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Item type: Ítem , Access status: Solo Metadatos , Multiscale computational fluid dynamics applied to buoyancy-driven flows(Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto Balseiro) Zuñiga, Santiago L.; Cantero, Mariano I. (director)Los flujos boyantes surgen cuando las diferencias de densidad dentro de un impulsan el flujo debido a la influencia de la gravedad. Esta tesis presenta una investigación exhaustiva de la compleja dinámica de las corrientes de gravedad, las corrientes de turbidez y las plumas de pared a través de simulaciones numéricas de alta resolución. El trabajo primero detalla la existencia de una evolución cíclica universal en las corrientes de gravedad y turbidez perturbadas de su condición normal, que consta de cuatro estados distintos, extendiendo así las clasificaciones tradicionales de estado estacionario basadas en el número de Richardson y proporcionando una nueva perspectiva sobre su comportamiento transitorio. Se describe en detalle la identificación de estos estados, junto con la estructura tridimensional asociada de la corriente y la evolución rápida no monótona entre estados. También se examina el mecanismo por el cual la corriente sale de la secuencia cíclica y evoluciona gradualmente hacia estados supercríticos o subcríticos autosemejantes. El trabajo analiza a continuación el papel crítico de la velocidad de sedimentación del sedimento, mostrando que este parámetro rige regímenes de flujo distintos: las altas velocidades de asentamiento promueven un estado supercrítico estable independiente de la pendiente del lecho, mientras que los valores intermedios desencadenan la dinámica transcritica cíclica descrita anteriormente. El trabajo continúa caracterizando el comportamiento de las plumas de pared planas con condición de contorno adiabática. Su estructura turbulenta tridimensional se investiga en detalle junto con la evolución en la dirección del flujo de las cantidades promediadas en altura. En el estado de autosemejanza, las cantidades clave como el coeficiente de entrainment, el coeficiente de arrastre en el lecho, el número de Richardson y otros factores de forma alcanzan valores constantes que dependen solo de la pendiente. Finalmente, presentamos una estrategia de cierre basada en datos para modelos promediados en altura (depth-averaged models). Al utilizar machine learning, particularmente eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) entrenado con nuestros datos de simulaciones de alta resolución, este enfoque mejora significativamente la capacidad predictiva de estos modelos de orden reducido, especialmente en regímenes espacialmente transitorios donde los modelos de cierre tradicionales fallan. Esta metodología también incluye la cuantificación de la incertidumbre predictiva utilizando submuestreo por Monte Carlo, un requisito crítico para la validación robusta del modelo. Al integrar simulaciones multiescala con metodologías avanzadas de machine learning, este trabajo ofrece nuevas perspectivas sobre la física fundamental de los flujos boyantes y proporciona un marco para desarrollar modelos predictivos más precisos y confiables para una amplia gama de aplicaciones geofísicas y en ingeniería.Item type: Publicación , Access status: Solo Metadatos , Desarrollo de misiones en vehículos aéreos no Tripulados (VANT) con planning reactivo para aplicaciones agrarias(Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto Balseiro) Zudaire, Sebastián A.; Uchitel, Sebastián (director); Kuperman, Marcelo (codirector)En este trabajo presentamos una interfaz alternativa para la planificación de misiones en vehículos aéreos no tripulados (VANT), basada en la síntesis de controladores de eventos discretos. La síntesis de controladores ha tenido un uso creciente en el ´ultimo tiempo como mecanismo automático para producir planes de misión en sistemas robóticos a partir de especificaciones de alto nivel. Mostramos como diseñamos y construimos una arquitectura de control híbrido que permite modelar el comportamiento del VANT y su entorno, especificar requerimientos de misión en lenguajes lógicos formales, sintetizar controladores que satisfacen estos requerimientos, y luego implementar estos controladores en sistemas VANT reales y simulados. Este marco de planificación que proponemos cuenta con la posibilidad de escalar la cantidad de locaciones discretas muy por encima de otros enfoques, permite predecir y prevenir escenarios de violación de asunciones que podría llevar a fallos en la misión, y adaptar la misión del VANT en vuelo.Item type: Publicación , Access status: Solo Metadatos , Evaluación del Reporte NCRP 151 : Cálculos de blindajes para salas de tratamientos de radioterapia de alta energía.(Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto Balseiro) Zubeldia, Francisco; Álvarez, Guillermo (director); Yanzón, Mariano (codirector)El tema principal de la siguiente tesis es el desarrollo de una planilla de cálculo que permita el cálculo de los espesores de las barreras primarias y secundarias de una sala de tratamiento que albergará un acelerador lineal de alta energía, basándose en la metodología diseñada por el NCRP 151"(1) y en los límites de dosis aceptados por la Autoridad Regulatoria Nuclear de Argentina. La planilla es útil también para el caso de remodelar salas ya construidas, permitiendo el cálculo de los nuevos espesores en función principalmente de las nuevas cargas de trabajo y técnicas de tratamientos. Se analizan 3 casos de estudio con problemas de construcción o cambios en la carga de trabajo. El uso del NCRP 151 acarrea consigo una evaluación del mismo, sopesando su practicidad y exactitud en los cálculos. Se desarrolla también una aplicación con interfaz gráfica capaz de calcular componentes primaria y secundaria en un punto de una representación de un búnker, de acuerdo con la carga de trabajo ingresada.Item type: Publicación , Access status: Solo Metadatos , Diseño de una turbina experimental de vapor de baja potencia.(Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto Balseiro) Zuñiga, Santiago L.; Sosa, Rubén (director)Este trabajo se enfoca en el diseño de una turbina de vapor de carácter experimental para simular, en un laboratorio de transferencia térmica, la dinámica propia de una turbina de mayor tamaño en el circuito secundario de un ciclo de potencia. La máquina diseñada produciría 185 kW de potencia en el eje a 9.000 RPM con un rendimiento interno del 88 %, tomando en la entrada 0,4 kg/s de vapor saturado a 40 bar y descargando a una presión de 1,5 bar. Se desarrolló la teoría de turbomáquinas necesaria para realizar los cálculos fuidodinámicos y se propuso un método de diseño apropiado para el alcance del trabajo. Se decidió que la turbina sería de tres etapas, dos Curtis y una de impulso, y se realizaron los cálculos correspondientes. Una vez que el diseño fluidodinámico estaba definido, se procedió a dimensionar los distintos elementos mecánicos, con el alcance correspondiente a ingeniería conceptual y básica. Se realizaron detalladamente los cálculos propios del dimensionado del rotor (eje y discos), rodamientos, carcasa, válvula de seguridad de presión y asociados. Además se presentó el diseño conceptual de los elementos restantes, sistema de control y otros auxiliares. Finalmente, se realizaron los modelos en software 3D de todas las piezas y se produjeron los planos correspondientes.Item type: Publicación , Access status: Solo Metadatos , Optimización del desempeño de sistemas DMT en enlaces de comunicaciones por fibra ópticas de alta capacidad.(Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto Balseiro) Zoireff, Gustavo; Bulus, Laureano (director); Costanzo Caso, Pablo (codirector)Este trabajo describe el desarrollo de un proceso para la optimización de sistemas DMT (Discrete Multi-Tone) usados en enlaces de comunicaciones ópticas con modulación de intensidad y detección directa. Inicialmente, se estudiaron los conceptos fundamentales que involucran al formato de modulación/multiplexación DMT y se analizaron sus ventajas al momento de ser aplicado a las comunicaciones ópticas de bajo costo y de corto alcance. Para mitigar la elevada relación potencia pico a potencia promedio (PAPR) de la señal DMT se opto por aplicar técnicas que involucran transformaciones no lineales: companding and clipping. Se diseñaron las funciones de compresión y expansión (companding) con el objetivo adicional de minimizar la distorsión introducida por un cuantizador y se lo comparó frente al recorte de señal (clipping). Considerando cuantizadores de 4, 6 y 8 bits, en primer lugar se evaluó la capacidad de reducción de PAPR de ambos sistemas a través de cálculos numéricos. Posteriormente, se requirió desarrollar un algoritmo de estimación y sincronismo para poder efectuar ensayos de laboratorio del sistema DMT eléctrico y óptico. Se obtuvieron resultados favorables de companding respecto a clipping en términos de la reducción del PAPR y el EVM (error vector magnitude) de las portadoras demoduladas. A continuación, se midieron las curvas de BER vs SNR para el sistema DMT óptico con ruido aditivo blanco Gaussiano, en donde se determino que para un dado BER, clipping requiere menor SNR que companding, salvo para el caso de 4 bits de cuantización con elevada relación señal a ruido (SNR≥25 dB). Se introdujo un parámetro importante de los sistemas DMT que operan con la técnica de bit loading: la relación señal a ruido por subportadora. Finalmente, se lograron transmitir datos a tasas de 907.9 Mbps, 1361.85 Mbps y 1588.25 Mbps usando DMT en una fibra óptica monomodo estándar con las subportadoras moduladas con 16-QAM, 64-QAM y 128-QAM, respectivamente. La optimización del sistema DMT por medio de companding permitió obtener una desviación estándar del error menor en el receptor, menor BER y, para una resolución del DAC de 4 bits, una mejora en el desempeño en términos de las curvas de BER vs SNR, respecto de clipping.