Doctorado en Ingeniería
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Item Detección de olores mediante una nariz electrónica: desarrollo de electrónica y algoritmos para la caracterización de la calidad organoléptica de pescado y alimentos.(Facultad Regional Buenos Aires, 2013-08-09) Vorobioff, Juan; Rinaldi, CarlosSe desarrolló una nariz electrónica (NE) de tamaño reducido, con algoritmos de procesamiento avanzado, hardware completo con adecuación de la mezcla gaseosa, electrónica de control y adquisición de datos. Este nuevo concepto de instrumentación analítica permitió identificar olores a semejanza del sistema olfativo humano pero con sus limitaciones. Actualmente el mercado local no ha desarrollado este tipo de sistemas de detección cuyas potenciales aplicaciones son de alto impacto tecnológico. Se realizaron mediciones irradiando muestras de baja presión de vapor con distintos tipos de láser para mejorar la calidad de las mediciones. Se implementaron algoritmos de reconocimiento con análisis de señales mediante Transformada Wavelet, Análisis de Componentes Principales (PCA), Análisis discriminatorios lineales y cuadráticos y Redes neuronales. Se desarrollaron algoritmos para NE con técnicas innovadoras de espectrometría de movilidad iónica (IMS). Se analizaron los datos aproximando las curvas obtenidas mediante ecuaciones con 2 exponenciales, separando las constantes de desorción de los compuestos. Se desarrolló un software propio con interfaz de usuario simple para poder proveer narices electrónicas de uso comercial. Se desarrolló un sistema de control para banco de gases para poder calibrar la NE. Se realizaron mediciones de trimetilamina (TMA), que es el indicador de la calidad organoléptica del pescado, detectando concentraciones de hasta 20 ppm de TMA. Posteriormente se midió pescado filete de merluza y se establecieron protocolos de medición. También se midieron distintas marcas de cafés, aceites y jugos entre otros alimentos. En todas las mediciones realizadas se discriminaron correctamente las muestras y se obtuvieron resultados satisfactorios. Se logró un gran avance calefaccionando y manteniendo estable la temperatura de la cámara. Con esta mejora se obtuvo mayor repetitividad en las mediciones y se redujeron los tiempos de medición.Item Medición y procesamiento de señales espectrales provenientes del Sol, mediante espectroscopía de absorción óptica diferencial. Determinación de la abundancia de ozono y dióxido de nitrógeno atmosférico.(Facultad Regional Buenos Aires, 2013-12-05) Raponi, Marcelo Martín; Tocho, Jorge; Quel, Eduardo; Wolfram, ElianEn esta tesis se presenta el desarrollo de un sistema DOAS cenital para monitorear la concentración de gases traza atmosféricos (como el O3 y el NO2). Se implementaron una serie de algoritmos de procesamiento de señales basados en los postulados de la espectroscopía de absorción óptica diferencial, para determinar las concentraciones gaseosas a partir de los espectros solares sensados. Se realizaron tres campañas de medición en diferentes regiones de Argentina: Base Marambio (Antártida), Río Gallegos (Santa Cruz) y Villa Martelli (Buenos Aires). Los datos obtenidos fueron comparados con los provistos por otros instrumentos, tanto satelitales como superficiales: EVA (INTA, España), SAOZ (LATMOS, Francia), Dobson (SMN, Argentina), OMI/AURA, SCIAMACHY/Envisat, GOME/ERS-2 y GOME-2/MetOp. Se realizó un análisis estadístico de los datos provistos por los satélites durante más 10 años, pudiendo determinarse valores extremos, medios y desvíos estándar, además de observar el comportamiento de ambos gases en diferentes momentos del año y bajo la acción del fenómeno del agujero de ozono. De las comparaciones realizadas se observó una muy buena correspondencia entre los datos, lo cual indica que el instrumento DOAS desarrollado es apropiado para este tipo de investigaciones.Item Desarrollos de sistemas fotoacústicos, mejoras en la adquisición y procesamiento de señales provenientes de trazas gaseosas de múltiples componentes.(Facultad Regional Buenos Aires, 2015-10-22) Zajarevich, Nicolás Mariano; Slezak, Verónica; Peuriot, AlejandroLa espectroscopía fotoacústica (FA) para detección de gases es una técnica muy sensible, selectiva y de amplio rango dinámico, con una gran variedad de aplicaciones. El fenómeno físico en el que está basada consiste en la generación de ondas acústicas a partir de la conversión a calor de radiación electromágnetica, tanto UV - visible como infrarroja, absrobida por algunas especies moleculares. Se investigarán adelantos del sistema basado en un láser de CO2 continuo modulado y el procesamiento de la señal FA. En particular se notó que las señales FA provenientes de muestras con contenido de CO2 excitadas con el láser de CO2, presentaban un defasaje respecto de la excitación modulada. Para medir con precisión este defasaje, cuya determinación varía al realinear un láser de CO2 de cavidad relativamente larga, como el utilizado en este trabajo, se desarrollaron dos métodos: uno de ellos incorpora al sistema una celda de referencia y el otro en cambio, más ágil, un detector piroeléctrico. Finalmente se incluye el estudio novedoso de dos métodos de procesamiento de señal aplicados a la técnica FA: Redes Neuronales para el caso resonante y Onditas para el pulsado, siendo estas aplicaciones originales en el campo de esta técnica.Item Diseño, construcción y análisis de datos de un Lidar Raman Multiángulo.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2016-09-30) Pallotta, Juan Vicente; Quel, Eduardo Jaime; Lidia Ana Otero, Alberto EtchegoyenEn esta tesis se describe el diseño, construcción y análisis de datos del primer lidar Raman multiángulo de Sudamérica. Este sistema fué construido en base a características definidas por los Observatorios Pierre Auger y Cherenkov Telescope Array, en los cuales se planea instalar. Se realiza una descripción de los criterios de diseño y selección de cada componente, muchos de los cuales son producto de simulaciones. Una de las características más importantes de este sistema es su alto grado de automatización, tanto en los procesos involucrados en la toma de datos, como en el procesamiento de los mismos. Se desarrolló un hardware y un software que dota al sistema de estas características, como también, los algoritmos de pre-procesamiento e inversión de sus señales. Todo este trabajo le aporta a la División Lidar la capacidad de nuevos procedimientos en el desarrollo de sus lidares, en la automatización del proceso de adquisición de datos, y en el procesamiento de la inversión de las señales adquiridas.Item Procesamiento de señales de un radiómetro de ondas milimétricas para obtener perfiles de ozono y estudios de la radiación solar UV en superficie.