Dissertations / Theses on the topic 'Cinemática, dinámica y rotación'

Ingeniero Civil Matemático
La presente memoria tiene por objetivo principal el estudio de nilsistemas que aparecen como factores -los nilfactores- de sistemas dinámicos que se obtienen como extensiones por cociclo de una rotación minimal. El estudio de nilsistemas y nilfactores ha ganado importancia desde la demostración dada por B. Host y B. Kra, en 2005, de la convergencia de algunas medias ergódicas no convencionales. A partir de su demostración se han encontrado aplicaciones importantes de los nilsistemas en Teoría Ergódica y que han inspirado otras áreas de las matemáticas, como la Combinatoria Aditiva. En su artículo, Host y Kra desarrollaron una teoría de nilsistemas desde el contexto medible. El desarrollo topológico de los nilsistemas se ha profundizado a partir de dos artículos: de B. Host, B. Kra y A. Maass y de S. Shao y X. Ye, en 2010, donde se muestra que cada sistema dinamico topológico tiene factores que son nilsistemas de cualquier orden y que se obtienen a partir de la relación denominada de proximalidad regional de orden d, d>=1. Dada la falta de cálculos explícitos de estos nilfactores para sistemas no triviales, en la presente memoria se estudian estos objetos en una familia de sistemas dinámicos bien estudiada. Durante esta investigación, se encuentra un objeto introducido por G. Atkinson en 1978 para extensiones por cociclos en grupos abelianos localmente compactos, llamado rango esencial, el cual entre otras cosas, caracteriza los sistemas topológicamente ergódicos. Se observa una gran similitud entre una caracterización del rango esencial, dada por M. Lemańczyk y M. Mentzen en 2002, y la forma en que los llamados paralelepípedos dinámicos caracterizan la relación de proximalidad regional de orden d, mostrando que una adecuada generalización da buenas herramientas para el cálculo de los nilfactores maximales. Se define entonces el rango esencial de orden d de una extensión por cociclo, mostrando su estrecha conexión con la relación de proximalidad regional de orden d-1, a través de la cual se obtienen los nilfactores maximales. El rango esencial de orden d resulta tener buenas propiedades que simplifican el estudio de los nilfactores en nuestro contexto. Se muestra que los nilfactores de extensiones por cociclo de una rotación minimal son también extensiones por cociclos de la misma rotación, o simplemente la rotación. En el caso del nilfactor maximal de orden 1, i.e., el factor equicontinuo maximal, se muestra que sólo hay dos alternativas, éste es el sistema en si mismo -si el cociclo es linealizable y de grado nulo- o la rotación base -en otro caso. Además se muestra que los nilfactores de estos sistemas necesariamente se estabilizan y se conjetura que tal estabilización es de orden 2. Como resultado parcial en esta dirección, se muestra que en el caso linealizable, el sistema es siempre un nilsistema básico de orden 2. El estudio del caso no linealizable permitiría concluir sobre la veracidad de tal conjetura. El concepto de rango esencial de orden d introducido en el presente trabajo puede extenderse a un contexto más general, como es el caso del rango esencial introducido por Atkinson, quedando abierto el estudio de este objeto como herramienta para el cálculo de nilfactores en sistemas más generales.

La Escuela de Ingeniería Electrónica de UPC enfrenta la limitada disponibilidad de equipos de robótica, con los cuales los estudiantes puedan desarrollar experiencias en clases y laboratorios para afianzar sus conocimientos con valiosas experiencias prácticas. Ante esta situación, se propone desarrollar una plataforma virtual de simulación y control de robots, la cual mejorará la calidad de enseñanza de los estudiantes brindándoles una mejor comprensión de los temas tratados en el curso de Robótica e Inteligencia Artificial, mediante experiencias prácticas con un robot programable de cinco grados de libertad. El presente trabajo reporta el desarrollo de un software visual, en el cual se ha tomado como caso de estudio un robot manipulador AL5D de Lynxmotion. Se adopta la metodología de diseño de plataformas de realidad virtual, utilizando Matlab como entorno de desarrollo para simular y ejecutar secuencias de movimientos en el robot. Los modelos matemáticos resueltos del manipulador son implementados y probados, a fin de analizar y mejorar los algoritmos de Cinemática Directa, Cinemática Inversa y Control Cinemático, que serán enviados al robot para su posterior puesta en marcha. La plataforma de simulación y control desarrollada se utiliza como una herramienta educativa para mejorar las oportunidades de investigación aplicada y experimental. De esta forma, lograr enriquecer la currícula del curso de Robótica e Inteligencia Artificial en UPC.
UPC’s Electronic Engineering School faces limited availability of expensive robotics equipments, with which students can experiment in laboratories to improve their knowledge with valuable practical experiences. For this reason, a virtual simulation and control platform is developed. This platform will improve the quality of teaching provided to students giving them a better undestanding of the Robotics and Artificial Intelligence course, through practical experiences with a programmable five degrees of freedom robotic arm.

El siguiente tema de tesis corresponde al modelado cinemático y dinámico de un manipulador de 5 grados de libertad articulado verticalmente desarrollado en el Centro de Tecnologías Avanzadas de Manufactura CETAM de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Esta tesis forma parte de un proyecto multidisciplinario para el diseño, fabricación y puesta en funcionamiento de un manipulador con las características ya mencionadas. El modelado cinemático consta del desarrollo de la cinemática directa y la cinemática inversa. La cinemática inversa permitirá conocer las coordenadas de cualquier punto del manipulador en función de los ángulos generados en las articulaciones, mientras que la cinemática inversa permitirá conocer los ángulos de los actuadores en funciona de alguna posición espacial. La cinemática directa utiliza matrices de transformación homogéneas, que relacionan una serie de sistemas coordenados colocados estratégicamente a lo largo del manipulador. La cinemática inversa por otro lado, utiliza un método geométrico para su resolución. La dinámica del manipulador también consta del desarrollo de una dinámica directa y una inversa Para el desarrollo de la dinámica directa se utiliza la formulación de Walker-Orin para obtener las aceleraciones, velocidades y posiciones en función de los torques en los actuadores. En la dinámica inversa por otro lado, se utiliza la formulación de Newton-Euler con una ligera variación desarrollada por Luh, Walker y Paul, para determinar los torques en los actuadores en función de las posiciones, velocidades y aceleraciones. Esta serie ecuaciones dinámicas son manejadas mediante un algoritmo soportado en Matlab, que permite la iteración de las diferentes variables de una manera práctica, rápida y precisa.
Tesis

