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En esta tesis se estudia la detección y aislamiento de fallas en sistemas de control automático, y su aplicación a una planta de tratamiento de efluentes. Derivamos el modelo general no lineal para una planta de remoción biológica del carbono; en ella, se controla la concentración de oxígeno disuelto en el agua a tratar mediante un controlador proporcional + integral. Desarrollamos modelos no lineales para las perturbaciones usuales y las fallas más comunes. Teniendo en cuenta que el proceso que estudiamos responde a un modelo esencialmente no lineal, centramos nuestro análisis en el diseño de observadores no lineales para ser utilizados como generadores de residuos. En efecto, ésta es una de las técnicas más usuales para la detección de fallas. Una propiedad fundamental para un generador de residuos es poseer alta sensibilidad a las fallas y mínima frente a perturbaciones externas, pues esto disminuye la frecuencia de falsas alarmas.En consecuencia, analizamos la robustez de varios observadores no lineales. Para los procesos que estudiamos, lograr que la salida sea completamente independiente de entradas desconocidas o perturbaciones, impone severas restricciones al modelo que sólo se verifica en casos especiales. Por ello, proponemos un nuevo camino que posibilite la atenuación de perturbaciones a un nivel prefijado. Deducimos en forma teórica las condiciones que debe satisfacer el observador para obtener convergencia semiglobal, en un compacto de espacio de estados y perturbaciones, y finalmente ilustramos los resultados obtenidos mediante simulaciones. Los resultados muestran que nuestro observador de alta ganancia, rediseñado para atenuar perturbaciones, puede ser implementado con muy buena performance con el objetivo de detectar las fallas previstas en una planta de tratamiento de efluentes.

Una extensa variedad de radionucleidos son producidos por la interacción de los rayos cósmicos de alta energía con la atmósfera de nuestro planeta y con el polvo interplanetario que eventualmente puede arribar a él. Entre estos radionucleidos se encuentran el 10Be (T1/2 ~ 1,4 x 10^6 a˜nos) y el 53Mn (T1/2 ~ 3,7 x 10^6 a˜nos), que gracias a sus largos períodos de semidesintegración, resultan adecuados como trazadores en procesos de interés geofísico cuyos tiempos característicos son del orden de los millones de a˜nos. Además, el 53Mn, por producirse esencialmente fuera de nuestro planeta, es un excelente trazador de la depositación de material extraterrestre sobre la Tierra. Debido a sus concentraciones, de una parte en 10^9 hasta una parte en 10^15 respecto de sus isótopos estables, y actividades específicas extremadamente bajas, estos radionucleidos sólo pueden ser identificados y cuantificados mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores (AMS). En este trabajo se aplicó la técnica AMS para la detección de estos radionucleidos con el objeto de estudiar el reciclado de sedimentos submarinos durante la subducción de placas tectónicas y la tasa de depositación de polvo interplanetario en nuestro planeta. En el primer caso las muestras analizadas fueron cenizas y rocas volcánicas y sedimentos extraídos de hasta 250 metros de profundidad por debajo del fondo submarino. En el segundo caso, se analizó una muestra de 1.400 kg de nieve antártica. Todas las muestras fueron procesadas químicamente para la extracción y concentración del elemento de interés y la supresión del isóbaro que interfiere en las mediciones de AMS. Las mediciones de las relaciones isotópicas fueron llevadas a cabo utilizando cuatro aceleradores de diferentes laboratorios, aprovechando las ventajas técnicas de cada uno. Finalmente, mediante el modelado de estos procesos y sobre la base de los resultados obtenidos fue posible determinar rangos para el porcentaje de sedimentos submarinos que participan de la formación de magmas durante la subducción de la placa tectónica de Nazca y establecer una cota superior para la cantidad de polvo interplanetario que ingresa a nuestro planeta. Además de estas dos aplicaciones geofísicas, en el marco de este trabajo se implementó la técnica AMS en las instalaciones del Acelerador TANDAR de forma cuantitativa. Para ello se construyó un sistema de detección que, haciendo uso de las altas energías posibles en este acelerador, permitió la identificación del radionucleido 10Be con la completa supresión de su isóbaro estable 10B. De este modo, se consiguieron en el Acelerador TANDAR, mediciones de relaciones isotópicas 10Be/9Be tan bajas como 5 x 10^−13, nivel de sensibilidad suficiente para realizar la mayoría de los estudios geofísicos con este radionucleido.