(Facultad Regional Buenos Aires, 2017-03-28) Orte, Pablo Facundo; Mizuno, Akira; Salvador, Jacobo; Quel, EduardoLos objetivos principales de esta tesis son el procesamiento de señales provenientes de un radiómetro de ondas milimétricas para la obtención de perfiles de ozono y de un radiómetro banda angosta GUV-541 para el estudio de la radiación UV en superficie y la obtención de parámetros atmosféricos. Ambos instrumentos se encuentran instalados en el Observatorio Atmosférico de la Patagonia Austral (OAPA). En esta tesis se describen los algoritmos desarrollados e implementados para el procesamiento de señales observadas por el radiómetro de ondas milimétricas. El procesamiento de señales radiométricas mencionado se conoce como “proceso de inversión” e involucra cálculos matemáticos y la utilización de un modelo de transferencia radiativa para finalmente obtener los perfiles de ozono. Para la inversión de estos perfiles, fue necesario adquirir conocimientos e implementar el modelo ARTS (Atmospheric Radiative Transfer Simulator) el cual permite el cálculo de espectros en el rango de las ondas milimétricas y micrométricas. Este modelo es ampliamente utilizado y citado a nivel mundial dentro de este campo de aplicación. Otro objetivo abordado en el marco de esta tesis es el estudio de la radiación UV en superficie y el incremento de las capacidades instrumentales del radiómetro solar multifiltro de banda angosta GUV-541 a través de la obtención de la síntesis de vitamina D mediante el procesamiento de señales medidas con este instrumento.Item Contribución al uso de algoritmos de procesamiento digital de imágenes para el control de calidad de los procesos productivos regionales de Misiones.(Facultad Regional Buenos Aires, 2018-02-19) Xiscatti Pérez, Christian; Botterón, FernandoEn esta Tesis se presentan contribuciones tecnológicas a partir del uso de algoritmos de procesamiento digital de imágenes (PDI), aplicadas a la elaboración de Yerba Mate y el procesamiento de tablas de pino en Misiones (Argentina). En relación a la yerba mate, se plantea una alternativa para determinar el contenido de palo, factor relacionado con las cualidades organolépticas del producto denominado “yerba mate elaborada con palo”. La solución propuesta resultó ser mucho más expeditiva y precisa que el método de separación por zaranda establecido en el Código Alimentario Argentino (CAA), pudiendo discriminar partículas de palo y hoja de cualquier granulometría, utilizando una cámara de teléfono celular, un recinto de iluminación controlada, y la herramienta de PDI aquí propuesta. Respecto a la madera, se propone un algoritmo de bajo costo computacional que puede ser implementado en el proceso a velocidades de línea y que permite detectar con alto grado de certeza los defectos que presentan las tablas de pino para definir las cotas de corte y extraerlos con un mínimo descarte. Esta solución podría servir para desarrollar un sistema de saneamiento de tablas totalmente automático de industria nacionalItem Optoelectrónica con Fotomultiplicadores de Silicio para Detectores de Rayos Cósmicos.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2018-12-10) Hampel, Matias Rolf; Platino, Manuel; Etchegoyen, AlbertoEl proyecto AMIGA (“Auger Muon and Infill for the Ground Array”) es una extensión del Observatorio Pierre Auger y sus objetivos principales son mejorar la discriminación entre partículas primarias de diferente composición química y la detección de lluvias de partículas con un umbral de energía más bajo que el utilizado en el diseño original de Auger. Este trabajo se centra en el detector de muones de AMIGA, más específicamente en el desarrollo de la electrónica de adquisición para los contadores de muones reemplazando el sistema de fotodetección por una nueva tecnología basada en fotomultiplicadores de silicio (SiPMs). Se presentará la selección del fotodetector y de la electrónica de adquisición. Se exponen las diversas pruebas de concepto en la que se mostrarán las capacidades del sistema de detección seleccionado y se propondrá una versión de pre-producción de la electrónica. Se presentará el método desarrollado para la calibración tanto de los SiPMs, cómo del detector. Se expondrán las pruebas realizadas en el laboratorio para la caracterización del sistema de conteo propuesto, la instalación de las electrónicas de pre-producción en la estación del detector de superficie Kathy Turner con las respectivas pruebas realizadas y los primeros análisis de datos del detector.Item Multiprocesamiento de señales de radio, una implementación para la DSA 3.(Escuela de Posgrado - UTN FRBA, 2019-09-30) Cancio Montbrun, Ángel Alberto; García, Beatriz; Platino, ManuelEsta tesis contiene los resultados obtenidos en investigaciones llevadas a cabo en el Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITeDA) utilizando la tercer Antena de Espacio Profundo (Deep Space Antenna 3 o DSA 3) de la Agencia Espacial Europea (European Space Agency o ESA), durante el período comprendido entre 2012 y 2017, bajo la dirección de la Dra. Beatriz García y la co-dirección del Dr. Manuel Platino. Esta tesis requirió de datos observacionales que debieron ser solicitados de manera formal a ESA. A principios de 2016 y durante 2017 se realizaron las observaciones para adquirir los datos necesarios para el desarrollo de la propuesta de trabajo. En el marco del desarrollo de la tesis doctoral, los logros corresponden al análisis de datos observacionales provenientes de la estación terrestre DSA 3 instalada en