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión de Personas y Dinámica Organizacional
En Chile, la minería es una de las industrias que impacta en mayor medida la economía del país. De hecho, según cifras que maneja el Consejo Minero el año 2015, existe una participación del 31% de la producción mundial de cobre. Motivo por el cual, se evidencia un déficit de trabajadores calificados. Actualmente, “La oferta [de empleos] es mayor a la cantidad de egresados o candidatos en los rubros más técnicos” (Tapia, 2015, p.117). Inclusive, según lo aludido por Manuel Reyes, PhD(c) Mining Engineering de la Universidad de Chile, el 2012 se concebía un incremento en los proyectos mineros y con ello la falta de 37.638 trabajadores para el 2020. La demanda constante de profesionales universitarios que posean competencias críticas en Chile, genera la imperiosa necesidad de mantener los profesionales y evitar la rotación a otras empresas que compiten en el mismo rubro. La rotación de personal consiste en el “volumen de personas que ingresan y salen de la organización. (...) Tanto la entrada como la salida de recursos debe mantener entre sí mecanismos hemostático capaces de autorregularse mediante comparaciones y garantizar un equilibrio dinámico y constante” (Chiavenato, 2000, p.188). Los motivos frecuentes de movilidad laboral, recae en las oportunidades de ascenso (Robbins & Judge, 2013), con lo cual, según English (2013), la organización debe tener en sus políticas el diseño de líneas de desarrollo atractivos, para disminuir la fuga de profesionales. Parte de los factores que beneficia el establecer planes de sucesión y tener mapeado los cargos que son críticos para la organización, para así preparar a los posibles ocupantes de estos puestos, es la permanencia de los trabajadores que participan de programas de sucesión y desarrollo de carrera. Lo anterior se debe a que impacta directamente la motivación de los empleados, lo que tiene efectos positivos en la productividad, la retención de talentos y en la reducción de los niveles de ausentismo y rotación (Maldonado & Perucca, 2008). Es importante considerar que gestionar el desarrollo de los profesionales, es la función que permite alcanzar los objetivos organizacionales (Chiavenato, 2009). Este escenario implica “capacitar e incrementar el desarrollo profesional y personal” (Chiavenato, 2009, p. 8), con el objetivo de que los trabajadores tengan las condiciones necesarias para lograr los objetivos de las empresas. Dado esto, este estudio está centrado en la industria minera, la cual se encuentra con déficit de profesionales especializados, por lo que es imperioso para cada empresa de este rubro mantener las personas que se necesitan para conservar los niveles de producción. Por lo anterior, el propósito de esta investigación es establecer cuáles son los cargos críticos y de esta forma definir las personas que estarán en la línea de sucesión de los mismos, evaluando si lo anterior impacta en la disminución de interés de rotación voluntaria de los trabajadores que son identificados en las líneas de sucesión de los cargos críticos. En base a lo anterior, el objetivo general consiste en evaluar el impacto que produce en la percepción de rotación voluntaria en el establecimiento de línea de sucesión en cargos críticos de especialistas en minería. Para ello, se establecen tres objetivos específicos. En primer lugar se definirá los criterios que establecen un cargo crítico de especialista en minería. En segunda instancia, se determinará la línea de sucesión de cargos críticos de especialistas en minería. Por último, se comparará la percepción en el interés de rotación voluntaria en los profesionales que se encuentran en línea de sucesión de cargo crítico de especialista en minería, antes de saber que están en línea de sucesión y después de ser informados.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica
En este trabajo se estudia la fuente sísmica de tres terremotos de profundidad intermedia en la zona de subducción Nazca-Sudamérica, lo cual se realiza mediante inversiones cinemáticas y dinámicas en bajas frecuencias. La zona de ruptura es modelada como un parche elíptico ubicado dentro de un plano de falla fijo. Las inversiones se realizan usando datos banda ancha. Para encontrar los mejores modelos de ruptura se usa el método del Neighborhood Algorithm, donde sus niveles de error (X²) son calculados mediante una norma L² entre los registros aboservados y sintéticos. De los tres sismos analizados, el sismo Mw 6.7 que ocurrió el 11 de febrero de 2015 en la provincia de Jujuy es analizado con mayor detalle mediante las inversiones cinemática y dinámica, debido a su mayor tamaño y buena cobertura azimutal. La geometría elíptica de la zona de ruptura, la velocidad de ruptura y el deslizamiento máximo son calculados en la inversión cinemática. Por otra parte, además de la geometría de la zona de ruptura, la inversión dinámica permite obtener los esfuerzos y los parámetros de fricción involucrados en el proceso de fallamiento. Ambas inversiones convergen con bajos errores a modelos de ruptura cuyas geometrías elípticas son muy similares en términos de tamaño y posición dentro del plano de falla. Ambos modelos sugieren una propagación de la ruptura hacia el sur y hacia arriba del hipocentro, presentando coherencia con las ubicaciones de las réplicas. El modelo cinemático sugiere una velocidad de ruptura sub-shear, mientras que el modelo dinámico sugiere una caída de esfuerzos del orden de 30 MPa y una alta tasa de energía de fracturamiento cercana a los 21 MJ/m². Por otra parte, se analizan mediante inversiones cinemáticas otros dos sismos intraplaca de profundidad intermedia que ocurrieron el 20 de junio de 2011 (Mw 6.5) y el 30 de mayo de 2014 (Mw 5.6). La modelación se hace en ambos planos de falla para cada sismo, donde se encuentra que no es posible determinar el plano de falla que rompió a partir de las inversiones cinemáticas. Las soluciones óptimas encontradas en estos eventos tienen errores X² entre 0,2 y 0,4. Para ambos eventos las mejores soluciones sugieren velocidades de ruptura sub-shear. Finalmente, se concluye que la metodología permite modelar las características generales de la fuente sísmica en campo regional a bajas frecuencias, pero presenta algunas limitaciones para modelar los sismogramas observados cuando las distancias epicentrales de las estaciones usadas se incrementan. Además, al comparar las caídas de esfuerzos estimadas a partir de los resultados de las inversiones cinemáticas de estos tres sismos con los resultados de otros sismos interplaca tipo thrust ocurridos en la misma región estudiada, se vuelve a observar que los sismos intraplaca en general tienen caídas de esfuerzos mayores que los interplaca.

Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 2013
Desarrolla de un modelo computacional completo para estudiar el vuelo de insectos y aves pequeñas. Este modelo fue construido acoplando: un modelo cinemático, uno aerodinámico no estacionario, un modelo dinámico no lineal, y una técnica para combinar dichos modelos

Los lagos en Chile central, como la mayoría de los cuerpos lacustres a latitudes medias, se estratifican durante la temporada estival. La transición entre la zona superficial cálida denominada epilimnion y la zona profunda fría denominada hipolimnion, es usualmente brusca, lo que permite tener un modelo conceptual de dos capas de densidad homogénea, separados por una interfaz de densidad en la zona, denominada termoclina, que se ubica en la profundidad a la cual se registran los máximos gradientes verticales de densidad. A escala diaria, la principal fuente de energía de un lago es el viento que actúa en la superficie. El trabajo mecánico realizado por el viento se transfiere a la columna de agua como energía cinética turbulenta, teniendo capacidad suficiente para mezclar las aguas someras y excitar ondas en un amplio rango de escalas, desde seiches internos de baja frecuencia hasta ondas de alta frecuencia con características no-lineales y no-hidrostáticas, como las ondas tipo solitarias. Estas ondas se ven afectadas por la aceleración de Coriolis si la frecuencia inercial de la Tierra a la latitud del lago es mayor a la frecuencia de las ondas internas excitadas, trayendo como consecuencia la modificación de las ondas internas de gran escala, que pueden transformarse en ondas tipo Kelvin y Poincaré, principalmente. La dinámica de las ondas internas excitadas por el viento y afectadas por la rotación terrestre puede ser alteradas por fenómenos no-lineales cuando la escala de empinamiento, la cual está relacionada con la razón de aspecto de la estratificación, es menor que el periodo de las ondas internas. Considerando estas variables, o sea la acción del viento sobre la superficie, la acción de la rotación terrestre y la razón de aspecto de la estratificación, se llevó a cabo un estudio experimental de laboratorio, con el objetivo pricipal de estudiar la respuesta de ondas internas de gran escala en un cuerpo de agua estratificado afectado por la rotación del medio. Las experiencias fueron caracterizadas a partir de los números adimensionales Wedderburn, Burger y la razón de aspecto. El estudio experimental se desarrolló en el laboratorio de Hidráulica del Departamento de Ingeniería Civil, de la Universidad de Chile. Los principales resultados de esta investigación fueron la construcción de una mesa rotatoria experimental, la modelación y metodología experimental y los registros experimentales, con su posterior análisis. El montaje experimental permite modelar un variado rango de frecuencias de rotación, crear diferentes condiciones de estratificación utilizando mezclas salinas, generar inclinaciones de la interfaz de densidad hasta condiciones extremas, pudiendo simular la ausencia súbita de viento, que permite analizar el comportamiento de la interfaz de densidad luego que se pierde el estado forzado. La dinámica vertical de la picnoclina se registró con dos cámaras que rotan solidarias al estanque. Usando este sistema, se realizaron tres set de experimentos, con un total de 24 experimentos, los cuales buscaron capturar el comportamiento de las ondas internas variando cada uno de los parámetros analizados, con especial interés en las condiciones adimensionales existentes en el lago Villarrica, IX Región de Chile. Las observaciones permiten concluir que la relajación de la condición forzada inicial genera un seiche que evoluciona en el tiempo en respuesta a efectos de rotación, como ondas Kelvin y Poincaré, que, debido a sus interacciones no-lineales y no-hidrostáticos, degenera en ondas tipo solitones. A través del uso de un filtro Pasa-Banda se reconstituyeron sintéticamente los modos dominantes de oscilación observados en el espectro de densidad potencial de las series de tiempo, con los cuales se estudió y caracterizó: (1) Ondas no-lineales, tipo solitarias, las cuales fueron observadas para razones de aspecto menores a 0.5; (2) Interacción no-lineal y no-hidrostática de las ondas fundamentales Kelvin y Poincaré, la que fue observada principalmente para números de Wedderburn 0.5 (condición de upwelling); (3) Distribución de energía entre los modos dominantes, lo que arrojó que los modos fundamentales de las ondas Kelvin y Poincaré, contienen gran parte de la energía potencial del sistema; (4) Disipación de energía de la onda Kelvin debido a cambios en los números de Wedderburn, Burger y razón de aspecto, con lo que se obtuvo que tanto el efecto de la rotación, como los fenómenos no-lineales gatillados por la razón de aspecto y el número de Wedderburn son relevantes parámetros en la escala temporal de disipación de energía. Los resultados obtenidos permiten entender de forma más acabada el comportamiento no-lineal y no-hidrostático de las ondas internas en función de los forzantes externos, de la estratificación y la rotación del medio.

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN GESTIÓN DE PERSONAS Y DINÁMICA ORGANIZACIONAL
El proyecto de titulación analiza los factores que intervienen en la rotación de personal en una empresa del rubro de Alimentos y Bebidas en la región Metropolitana, Juan Valdez Café. Actualmente, la tasa de rotación mensualmente para el cargo de baristas es del 23%, por ende, el objetivo es indagar las causas y entregar propuestas y/o alternativas de intervención frente a la problemática presente. Como metodología, se realizó una revisión bibliográfica relacionada con aquellos componentes teóricos. Entre las principales causas de la rotación en las compañías; los modelos teóricos de remuneración, carga laboral, motivación y liderazgo, fueron analizados en el caso de Juan Valdez Café. Con una investigación cualitativo, focalizándose en entrevistas semiestructurada, análisis de encuestas de salida y observación directa. Se establece que existen causas principales de la alta rotación en Juan Valdez, tales como la baja remuneración, poca motivación y liderazgo y exceso de carga laboral. A partir de los resultados obtenidos se generan propuestas de intervención que favorecen la disminución de rotación de baristas que tiene la compañía. Se sugieren acciones tales como ofrecer nuevas jornada laboral de 40 y 25 horas, con la posibilidad de distribuirlas en 4 días a la semana y como uno de los factores más significativos es el impacto que ejerce la motivación y el liderazgo por parte de los superiores, se reitera la importancia de continuar con el reforzamiento en temas como Feedback, reconocimiento, acompañamiento y manejo de equipos.

