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Se aborda el estudio de las propiedades de transporte iónico en electrolitos sólidos microestructurados. Inicialmente se presentan experimentos que permiten observar de manera preliminar y cualitativa el efecto de los cambios de la cristalinidad y concentración de litio sobre la conductividad iónica en polímeros semicristalinos. En el aspecto teórico, el trabajo de correlacionar las propiedades de transporte macroscópicas con la microestructura subyacente en electrolitos sólidos es una tarea complejaque generalmente requiere resolver un sistema de ecuaciones de electrodifusión no lineales, acopladas, con coeficientes variables. Se considera el transporte de múltiples especies iónicas por difusión y migración a través de electrolitos sólidos microestructurados en presencia de fuertes campos eléctricos. Se asumen relaciones constitutivas derivadas de potenciales de disipación y energía convexos que garantizan la consistencia termodinámica del sistema. La respuesta efectiva es determinada a partir de un análisis de convergencia multi-escala de las ecuaciones de campo correspondientes. La respuesta efectiva homogenizada involucra varios tensores efectivos pero todos ellos requieren la solución de sólo un problema de conductividad estándar sobre el elemento de volumen representativo. Se deriva, a modo de ejemplo, un modelo multiescala de un electrolito polimérico semicristalino con morfología esferulítica, aplicando la teoría desarrollada a una clase específica de microgeometrías bidimensionales para las cuales la respuesta efectiva puede ser calculada de manera exacta. Se deriva también un modelo más general en el que se considera una dispersión aleatoria de partículas y sus interfaces con el medio. En ambos casos se obtienen expresiones explícitas para los parámetros materiales efectivos. Dichos modelos son utilizados para explorar el efecto de la cristalinidad y el contenido de partículas sobre la respuesta efectiva. Las predicciones son consistentes con resultados experimentales recientes en sistemas de óxido de polietileno (PEO) dopado que sugieren que la fase cristalina y anisótropa, a lo largo de ciertas direcciones, podría presentar mejores propiedades de transporte iónicas que la fase amorfa, debido a la morfología de las cadenas poliméricas. Los resultados además son consistentes con observaciones que indican que la inclusión de partículas cerámicas mejora la conductividad y el número de transporte iónico a causa de los efectos de interface. En el caso de sistemas materiales no lineales la respuesta efectiva fue deducida de manera heurística a partir de un análisis de convergencia multi-escala de las ecuaciones de campo correspondientes. La respuesta efectiva homogenizada involucra un potencial efectivo por especie. Cada potencial es matemáticamente afín al de un conductor estándar no lineal. Una técnica de homogenización lineal de comparación es utilizada para generar las estimaciones de dichos potenciales no lineales en términos de las estimaciones disponibles correspondientes a los conductores lineales. A manera de ejemplo, se hace uso de las aproximaciones lineales de Maxwell-Garnet y del Medio Efectivo para generar estimaciones para sistemas bifásicos con disipaciones del tipo ley de la potencia. Fórmulas explícitas son presentadas para algunos casos límite. En el caso de respuestas del tipo umbral, las estimaciones presentan límites diluidos no analíticos y serían consistentes con campos localizados en caminos de mínima energía.

Estudiamos los canales aniónicos ORCC y CFTR y el canal de sodio ENaC en la línea BeWo derivada de trofoblasto humano. La actividad iónica fue estudiada con la técnica de patch clamp en las configuraciones de canal único (inside out y cellattached) y célula entera (whole cell). La expresión de las proteínas fue analizada con técnicas corrientes de biología molecular. Los tres objetivos fueron: 1) identificar y caracterizar la actividad de esos canales con la ayuda de agentes farmacológicos, 2) estudiar la expresión de las proteínas de los canales clonados; 3) analizar la participación de esos canales en la proliferación, y la migración celular por medio del modelo de cierre de la herida. Los principales resultados fueron: Las células BeWo tienen canales aniónicos y catiónicos funcionales que se expresan en la membrana. Las corrientes de Na+ por el canal ENaC sensible al amiloride y las corrientes transportadas por el ORCC y CFTR participan en la migración o proliferación celular. La aldosterona que estimula la metilación de ENaC juega un papel importante en el mecanismo por el cual el ENaC participa en la migración celular. En conclusión, fuimos capaces de aislar y caracterizar canales aniónicos y catiónicos en las células BeWo y establecer su papel en la migración y proliferación celular.