Mendoza, correspondientes a la emisión en banda X de 8.4 GHz de 3 fuentes astronómicas previamente seleccionadas por tratarse de “calibradoras”. Este análisis de datos está relacionado con el software desarrollado, herramienta que es el núcleo de esta tesis, y que debe aplicarse a las distintas configuraciones disponibles de la antena, para transformar los datos crudos a datos de interés científico. Cabe mencionar que tanto la DSA 3 como sus antenas semejantes (existen otras dos antenas, una en España y otra en Australia) no han sido utilizadas como radiotelescopios de reflector único. Las dificultades que se presentaron durante el desarrollo del trabajo corresponden con la elevada curva de aprendizaje de uso de la DSA 3, la descripción de sus características, así como también qué parámetros deben activarse o desactivarse, qué modo de adquisición y qué estructura de datos se debe utilizar. Así mismo una dificultad crítica presentada fue la necesidad del desarrollo de un intérprete de los datos crudos de la antena, un trabajo intensivo que se pensaba ya resuelto al momento de redactar y presentar el plan de trabajo original. Para poder llevar a cabo el objetivo final planteado primeramente (el estudio de RRATs), fue necesario comenzar el trabajo de tesis en un desarrollo de mucho más bajo nivel, y dejar el estudio de objetos específicos para trabajos futuros. Algunas modificaciones al plan de trabajo planteado debieron ser realizadas, debido a que la antena no posee equipamiento de recepción en Banda L como se esperaba; solo se puede trabajar en banda X y Ka; , siendo necesario el desarrollo de Software de procesamiento (intérprete o traductor de formato) para poder realizar estudios astronómicos como la de dispersión de señales, propuesta original del plan de trabajo. A pesar de haber tenido que modificar levemente el abordaje del problema, lo que no implica un cambio en el uso de tecnologías propuesto, debemos reconocer que la tarea desarrollada durante el periodo de investigación ha representado un aprendizaje mutuo, tanto de quien suscribe, como de los responsables y operadores de la DSA 3. Resumiendo, esta tesis explora el uso de la DSA 3 como instrumento para realizar observaciones de fuentes astronómicas en radiofrecuencia. En el trabajo se detallan las características de la estación terrestre DSA 3, también se evalúa el uso del equipamiento existente en la estación terrestre para realizar la adquisición de la señal de radio proveniente de una fuente astronómica y se evalúa la necesidad de equipamiento adicional y cuáles serían sus características. La tesis describe el método observacional necesario para utilizar la DSA 3 como radiotelescopio de plato único y se detalla el desarrollo del software necesario para adaptar, procesar y convertir los datos obtenidos por la DSA 3 a un producto que sea de utilidad para la comunidad científica. El uso de piezas y plataformas de soluciones comerciales ayudó a reducir el costo y la necesidad de un diseño de hardware personalizado. Los logros alcanzados respecto de la comprensión de los datos, su reducción y manejo con fines científicos, nos permiten pensar que habiendo obtenidos datos de flujo de las fuentes observadas que se corresponden con los datos publicados en la bibliografía, se está en condiciones de ofrecer esta antena para su uso radioastronómico. Es importante destacar que Argentina también puede realizar trabajo científico con la antena de monitoreo para naves espaciales, producida por China e instalada en Neuquén, que presenta las mismas características técnicas y de adquisición que DSA 3, por lo tanto este desarrollo podrá ser adaptado y aplicado más allá del objetivo inicial planteado. Este trabajo es el primer paso para el uso de las antenas de telecomunicaciones instaladas en Argentina con fines radioastronómicos.Item Bioprocesos orientados al empleo de microorganismos autóctonos y su utilización en tecnologías de biorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2019-11-25) Conde Molina, Débora; Quevedo, CarlaEs frecuente la contaminación ambiental generada por el petróleo o sus derivados, debido al uso generalizado de los mismos a nivel mundial. La descarga y derrame accidental de dichos compuestos en el medio ambiente resultan ser peligrosos para el entorno y los seres vivos. La biorremediación es una estrategia eficiente para limpiar sitios contaminados, siendo no invasiva y rentable. La misma se basa en la biodegradación natural utilizando microorganismos nativos aislados de áreas contaminadas. El centro industrial Zárate-Campana, ubicado en Buenos Aires, representa una de las áreas petroquímicas más importantes de Argentina, con varias empresas que realizan actividades petroquímicas. En este estudio, se seleccionaron 4 cepas previamente aisladas de sitios contaminados e identificadas dentro de los géneros Pseudomonas sp., Cellulosimicrobium sp. y Ochrobactrum sp. La cepa MT1A3 perteneciente al género Pseudomonas fue seleccionada para los ensayos de optimización de la producción de biomasa a partir del uso de diferentes fuentes de carbono que van desde una mezcla de hidrocarburos hasta co-productos agroindustriales de bajo costo. MT1A3 fue capaz de crecer en una mezcla de hidrocarburos obteniéndose 1,79 g/L de biomasa a 25 ºC a los 7 días de cultivo. Al comparar el uso de diferentes co-productos agroindustriales como fuente alternativa de carbono, la producción de biomasa fue significativamente mayor en el aceite de maní crudo en comparación con todos los demás sustratos (p<0,05), dando como resultado una biomasa de 7,29 g/L luego de 7 días de cultivo. La fuente de nitrógeno más eficiente para obtener biomasa de MT1A3 fue NaNO3. A partir de estos resultados, en sistemas de microcosmos se evaluó la efectividad de remediación mediante el monitoreo de la degradación de hidrocarburos en los diferentes tratamientos de atenuación natural, bioestimulación y bioaumentación, durante 120 días. El mejor tratamiento, que involucró bioaumentación (MT1A3) y bioestimulación, mostró una degradación del 40,05% del total de hidrocarburos con respecto al tratamiento de atenuación natural utilizado como control.Item Desarrollo de un sistema de adquisición ad-hoc para el control y medición remota de magnitudes físicas en vehículos no tripulados.