Esta memoria para optar al grado de doctor por la Universidad de Alicante, en el área de Matemática Aplicada, se divide en ocho capítulos. En los cuatro primeros se lleva a cabo una revisión del problema de la rotación de la Tierra rígida y elástica, en formalismo hamiltoniano, y se introducen algunas alternativas originales a la construcción de ciertos elementos de la teoría. En los otros cuatro se presentan nuevas contribuciones al estudio analítico de los movimientos de precesión y nutación de la Tierra deformable. Estas se pueden agrupar en dos categorías: la obtención de fórmulas que describen el movimiento de rotación del eje de figura, que completan las existentes hasta la fecha, y la extensión del formalismo para hacerlo compatible con modelos reológicos de la Tierra más generales.

Doctor en Ciencias, Mención Geología
Se invierte la distribución de deslizamiento de cinco terremotos, 3 ocurridos en Chile (Tocopilla 2007, Mw 7.8; Michilla 2007, Mw 6.7; Maule 2010; Mw 8.8) y dos de Japón (Iwate 2008, Mw 6.8 y Tohoku 2011, Mw 9.0). Se realizan inversiones cinemáticas para ellos con la excepción de Michilla 2007 e inversiones dinámicas para Michilla 2007 e Iwate 2008. Las inversiones son hechas proponiendo a priori una distribución geométrica del área de ruptura formada por una o dos elipses y distribución gaussiana de deslizamiento. La búsqueda de la mejor solución se realiza utilizando el algoritmo de vecindad. Acelerogramas y GPS continuos (cGPS) fueron invertidos. Para Tocopilla 2007 se obtiene una distribución de slip caracterizado por 2 elipses. Para el terremoto del Maule dos elipses fueron propuestas encontrándose que el máximo deslizamiento se ubica en la zona norte de una ruptura de casi 500 km; para este terremoto además se identificaron las asperezas que controlaron el movimiento en el rango de frecuencias intermedias (0.02 Hz a 0.1 Hz) en la zona norte de la ruptura. El terremoto de Tohoku 2011 pudo ser caracterizado por la ruptura de una elipses y luego se realizó una búsqueda de la mejor solución utilizando un método de Monte Carlo fijando algunos parámetros y liberando solo 3 de ellos: velocidad de ruptura, deslizamiento máximo y el tamaño de la elipse (manteniendo fija la razón de aspecto entre sus ejes), encontrando que entre estos tres parámetros existen fuertes acoplamientos, confirmando que la solución no es única. También para este terremoto se realiza desarrolla una preliminar inversión utilizando una discretización clásica de rectángulos, encontrándose resultados similares a la inversión por elipse. Finalmente realizamos la inversión de dos terremotos intraplaca de profundidad intermedia de magnitud cercana a Mw 6.8. Para estos terremotos nosotros realizamos las primeras inversiones dinámicas liberando todos los parámetros. Aquí se confirma, realizando inversiones del tipo Monte Carlo, que las inversiones no son únicas y que la ruptura de los terremotos queda controlada por los parámetros de la ley de fricción, pudiendo tomar diferentes valores pero agrupándose en valores específicos de momento sísmico y kappa (kappa es un parámetro que relaciona la energía liberada con la energía disponible para que el terremoto se propague).

Ingeniero Civil
Los procesos físicos y bioquímicos de lagos estratificados están fuertemente relacionados con la dinámica de las ondas gravitacionales superficiales e internas, las cuales son excitadas principalmente por la acción del viento en la superficie libre. Dependiendo del tamaño y de la latitud del cuerpo lacustre, la estructura espacio-temporal del campo de ondas gravitacionales puede comenzar a ser afectada por la rotación terrestre, posibilitando la existencia de dos clases de ondas de gravedad de gran escala, conocidas ampliamente como ondas de Kelvin y ondas de Poincaré. La dinámica de éstas ondas puede verse alterada por fenómenos no-lineales, permitiendo la formación de ondas con características no-lineales, tales como las ondas tipo solitarias. En el Laboratorio de Hidráulica Francisco J. Domínguez, ubicado en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, se cuenta con un estanque cilíndrico montado sobre una mesa rotatoria con capacidad de inclinación, al interior de una cámara oscura. Allí se llevó a cabo un estudio experimental, con el objetivo de analizar la respuesta espacio-temporal de ondas gravitacionales - superficiales e internas - en un flujo afectado débilmente por la rotación del medio. Para ello, se realizaron 54 experimentos barotrópicos de una capa, donde se varió tanto la rotación como la inclinación inicial del sistema, y 3 experimentos baroclínicos de dos capas, donde se varió la rotación del medio y se delimitó superiormente el flujo con una tapa rígida. El campo de ondas de gravedad es excitado mediante la liberación de una inclinación lineal (diametral) inicial de las interfaces agua-aire y de densidad, respectivamente. La condición inicial induce ondas del tipo Kelvin y Poincaré, en respuesta al gradiente de presión horizontal inicial y a la rotación del medio, excitando todos los modos radiales del sistema y el modo azimutal fundamental. La evolución temporal de la perturbación de las interfaces se ha registrado con un CCD a lo largo del plano diametral inicialmente forzado, mediante la utilización del método óptico de fluorescencia inducida por láser (LIF). Adicionalmente, para los experimentos barotrópicos, la evolución temporal de la perturbación interfacial se registró en el borde mediante un sensor tipo capacitivo. El acoplamiento de ambos métodos permite caracterizar espacialmente el campo de ondas de gravedad. Resultados obtenidos del espectro de densidad potencial (PSD) y de la transformada de wavelet (WT) evidencian distintos comportamientos dinámicos del campo de ondas gravitacionales en función del espacio, la rotación y la perturbación inicial. Los resultados dan cuenta de una transferencia de energía, en el espectro gravitacional, desde los modos fundamentales de baja frecuencia, a sub-modos radiales y azimutales de alta frecuencia. La estructura de la cascada de energía está influenciada por la rotación y el régimen dinámico de las ondas de gran escala.

En esta memoria se ha estudiado, por primera vez y de manera exhaustiva, los efectos de la inconsistencia dinámica que está bien demostrado que existe entre las teorías oficiales de precesión y nutación, denominadas IAU2006 e IAU2000 respectivamente. Se ha cuantificado sus efectos en el análisis de datos de observación reales así como las interacciones que se inducen entre las dos componentes de las desviaciones del polo celeste, clasificadas de manera tradicional como precesión y nutación dependiendo fundamentalmente de su origen y de la longitud de su periodo. Se ha examinado los tres modelos de correcciones de las series de nutación que fueron propuestos a principios de 2018 por Escapa y Capitaine para su consideración por la comunidad científica y por los órganos correspondientes de la Unión Astronómica Internacional. Dichas correcciones se basan en todos los resultados previos obtenidos independientemente por ambos autores y sus respectivos colaboradores con el fin de lograr la consistencia dinámica completa de ambas teorías. La terna de modelos de corrección analizada incluye el antiguo modelo recogido en la Convenciones del IERS que ignora los efectos debidos a la diferencia de los valores de referencia de la oblicuidad de la eclíptica y la velocidad de precesión en longitud usados en las teorías IAU2000 e IAU2006, denominado (a) en el documento de trabajo citado de Escapa y Capitaine, otro modelo denominado (c) en este documento, que es el único que proporciona consistencia dinámica completa, así como un modelo simplificado, el (b) que está formado solo por todos los términos seculares mixtos del (c). Se ha realizado experimentos numéricos extendidos a diferentes intervalos de tiempo. Uno coincide con el periodo de ajuste de la teoría IAU2006, aproximadamente 1984-2003 ya que la versión en vigor se publicó en 2003. Otros se extienden hasta casi la actualidad, de 1984 a septiembre de 2018 y también de 1990 a 2018 si se suprimen las observaciones de la época inicial del VLBI que adolecían de mayores errores. Finalmente, se analizan los tres modelos en intervalos temporales de mayor longitud para los que no existen observaciones VLBI, por lo que en este caso los métodos no pueden ponderarse con los pesos asociados a las observaciones. La metodología fundamental procede analizando los residuales de las series originales y ajustando a cada modelo polinomios con grados que varían desde el 1 hasta el 5, ya que este último es el grado de los polinomios del modelo IAU2006, cuya obtención se basa en procedimientos empíricos. En los ajustes se emplean métodos de mínimos cuadrados ponderados, se calculan los valores de las desviaciones cuadráticas medias o WRMS de los datos originales y los residuales de cada ajuste, así como los errores formales de los coeficientes: También se realizan pruebas de significación estadística tanto para los ajustes individuales como para la comparación de modelos regresivos encajados, aunque suelen tener escaso poder de discriminación ya que casi siempre resultan muy significativas. Se obtiene que, aunque el efecto de las tres correcciones de la teoría de nutación sobre la varianza de los residuales es pequeño, pues solo reducen los valores del WRMS en pocos microsegundos de arco cuando se aplican a las series oficiales de datos de observación del IERS, existe un efecto sobre el propio modelo de precesión que podría denominarse “indirecto” y que es de mucha mayor trascendencia. Puede este resumirse diciendo que, mientras que la presencia de los términos seculares mixtos en los modelos de corrección implica que no pueden aproximarse por polinomios de grados hasta el 5 (salvo el idénticamente nulo) en intervalos de tiempo suficientemente largos, aunque insignificantes cuando se comparan con los 25.000 años del periodo de la precesión, como por ejemplo dos siglos, en cambio en intervalos de tiempo más cortos, particularmente en todos aquellos comprendidos dentro del periodo de observaciones VLBI dichos polinomios son capaces de aproximar las correcciones con gran precisión. Así, en el intervalo de ajuste 1984-2003, los polinomios absorben más del 90% de la varianza de los tres modelos estudiados. La cifra disminuye al aumentar la longitud del intervalo, de modo que en el periodo 1984-2018 baja al 60% y en las simulaciones del intervalo 1990-2030 solo absorbe un 50% de la varianza, de modo que el modelo IAU2006 se va deteriorando de manera clara aunque no alarmante y sus efectos serán más notorios en poco más de diez años. La consecuencia más directa de este hecho es que los coeficientes del actual modelo IAU2006 contienen contribuciones espurias que no se deben realmente al movimiento de precesión sino a la falta de aplicación de las correcciones del modelo de nutación en el periodo de ajuste 1984-2003. Los experimentos muestran también que ya es posible determinar correcciones al modelo de precesión que no se limiten a calcular desviaciones y tendencias, y que pueden efectuarse ajustes de los datos de la serie IERS EOP 14 C04 hasta los grados tercero y cuarto de manera que todos los coeficientes son muy significativos y el WRMS de los residuales de dichos ajustes es menor que para el grado 1. Además, los resultados para polinomios de grado superior al dos son más estables en cuanto a los valores de sus coeficientes. Por otra parte, los órdenes de magnitud de los términos de grados 0 y 1 son similares a los obtenidos en otros estudios de las series de datos que limitan su análisis al grado 1, por supuesto sin contemplar efectos de las correcciones aquí analizadas.