Los problemas de calidad de agua en los lagos y embalses de Argentina se han incrementado por las actividades agrícolas, deforestación, explotación forestal, cría de animales, actividades mineras, escurrimiento urbano y descargas de aguas residuales no tratadas. La región aledaña al embalse Salto Grande, presenta un importante desarrollo agrícola, donde se utilizan numerosos tipos de plaguicidas. Estos compuestos generan contaminación ambiental, ya sea por deriva y/o acumulación en suelos, los que por efecto de escorrentía, percolación y otros mecanismos de transporte pueden ingresar a los cursos de agua. Los datos disponibles respecto a monitoreos efectuados en la región son escasos y no se encuentran actualizaciones posteriores a 1988 y 1994. Por lo que se ha considerado relevante disponer de la información adecuada a fin de establecer el diagnóstico actualizado de la situación en la región de Salto Grande respecto a los niveles residuales de plaguicidas y poder contribuir al control y vigilancia de dicho cauce. La evaluación de los relevamientos efectuados sobre los cultivos desarrollados en ambas márgenes del río Uruguay y de los plaguicidas utilizados comúnmente por los agricultores y tiempos de aplicación, ha sido de importancia y de carácter significativo en la toma de decisiones al establecer el monitoreo, los sitios, el plan de muestreo y frecuencia del mismo. La optimización y aplicación de las técnicas y metodologías adoptadas han permitido reducir el tiempo de análisis, costos, minimizar el uso de solventes orgánicos y lograr mayor sensibilidad en la determinación de los plaguicidas considerados de importancia, fundamentalmente por su persistencia y usos en la región. Los resultados obtenidos en agua superficial, sólidos suspendidos y sedimentos para todas las fechas y sitios de muestreo, teniéndose en cuenta los valores de los niveles residuales, la ocurrencia y las fechas de muestreo en las que se detectaron mayor número de plaguicidas, han permitido caracterizar la contaminación de los diferentes sitios desde un enfoque general. Los resultados de los monitoreos contribuyen al diagnóstico actualizado de la situación en la región y promueven a la toma de decisiones respecto a la continuidad del control y vigilancia de la misma. Algunos sitios han superado los niveles guías de acuerdo a la información disponible respecto a los criterios de calidad de agua superficial destinada a la producción de agua potable y preservación de la vida acuática establecidos por los siguientes organismos de aplicación: Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable (SAyDS) de la república Argentina, al igual que otros organismos internacionales o extranjeros de referencia como la Comunidad Económica Europea (CEE) o la Agencia de protección Ambiental de Estados Unidos (EPA). Es en este marco, que cobra relevancia la remediación de la contaminación, evaluando la remoción de estos plaguicidas mediante diferentes procesos tecnológicos. El proceso de potabilización del agua, incluye una etapa de clarificación en la que la adición y dispersión rápida de coagulantes químicos permite la disminución de la turbidez, removiendo además diversos contaminantes. En la coagulación-floculación con sales de aluminio a diferentes dosis de cada coagulante, el policloruro es el que presentó mayor eficiencia en la remoción de la turbidez, sin embargo el sulfato de aluminio permitió mayor remoción de los plaguicidas evaluados. Los analitos que presentan bajas solubilidades en agua y altos valores de coeficiente de distribución octanol/agua (KOW) tienden a interaccionar con la materia orgánica, por lo que este proceso logra removerlos más eficientemente, aunque en general la remoción es eficiente para la mayoría de los plaguicidas. En los procesos de adsorción existe un amplio espectro de mecanismos físicos y químicos, los cuales ocurren normalmente en etapas consecutivas tales como la difusión del adsorbato a través de la película de fluido hasta el material adsorbente, difusión a través de los poros y posterior reacción de adsorción. En este proceso podemos observar que cada analito, en función de sus propiedades fisicoquímicas y/o estructurales presenta adsorciones diferentes, lo que se evidencia en la notable variación de los valores de los porcentajes de remoción de los plaguicidas utilizando cantidades iguales de adsorbente, quitosano y carbón activado en polvo, y diferentes tiempos de contacto. Además, se ha observado que ambos adsorbentes logran altos porcentajes de remoción pero, es en general el carbón activado en polvo el que presenta mayor eficiencia en el proceso y ésta se incrementa en la mayoría de los casos con el tiempo de contacto para ambos adsorbentes. La optimización de las variables de remoción permitió determinar que, con quitosano y carbón activado en polvo, los valores que maximizan el porcentaje de remoción para la mayoría de los analitos son similares y se encuentran próximos a los máximos de tiempo de contacto y cantidad de adsorbente. En agua cruda, en las mismas condiciones, los porcentajes de remoción son menores debido a diversas causas tales como, la saturación de sitios activos, modificación de la estructura del adsorbente y/o de sus sitios activos por la presencia de algún componente en la matriz, entre otras; haciendo que las interacciones resultantes sean diferentes que en agua pura. El estudio de la cinética de adsorción permitió establecer el tiempo de equilibrio con ambos adsorbentes, el que fue alcanzado aproximadamente a los 60 minutos para la mayoría de los analitos, y la modelización de los datos respondieron a una cinética de pseudo-segundo orden. Respecto a la modelización de las isotermas de adsorción, ambos adsorbentes tienen capacidad adsortiva e interacciones diferentes frente a los analitos evaluados, siendo para carbón y quitosano el modelo de mejor ajuste el de Freundlich y Langmuir, respectivamente. Frente a esta compleja temática, es importante disponer de la información actualizada respecto a los niveles de contaminación por lo que, el monitoreo continuo en las fuentes de agua cobra relevancia como así también la evaluación de la remoción de estos plaguicidas mediante diferentes procesos de potabilización, considerando no sólo los procesos tradicionales como el de coagulación-floculación y adsorción con carbón activado, sino también la incorporación del quitosano como alternativa tecnológica en la adsorción. Para esto se requiere de un planteamiento integrado que involucre numerosas acciones y de políticas ambientales mancomunadas en un objetivo que tienda a lograr mantener la disponibilidad de este recurso con adecuada calidad.