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2020-03-02) Stacul, Adrián Gonzalo; Lavorato, Mario B.; Pastafiglia, Daniel A.El objetivo principal de esta tesis es el diseño, desarrollo e implementación de un sincronizador de bits de tramas PCM basado en un modelo de System Generator y Simulink. Todo el sistema se aplica a una estación terrestre con un sistema de adquisición de datos telemétricos ad-hoc para ser utilizado en vehículos aéreos no tripulados, cohetes de sondeo atmosférico y monitoreo de nano-satélites. Obtenida esta información, la estación terrestre podrá calcular trayectorias, velocidades y actitudes de los parámetros de navegación. En particular, este módulo PCM fue construido para ser utilizado en evaluaciones de vectores de sondeo atmosférico y drones construidos por el Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa (CITEDEF) de Argentina.Item Modelado e implementación de sistemas de navegación aérea autónoma basada en visión artificial.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2020-07-23) Comas, Edgardo Antonio; Delrieux, ClaudioEn la presente tesis se desarrollaron los algoritmos de navegación autónoma que incorporan el procesamiento digital de video, conocido como “Vision in the Loop”. Para llevar adelante esta investigación se utilizaron aeronaves no tripuladas clase I, del tipo helicóptero de cuatro y seis rotores, con su sistema de adquisición de datos inerciales, barométricos, de GPS y una cámara en el espectro visible y otra en el infrarrojo. La determinación de la trayectoria se obtuvo por medio de la fusión de los datos de las medidas inerciales, barómetro, GPS y video en un estimador de Kalman. Para el testeo de los algoritmos se realizaron varias pruebas de campo y también se desarrolló un sistema de simulación de vuelo del helicóptero, generando todas las variables inerciales, barométricas, de GPS y de video, utilizando para ello los mapas digitales del área de realización de los vuelos. Para la identificación de las referencias durante el vuelo se utilizó el viejo helipuerto ubicado en la Plaza de Armas del Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa, junto con un Punto de Referencia Topográfico (patrón secundario) cerca del mismo. Finalmente se extraen las conclusiones referidas a las mejoras en el posicionamiento por empleo de esta técnica.Item Mejora de la exactitud cuantitativa de la tomografía por emisión de positrones (PET) incorporando información específica del escáner, del paciente y de la enfermedad.(Escuela de Posgrado - UTN FRBA, 2020-12-09) Namias, Mauro; Jeraj, RobertLas imágenes médicas cuantitativas, a diferencia de las imágenes tradicionales cualitativas, permiten obtener mediciones de parámetros fisiológicos o anatómicos de manera no invasiva. Como toda técnica de medición, se encuentran sometidas a sesgos y variabilidad que pueden limitar su aplicación. En los últimos años, diferentes sociedades científicas han abordado el problema de mejorar la exactitud y la reproducibilidad de las imágenes cuantitativas, prescribiendo protocolos estandarizados de adquisición y procesamiento para diversas modalidades diagnósticas. En particular, la tomografía por emisión de positrones (PET) ha sido la modalidad diagnóstica con mayor crecimiento en las últimas dos décadas y es un componente esencial en el manejo del paciente oncológico. Las imágenes PET tienen la particularidad de ser inherentemente cuantitativas ya que permiten medir la concentración de radiactividad del radiofármaco administrado al paciente de manera no invasiva. Esto permite inferir parámetros metabólicos invivo, cosa que otras modalidades anatómicas o funcionales como la tomografía computada por rayos X o la resonancia magnética nuclear no pueden hacer. Por ejemplo, la cuantificación del metabolismo de glucosa mediante el análogo 18F-Fluorodesoxiglucosa (18F-FDG) en tumores permite aumentar el valor pronóstico del estudio y evaluar la respuesta a tratamientos tales como radioterapia, quimioterapia, hormonoterapia e inmunoterapia, entre otros, de manera cuantitativa. Sin embargo, las mediciones provenientes de distintos tomógrafos PET pueden no ser comparables. El proceso de armonización cuantitativa tiene como objetivo que dichas mediciones sean lo más parecidas posibles para un amplio rango de tamaños de estructuras. Si bien ya existen protocolos de armonización cuantitativa para PET, suelen ser costosos y complejos, lo que limita su aplicación en centros PET no académicos. Por otro lado, las características propias del paciente tales como el peso o el índice de masa corporal también generan diferencias en las mediciones. En la presente tesis, proponemos un modelo simplificado de formación de imagen para PET que incluye la resolución espacial y propiedades del ruido. Este modelo sirve de base para la implementación de algoritmos de armonización novedosos y para el diseño de algoritmos de adquisición específicos para cada paciente y región anatómica. Los algoritmos son validados para una amplia variedad de modelos de tomógrafos PET y para diferentes tamaños de pacientes. Esta tesis provee una base sólida para mejorar la reproducibilidad y la exactitud de las mediciones provenientes de imágenes PET de distintos pacientes adquiridos en distintos tomógrafos.Item Ensayos sobre la distribución G0 Single-Look: propiedades, simulación, estimación y reducción de ruido speckle.