La formación de patrones de crecimiento (GPF), es decir, el crecimiento inestable de interfaces, es un fenómeno común en un amplio rango de problemas que van desde la física a la biología. Estos fenómenos producen geometrías complejas de carácter dendrítico o fractal y eventualmente caos, y han sido intensamente estudiadas en el contexto de los fenómenos de crecimiento fuera del estado de equilibrio. Un ejemplo paradigmático de GPF es la Electrodeposición en Celda Delgada (ECD). La ECD consiste en dos portaobjetos de vidrio que encierran dos electrodos paralelos y un electrolito (por ej. sulfato de cobre en agua destilada); la aplicación de una diferencia de potencial entre electrodos produce un depósito ramificado por reducción del ion metálico. Variando los parámetros de control, tales como la orientación de la celda respecto a la gravedad, la concentración de la solución, la diferencia de potencial aplicada o el espesor de la celda, se obtiene una amplia variedad de patrones de crecimiento que van desde morfologías fractales hasta morfologías densamente ramificadas. El crecimiento dendrítico es acompañado por un complejo proceso fisicoquímico hidrodinámico de transporte iónico. Este es principalmente gobernado por la difusión, migración y convección. A su vez, la convección está producida por las fuerzas de Coulomb debidas a cargas eléctricas locales y por la gravedad debida a gradientes de concentración que llevan a gradientes de densidad. En este trabajo se estudia la naturaleza de la ECD a través de mediciones experimentales, un nuevo modelo macroscópico y su simulación numérica. El modelo se basa en primeros principios y utiliza las ecuaciones de Nernst-Planck para el transporte iónico, la de Poisson para el potencial eléctrico, la de Navier-Stokes para el fluido y un nuevo modelo de crecimiento estocástico basado en Modelo de Ruptura de Dieléctrico/Dielectric Breakdown Model (DBM) para el crecimiento del depósito. Las ecuaciones se escriben en función de un conjunto de números adimensionales, en particular, los números de Grashof eléctricos y gravitatorios, que revelan la relativa importancia de la electroconvección versus la gravitoconvección en ECD. El sistema de ecuaciones en derivadas parciales altamente no lineal se resuelve en una grilla uniforme usando diferencias finitas y un método iterativo fuertemente implícito. Los principales resultados obtenidos son. En una ECD en una celda en posición horizontal, el modelo predice la evolución de dos rollos convectivos en la zona cercana a los electrodos: su nacimiento, crecimiento, expansión, colisión y unión en un solo rollo que termina ocupando toda la celda. En una ECD en posición vertical, con el cátodo encima del ánodo, el modelo predice que la gravedad induce rollos de concentración que permanecen pegados a los dedos en crecimiento; la falta de desprendimiento de rollos lleva a una estratificación global de densidades. En contraste, en una ECD en posición vertical pero con el cátodo debajo del ánodo, el modelo predice el desprendimiento de rollos de ambos electrodos en forma de plumas, que se expanden unas hacia las otras, mezclándose, invadiendo toda la celda y generando un régimen global inestable. En presencia de crecimiento ramificado, el modelo predice la existencia de un anillo vorticoso en la punta de la dendrita producido por fuerzas eléctricas locales, interactuando con los frentes de concentración y rollos convectivos, del cual emerge un fluido complejo con movimiento helicoidal así como también el nacimiento y muerte de vórtices y dendritas, y su mutua interacción. Las estructuras hidrodinámicas y su evolución espacio temporal se observan experimentalmente lo cual sugiere que el transporte iónico subyacente al crecimiento de las dendritas está remarcablemente bien capturado por el modelo macroscópico introducido.

