Catálogo de publicaciones

Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 2015

Existe una gran necesidad de detectar analitos en diversas áreas tales como el monitoreo ambiental, el diagnóstico de enfermedades, la seguridad en alimentos, hasta potenciales amenazas químicas y biológicas, las cuales demandan a la ciencia y tecnología a que se desarrollen nuevos materiales (dispositivos) que posean propiedades superlativas. En este contexto, la presente Tesis aborda el uso de plataformas sensibles las cuales emplean nanopartículas (NPs) protegidas con grupos orgánicos y grafeno (G) en su parte constitutiva. Cabe mencionar que, las obtenciones de los nanomateriales se realizaron íntegramente en el laboratorio a través de métodos de síntesis química y por deposición química de vapores (CVD), respectivamente. En primer lugar, se desarrollaron sensores ópticos explotando las propiedades plasmónicas de las NPs, los que permitieron la detección de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y una mejora sustancial de la selectividad del sensor. A su vez, en aspectos de ciencia básica, se exploró en el mecanismo de sensado a través de técnicas convencionales tales como FT-IR, como así también con el uso de técnicas más sofisticadas y sensibles como GISAXS y XANES. Lo cual permitió explorar “en tiempo real” cuestiones como la organización de la cadena orgánica que rodea a las NPs (desplazamientos en el numero de onda), los cambios de color (plasmones) a través de cambios en la distancia entre centros metálicos, y la restructuración de la película frente a la presencia de analitos polares y no-polares. En segundo lugar, conociendo que grafeno presenta una nube de electrones-π, los cuales están confinados en una superficie bidimensional, se diseñaron plataformas para mejorar técnicas de superficie tales como SERS (surface-enhanced Raman scattering) y TERS (tip-enhanced Raman spectroscopy). Las mismas se construyeron utilizando grafeno (G), NPs metálicas y combinaciones de ambos (G + NPs) conocidas como heterojunciones, para la detección de bajas concentraciones de analitos de interés. Por último, se emplearon plataformas híbridas en estado sólido conformadas de G y NPs de metales de transición (Pd, Pt y aleaciones entre Pd/Pt) contribuyendo a la compresión en la interacción entre el H2 y los centros metálicos, lo cual permitirá conocer con mayor profundidad cuestiones relacionadas al sensado, catálisis y potenciales usos de este sistema en almacenamiento de energía.

La propuesta de una Práctica Pre-Profesional en Laboratorios de Diagnóstico, Investigación y Producción de Reactivos Biológicos Veterinarios, del presente proyecto redimensiona y enfatiza aspectos que hacen a las competencias del Médico Veterinario egresado de la Facultad de Ciencias Veterinarias de la UNLP que son: En el Área Salud Animal: realizar, interpretar y certificar análisis microbiológicos, parasitológicos, biológicos, químicos y físicos, y técnicas de laboratorio destinados al diagnóstico, prevención y tratamiento de las enfermedades de los animales. Formular y elaborar preparados biológicos, sueros, vacunas, opoterápicos y aplicar biotecnologías y reactivos biológicos y no biológicos, destinados al diagnóstico, prevención y tratamiento de las enfermedades de los animales y certificar las calidad de los mismos. En el Área Medicina Preventiva, Salud Pública y Bromatología: realizar estudios, investigaciones y asesoramiento relativos a la vida animal, en estado de salud y enfermedad, a la zoonosis y a las enfermedades compartidas con el hombre, al mejoramiento de la producción animal y al control de las condiciones higiénico-sanitarias de dicha producción y de los productos y subproductos de origen animal.