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2020-12-09) Chan, Débora; Frery, Alejandro; Gambini, María JulianaLas imágenes de Radar de Apertura Sintética (Synthetic Aperture Radar – SAR), son fundamentales para la comprensión y estudio del medio ambiente, ya que proveen información que no es posible adquirir por ningún otro instrumento de teledetección. Sin embargo, estas imágenes se encuentran corrompidas por un ruido muy particular y característico denominado ruido speckle. Este ruido dificulta su procesamiento automático así como su análisis e interpretación. En esta tesis se presenta una nueva estrategia para filtrar el ruido característico de datos provenientes de imágenes SAR basada en diferencias de entropías. Se inicia el trabajo con una exposición de las características de estas imágenes y describe la distribución G0 I que modela este tipo de datos y ha demostrado ser flexible para diferentes grados de textura del objetivo. Todo el trabajo se focaliza sobre el caso Single Look y sus particularidades. Luego se presenta un estudio comparativo, llevado a cabo en diversas plataformas, de estrategias de generación de datos para experimentos Monte Carlo esenciales para garantizar la calidad de los experimentos de simulación. Posteriormente se presenta una evaluación de las distintas estrategias de estimación para los parámetros de la distribución G0 I considerando casos puros y casos contaminados. A continuación se deduce la distribución asintótica de las entropías de Shannon y Rényi para el caso Single Look de la distribución G0 I y se presenta una aplicación a la eliminación del ruido speckle característico de estas imágenes. La propuesta es la construcción de un filtrado no local basado en un test de diferencia de entropías. Se aplica esta estrategia sobre imágenes sintéticas y reales. Finalmente, se evalúa la calidad de esta estrategia y se la compara con otros métodos de eliminación del ruido speckle.Item Cuantificación de las emisiones de GEI en dos especies de insectos comestibles (Blaptica dubia y Gryllus assimilis): análisis del efecto de la dieta(2021) Garay Ortiz, Paola Andrea; Gere, José Ignacio;En la búsqueda de soluciones para mitigar los impactos ambientales en la producción de proteína animal, se ha incentivado la entomófagia como una opción viable. Con el fin de evaluar la sustentabilidad y el impacto ambiental de esta práctica, especialmente en la reducción de Gases de Efecto Invernadero (GEI), se llevó acabo un experimento para determinar factores de emisión de metano (CH4) y de dióxido de carbono (CO2) empleando dos dietas de calidad diferenciada: alimento balanceado vs. verduras, en dos especies de insectos Blaptica dubia (Bd) y Gryllus assimilis (Ga). En la emisión de CH4 hubo diferencias estadísticamente significativas entre Ga y Bd (p<0.001): en Ga fue prácticamente nula; en Bd se observa una tendencia a la diferenciación entre tratamientos, obteniéndose 0.00425±0.00058 y 0.01±0.0015 g/d para balanceado y verdura respectivamente (p=0.056). La emisión de CO2 fue mayor en Ga (3.86±1.29 y 4.11±1.87 g/d) para balanceado y verdura respectivamente (p=0.770) versus Bd (1.50±0.45 y 1.87±0.78 g/d) para balanceado y verdura respectivamente (p=0.261). Tomando la emisión de CH4 como un indicador ambiental, es posible realizar una comparación con las emisiones típicas de este gas en algunas de las fuentes principales de provisión de proteína animal. Con los resultados de este trabajo se obtuvo una emisión de 0.04±0.01 g CH4/kg PV/d en Bd mientras que, en la ganadería bovina, se han obtenido valores en el rango de 0.55 g CH4/kg PV/d. De esta manera, se concluye que la emisión de CH4 producida en insectos, en este caso para Blaptica, es significativamente menor (inferior al 10 %Item Desafíos de Confiabilidad en dispositivos MetalÓxido- Semiconductor y circuitos integrados de radiofrecuencia.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2021-03-09) Pazos, Sebastián Matias; Palumbo, Félix Roberto Mario; Silveira Noguerol, FernandoEl paradigma de la miniaturización se ha encontrado con limitaciones, tanto económicas como tecnológicas, que atentan contra la mejora sostenida del rendimiento de los circuitos electrónicos. Garantizar la confiabilidad tanto a nivel físico de la estructura de un transistor como también a nivel de su aplicación en circuitos elaborados, es un eslabón fundamental en el proceso de maduración de las tecnologías de integración. Esta tesis versa sobre importantes desafíos que se presentan en esta materia para la próxima generación de dispositivos y circuitos integrados, llamados a extender la mejora continua de los sistemas nanoelectrónicos observada en las últimas tres décadas. A lo largo de este trabajo se busca un enfoque integral al estudio de la confiabilidad, analizada a través de dos ejes centrales del futuro de la tecnología electrónica: por un lado, el cambio del sistema de materiales utilizados en dispositivos basados en óxidos delgados en reemplazo del sistema silicio-dióxido de silicio; por otro lado, las exigencias en circuitos integrados basados en transistores de efecto de campo para aplicaciones de radiofrecuencia, tecnología esencial en el escenario del Internet de las Cosas. Estos dos ejes se encuentran al evaluar el impacto de la degradación de los dispositivos semiconductores sobre el funcionamiento de circuitos complejos, analizando las limitaciones y alternativas de diseño para maximizar la relación de compromiso entre desempeño y confiabilidad. Sobre el eje de los dispositivos nanoelectrónicos, se centra la atención en la degradación de los aislantes delgados. Desde el punto de vista de la ruptura dieléctrica, en este trabajo se reporta la influencia de las propiedades térmicas de óxidos de alta constante en la ruptura de dispositivos metal-aislante-metal y metal-aislante-semiconductor. A su vez, se propone una interpretación para el rol de óxidos bicapa en la velocidad de la ruptura bajo estrés eléctrico, centrada en el papel de la temperatura en la ruptura progresiva. A su vez, se estudia el origen e impacto de los defectos del óxido en estructuras metalóxido- semiconductor sobre sustratos de alta movilidad, llamados a ser reemplazo de la tecnología silicio-dióxido de silicio. Se discute sobre el rol de la distribución de defectos, el atrapamiento de carga y los procesos de fabricación, reportando claras diferencias entre indicadores de calidad ampliamente utilizados en la literatura para caracterizar estos dispositivos. Como alternativa novedosa de considerable potencial tecnológico, se extiende el análisis sobre el nitruro de boro hexagonal, un aislante en dos dimensiones con interesantes propiedades como posible elemento de memoria no volátil. La adquisición y procesamiento del ruido eléctrico durante la ruptura