En este trabajo se investigó la influencia de los distintos modos de transporte iónico (difusión, migración y convección) sobre el crecimiento y la morfología de depósitos metálicos ramificados. El estudio experimental se realizó principalmente por observación videomicroscópica, empleando análisis de imágenes combinado con distintas técnicas, como Schlieren y trazado por partículas, para revelar los gradientes de concentración y los movimientos convectivos. Los experimentos se realizaron galvanostáticamente en celdas planas de pequeño espesor. Se emplearon diversas condiciones experimentales tratando de establecer separadamente la influencia de los modos de transporte más importantes, que son la migración, la convección causada por gradientes de densidad (gravitoconvección) y la causada por el campo eléctrico (electroconvección). Dichas condiciones incluyen cambios de viscosidad, modificación del espesor de la celda y variaciones de concentración del electrolito y de la corriente aplicada. Para analizar los cambios morfológicos se contabilizó el número de ramas y se realizó la medición del área aparente del depósito en las imágenes de video. Los resultados muestran una interrelación compleja entre los modos de transporte, y en general no es posible separar completamente el efecto de cada uno de ellos. Se observa que la migración causa depósitos más uniformes, con ramas muy próximas que crecen a la misma velocidad, mientras que la convecciónprovoca depósitos más desordenados, donde algunas ramas crecen rápidamente consumiendo la solución y provocando la detención de las demás. En estos casos, la presencia de altos campos eléctricos causa depósitos con mayor ramificación; sin embargo, no es posible separar claramente la migración de la electroconvección. En el análisis teórico se aplico un modelo macroscópico general considerando todos los modos de transporte mencionados: las ecuaciones de Nernst-Planck para el transporte iónico, la ecuación de Poisson para el potencial eléctrico y las ecuaciones de Navier-Stockes para el fluido. El análisis dimensional muestra que los números adimensionales de Migración, Poisson y Grashof son relevantes en el estudio del modo de transporte dominante. Se encontró que las predicciones del modelopropuesto concuerdan con los resultados experimentales. Por otra parte, se estudió la formación de contactos entre discos metálicos a través del crecimiento de depósitos en condiciones de electroquímica bipolar. Se investigó experimentalmente la influencia de distintos factores sobre el tiempo de formación y la morfología del contacto. Se encontró que en el período previo al comienzo del depósito el transporte es dominado por la migración, y durante el crecimiento aumenta la influencia de la convección. Asimismo, se estudió mediante simulaciones numéricas la distorsión del campo eléctrico y su efecto sobre el depósito. La influencia del transporte es similar al caso monopolar, aunque la migración tiene aquí un efecto más importante sobre el proceso. Se emplearon también campos eléctricos pulsados, hallándose que se modifica la morfología del depósito, resultando másfino y menos ramificado a altas frecuencias.

Fil:Minotti, Fernando Oscar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Esta tesis aborda el tema de los mecanismos de control que ejerce el Estado sobre las empresas de Transporte Público Automotor de Pasajeros, en el ámbito de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Para esto se pasa revista a la normativa específica del sector, en lo referido al rol del que se le asigna al Estado en su función de contralor, como así también las obligaciones que deberán cumplimentar las empresas de transporte. Se pondrá énfasis, y se hará hincapié en cuestiones jurisdiccionales entre la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y la Nación. Se analizarán y describirán cuales son los mecanismos que utiliza el Estado, para ejercer su función de contralor sobre las empresas de transporte público, y cuáles son sus resultados, para el periodo 2006-2008. También se analizará estadísticamente, la percepción del público usuario respecto a la calidad de servicio del transporte, para el periodo 2006-2008. Por último se vuelcan las conclusiones del trabajo

Tesis de Maestría en Gestión Ambiental del Desarrollo Urbano (GADU)

