos dinámicos para la simulación de sistemas granulares.   Para conseguir modelos con un comportamiento suficientemente realista, se parte de estudios teóricos sobre el comportamiento de los sistemas granulares y la interacción con el suelo. A partir de estos estudios, y utilizando el modelo computacional de los Autómatas Celulares, se desarrolla un conjunto de modelos dinámicos que permiten la simulación interactiva de un sistema granular y una herramienta   Los modelos se validan  utilizando los trabajos teóricos anteriores, y se analiza el significado de los parámetros para permitir su ajuste en función del tipo de material que se desee simular.   Para conseguir una implementación eficiente de los modelos que permita la simulación en tiempo real, se analizan las propiedades estadísticas de la dinámica del sistema. Gracias a este análisis se consigue alcanzar un coste inferior a cuadrático respecto a las dimensiones del sistema simulado.   Se revisan las técnicas de representación gráfica existentes y se mejora la representación de las zonas de flujo por medio de l utilización de técnicas de multitextura programadas en el procesador gráfico. ______________________________________________________________________________________________The training tools based on simulation and virtual reality have become in recent decades into a powerful tool for education and training of many tasks, especially those that involve a cost or a high risk.   Due to the demands of such applications, the dynamic models have to reproduce the behavior of the system simulated with sufficient realism so that the habits acquired by trainees are correct. Furthermore, they must be sufficiently robust and efficient to be able to run interactively in real time. Within the scope of the simulation of heavy machinery, granular systems and the interaction with the ground (sand, gravel, bulk material, etc..) are part of the fundamental tasks performed by the user. However, as a result of inadequate methodology, there is a major deficiency in existing models for real-time interactive simulation. Throughout this work we review the modeling methodology used routinely, and developed a set of dynamic models for the simulation of granular systems. To obtain models with a sufficiently realistic behavior is part of theoretical studies on the behavior of granular systems and interaction with the ground. From these studies, and using the computational model of cellular automata, we develop a set of dynamic models that allow for interactive simulation of a granular system and a tool. The models are validated using the previous theoretical work, and discusses the significance of the parameters to allow adjustment of the type of material you want to simulate. To achieve an efficient implementation of the models to allow the simulation in real time, we analyze the statistical properties of the dynamics of the system. Thanks to this analysis we reach a cost of less than quadratic with respect to the dimensions of the simulated system. We review the existing techniques of graphic representation and improving the representation of the flow areas through the use of techniques multitextured programmed in the processor graph.

Incorporación de nanotubos de carbono en estructuras metal-orgánicas para el almacenamiento de hidrógeno