del aislante se presenta como una herramienta útil para la identificación de los defectos que promueven la ruptura del mismo y que pueden resultar limitantes en aplicaciones proyectadas para este material. Sobre el segundo eje troncal de esta tesis, y como aplicación fundamental dentro de los sistemas integrados, se estudia el impacto del envejecimiento de los dispositivos electrónicos sobre el desempeño de circuitos de radiofrecuencia en tecnologías metalóxido- semiconductor complementarias. Desde la perspectiva de un diseñador y desde etapas tempranas de diseño, se demuestran las relaciones de compromiso entre confiabilidad y rendimiento, se provee un enfoque por exploración del espacio de diseño para optimizar estas relaciones en amplificadores de potencia en la banda de 2.4 GHz y se sugieren estrategias de recuperación integradas para paliar la degradación paramétrica de los dispositivos. Esto se propone dentro de un flujo de simulación integral que contempla la física detrás de la variación de parámetros eléctricos y del ruido de los dispositivos involucrados, respectivamente verificados en forma experimental. Puntualmente, se reportan resultados de la importancia de tal enfoque sobre osciladores controlados por tensión. Se destaca el impacto del aumento del ruido bajo condiciones de estrés en los transistores y se propone una metodología de simulación que refleje este fenómeno en el desempeño de los osciladores durante el diseño.Item Diseño y calibración de un Front-End analógico con fotomultiplicadores de silicio para detectores de rayos cósmicos.(Escuela de Posgrado - Facultad Regional Buenos Aires, 2021-04-14) Fuster, Alan Ezequiel; Platino, Manuel; Etchegoyen, AlbertoLos rayos cósmicos son esencialmente partículas que llegan desde el espacio exterior a las capas superiores de la atmósfera y producen cascadas atmosféricas extensas de partículas secundarias que alcanzan la superficie de la Tierra. A las partículas que producen esas cascadas atmosféricas extensas, se la denominan rayo cósmico primario o primario. La energía de los primarios cubre varios órdenes de magnitud. El flujo sigue una ley de potencias proporcional a la energía, yendo de unos cientos por metro cuadrado por segundo a bajas energías (E ∼ 109 eV) a unos pocos por km2 por siglo a las más altas energías (E ∼ 60 EeV). A estos valores de energías, el espectro tiene cuatro zonas características donde su índice (es decir, la potencia negativa a la cual se eleva la energía de arribo del primario) cambia abruptamente: la “rodilla"(∼ 4 x 1015 eV), una posible “segunda rodilla"(0,05 < E < 0,5 EeV), el “tobillo"(∼ 3 EeV) y una supresión (∼ 40 EeV). Se cree que a energías entre 1015 y 1018 eV existe una transición de fuentes galácticas a extragalácticas. Este cambio en el origen trae aparejado cambios en la composición química del rayo cósmico primario. Estudios de composición química en éste rango de energías son de importancia central para entender y comprender dicha transición. Los parámetros físicos más importantes para estudios de composición química son los perfiles longitudinales (parámetro de máxima profundidad atmosférica donde la lluvia desarrolla el máximo número de partículas) y el número de muones de las cascadas atmosféricas extendidas producto de la interacción del rayo cósmico primario con la atmósfera terrestre. Actualmente, el Observatorio Pierre Auger es uno de los observatorios híbridos más modernos y de referencia en el estudio de los rayos cósmicos de ultra alta energía. El Observatorio Pierre Auger fue diseñado para detectar rayos cósmicos con energías superiores a 1018 eV. Esta constituido por 27 telescopios de fluorescencia, que detectan la luz ultravioleta emitida por las moléculas de nitrógeno de la atmósfera cuando son excitadas por las partículas cargadas de la cascada atmosférica y ∼ 1660 detectores de superficie, que miden tanto las componentes electromagnética y muónica de la lluvia en la superficie de la tierra. El proyecto AMIGA (“Auger Muon and Infill for the Ground Array") es una extensión del Observatorio Pierre Auger y está diseñado para medir directamente la componente muónica de la cascada atmosférica. Los objetivos principales de esta extensión son una discriminación superior entre partículas primarias de diferente composición química y la detección de chubascos de rayos cósmicos con un umbral de energía más bajo que el utilizado en el diseño original del Observatorio (E ≥ 1 x 1017 eV). El diseño original de los detectores de AMIGA basa su sistema de detección en un tubo fotomultiplicador multianodo (MaPMT, por sus siglas en inglés Multianode Photomultiplier Tube) de 64 píxeles o canales. Dicho fotodetector, posee como grandes desventajas crosstalk entre sus pixeles, un costo elevado, envejecimiento y la necesidad de utilizar una fuente de alta tensión para poder polarizarlos (∼ 1000 V). Actualmente, se esta actualizando el sistema de fotodetección de los detectores de AMIGA con una nueva tecnología basada en fotomultiplicadores de silicio (SiPM). Este trabajo se centra en el diseño, desarrollo y prueba del front-end analógico para este nuevo sistema de fotodetección basado en SiPM. Este nuevo front-end esta basado, en parte, en el circuito integrado para aplicaciones específicas (ASIC, por sus siglas en inglés Application-Specific Integrated Circuit) CITIROC (“Cherenkov Imaging Telescope Integrated Read Out Chip"), diseñado especialmente para la lectura de los pulsos de salida de los SiPM. Es el encargado del acondicionamiento de los pulsos y de la conversión de estos a pulsos digitales para poder ser adquiridos por el back-end. En este nuevo front-end, se introduce un nuevo método de medición para los detectores de AMIGA, la medición de la carga que depositan las partículas que inciden en el detector. Este nuevo método se denomina “Integrador". El Integrador trabaja en rangos de energías superiores al rango de energías del diseño original de contador de muones, aumentando el rango dinámico de detección de partículas del sistema. En este trabajo, se va a presentar el diseño, desarrollo y simulación del Integrador. Se presentará el método desarrollado para la calibración del Integrador. La calibración del Integrador obtiene la distribución de la carga que deposita un muon cuando incide en el detector. Con esta distribución, se obtiene su valor medio para luego usarlo como valor de referencia y obtener la cantidad de muones incidentes equivalentes. Esta calibración utiliza ambos métodos de medición del detector: Contador e Integrador. Se expondrán las pruebas realizadas en el laboratorio para la caracterización y calibración del Integrador, el desempeño y operación en la estación del detector de superficie Kathy Turner del Observatorio Pierre Auger y el análisis de los datos del detector.Item Hacia imágenes de tomografía por emisión de positrones de dosis reducida por medio de muestreo disperso y aprendizaje automático.