Las innovaciones producidas en el área de las TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación) facilitan el almacenamiento, transferencia y procesamiento de la información, promoviendo cambios en las relaciones sociolaborales de las personas que deben readaptarse a nuevas situaciones organizacionales y personales. Los avances tecnológicos posibilitan la configuración de grupos humanos que interaccionan a través de redes para construir conocimientos en forma compartida y colaborativa. En este escenario, las organizaciones necesitan elaborar estrategias educativas y tecnológicas que les permitan adaptarse a los cambios que se generan en la sociedad. En las instituciones escolares, la incorporación y utilización de las TIC, plantea la necesidad de formar al docente en aquellas capacidades y estrategias que le permitan participar colaborativamente en los nuevos entornos tecnológicos. Si se supone la construcción del conocimiento como contextual y pragmática, surgida a partir de la situación o de la propia práctica (Lewis, 2001) es imprescindible la consideración del contexto laboral en una propuesta de formación docente. La mayoría de los estudios realizados sobre experiencias de aprendizaje colaborativo online, han puesto el énfasis en variables aisladas relacionadas con la construcción de conocimiento, la dimensión social, la interacción, el pensamiento crítico y la participación (Gunawardena y col., 1997; Kanuka y Anderson, 1998; Hew y Cheung, 2003). Los aspectos concernientes a las estrategias y habilidades necesarias para el desarrollo de procesos colaborativos, han sido más estudiados en el ámbito de situaciones de enseñanza presenciales (Johnson y Johnson, 1999). Sin embargo, son escasos los trabajos que estudian de manera holística el funcionamiento del grupo, desde una visión integradora de los aspectos antes mencionados. De esta manera, se hace necesario el desarrollo de investigaciones en este campo con el fin de indagar acerca de las variables presentes y sus interrelaciones para poder establecer lineamientos generales que orienten la práctica docente (Roberts, 2004). El objetivo principal de esta propuesta, que se encuadra en la problemática de diseño de cursos e-learning para formación en organizaciones educativas, consiste en delinear un modelo de diseño de enseñanza basado en una visión constructivista social del aprendizaje que permita promover el aprendizaje colaborativo en un entorno virtual. Para ello, se parte de una propuesta inicial de diseño basada en la Teoría de la Actividad (Nardi, 1996), la cual es reformulada de manera iterativa desde una perspectiva holística para responder a las situaciones emergentes del curso en progreso. Para generar una aproximación a dicho modelo se estudiarán aspectos relevantes del funcionamiento sistémico de un curso de formación docente elaborado a partir de una demanda de formación planteada por la Dirección de la Escuela Polimodal “Ernesto Sábato” dependiente de la UNICEN. Se diseña e implementa un curso de formación online para desarrollar una tarea común con un objetivo compartido, utilizando la plataforma de la Universidad Nacional de Centro de la Provincia de Buenos Aires “Saver1”. Se propone incorporar una innovadora dinámica de trabajo entre los docentes de la institución escolar con el fin de promover el desarrollo de procesos colaborativos. A continuación en el segundo capítulo se detallan bajo una perspectiva socioconstructivista, los lineamientos teóricos en los que se enmarca la propuesta. En el tercer capítulo se presenta la problemática de la incorporación del e-learning en la formación de docentes y la propuesta de la Teoría de la Actividad (TA) como heurística para el desarrollo de cursos colaborativos online. Desde un enfoque cualitativo, en el cuarto capítulo se propone utilizar métodos descriptivos de estudio de caso, aplicando la TA como metodología cualitativa para la estructuración y análisis de los datos. En el quinto capítulo se detalla el diseño del curso definido como un Sistema de Actividad (SA), describiendo sus componentes e interrelaciones. Se presenta en el sexto capítulo la implementación del curso de formación colaborativo online (e-curso), detallando el análisis y discusión de su evolución. En el capítulo siete se exponen las conclusiones y las proyecciones de este trabajo. Finalmente se incluye la bibliografía consultada y los anexos.

El objetivo general del trabajo es presentar una propuesta para el dictado de cursos virtuales del Laboratorio de Idiomas de la Facultad de Humanidades, a través de la plataforma Moodle institucional.