Fayos Sancho, J. (2008). Dinámica estructural de cuerpos de revolución rotatorios: aplicación al eje de un vehículo ferroviario [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1994
Palancia

Trabajo Final (IA)--FCEFN-UNC, 2014
Desarrolla las ecuaciones de movimiento y una herramienta de simulación (simulaciones numéricas) de alta fidelidad que permita investigar el comportamiento dinámico (sin considerar la aerodinámica) de un modelo simplificado de un concepto de aeronave X-Hale-UAV

Los tanques agitadores son ampliamente utilizados en diferentes industrias, en donde la eficiencia de las operaciones de mezclado tiene un impacto tanto en los costos como en la calidad del proceso, si a esto se le añade que para poder mantener la competitividad en el mercado, el tiempo de desarrollo del producto debe ser el menor posible y a un bajo costo, por ese motivo es necesario optar por nuevas formas para realizar nuevos diseños. En muchas empresas fabricantes de gran envergadura, el uso software de optimización se está convirtiendo en una herramienta ideal para conseguir estos objetivos. En este trabajo se utilizó las herramientas computacionales ANSYS CFX, MECHANICAL y DESIGN EXPLORATION para realizar una metodología que permita realizar la simulación numérica tanto a nivel de fluidos y estructural como para realizar la optimización de un modelo de tanque agitador. Para la elaboración de este procedimiento se optó por variar en un rango determinado ciertos parámetros geométricos y de funcionamiento. En el estudio fluido dinámico se trabajó tres fluidos: agua, metanol y aire, en donde los dos primeros se modelaron como “multicomponentes” es decir como fluidos miscibles, mientras que la interacción con el aire se modelo como “superficie libre”. Para esto, se utilizó el modelo de turbulencia SST (Shear Stress Transport), el cual demostró en un estudio anterior ser el que más se ajusta al ser contrastado con resultados experimentales, además se empleó los modelos de “marco de referencia móvil (MRF)” y de “Frozen Rotor” para tratar la interacción entre las partes móviles (rotor) y partes estáticas (tanque y deflectores). Para el análisis estructural se utilizó la metodología de interacción fluido-estructura (FSI) del tipo “unidireccional (one-way)” para determinar los esfuerzos y deformaciones en cada diseño. Finalmente, se utilizó el método de la superficie de respuesta (RSM) como base para la optimización, donde se utilizó un algoritmo estocástico (MOGA) como buscador de soluciones óptimas en el modelo del tanque agitador parametrizado, el cual consta de tres variables de entrada (ángulo de alabe, altura de impulsor y velocidad de rotación) y dos funciones objetivos: maximizar grado de mezcla y minimizar la potencia consumida. El presente estudio demuestra que la velocidad y el ángulo son los parámetros más incidentes en las funciones objetivas mencionadas anteriormente y que al variar estos parámetros se pueden obtener mejoras significativas en los resultados. En este estudio en particular se encontró que el ángulo de 60 grados y una altura de 300mm con respecto al tanque, mejora en un 8% y 36% el consumo de potencia y grado de mezcla respectivamente, para las configuraciones del tanque dadas.
Tesis

El conocimiento del comportamiento de los sistemas con elementos flexibles es cada vez mas importante en la técnica moderna. La notable mejora de las prestaciones dinámicas que comporta la reducción de la masa de los elementos en movimiento, se encuentra compensada por la pérdida de precisión que aparece como consecuencia de la flexibilidad. Para comprender mejor los sistemas con elementos flexibles, en esta tesis se ha investigado el comportamiento particular de una viga flexible giratoria accionada mediante un servoactuador oleohidráulico, con la intención de obtener una metodología aplicable a casos similares.

A continuación, se indica la estructura con la que se ha planteado esta tesis:
a) estudio teórico,
b) simulación,
c) validación experimental, y
d) estrategias de control.

Estudio teórico

l estudio teórico se ha iniciado considerando, en una primera aproximación, que la viga elástica es un sólido rígido. Este estudio sirve de introducción a la segunda parte en la que se considera la flexibilidad de la viga.

El estudio teórico se ha iniciado de la manera mas general posible, añadiéndose hipótesis simplificadoras progresivamente, solo cuando son necesarias. En primer lugar se han planteado las ecuaciones diferenciales del movimiento considerando las hipótesis de Timoshenko, así como los efectos debidos a las fuerzas centrífugas y de Coriolis. Se ha utilizado el método de Lagrange, lo que ha permitido automatizar el planteamiento de las ecuaciones.

Las ecuaciones diferenciales del movimiento son integro diferenciales en derivadas parciales.
Debido a su notable complejidad se ha sustituido la hipótesis de viga de Timoshenko por la de viga de Euler-Bernoulli. Así mismo se ha considerado que la masa de la viga es mucho mas grande que la masa situada en el extremo de la viga.

En la ecuación diferencial obtenida se ha justificado la existencia de un término que puede ser despreciado. Esto ha permitido integrar las ecuaciones, y obtener las frecuencias propias y las formas modales. Se han realizado diversas aplicaciones numéricas del método anterior.

Simulación

La elección del método empleado para modelar un sistema real es una decisión compleja. Debido a que el sistema estudiado abarca varias disciplinas tecnológicas, se impone la necesidad de utilizar una escala jerárquica de submodelos encapsulables. Estos submodelos se definen explícitamente a partir de leyes físicas. De todas las alternativas contempladas se ha decido utilizar Bond Graph porque cumple con los requisitos citados y, además, es conceptualmente didáctico.

La modelización de la viga flexible mediante Bond Graph seguirá un planteamiento nodal, pues no es posible garantizar a priori que las frecuencias propias de la viga flexible sean independientes del resto del sistema. El modelo nodal desarrollado es esencialmente una discretización en elementos finitos de la viga de Euler-Bernoulli.

El planteamiento nodal considera la viga como un conjunto de rebanadas conectadas entre sí. La masa de las rebanadas se considera concentrada en su centro de masas. Las rebanadas están articuladas entre sí y existe un muelle entre ellas que se opone al giro.

La explotación sistemática de este modelo, con pequeñas variaciones, permite observar los efectos debidos a la presión de alimentación, al área del actuador lineal, al caudal nominal de la servoválvula, al rozamiento mecánico y a las fugas en el actuador, así como a la posición del actuador con respecto a la viga.

Estudio experimental

Se ha diseñado, construido y puesto a punto un banco de ensayos que ha permitido validar experimentalmente los modelos teóricos y los modelos de simulación desarrollados en esta tesis.

Se ha obtenido experimentalmente una estimación de la función de transferencia del sistema viga flexible/actuador lo que ha permitido validar las frecuencias propias obtenidas mediante cálculos teóricos y mediante simulación.