(2021-05-18) Rodriguez Colmeiro, Ramiro Germán; Minsky, Daniel; Grosges, ThomasEn esta tesis se explora la reducción de la dosis de radiación en estudios de Tomografía por Emisión de Positrones (PET). Debido a su costo y riesgo de radiación inherente, normalmente, el estudio PET es solamente utilizado en pacientes con cáncer diagnosticado o sospechado. Sin embargo gran parte de la dosis de radiación absorbida por el paciente puede ser reducida si los métodos de adquisición y reconstrucción de imágenes son optimizados. Esta tesis analiza tres aspectos del estudio PET que pueden reducir la dosis absorbida por el paciente: la adquisición de datos, la reconstrucción de imágenes y la generación de mapas de atenuación. La primera parte de la tesis es dedicada a la tecnología del escáner PET. Dos técnicas son desarrolladas para un prototipo de escáner de bajo costo y baja dosis, el escáner AR-PET. Primero se crea una estrategia de selección y posicionamiento de fotomultiplicadores, incrementando la resolución energética en un 5%. El segundo trabajo se concentra en la localización de eventos gamma en cristales de centelleo sólidos. Dicho método, basado en redes neuronales y una única adquisición de campo inundado, resulta en un incremento del 23% del área sensible de los detectores del AR-PET y posibilita la detección de profundidad de interacción. En la segunda parte se estudian los métodos de reconstrucción de imagen PET sobre mallas. Los métodos de mallas permiten reducir la cantidad de puntos de muestreo requeridos para describir una imagen o volumen, lo cual se traduce en una reducción de la dimensionalidad del problema de reconstrucción. Un algoritmo de reconstrucción basado en mallas es propuesto, el cual usa una serie de mallas 2D que describen la distribución 3D del radiotrazador. Se demuestra que con dicha reconstrucción el numero de puntos de muestreo se puede reducir en un orden de magnitud, sin perder exactitud y posibilitando la optimización de las mallas de manera paralela. Finalmente se explora la generación de imágenes de atenuación usando redes neuronales profundas. Se entrena una red neuronal para aprender el mapeo desde una imagen PET 18F − FDG, sin corrección de atenuación, a una imagen de Tomografía Computada sintética. El mapa de atenuación generado es probado sobre 133 muestras, obteniendo un error medio absoluto de 103 ± 18 HU. La corrección de atenuación es medida por medio de sinogramas de atenuación, alcanzando un error medio absoluto del 1% con un desvío estándar de 8%. Estos valores son logrados con datos de múltiples fuentes y modalidades. Con estos enfoques, esta tesis pone una base para un sistema PET de bajo costo y baja dosis que puede reducir la dosis de radiación sobre el paciente hasta un 40%, reemplazando la necesidad de una tomografía computada por un mapa de atenuación artificial.Item Algoritmos de alta eficiencia para el fenotipado automático: aplicaciones en reconstrucción morfométrica 3D, medicina y ciencia forense.(Escuela de Posgrado - UTN FRBA, 2021-05-21) Navarro, Juan Pablo; Delrieux, Pablo; González-José, RolandoEl uso de escáneres ·D para capturar información sobre la forma del cuerpo humano está creciendo rápidamente y no sólo se limita a estudios ergonómicos o de diseño, si no que también resulta de interés para aplicaciones relacionadas con la salud. Para ello, contar con herramientas que nos permitan obtener automáticamente representaciones de características relevantes es un paso crucial. Éstas representan una característica esencial durante la medición e interpretación de los datos, tanto para realizar diversos análisis (por ejemplo el somatotipo o estudio de porcentaje y distribución del tejido adiposo), como para el diagnóstico apropiado de condiciones médicas (evaluación del sobrepeso, detección de malformaciones, etc). La presente tesis se centra en el estudio de la forma corporal, y cómo utilizando las técnicas de Machine Learning y Deep Learning, se pueden encontrar de manera automática mejores representaciones geométricas a fenotipos estudiados en el campo de la antropología. Se presenta el desarrollo y validación de distintos tipos de descriptores junto con el procesamiento para extraerlos y utilizarlos en la prácticas. Los resultados indican que los indicadores de forma no sólo predicen bien los marcadores clásicos, si no que permiten la aplicación de más indicadores que reflejan con mayor precisión el fenotipo en estudio.Item Degradación de estructuras MOS (metal-óxido-semiconductor) y sus aplicaciones.