Las redes de telecomunicaciones se han convertido en infraestructura fundamental para las economías y las sociedades. Debido a las altísimas velocidades de transferencia de datos, la supervivencia de la red es de primordial importancia. En caso de una falla accidental, es imperativo que la red logre una rápida recuperación para minimizar la pérdida de datos. Las redes de telecomunicaciones supervivientes son aquellas que siguen funcionando a pesar de la ocurrencia de fallas. Y esto se logra redirigiendo el tráfico afectado hacia otros sectores de la red en los cuales se instaló capacidad extra con ese fin. Al diseñar las redes de telecomunicaciones, el objetivo es que se pueda garantizar la protección del tráfico frente a ciertos tipos de fallas con el menor costo posible. Los especialistas desarrollaron inicialmente dos métodos: la protección basada en la restauración de la malla y las topologías basadas en anillos. La tecnología de p-ciclos fue propuesta a finales de la década de 1990 y se convirtió rápidamente en una técnica prometedora debido a que brinda los beneficios combinados de la velocidad de recuperación de la arquitectura de anillo y la eficiencia económica de la arquitectura de malla. Inicialmente se propusieron redes basadas en p-ciclos donde cada ciclo protege la red ante la falla de un vínculo que forma parte del ciclo o de uno que tiene sus dos extremos en éste (cuerda). Años mas tarde se desarrolló el concepto de FIPP p-ciclos (failure independent path protecting p-cycles), en el cual los p-ciclos protegen caminos entre dos de sus nodos. Nuestro trabajo se centra en los problemas de alocación de capacidades de repuesto (Spare Capacity Allocation Problem, SCA) para p-ciclos y FIPP p-ciclos. Estos problemas son NP-difíciles. Evaluamos nuestros resultados utilizando topologías de redes reales (de EEUU y Europa) y artificiales (grafos completos de hasta 12 nodos, K12). Para el primer poblema (SCA) propusimos tres nuevos modelos de programación lineal entera (PLE) y entera mixta (PLEM) que implementamos sobre CPLEX (Branchand- Cut), dos modelos de programación por restricciones (CP) sobre el motor CP de CPLEX, una metaheurística Greedy Randomized Adaptive Search Procedures (GRASP) con búsqueda local exacta y un algoritmo Branch-and-Price exacto. Con este último se obtuvieron excelentes resultados (menos de 1,5% del óptimo) para las instancias artificiales (K12 tiene mas de 59 millones de ciclos posibles). Para las redes reales de hasta 27 nodos obtuvimos resultados de menos de 4,5% del óptimo. Para el segundo problema (FIPP) propusimos un nuevo modelo PLEM que implementamos sobre CPLEX (Branch-and-Cut), un modelo de CP, una metaheurística GRASP con búsqueda local exacta y un algoritmo Branch-and-Price exacto. En este caso, el algoritmo Branch-and-Cut del modelo PLEM resultó ser el más eficiente, obteniendo la solución óptima dentro de los 5 minutos para todas nuestras instancias.

El diseño de secadoras de granos es un problema complejo que ha sido abordado empíricamente o mediante tratamientos teóricos muy simplificados.\nActualmente, el estudio del comportamiento de secadoras requiere conocer distintos temas, y debe decirse que si bien se ha avanzado en muchos de los aspectos teóricos de la transferencia de calor y materia aire-grano y las relaciones entre calidad de grano y tratamientos térmicos, los datos de diseño de secadoras son fragmentarios. Resulta necesario integrarlos para pronosticar el comportamiento de un equipo.\nEl programa de simulación a desarrollarse aquí tratará de contribuir en este aspecto. El resultado principal de dicho programa será el cálculo del tiempo de residencia, período requerido para reducir la humedad de los granos desde el valor de entrada al valor deseado a la salida de la secadora. Otros propósitos importantes son la selección de condiciones operativas tales que el período de permanencia de los granos en la secadora no dañe su calidad, y no implique un alto consumo de energía.