209 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales.En nuestros días el almacenamiento de hidrógeno sigue siendo una limitante para aprovechar todo el potencial que tiene este recurso en producir energía limpia, en respuesta a ello, esta investigación se enfoca en la utilización de los nanotubos de carbono y las estructuras metal-orgánicas como alternativas, ya que ambos presentan excelentes capacidades de adsorción de hidrógeno. En esta tesis se propuso aprovechar dos de los materiales más prometedores tecnológicamente en la adsorción física de hidrógeno; los nanotubos de carbono y las estructuras metal-orgánicas, creando un material híbrido que logre acercarse a los requerimientos del Departamento de Energía de los Estados Unidos para su aplicación. Para lograrlo se sintetizaron por la vía solvotermal materiales compósitos basados en nanotubos de carbono incorporados in situ en MOFs(FeBTC, HKUST-1, y MOF-177). Este trabajo logró avances muy importantes en cuanto a la modificación de las MOFs mejorando sus propiedades texturales y morfológicas del material y así promover su aplicación tanto en procesos de adsorción como en otros campos de aplicación. En este proyecto de investigación se obtuvieron resultados muy interesantes en cuanto a las capacidades de adsorción de hidrógeno siendo 27.4 % mayores a los reportados en la literatura para la HKUST-1 y 54% para la MOF-177, también se logró observar mediante estudios de adsorción como el calor isostérico de adsorción aumenta cuando se le incorporan los nanotubos a las MOF, demostrando que la incorporación de estas nanoespecies crean nuevos sitios de mejor interacción. Además, la incorporación de estas nanoestructuras de carbono en todas las MOFs logró aumentar su estabilidad térmica hasta en 100°C para la FeBTC, lo cual abre una posibilidad para su utilización en otros campos como la catálisis y otras aplicaciones donde la estabilidad del material lo limitaba. Intentar explicar los resulados a nivel microscópico nos llevo a estudiar el comportamiento de una MOF (HKUST-1) mediante estudios teóricos de DFT en VASP, esto con el objetivo de entender como interactúan las moléculas del gas con las MOF y la posibilidad de que los NTC´s interactúen con está. Parte de la información obtenida de los estudios teóricos logró corroborar lo obtenido de los estudios de la adsorción de hidrógeno a presiones moderadas, utilizando el sistema de espectroscopia Raman in situ mediante el uso de una celda construida en nuestro laboratorio.The hydrogen storage is still a limiting factor to exploit the full potential of this resource in producing clean energy. In response, this research focuses on the use of carbon nanotubes and metal-organic frameworks as promising materials because they present excellent hydrogen adsorption capacities. In this thesis it was proposed to take advantage of two of the most technologically promising materials in the physical adsorption of hydrogen; Multi-walled carbon nanotubes and metal-organic frameworks, creating an composite material that archieves to gather the requirements published by Department of Energy for its application The incorporation of carbon nanotubes in the metal-organic frameworks will increase the adsorption capacity of the MOF. To achieve were synthetized by the solvotermal route composite materials based on carbon nanotubes incorporated in situ in MOFs (FeBTC, MOF-177 and HKUST-1). This work achieved very important advances in the modification of the MOFs improving its textural and morphological properties of the material, so that promote its application in both adsorption processes and other fields of application. In this research project, very interesting results were obtained in terms of hydrogen adsorption capacities, being 27.4% higher than those reported in the literature for HKUST-1 and 54% for MOF-177. It was also observed how the adsorption isosteric heat increases when the nanotubes are incorporated in the MOF, demonstrating that the incorporation of these nanospecies creates new sites of better interaction. On the other hand, the incorporation of carbon nanostructures in all MOFs to increase their thermal stability up to 100 ° C for FeBTC, which opens up a possibility for their use in other fields such as catalysis and other applications where the stability of material is limited. In the results at a microscopic level, we studied the behavior of a MOF (HKUST-1) through theoretical studies of DFT in VASP, with the aim of understanding how the gas molecules interact with the MOF and the possibility that NTC's interact with this. Part of the information obtained by the theoretical studies was corroborated through the studies of hydrogen adsorption at moderate pressures, using in situ Raman spectroscopy system by using a quartz cell constructed in our laboratory.Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México)

Post-Alphabetic Technopathologies: performative literacy and somatization of the internet