El objetivo de esta tesis es el desarrollo de un conjunto de herramientas numéricas, y un código escrito en FORTRAN 77, que permitan el tratamiento del transporte radiativo para medios en movimiento con campos de velocidades arbitrarios, fuera de equilibrio termodinámico (NLTE) en la aproximación de átomos de dos niveles. Este problema, el transporte radiativo para el átomo de dos niveles en NLTE, es uno de los pilares básicos, el cual será tratado como un bloque elemental con el que se pueden construir problemas más complejos y realistas. Así, en la estructura del propio método radica su importancia y utilidad. En el presente trabajo, hemos propuesto como metodología resolver el problema del transporte radiativo en el sistema de referencia del observador, que a diferencia del sistema de referencia del fluido, permite el estudio de medios con campos de velocidades arbitrarios. Si bien es sabido que los métodos clásicos presentan la desventaja que, dependiendo del método utilizado, la aplicación puede ser viable sólo para campos de velocidades de unos pocas unidades Doppler, uno de los métodos propuestos en este trabajo mejora enormemente esta limitación. Esta tesis está estructurada en dos partes: La primera parte del trabajo está dedicada a desarrollar un método numérico que permita resolver la ecuación del transporte radiativo en un medio en movimiento para una geometría plano-paralela. Para ello nos basamos en el método de Simonneau & Crivellari (1993a) conocido como Método Integral Implícito (IIM), que permite resolver problemas del transporte radiativo donde el término de scattering de la función fuente, es independiente tanto de la frecuencia como de la dirección. El método fue desarrollado para un caso estático y mostró tener una gran robustez y con fiabilidad al no requerir operaciones matriciales, como la inversión de matrices, que cuando estas últimas son muy grandes pueden introducir inestabilidades al cálculo. Para esto realizamos un análisis del comportamiento del perfil de la línea con el efecto Doppler. Discutimos el cálculo de profundidades ópticas y de las integrales sobre el perfil de la línea cuando el medio está en movimiento. Analizamos las condiciones que deben imponerse al grillado de profundidades ópticas, dado que en los modelos plano-paralelos éstos representan nuestra medida de la escala de distancias en la atmósfera. Con esto resuelto trabajamos sobre las expresiones del método para generalizarlas a un caso en movimiento. Una vez generalizado el método, generamos un código FORTRAN 77 y lo validamos comparando nuestros resultados con modelos numéricos publicados en la literatura calculados considerando campos estrictamente monótonos (Magnan, 1974; Frisch & Frisch, 1975). Nuestros resultados muestran que el nuevo método es confiable y estable, y que podemos utilizarlo para campos de velocidades arbitrarios. En el capítulo 5 mostramos posibles aplicaciones del Método IIM Generalizado para el caso de un medio con geometría plano-paralela. Dado que estas aplicaciones son esencialmente académicas, emplearemos un campo de velocidades ad hoc que represente un medio en expansión acelerada que luego se frena rápidamente. Con el objeto de mostrar la capacidad del código calculamos los perfiles de línea resultantes. Los resultados obtenidos muestran la sensibilidad del perfil a la ley de velocidad. El tipo de perfil obtenido es similar a aquellos observados en algunas estrellas Be, aún cuando la geometría no es la ideal para tratar este tipo de atmósferas. En la segunda parte de esta tesis nos dedicamos a generar un nuevo código para el transporte radiativo, esta vez considerando una geometría con simetría esférica. En esta oportunidad nos basaremos en la extensión del método IIM, que fue desarrollado para un medio estático con simetría esférica por Gros et al. (1997). Analizamos las particularidades propias de esta geometría, que a diferencia del caso plano-paralelo, las intensidades salientes están fuertemente concentradas en la dirección radial. En este caso, naturalmente, la escala de distancias estará dada por los radios de las distintas capas con la que discretizamos la atmósfera. Generamos un código FORTRAN 77 que resuelve el problema del transporte radiativo para un campo de velocidades que puede ser arbitrario, generalizando el método IIM para medios en movimiento y una simetría esférica. Notamos que los requerimientos de memoria RAM de nuestro nuevo código nos limitan a campos de velocidades con valores máximos de unas 10 unidades Doppler. Ante esta situación proponemos utilizar otro método basado en un esquema iterativo, del tipo Iteración Lambda, pero que conserva la estructura losó ca del Método IIM. Este nueva metodología de trabajo, denominada Método Iterativo Lambda Implícito hacia adelante y hacia atrás (Forth and Back Implicit Lambda Iteration, FBLIT), fue desarrollada por Atanackovic-Vukmanovic et al. (1997) para el problema del transporte radiativo en un medio estático con geometría