Este trabajo es consecuencia de un interrogante originado a lo largo de diferentes campañas arqueológicas en el marco del Proyecto Arqueológico Chauschil-Abaucán (PACh-A). Esta duda es causa de la ubicación de varios de los puestos pastoriles (localizados en el precordillerana de la Cordilleras de Narváez y de San Buenaventura) dentro como en las proximidades de sitios arqueológicos. Esta situación repetitiva ha planteado ciertos interrogantes que son el desencadenante de este trabajo. Esta reutilización de espacios en el pasado genera una pregunta clave y central para el desarrollo de esta investigación: ¿qué características del entorno construido son consideradas por los lugareños actuales para la localización de sus puestos temporarios? Si bien, no se pueden extrapolar las condiciones ambientales y culturales del presente al pasado; esto nos puede facilitar la formulación de hipótesis. Además, esta pregunta nos direcciona a indagar si existe algún patrón de selección de las características del paisaje que relacione la ocupación actual de los puestos con los sitios arqueológicos. Como hipótesis principal planteamos que en los lugares donde la conjunción de ciertas características del ambiente natural y socio-culturales son más deseables se concentra la mayor cantidad de puestos temporarios actuales. Asimismo, la vinculación de los puestos actuales y los sitios arqueológicos poseerá un patrón de distribución espacial en las variables espaciales seleccionadas para su localización. Y este objetivo se alcanzará por medio del Sistema de Información Geográfica y la utilización de distintas imágenes satelitales.

Many open questions in solar physics demand the acquisition of spectropolarimetric measurements of solar light, involving challenging requirements in terms of spatial, spectral and temporal resolution, and polarimetric sensitivity. There are important motives to try acquiring such measurements from the ground instead of using a space-based observatory, e.g. the larger available apertures. However, a major impediment to reach the requirements are the effects of atmospheric seeing. The most important effects are the reduction of spatial resolution, and the introduction of spurious polarimetric signals (denoted as seeing induced crosstalk, SIC) caused by variable seeing induced image aberrations, and the fact that polarimetric measurements are based on time differential photometry. Standard numeric techniques used to correct for seeing induced image aberrations, require short exposure times (<10 ms). In addition, a fundamental solution to reduce SIC is to increase the modulation frequency of the polarimeter beyond the values defined by the typical seeing coherence time (>100 Hz). The two aforementioned properties can be met by a high-cadence polarimeter. This thesis describes the development of such a polarimeter and presents the results obtained with a specific instrument, namely the prototype of the Fast Solar Polarimeter (FSP). FSP is based on a high-cadence (up to 800 fps) camera and a polarization modulator with ferro-electric liquid crystals (FLCs). The camera is custom-made, using a frame-transfer, back-illuminated pn-type CCD (pnCCD) sensor, that has high sensitivity, and provides almost 100% duty cycle. We have characterized and integrated the components of the modulator package, using a model-based optimization procedure to derive the position angles and retardances of the components that minimize the dispersion of the polarimetric efficiencies. We have obtained a variation of 20% of the total polarimetric efficiency, in the 400 to 700 nm wavelength range. In addition, the characterization results of the integrated modulator package allowed us to derive basic calibration and operational requirements. We have also characterized the pnCCD camera and we have proven that it is suitable to be used for high-cadence, high-sensitivity polarimetry. This includes selecting a specific synchronization between camera and modulator ?which allowed us to develop a numeric technique for correcting image smearing post-acquisition? and addressing the effects of non-linearities, residual offsets, common-mode noise and readout noise of the camera. The FSP instrumental concept was validated during five campaigns carried out in the years 2013 to 2015 at the 68 cm German Vacuum Tower Telescope of the El Teide observatory on Tenerife. We have measured the second solar spectrum of Ca I 422.7 nm with a polarimetric sensitivity of 8 105, and we have detected sub-arcsec bipolar transversal Zeeman signals of the quiet Sun at the 1x10e-3 level, using the TESOS filtergraph tuned to the Fe I 630.2 nm spectral line. In addition we have found that the high cadence and duty cycle of FSP allows the restoration of the Stokes images by means of a multi-object multi-frame blind deconvolution, using only the narrow-band science data, consisting of individual short exposure (2.5 ms) frames with low signal to noise ratio. We have studied the residual level of seeing induced crosstalk (SIC) using non-modulated filtergraph measurements. At a modulation frequency of 100 Hz, if no image restoration is used, SIC is below the 7x10e-5 noise level after averaging ~8 min of quiet-Sun Stokes images. On the other hand, after restoring 1.16 min of the same measurements, we found traces of SIC at the noise level of 4x10e-4 only in the edges of the images, where the performance of the adaptive optics and image restoration are reduced due to seeing anisoplanatism. The techniques and methods studied and/or developed in this work are of relevance for any project addressing the development of high-cadence, high- sensitivity imaging polarimetry.