(Escuela de Posgrado - UTN FRBA, 2021-08-30) Aguirre, Fernando Leonel; Palumbo, Félix Roberto Mario; Julián, PedroHistóricamente la mejora de rendimiento de los circuitos microelectrónicos ha ido asociada a un aumento en la cantidad de transistores por unidad de área. Esto ha sido posible debido a una reducción sostenida en el tamaño y costo de cada dispositivo. Sin embargo, el ritmo de miniaturización se ha ralentizado sensiblemente en los últimos años, por limitaciones tanto económicas como tecnológicas, con lo que la industria nano-electrónica se ha visto forzada a buscar alternativas considerando nuevos materiales así como también el cambio de los paradigmas computacionales. En ambos casos, la confiabilidad es un apartado clave en el desarrollo de las tecnologías de integración venideras. Pero así como la introducción de materiales novedosos siembra interrogantes a responder en el ámbito de la fiabilidad, también da lugar a nuevas aplicaciones y al surgimiento de tecnologías disruptivas. En esta tesis, se discuten los principales fenómenos de degradación observados en estructuras MOS (Metal-Óxido-Semiconductor) implementadas con materiales alternativos, así como las oportunidades que estas brindan para la aparición de alternativas superadoras frente a la microelectrónica convencional. Para ello, se plantea en primera instancia el estudio de la degradación y ruptura en estructuras basadas en semiconductores de alta movilidad y óxidos delgados no nativos como reemplazo de la combinación silicio-di ´oxido de silicio (Si/SiO2). En segundo lugar, el fenómeno de ruptura dieléctrica reversible en aislantes de alta constante dieléctrica ha dado lugar a su aplicación como dispositivo de memoria y sinapsis artificial en circuitos neuromórficos, los cuales son un cambio disruptivo respecto a los actuales sistemas de cómputo y tienen múltiples aplicaciones en el paradigma del Internet del Todo (Internet of Everything, IoE), el reconocimiento de patrones y la inteligencia artificial, solo por citar algunos ejemplos. Con respecto al estudio de la confiabilidad a nivel de los dispositivos nanoelectrónicos, se analiza el origen e impacto de los defectos del óxido en la dinámica de degradación de estructuras MOS sobre sustratos de alta movilidad, llamados a ser el reemplazo de la tecnología Si/SiO2. Se abordan los efectos del proceso de fabricación sobre la distribución de defectos y el atrapamiento de carga, reportando las diferencias entre los principales candidatos. A su vez, se estudia la mecánica de generación de defectos en óxidos delgados de alta constante dieléctrica, como origen de la ruptura dieléctrica. Se reporta la influencia de las propiedades intrínsecas de óxidos de alta constante dieléctrica en la estadística de ruptura de dispositivos MOS, así como de la densidad de defectos. Para ello, se han llevado adelante complejos experimentos de irradiación altamente localizada a fin de alterar artificialmente la concentración de defectos. Como resultado, se reporta evidencia experimental que deja entrever la naturaleza correlacionada de la generación de defectos en materiales de alta constante dieléctrica, ayudando a comprender mejor el fenómeno de ruptura. Si bien la ruptura dieléctrica representa un desafío de confiabilidad, el mecanismo físico subyacente es al mismo tiempo responsable de posibilitar el funcionamiento de las memorias de conmutación resistiva, de gran utilidad en aplicaciones de almacenamiento de información y circuitos neuromórficos. En este trabajo de tesis, se discuten los aspectos temporales del evento de conmutación tanto en memorias no volátiles como volátiles, utilizando aislantes de alta constante dieléctrica así como nitruro de boro hexagonal (h-BN), un aislante de dos dimensiones (2D) que representa una alternativa con considerable potencial tecnológico. Se contribuye con una interpretación para la velocidad de la conmutación centrada en el papel de la temperatura y las características intrínsecas y geométricas del medio de conmutación. Justamente la aplicación de memorias de conmutación resistiva en circuitos neuromórficos es el foco de estudio en la segunda parte de esta tesis. Los mismos son de gran interés dada su capacidad para procesar grandes volúmenes de información con baja latencia y bajo consumo de energía, sin mencionar la gran densidad de dispositivos integrables por unidad de área. Sin embargo, las múltiples no-dealidades que dominan el funcionamiento de estos dispositivos suponen un problema para su desarrollo futuro. En este contexto, se presenta la relación entre confiabilidad y rendimiento en redes neuronales implementadas en hardware mediante crossbars de memorias de conmutación resistiva y destinadas al reconocimiento de patrones. Para ello se propone un flujo integral que contempla el modelado eléctrico de la física de conmutación resistiva, el entrenamiento de redes neuronales para la clasificación de imágenes, su representación a nivel circuital y simulación eléctrica contemplando la posible existencia de fallas de enclavamiento distribuidas aleatoriamente. En relación al último punto, se plantean también métodos para mitigar las consecuencias de las mismas. Puntualmente, se reportan resultados considerando perceptrones mono y multi capa, destacándose el impacto de la resistencia parásita de las interconexiones, las características eléctricas de las dispositivos de conmutación resistiva y el impacto de las mencionadas fallas de enclavamiento.Item Procesamiento en tiempo real de series temporales de láseres de estado sólido y su aplicación a la optimización de las señales de salida del láser.(Escuela de Posgrado - UTN FRBA, 2021-11-30) Nonaka, Myriam Eugenia; Kovalsky, Marcelo GregorioEn esta tesis, se estudiarán sistemas basados en láseres sólidos. Se buscará develar las propiedades de dos sistemas físicos relevantes: uno para señales cuánticas y otro para señales clásicas. En cuanto al conocimiento básico, aportará una exhaustiva y fundamental comprensión de la dinámica de un sistema basado en láseres sólidos bombeados por diodos. Respecto del punto de vista tecnológico, se encararán los primeros desarrollos experimentales de procesamiento de la señal del láser para láseres con modulación de pérdidas que permitirán, a partir de la medición de alguna variable del sistema, la determinación del carácter de la señal. Siendo de gran interés para el estudio de señales caóticas y aleatorias de un sistema no lineal. Se presentará la implementación de la automatización y el control del experimento de las desigualdades de Bell con las estaciones de Alice y Bob a distancia (60 m aprox.), siendo este arreglo experimental único en su tipo en nuestro país. Se desarrollarán modelos matemáticos y algoritmos que permitirán, a partir de una serie temporal de datos, mensurar la aleatoriedad de una secuencia. Esto tiene implicancias cruciales en áreas como los fundamentos de la mecánica cuántica, así como las aplicaciones prácticas como la generación de números al azar.