plano-paralela y generalizada para un medio estático con simetría esférica por Atanackovic-Vukmanovic (2003). Los requerimientos de memoria RAM del método FBLIT nos permiten resolver el problema del transporte radiativo en una atmósfera en movimiento con velocidades de hasta 100 unidades Doppler con el equipamiento estándar (16 GB de memoria RAM) disponible en la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. La generalización del Método FBLIT para un medio en movimiento, con campos de velocidades arbitrarios, fue primeramente realizada considerando una geometría plano-paralela. Verificamos la validez del método comparando nuestros resultados con los obtenidos por Mihalas (1980), los parámetros citados en el trabajo de comparación se reprodujeron en nuestros modelos. En general, el acuerdo es muy aceptable, salvo en uno de los casos en el que se presentan discrepancias, que pueden ser atribuidas a diferentes condiciones de los modelos que se comparan. Como aplicación de las herramientas numéricas que hemos desarrollado en esta segunda parte, hemos introducido campos de velocidades no monótonos para estudiar el efecto de desaceleraciones de un plasma estelar y perturbaciones del tipo sinusoidal en determinadas zonas de la atmósfera. Hemos localizado estas zonas perturbadas en distintas regiones de la estrella para poder observar el efecto sobre el flujo emergente observado. El objeto de esto es poder discutir la presencia de componentes discretas en líneas de resonancia (Lamers et al., 1982). Por último se trabajó con un campo de velocidades con perturbaciones sinusoidales, considerando que la amplitud es dependiente del radio, a fin de simular el efecto de macroturbulencias en la región de formación de líneas espectrales. Indudablemente el problema de las estrellas Be, uno de los principales tópicos de interés de este trabajo de tesis, es sumamente más complejo que los casos que se han presentado, pero la estructura del código permite, a futuro, la introducción de condiciones más realistas de manera gradual.

En esta tesis se estudió el calentamiento del viento solar en el que el flujo entre la región dominada por colisiones y la región sin colisiones esta influenciado por la presencia de fuertes campos magnéticos externos. En la geometría de tobera magnética divergente que impera en los flujos coronales del sol, se encontró un fuerte incremento de la anisotropía debido al efecto de espejo inverso. Se dedujo una expresión analítica para el flujo de calor, que incorpora la dependencia espacial del campo magnético, valida hasta 10 R. Para modelar el viento externo, se formuló la técnica de Chapman-Enskog para una situación desconfinada y ligeramente anisótropa, vinculando la anisotropía con parámetros de variación espacial del campo magnético. Otra técnica alternativa para investigar este problema consiste en estudiar la dinámica de partículas en la baja corona solar a través de un modelo de ``test-particle''. Se analizo la dinámica de los electrones y se investigo si el atrapamiento de partículas debido al efecto combinado del espejo magnético y de la barrera electrostática es relevante para el calentamiento del viento. Asimismo se estudio la estabilidad de la función de distribución asintótica obtenida a partir de este modelo frente a ondas de Langmuir magnetizadas, y su relación con el calentamiento del viento.

Brucella es un patógeno intracelular facultativo, responsable de una infección zoonótica llamada brucelosis. Un aspecto clave en la virulencia de este género es su habilidad para invadir y proliferar dentro de células fagocíticas y no fagocíticas, en las que se establece. En esta tesis se identificaron y caracterizaron factores imprescindibles para la interacción de este patógeno con su hospedador. Uno de estos factores fue la proteína BepC, que pertenece a la familia TolC de proteínas de membrana externa. BepC resultó crucial en la detoxificación de la bacteria tanto in vivo como in vitro, probablemente formando parte de sistemas tripartitos de eflujo. Los otros factores fueron tres adhesinas que pertenecen a la familia de autotransportadores de tipo I. Estas proteínas, a las que denominamos BmaA, B y C (por Brucella monomeric autotransporter), participarían en: i) la adhesión de Brucella suis a las células del hospedador, ii) la interacción con otras superficies como la matriz extracelular y iii) las interacciones bacteria-bacteria, para ambas, BmaA y BmaB. Estos factores pueden ser base de estudios futuros más específicos y profundos que lleven al desarrollo de vacunas o terapias que mejoren el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de la brucelosis.