Estrategias de control

Se han ensayado diversas estrategias de control, tanto experimentalmente como por simulación. Finalmente se propone el siguiente enfoque: se ha creado un bucle de realimentación en el que se mide la aceleración en el extremo de la viga para intentar anularla. Como este enfoque frenaría la rampa de aceleración del sistema, solo se activará en las cercanías del punto de llegada del actuador. Esta estrategia es la que ha dado mejores resultados, consiguiendo experimentalmente la desaparición de las vibraciones en 0.5 s.
Understanding the behaviour of systems with flexible elements is increasingly important in modern day technology. Reducing the mass of machine elements leads to a remarkable improvement in dynamic performance. However, a loss of precision also occurs with such an increase in flexibility. In order to arrive at a better understanding of systems with flexible elements, this thesis investigated the particular behaviour of a hydraulic servodriven rotating flexible beam with the aim of obtaining a methodology that could be applied to similar cases.

The thesis was structured in the following way:

a. theoretical study
b. simulation
c. experimental validation, and
d. control strategies

Theoretical Study

The first phase of the theoretical study began by considering the elastic beam as a rigid solid. This study served as a base for the second phase in which the flexibility of the beam was taken into account.

The theoretical study began in a general way and continued by adding simplifying hypotheses when necessary. Firstly, the differential equations of motion were written considering the hypothesis of Timoshenko, as well as the effects due to centrifugal and Coriolis forces. The Lagrange method was used to computerise the writing of the equations.

The differential equations of motion contained integral terms. Due to the remarkable complexity of the Timoshenko beam hypothesis, it was replaced by the Euler-Bernoulli beam. The mass of the beam was also considered to be of greater magnitude than the mass located at the end of the beam.

Within the differential equation obtained via this hypothesis, it was shown that one of the terms was negligible. This allowed integration of the equation to find the modal frequencies and modal forms. Diverse numerical applications of the previous method were carried out.

Simulation

Choosing a method to model a real system is a complex decision. The studied system includes several technological disciplines therefore it is necessary to use a hierarchic scale of sub-models. These sub-models are defined explicitly from physical laws. Bond Graph was chosen as it fulfilled the mentioned requirements and, in addition, is conceptually didactic.

The flexible beam Bond Graph model was nodal, because it wasn't possible to guarantee before hand that its own frequencies would be independent from the rest of the system. The developed nodal model was essentially a finite set of elements of the Euler-Bernoulli beam and considered the beam to be like a set of connected elements. The mass of the elements was assumed to be concentrated at its centre of mass. Every element was pinned to its neighbours and there was a rotational spring between them.

The systematic operation of this model, with small parameter variations, made it possible to observe the effects due to:

- the hydraulic pressure,
- the linear actuator section,
- the servovalve dimension
- to the mechanical friction and losses in the actuator,
- the link position between the actuator and the beam.

Experimental Study

A test bank, to experimentally verify the theoretical and simulation model used in the thesis was designed and erected.

An estimation of the transference function of the flexible beam/actuator system allowed the frequencies obtained via theoretical calculations and simulation to be verified.

Control Strategies

Several control strategies were considered, both experimental and by simulation. Finally, the following approach was used: a feedback loop created using the acceleration in the end of the beam. The acceleration signal was processed and added to the set point signal which was sent to the servo actuator with the intention of reducing the beam end acceleration. As this approach restrained the system start acceleration, it was only activated in the vicinity of the actuator set point. This strategy gave the best results, achieving experimentally that the vibrations disappeared in 0.5s.

In this thesis, using techniques related to component-based software engineering, a variety of advanced controllers for a parallel robot of 3 degrees of freedom have been developed in a modular way. A novel and a complete application based on all of the above has been implemented as well. Initially, a state of the art is developed both in the software component development and advanced control for parallel manipulators. Subsequently, a methodology for the development of dynamic controllers is presented, as well as more advanced controllers such as adaptive or hybrid. Finally, a complete application for the rehabilitation of lower limbs is developed. Through the previous proposed methodologies, it has been able to discuss problems regarding the implementation of controllers for robotic systems, being the main contributions of the Thesis: - Development of modular controllers. Through an appropriate design of the controllers, the possibility of implementing them in a modular way, following a series of guidelines related to the development of software based on components, is exhibited. Thanks to this, all the advantages that this entails (in real use case) such as reusability, robustness, dynamism and cost are demonstrated. - Design and implementation of advanced dynamic controllers. Based on the development of modular controllers, several controllers have been designed, implemented and verified experimentally in which the dynamics of the system affects the main control loop. In addition, a novel adaptive control has been implemented, able to approximate parameters that affect the dynamics of the system (which are unknown or variants in time) dynamically. - Design and implementation of hybrid controllers. By integrating a force sensor into the robotic system, a new hybrid force / position controller has been developed. This controller allows the modification, at run time, of the position reference, by including the force sensor in the control loop. - Application of the technologies developed for the creation of a complete and new application. From the numerous controllers developed and the integration between different frameworks, an application to perform numerous rehabilitation exercises is presented. Also, by means of the frameworks integration, the application can be done in remotely in a controlled way.
En la presente Tesis se emplean técnicas de la ingeniería del software basada en componentes, con el objetivo de desarrollar controladores avanzados para un robot paralelo de 3 grados de libertad, así como crear una novedosa aplicación partiendo de todo lo anterior. Inicialmente, se realiza un estado del arte tanto en el desarrollo de componentes software como en controladores avanzados para manipuladores paralelos. Posteriormente, se presenta la metodología utilizada para el desarrollo de controladores dinámicos, así como controladores más avanzados como los adaptativos o híbridos. Finalmente, se desarrolla una aplicación completa para la rehabilitación de miembros inferiores. Mediante las anteriores metodologías propuestas, se han podido tratar problemas referentes a la implementación de controladores para sistemas robóticos, siendo las siguientes las principales aportaciones de la Tesis: - Desarrollo de controladores modulares. Mediante un apropiado diseño de los controladores, se exhibe la posibilidad de implementarlos de forma modular, siguiendo una serie de pautas relacionadas con el desarrollo de software basado en componentes. Gracias a ello, se demuestran todas las ventajas que ello conlleva (en un caso de uso real) tales como la reusabilidad, robustez, dinamismo y coste. - Diseño e implementación de controladores dinámicos avanzados. Basándose en el desarrollo de controladores modulares, se han diseñado, implementado y comprobado experimentalmente diversos controladores en los que la dinámica del sistema afecta al bucle de control principal. Además, se ha implementado un novedoso control adaptativo, capaz de aproximar parámetros que afectan a la dinámica del sistema (los cuales son desconocidos o variantes en el tiempo) de forma dinámica. - Diseño e implementación de controladores híbridos. Mediante la integración de un sensor de fuerza en el sistema robótico, se ha conseguido desarrollar un novedoso controlador híbrido fuerza/posición. Este controlador permite la modificación, en tiempo de ejecución, de la referencia de posición, mediante la inclusión del sensor de fuerza en el bucle de control. -Aplicación de las tecnologías desarrolladas para la creación de una aplicación novedosa completa. A partir de los numerosos controladores desarrollados y la integración entre diferentes frameworks, se presenta una aplicación capaz de realizar numerosos ejercicios de rehabilitación, optando a la posibilidad de realizar los mismos de una manera controlada de forma teleoperada.
En la present Tesi s'empren tècniques de l'enginyeria del software basada en components, amb l'objectiu de desenvolupar controladors avançats per a un robot paral·lel de 3 graus de llibertat, així com la creació d'una nova aplicació partint de l'anterior. Inicialment, es realitza un estat de l'art tant en el desenvolupament de components programari com a controladors avançats per a manipuladors paral·lels. Posteriorment, es presenta la metodologia utilitzada per al desenvolupament de controladors dinàmics, així com controladors més avançats com els adaptatius o híbrids. Finalment, es desenvolupa una aplicació completa per a la rehabilitació de membres inferiors. Mitjançant les anteriors metodologies proposades, s'han pogut tractar problemes referents a la implementació de controladors per a sistemes robòtics, sent les següent les principals aportacions de la Tesi: - Desenvolupament de controladors modulars. Mitjançant un apropiat disseny dels controladors, s'exhibeix la possibilitat d'implementar-de forma modular, seguint una sèrie de pautes relacionades amb el desenvolupament de software basat en components. Gràcies a això, es demostren tots els avantatges que això comporta (en un cas d'ús real) com ara la reusabilitat, robustesa, dinamisme i cost. - Disseny i implementació de controladors dinàmics avançats. Basant-se en el desenvolupament de controladors modulars, s'han dissenyat, implementat i comprovat experimentalment, diversos controladors en què la dinàmica del sistema afecta el bucle de control principal. A més, s'ha implementat un nou control adaptatiu, capaç d'aproximar paràmetres que afecten la dinàmica del sistema (els quals són desconeguts o variants en el temps) de manera dinàmica. - Disseny i implementació de controladors híbrids. Mitjançant la integració d'un sensor de força en el sistema robòtic, s'ha aconseguit desenvolupar un nou controlador híbrid força / posició. Aquest controlador permet la modificació, en temps d'execució, de la referència, mitjançant la inclusió del sensor de força en el bucle de control. - Aplicació de les tecnologies desenvolupades per a la creació d'una aplicació innovadora completa. A partir dels nombrosos controladors desenvolupats i la integració entre diferents frameworks, es presenta una aplicació capaç de realitzar nombrosos exercicis de rehabilitació, optant a la possibilitat de realitzar els mateixos d'una manera controlada de forma teleoperada.
Cazalilla Morenas, JI. (2017). Diseño e implementación de un sistema de control de robots mediante la ingeniería del software basada en componentes. Aplicación a un robot paralelo de 3DOF [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86222
TESIS

¿Qué entendemos por robot? Primero, debemos comenzar por enfrentar la idea popular que un robot es un androide como los conocidos Terminator, C-3P0 o todos los que tengan alguna forma “humanoide”. En esta publicación, Enrique Arnáez Braschi condensa temas sumamente abstractos, de manera sencilla, sobre la teoría de manipuladores robóticos. Específicamente, explica los temas enfocados en el modelamiento y control de movimiento de robots. Este libro resume, en una forma práctica, estudios, trabajos e investigaciones que el autor ha realizado desde hace más de catorce años para plasmar el enfoque práctico de la parte teórica del control moderno y de la robótica. La teoría de control moderno emplea, durante sus diferentes etapas para el diseño de los controladores, un amplio número de ciencias y herramientas como álgebra lineal, teoría de vectores y matrices, cálculo diferencial y programación, para esta última herramienta el autor emplea Matlab®.