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Bellas Artes, leída el 26 de enero de 2021Tecnopatías post-alfabéticas: lectoescritura performativa y somatización de internet es un documento de unos 68MB y unas 400 págs que aborda las problemáticas del lenguaje en internet y de cómo éstas influyen en los cuerpos. Desde el primer mensaje entrecortado emitido en ARPANET en 1969 hasta la hiperestimulación actual de las TIC, internet de-codifica la materia alfabética y genera un eje tensional entre sus velocidades de distribución suprahumanas y la asimilación por parte de lxs usuarixs. La investigación orbita en primera instancia sobre el concepto post-alfabético recogido en el libro de Franco Beradi —Bifo— Generación Post-Alfa: patologías e imaginarios en el semiocapitalismo, publicado en 2007. Así, se actualiza el término insertándolo en las generaciones de internet 2.0; las patologías se plantean como somatizaciones tecnológicas; los imaginarios son interpretados en base a su propagación a través de la lectoescritura digital, y el semiocapitalismo es precisado según los nuevos términos capitalingüismo e internet del lenguaje o IDL. Las fracturas del lenguaje en las eficientes dinámicas de las TIC causan que el significante premie sobre el significado y que lo cuantitativo se vuelva cualitativo. La mutación alfabética se identifica desde la imprenta hasta la dislocación en el teclado QWERTY, pasando por los lenguajes informáticos y los textos volcados por un sinfín de softwares, algoritmos e Inteligencias Artificiales. La segunda parte se dedica a especular sobre los cuerpos y los estados mentales potenciales entendidos como consecuencia del atropello informacional y de las lógicas competitivas y proactivas del neoliberalismo digital. La forma en la que nos relacionamos con las TIC es vehiculada por los toqueteos rápidos en la pantalla y por la nueva tactilidad subrogada, por la mirada reseca y escasa de parpadeo y por todo tipo de posturas forzadas por la dependencia que la hiperconectividad acarrea. Las tecnopatías específicas y claramente localizadas en el organismo se conjugan con la borrosidad de lo psicosomático y coreografían una conducta espasmódica. En suma, se reflexiona sobre si los nuevos hábitos tecnológicos pueden formar nuevos cuerpos. La tesis pone en práctica un metalenguaje que reformatea las distintas secciones, desde los agradecimientos y los índices hasta las conclusiones. Se trata de hacer fértiles los intersticios simbólicos de los malentendidos digitales con procesos de escritura performativa conjugados mediante la relación usuarix-software. Esta investigación artística basada en significantes va de la casualidad a la causalidad — apofenia— y se mueve entre la visualidad y lo visionario. Por último, hay que señalar que la investigación excede al documento debido a que se ha diseminado a lo largo de la duración del doctorado por las redes sociales —RRSS— del autor y por distintas salas de arte de referencia en el panorama nacional.Post-Alphabetic Technopathologies: Performative literacy and somatization of the internet is a document of about 68MB and 400 pages which addresses the problems of language on the internet and how these influence bodies. From the first choppy message broadcast on the ARPANET in 1969 to the current hyperstimulation of ICT, the internet de-codes alphabetical matter and generates a tension axis between its supra-human distribution speeds and the assimilation by users. The research orbits in the first instance on the post-alphabetic concept collected in Franco Beradi's book Post-Alpha Generation: Pathologies and imaginaries in semiocapitalism, published in 2007. Thus, the term is updated by inserting it into the Internet 2.0 generations; pathologies are considered as technological somatizations; imaginaries are interpreted based on their propagation through digital literacy, and semiocapitalism is specified according to the new terms capitalinguism and the internet of language or IOL. Language fractures in the efficient dynamics of ICT cause the significants prevails over the meanings and the quantitative to become qualitative. The alphabetic mutation is identified from the printing press to the dislocation on the QWERTY keyboard, passing through computer languages and texts dumped by a myriad of softwares, algorithms and Artificial Intelligences. The second part is devoted to speculating on bodies and potential mental states understood as a consequence of the informational abuse and the competitive and proactive logic of digital neoliberianism. The way in which we relate to ICT is conveyed by the quick touches on the screen and by the new surrogate tactility, by the dry gaze and scarce of blink and by all kinds of postures forced by the dependence that hyperconnectivity brings. Specific and clearly localized technopathologies in the organism are combined with the blurring of psychosomatic and choreograph a spasmodic behavior. In short, it reflects on whether new technological habits can form new bodies. The doctoral thesis implements a metalanguage that reformats the different sections, from acknowledgments and indexes to conclusions. It is about making the symbolic interstices of digital misunderstandings fertile with performative writing processes conjugated through the user-software relationship. This artistic research based on signifiers goes from chance to causality —apophenia— and moves between the visuality and the visionary. Finally, it should be noted that the research exceeds the document because it has been disseminated throughout the duration of the doctorate by the author’s social networks profiles and by different reference art rooms of the Spanish panorama.Fac. de Bellas ArtesTRUEunpu

Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

Postprint (published version