El diseño de secadoras de granos es un problema complejo que ha sido abordado empíricamente o mediante tratamientos teóricos muy simplificados. Actualmente, el estudio del comportamiento de secadoras requiere conocer distintos temas, y debe decirse que si bien se ha avanzado en muchos de los aspectos teóricos de la transferencia de calor y materia aire-grano y las relaciones entre calidad de grano y tratamientos térmicos, los datos de diseño de secadoras son fragmentarios. Resulta necesario integrarlos para pronosticar el comportamiento de un equipo. El programa de simulación a desarrollarse aquí tratará de contribuir en este aspecto. El resultado principal de dicho programa será el cálculo del tiempo de residencia, período requerido para reducir la humedad de los granos desde el valor de entrada al valor deseado a la salida de la secadora. Otros propósitos importantes son la selección de condiciones operativas tales que el período de permanencia de los granos en la secadora no dañe su calidad, y no implique un alto consumo de energía.

Las nanociencias surgen en las últimas décadas como una novedosa herramienta que permite plantear una solución alternativa en el abordaje de problemas comunes en ciencia y tecnología. Actualmente, este campo toma un importante auge, debido a que los materiales de dimensiones nanométricas presentan características particulares que ofrecen la posibilidad de afrontar incluso nuevas soluciones, que con los materiales clásicos no podían ser alcanzadas. Gran parte de estos nuevos materiales, son diseñados y sintetizados para desempeñar usos muy específicos y delicados, como lo es por ejemplo la utilización en el área de la salud humana, por lo cual es necesario que se garanticen determinadas características y propiedades que permitan cumplir con los requisitos particulares para su uso o aplicación. Al tratarse entonces de nuevas tecnologías, los procesos y productos que se hallan dentro de este campo, se encuentran en su gran parte aun en desarrollo, y sus primeros principios de funcionamiento aún no han sido desarrollados de manera teórica. Dentro de este marco, en esta tesis se plantea una metodología de optimización que permite garantizar el cumplimiento de determinadas propiedades de uso final del producto con alta probabilidad de ocurrencia, sin necesidad de recurrir a ecuaciones fundamentales que definan el proceso, sino basándose exclusivamente en datos experimentales. Así, mediante un modelado basado en datos que ajustan la probabilidad de éxito binomial, la metodología pretende equilibrar la precisión paramétrica con la búsqueda de una región reducida de  operación, donde haya una alta probabilidad de satisfacer las especificaciones de punto final. De este modo, mediante una serie de pruebas experimentales, el algoritmo de la metodología conduce a la zona óptima de trabajo que permite operar el proceso cumpliendo con las propiedades de uso final de los productos. Dentro de esta área, es de destacada importancia el interés actual que existe en el ámbito de las nanociencias aplicadas a la medicina, ya que las mismas ofrecen potenciales nuevas soluciones en lo que respecta a diagnósticos y tratamientos. En particular, las nanopartículas magnéticas representan una alternativa viable en cuanto al tratamiento localizado de determinados tumores, ya sea mediante hipertermia o liberación controlada de drogas. Si bien existen en la bibliografía diversas rutas de síntesis de las mismas, resulta trascendental lograr una síntesis que garantice las propiedades de uso final del producto obtenido y que a su vez permita la escalabilidad del proceso para poder ser escalado a nivel industrial. Considerando este panorama, en esta tesis se desarrolló un nuevo método de síntesis de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPIONs, según sus siglas en inglés) que cumple con estas necesidades planteadas. El producto obtenido fue caracterizado mediante técnicas de dispersión dinámica de luz (DLS), espectroscopia Raman, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (DRX) y análisis termogravimétrico (TGA); a modo de evaluar sus propiedades de tamaño, superficie y composición. Además, haciendo uso de la metodología de diseño de experimentos desarrollada, se realizó un estudio de reproducibilidad de esta nueva síntesis, optimizando a la vez la variable crítica del proceso. De este modo finalmente se puede concluir que la nueva ruta de síntesis cumple con los requerimientos lograr el mismo producto final que el obtenido en síntesis tradicionales, pero ahora mediante un proceso escalable y reproducible.