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2010.
Esta tesis estudia la relación entre la cinemática y el brillo superficial en una muestra de galaxias espirales, poniendo especial atención en las incertezas involucradas para poder interpretar las observaciones en términos de masas y de luminosidades. El Cociente Masa-Luminosidad representa el factor observable más importante para poder entender el origen de la estrecha relación que existe entre el subsistema dominante de materia oscura y la cantidad de estrellas que se formaron dentro del mismo. Por lo tanto, las distribuciones de masa en todas sus formas resultan cruciales para poder confrontar los modelos de formación y evolución de las galaxias.
María Paz Agüero.
Fil: Agüero, María Paz.Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.

Tesis (Lic. en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2020.
Una descripción acabada de la formación y evolución de una galaxia como un todo, está ligada inevitablemente a la formación y evolución de cada una de sus componentes estelares: núcleo, disco fino y grueso, halo estelar, barra, brazos espirales, etc. Es por ello que resulta imprescindible contar con un método dinámico robusto que permita identificar por separado cada una de las mismas. En este trabajo se desarrolla un método que utiliza las integrales de movimiento energía mecánica y momento angular para identificar diversas componentes dinámicas estelares en modelos numéricos de galaxias en equilibrio y en simulaciones cosmológicas. Este método, que se basa en el método propuesto por Abadi et al. 2003, se compara con diversas implementaciones que diferentes autores realizaron, testeando su habilidad en modelos numéricos de galaxias en equilibrio con dos componentes estelares: disco y esferoide. Finalmente, se implementa dicho método a una muestra de 9 galaxias de la simulación cosmológica hidrodinámica Illustris-1. Se lleva a cabo la descomposición dinámica y se estudian las propiedades de cada una de las componentes estelares.
A finished description of the formation and evolution of a galaxy as a whole is inevitably linked to the formation and evolution of each of its stellar components: the nucleus, the thin and thick discs, the stellar halo, the bar, the spiral arms, etc. This is why it is essential to have a robust dynamic method that allows each of these components to be identified separately. In this work, a method is developed that uses the integrals of mechanical energy and angular momentum movement to identify diverse stellar dynamic components in numerical models of galaxies in equilibrium and cosmological simulations. This method, which is based on the method proposed by Abadi et al. 2003, is compared with various implementations that different authors have made, testing their ability in numerical models of galaxies in equilibrium with two stellar components: disk and spheroid. Finally, this method is implemented to a sample of 9 galaxies from the Illustris-1 cosmological hydrodynamic simulation. The dynamic decomposition is carried out and the properties of each of the stellar components are studied.
Fil: Cristiani, Valeria Aylén. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2016.
La curva de rotación observada de galaxias espirales es una herramienta cinemática sumamente poderosa que permite extraer información acerca de las componentes bariónicas galácticas (estrellas y gas) como así también del halo de materia oscura que la rodea. Usualmente, la velocidad de rotación característica (Vrot) de una galaxia se estima usando el valor que tiene la curva de rotación en algún radio interno particular (por ejemplo, el radio mitad de luz). Asimismo, el ajuste de un modelo teórico de velocidad circular a la curva de rotación permite inferir la masa total del halo (Mvir) o, lo que es lo mismo, su velocidad circular (Vvir) en el radio virial. La correlación entre la masa bariónica (Mbar) de una galaxia y su velocidad característica de rotación o su velocidad (masa) virial, constituyen dos relaciones ffundamentales de la astronomía extragaláctica: la relación de Tully-Fisher (Mbar vs. Vrot) y la eficiencia de formación de galaxias (Mbar vs. Mvir). En la presente tesis se analiza la habilidad del modelo de materia oscura fría con constante cosmológica (ΛCDM) de reproducir los resultados observacionales de estas dos relaciones fundamentales. Utilizando tanto resultados de simulaciones numéricas de N-cuerpos como analizando simulaciones numéricas hidrodinámicas se muestra que si bien la relación de Tully-Fisher se puede ajustar con relativa facilidad, incluso a alto redshift, la eficiencia de formación de galaxias representa un desafío severo en el extremo de galaxias enanas para este modelo cosmológico.
The observed rotation curves of spiral galaxies are an extremely powerful cinematic tool to extract information about the baryonic components (stars and gas) as well as the halo of dark matter that surrounds galaxies. Usually, the characteristic rotation velocity (Vrot) of a galaxy is estimated using the value of the rotation curve at a particular internal radius (for example, the half light radius). Likewise, the fit of a theoretical model of circular velocity to the rotation curve allows the inference of the total mass of the halo (Mvir) or, correspondingly, the circular velocity (Vvir) at the virial radius. The correlation between the baryon mass (Mbar) and the characteristic rotation velocity or the virial velocity (mass) of galaxies, appear in two fundamental relations in extragalactic astronomy: the Tully-Fisher relation (Mbar vs. Vrot) and the galaxy formation efficiency (Mbar vs. Mvir). In this thesis the ability of the standard cold dark matter model with cosmological constant (ΛCDM) to reproduce the observational results of these two fundamental relations is analyzed. Using both results of numerical N-bodies simulations as well as by hydrodynamical numerical simulations, it is shown that although the Tully-Fisher relation can be reproduced with relative ease, even at high redshift, the galaxy formation efficiency represents a severe challenge at the low stellar mass of dwarf galaxies for this prevailing cosmological model.

[EN] This PhD Thesis presents a research on trunk kinematics in seated posture, applied to defining a biomechanical model of the flexion-extension movement, and exploring the relationship between the trunk movement and the mechanisms of reclining work chairs. This research starts from a new way of characterizing human body movements. The proposed method uses a unified vector notation to analyze velocities as well as finite displacements. The main parameter was the instantaneous axis of rotation, which describes the geometric characteristics of movement, and may be used to interpret how body segments are joined. The analysis is based on explicit formulas, which allow a mathematical estimation of instrumental errors and controlling their size, which is critical in the calculation of the instantaneous axis. The trunk was modeled as a kinematic chain consisting of two rigid bodies (pelvis and thorax) that move relative to the seat. No restrictions were imposed on the movement beforehand, so that this free model let the movement describe itself. We conducted a series of experiments to validate the theory that supported the methodology, to quantify the errors that affected the measures, and to study the trunk movement in relation to a variety of office chairs. These experiments yielded a biomechanical model of trunk flexion in seated posture, that showed a rotation axis of the pelvis higher than former models, and a sequential rotation of lumbar vertebrae. We also studied experimentally the kinematics of reclining chairs mechanisms, and how they altered the movement of the thorax when subjects sat on them. The results of this research provide a new insight on human movement in general, and about seated posture in particular, and they also contribute to developing new ideas about the design of chairs and their relation to trunk mobility
[ES] En esta tesis doctoral se presenta el desarrollo de una investigación sobre la cinemática del tronco en la postura sedente, aplicada a la definición de un modelo biomecánico del movimiento de flexo-extensión, y al estudio de la relación entre el movimiento del tronco y los mecanismos de reclinación de las sillas de trabajo. Esta investigación parte de una nueva forma de caracterizar los movimientos del cuerpo humano. Se ha utilizado una notación vectorial unificada para estudiar las velocidades y los desplazamientos finitos. El principal elemento de estudio ha sido el eje instantáneo de rotación, que describe las características geométricas del movimiento y sirve para interpretar cómo se encuentran articulados los segmentos corporales. El procedimiento de análisis se basa en fórmulas explícitas, que permiten una estimación matemática de los errores instrumentales y controlar su magnitud, aspecto crítico a la hora de calcular los ejes instantáneos de rotación. El tronco se ha modelado como una cadena cinemática formada por dos cuerpos rígidos (pelvis y tórax) que se mueven respecto al asiento. No se ha impuesto ningún tipo de restricción previa al modelo, dejándole libertad para que el movimiento se describiese a sí mismo. Se ha llevado a cabo una serie de experimentos para validar la teoría que da base a la metodología, cuantificar los errores que afectaban a las medidas, y estudiar el movimiento del tronco en relación con una serie de sillas de oficina. Se ha definido un modelo biomecánico de la flexión del tronco en la postura sedente sin respaldo, que presenta un eje de rotación de la pelvis más elevado que el de modelos previos y una rotación secuencial de las vértebras lumbares. Además se ha estudiado experimentalmente la cinemática de los mecanismos de sillas reclinables y cómo se altera el movimiento del tórax al sentarse en ellas. Los resultados obtenidos aportan una nueva visión sobre el movimiento humano en general y el de la postura sedente en particular, y también contribuyen al desarrollo de nuevas ideas sobre el diseño de sillas y su relación con la movilidad del tronco.
[CA] En aquesta tesi doctoral es presenta el desenvolupament d’una investigació sobre la cinemàtica del tronc en la postura sedent, aplicada a la definició d’un model biomecànic del moviment de flexo-extensió, i a l’estudi de la relació entre el moviment del tronc i els mecanismes de reclinació de les cadires de treball. Aquesta investigació parteix d’una nova forma de caracteritzar els moviments del cos humà. S’ha utilitzat una notació vectorial unificada per a estudiar les velocitats i els desplaçaments finits. El principal element d’estudi ha estat l’eix instantani de rotació, que descriu les característiques geomètriques del moviment i serveix per a interpretar com es troben articulats els segments corporals. El procediment d’anàlisi es basa en fórmules explícites, que permeteixen una estimació matemàtica dels errors instrumentals i controlar la seva magnitud, aspecte crític a l’hora de calcular els eixos instantanis de rotació. El tronc s’ha modelat com una cadena cinemàtica formada per dos cossos rígids (pelvis i tòrax) que es mouen respecte al seient. No s’ha imposat cap tipus de restricció prèvia al model, deixant llibertat per a que el moviment es descriga a si mateix. S’ha dut a terme una sèrie d’experiments per a validar la teoria que dóna base a la metodologia, quantificar els errors que afectaven a les mesures, i estudiar el moviment del tronc en relació amb una sèrie de cadires d’oficina. S’ha definit un model biomecànic de la flexió del tronc en la postura sedent sense respatller, que presenta un eix de rotació de la pelvis més elevat que el considerat per models previs i una rotació seqüencial de les vèrtebres lumbars. A més s’ha estudiat experimentalment la cinemàtica dels mecanismes de cadires reclinables i com s’altera el moviment del tòrax al seure-hi. Els resultats obtinguts aporten una nueva visió sobre el moviment humà en general i el de la postura sedent en particular, i també contribueixen al desenvolupament de noves idees sobre el disseny de cadires i la seva relació amb la mobilitat del tronc.
A los Planes Nacionales de I+D coordinados entre la UPV y el IBV, Nuevos Modelos Biomecánicos Basados en Sistemas No Paramétricos (DPI2003-07883-C02-02), Generación de Criterios para el Desarrollo de Modelos Biomecánicos Articulares a partir de Datos Antropométricos Funcionales (DPI2006-14722-C02-02) y Modelado cinemático y dinámico del movimiento de los tejidos blandos (DPI2009-13830-C02-02). Son éstos los proyectos que han dado la oportunidad de llevar a cabo la investigación, y han facilitado el intercambio de conocimientos en análisis de mecanismos y en biomecánica, necesario para el éxito del trabajo.
De Rosario Martínez, H. (2010). Cinemática de la flexión del tronco en postura sedente. Aproximación basada en el eje instantáneo de rotación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/142775
TESIS

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2007.
El propósito de esta tesis es la investigación del fenómeno de núcleos dobles en galaxias espirales y contribuir en la profundización del conocimiento de la relación existente entre dicho fenómeno y los mecanismos que caracterizan las fusiones menores. El estudio está integrado por una primera parte observacional y una segunda parte teórica-numérica. En la primera parte se llevó a cabo la investigación de varios objetos representativos observados con las técnicas de espectroscopía con ranura larga secuencial y fotometría superficial multicolor. En la segunda parte se construyeron modelos semianalíticos para describir la evolución de la interacción entre una galaxia espiral y una satélite, para una variedad de escenarios en los que se variaron las condiciones iniciales y los parámetros de las galaxias involucradas. Como resultado de carácter general, se obtiene que la formación de un núcleo doble como producto de una fusión menor no constituye el escenario más típico; la mayor parte de las veces la galaxia satélite es destruida antes de llegar al centro del sistema principal. Sólo satélites suficientemente masivas, relación de masas aproximada 1/10 y concentración suficiente sobreviven hasta la caída al centro.
Germán Nicolás Gimeno.

[ES] El hombro es una articulación compleja en la que interaccionan múltiples estructuras, lo que permite la realización de movimientos de gran amplitud. Debido a esta característica, puede ser fácilmente alterada si alguno de los componentes falla. Las patologías del hombro son variadas, así como diversa es la sintomatología y el nivel de alteración funcional. El grado de afectación funcional puede ser valorado ya sea mediante escalas clínicas, o con pruebas biomecánicas basadas en el análisis cinemático, que añaden objetividad a los resultados. No obstante, los modelos cinemáticos disponibles en la actualidad no ofrecen una representación realista del movimiento articular, lo que supone una importante limitación a la hora de desarrollar sistemas de valoración funcional. El objetivo principal de esta tesis fue describir el movimiento del hombro mediante técnicas cinemáticas avanzadas que incluyeran el uso de variables funcionales asociadas a la posición, velocidad y aceleración, así como la descripción de la trayectoria del eje instantáneo de rotación, con la finalidad de desarrollar un nuevo enfoque en las técnicas de valoración funcional del hombro. La muestra de estudio estuvo compuesta por 41 sujetos sanos y 15 sujetos con patología de hombro. Se analizaron los movimientos de abducción en el plano frontal y escapular, sin peso y con una maza de 1kg. Se utilizó la escala EVA (Escala Visual Analógica), para determinar el nivel de dolor percibido y la escala DASH (Disabilities of the arm, shoulder and hand), para definir el grado funcional. Se realizó un análisis de variables numéricas, variables funcionales, reproducibilidad y armonía del movimiento y descripción de la trayectoria del eje instantáneo de rotación (EIR). Como resultado, se ha demostrado la alta fiabilidad del procedimiento. Las diferencias encontradas entre los sujetos sanos y patológicos, solo eran evidentes a nivel de grupos, además la dispersión de la muestra era considerable. Los valores de reproducibilidad y armonía fueron similares para los dos grupos. En promedio, los sujetos patológicos tenían menor ángulo, velocidad y aceleración, pérdida que se producía de forma continua a lo largo del ciclo, como se observa en el análisis de las funciones del movimiento. Se encontró que la escala DASH guardaba una relación con las variables cinemáticas funcionales, si bien, era moderada. Por otra parte, al aumentar el nivel de afectación, se observaba una clara disminución de la velocidad angular, y un cambio en el patrón de movimiento. Con respecto al efecto de la carga, no se encontraron diferencias claras en la población de estudio. Finalmente, la trayectoria del EIR describía una ruta de inicio por debajo del acromion, seguido de un desplazamiento vertical y medio-lateral, con un patrón que aunque era similar entre los grupos, se veía afectado de forma diferente por el dolor o el nivel de afectación funcional en la muestra de patológicos. En conclusión, los resultados indican que las variables funcionales son más sensibles a los cambios que las variables numéricas clásicas basadas en rangos o valores máximos. Por otra parte, las diferencias encontradas entre los sujetos patológicos y los sanos, solo son claras a nivel de conjunto, pero no separan de forma nítida a los individuos de cada grupo, pudiendo ser solo evidentes en caso de afectaciones muy severas, pero no con niveles moderados o bajos. El estudio del EIR es novedoso y proporciona información acerca de la coordinación del movimiento, aspecto de especial relevancia dada la composición del complejo articular del hombro. Finalmente, de los resultados se extrae el interés del uso de medidas repetidas usando el sujeto como factor y utilizando las escalas de valoración funcional, ya que el uso solo de datos biomecánicos no parece ser suficiente.
[CAT] El muscle és una articulació complexa en la qual interaccionen múltiples estructures, la qual cosa permet la realització de moviments de gran amplitud. A causa d'aquesta característica, pot ser facilment alterada si algun dels components falla. Les patologies del muscle són variades, així com diversa és la simptomatologia i el nivell d'alteració funcional. El grau d'afectació funcional pot ser valorat ja siga mitjanvant escales clíniques, o amb proves biomecaniques basades en l'analisi cinematica, que afigen objectivitat als resultats. No obstant aixo, els models cinematics disponibles en l'actualitat no ofereixen una representació realista del moviment articular, la qual cosa suposa una important limitació a l'hora de desenvolupar sistemes de valoració funcional. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser descriure el moviment del muscle mitjanvant tecniques cinematiques avanvades que inclogueren l'ús de variables funcionals associades a la posició, velocitat i acceleració, així com la descripció de la trajectoria de l'eix instantani de rotació, amb la finalitat de desenvolupar un nou enfocament en les tecniques de valoració funcional del muscle. La mostra d'estudi va estar composta per 41 subjectes sans i 15 subjectes amb patología de muscle. Es van analitzar els moviments d'abducció en el pla frontal i en el pla escapular, amb pes d'1 quilogram i sense pes. Es va utilitzar l'escala EVA (escala visual analogica), per a determinar el nivell de dolor percebut i l'escala DASH (Disabilities of the arm, shoulder and hand), per a definir el grau funcional. Es va realitzar una analisi de variables numeriques, variables funcionals, reproducibilitat i harmonia del moviment i descripció de la trajectoria de l'eix instantani de rotació. Com a resultat, s'ha demostrat l'alta fiabilitat del procediment. Les diferencies oposades entre els subjectes sans i patologics, només eren evidents a nivell de grups, a més la dispersió de la mostra era considerable. Els valors de reproducibilitat i harmonia van ser similars per als dos grups. En mitjana, els subjectes patologics tenien menor angle, velocitat i acceleració, perdua que es produia de forma contínua al llarg del cicle, com s'observa en l'analisi de les funcions del moviment. Es va trobar que l'escala DASH guardava una relació con les variables cinematiques funcionals, si bé, era moderada. D'altra banda, en augmentar el nivell d'afectació, s'observava una clara disminució de la velocitat angular, i un canvi en el patró de moviment. Respecte a l'efecte de la carrega, no es van trobar diferencies clares en la població d'estudi. Finalment, la trajectoria del EIR descrivia una ruta d'inici per davall de l'acromi, seguit d'un desplavament vertical i mig-lateral, amb un patró que encara que era similar entre els grups, es veia afectat de forma diferent pel dolor o el nivell d'afectació funcional en la mostra de patologics. En conclusió, els resultats indiquen que les variables funcionals són més sensibles als canvis que les variables numeriques classiques basades en rangs o valors maxims. D'altra banda, les diferencies oposades entre els subjectes patologics i els sans, només són clares a nivell de conjunt, pero no separen de forma nítida als individus de cada grup, podent ser només evidents en cas d'afectacions molt severes, pero no amb nivells moderats o baixos. L'estudi del EIR és nou i proporciona informació sobre la coordinació del moviment, aspecte d'especial rellevancia donada la composició del complex articular del muscle. Finalment, dels resultats s'extrau l'interés de l'ús de mesures repetides usant el subjecte com a factor i utilitzant les escales de valoració funcional, ja que l'ús sol de dades biomecanics no sembla ser suficient.
[EN] The shoulder complex is a structure of joints with the largest range of motion. Consequently, it is susceptible to injury. Shoulder pathologies involve different levels of functional impairment that can be assessed either by clinical scales or by objective methods such as kinematic analysis. However, currently available kinematic models do not offer a realistic representation of joint movement, which is an important limitation when developing functional assessment systems. The main goal of current dissertation is to describe the movement of the shoulder, using advanced kinematic techniques that include the use of position, velocity and acceleration variables, as well as the use of the instantaneous helical axis, in order to develop new techniques of functional assessment. This study included 41 healthy subjects and 15 subjects with shoulder pathology. Subjects performed humeral elevation in 2 planes (frontal and scapular) and 2 conditions (loaded and unloaded). The VAS (visual analog scale) was used to determine the level of perceived pain and the DASH scale (Disabilities of the arm, shoulder and hand) to define the functional impairment. An analysis of numerical variables, functional variables, reproducibility and harmony of the movement and description of the trajectory of the instantaneous helical axis (IHA) was carried out. As a result, the high reliability of the procedure has been demostrated. Significative differences were found between healthy and pathological subjects. However, it was only evident about groups, in addition the dispersion was considerable. Reproducibility and harmony values were similar for both. The functional analysis showed that the pathological group had lower angle, velocity and acceleration throughout the entire cycle. It was found that the DASH scale had a moderate relation with the functional kinematic variables. On the other hand, when increasing the level of affectation, an obvious decrease of the angular velocity, and a change in the movement pattern was observed. Regarding the effect of loading, no clear differences were found in the study population. Finally, the IHA described a vertical and mid-lateral displacement, with an initial point below the acromion. The pattern was similar in both groups, however it was affected by the level of pain and functional impairment. In conclusion, these findings suggest that functional variables are more sensitive to changes than classical numerical variables. On the other hand, differences between healthy and pathological subjects are only evident at group level. It seems that it is only evident in highly affected patients, not in those with a mild or intermediate impairment. Moreover, the study of the IHA is novel and provides relevant information about the shoulder joint coordination. Finally, we concluded that the use of repeated measurements using the subject as a factor along with the use of scales of functional assessment provides a better description of the movement since the exclusive use of biomechanical data, does not seem to be sufficient.
Cáceres Cáceres, ML. (2019). Aplicación de la cinemática articular a la valoración funcional del hombro [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/133994
TESIS

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2011.
La técnica de relaxometría magnética nuclear (NMR-FFC) es una herramienta útil para el estudio y la caracterización de la dinámica molecular en liposomas formulados con diferentes lípidos, diferentes tamaños, diferentes temperaturas y para diferentes contenidos de colesterol en membrana. Los datos de la relajación de protones se interpretan en términos de procesos dinámicos y sus correspondientes modelos exitosamente utilizados para interpretar las dispersiones de relajación en liposomas de DMPC y DOPC: fluctuaciones de orden, difusión traslacional sobre una superficie curva, difusión rotacional y movimientos rápidos. Estos resultados se aplican para la determinación de las propiedades elásticas de las membranas.
Josefina Perlo.

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2018.
Los núcleos activos de galaxias (AGN) se diferencian de las galaxias "normales" por el hecho de emitir una fracción significativa de energía que no puede ser explicada como resultado de procesos estelares. Esta fracción, proveniente de una región central muy compacta de la galaxia, es muy difícil de cuantificar. Los AGN del tipo "Narrow Line Seyfert 1" (NLS1) son una subclase de AGN con características de Seyfert 1 pero sin líneas anchas evidentes, lo cual implica grandes interrogantes sobre su estructura, dinámica y fuente central de excitación. A este tipo de galaxias se las define con el criterio de que el ancho a mitad de altura (FWHM) de la componente ancha de Hβ sea menor que 2000 km s-1 y que el cociente [OIII]λ5007/Hβ sea menor que 3. El estudio de los NLS1 puede brindarnos importante información sobre la evolución de los AGN y los mecanismos de ionización dominantes en las regiones más internas de estos objetos. Para estudiar estos objetos, seleccionamos una muestra de espectros a z < 0,1 obtenidos a partir del Sloan Digital Sky Survey. Utilizando la técnica de la síntesis espectral, separamos las diferentes componentes que contribuyen al espectro observado, a saber la componente estelar y no-estelar, y también la emisión del gas ionizado. En este trabajo se pretende cuantificar la contribución del núcleo activo al total del flujo observado y determinar el índice espectral más representativo en la región óptica del espectro en las galaxias NLS1. A partir de la técnica de síntesis espectral, también obtuvimos información sobre las diferentes poblaciones estelares presentes en estas galaxias. Por medio del espectro de emisión del gas, se determinó la dinámica y luminosidad de diferentes líneas de emisión, con las cuales estimamos masas de agujeros negros y tasas de acreción. Por último, se presenta un estudio detallado de la dinámica del gas y en particular de los vientos en la región central de la galaxia SDSS J093643.13+505249.6. Para ello se realizaron observaciones utilizando el Gemini Multi-Object Spectrographs con el Integral Field Unit (GMOS – IFU) en la región de Hβ + [OIII]λ5007 del espectro. De esta manera, obtuvimos mapas de flujo y de velocidades de estas líneas de emisión, con los cuales estimamos la extensión de los vientos en la región central de esta galaxia.
Active galactic nuclei (AGN) differ from "normal" galaxies in that they emit a significant fraction of energy that cannot be explained as the result of stellar processes. This fraction, coming from a very compact central region of the galaxy, is very difficult to quantify. Narrow Line Seyfert 1 (NLS1) AGNs are a subclass of AGNs with Seyfert 1 characteristics but without obvious broad lines, which implies big questions about their structure, dynamics and central source of excitation. These types of galaxies are defined by the criterion that the width at half maximum (FWHM) of the broad Hβ component is less than 2000 km s-1 and that the [OIII]λ5007/Hβ ratio is less than 3. The study of NLS1s can provide us with important information about the evolution of AGNs and the dominant ionization mechanisms in the innermost regions of these objects. To study these objects, we selected a sample of spectra at z < 0.1 obtained from the Sloan Digital Sky Survey. Using the spectral synthesis technique, we separate the different components contributing to the observed spectrum, namely the stellar and non-stellar component, and also the emission from ionized gas. In this work we aim to quantify the contribution of the active nucleus to the total observed flux and to determine the most representative spectral index in the optical region of the spectrum in NLS1 galaxies. From the spectral synthesis technique, we also obtained information about the different stellar populations present in these galaxies. By means of the gas emission spectra, we determined the dynamics and luminosity of different emission lines, with which we estimate black hole masses and accretion rates. Finally, a detailed study of the gas dynamics and in particular of the winds in the central region of the galaxy SDSS J093643.13+505249.6 is presented. For this purpose, observations were made using the Gemini Multi-Object Spectrographs with the Integral Field Unit (GMOS - IFU) in the Hβ + [OIII]λ5007 region of the spectrum. In this way, we obtained flux and velocity maps of these emission lines, with which we estimated the extent of the winds in the central region of this galaxy.
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Fil: Oio, Gabriel Andrés. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.