Propuesta de ordenamiento urbano ambiental para la localidad de Villa Urquiza, Entre Ríos, República Argentina
Municipio desde 1985, el centro urbano y rural de Villa Urquiza se unifico con otros asentamientos poblacionales cercanos, dando como resultado un ejido con mayor porcentaje de suelo rural, compuesto por fragmentos urbanos dispersos con tejido de baja densidad. Por otra parte, en lo que respecta al perfil de la localidad y a las cuestiones de su economía interna, resalta actualmente la actividad turística, la cual fluctúa la tasa poblacional por temporada, variando también en los tiempos de estadías y permanencia. Villa Urquiza se ha caracterizado por ser una localidad de casaquintas, el lugar de la casa de veraneo. En la última década, esta cualidad se acrecentó con la demanda de lotes, fenómeno que se desarrolló por fuera de la planta urbana, en urbanizaciones satélites. El avance inmobiliario sin un marco regulatorio claro en la generación de nuevos lotes y la dispersión propia del ejido, ocasionan conflictos en el espacio, dificultando la provisión de servicios, y el acceso equitativo y equilibrado a equipamientos, infraestructuras y espacios públicos, lo cual se traduce en mayores costos de inversión para el municipio. A la dificultad de agregar tierra urbana, también se le suman cuestiones relacionadas a la preservación del paisaje local y la calidad ambiental. Paradójicamente, el paisaje local y el entorno natural son las cualidades por las cuales los actores eligen este destino, y son precisamente esas las más afectadas por la expansión sin planificación. El crecimiento de la ciudad sin tener en cuenta la preservación de los valores paisajísticos del lugar marca una tendencia a la degradación del sistema inicial, perdiéndose el equilibrio entre lo que está y lo que viene. Su preservación partirá de estar abiertos al cambio, proponiendo y planificando conscientemente el ordenamiento y crecimiento de la localidad. Este trabajo se apoyará en el uso del paisaje ambiental como herramienta conceptual para elaborar una propuesta de lineamientos para el ordenamiento urbano, que resguarde la impronta de esta localidad, la que en las últimas décadas ha crecido al amparo de una economía interna vinculada no solo al ámbito agropecuario, sino también al turismo y la explotación de sus componentes naturales.
07/02/2025
Degradación de contaminantes emergentes presentes en aguas reales empleando reactores solares a escala planta piloto
Los Contaminantes de Preocupación Emergente (CPEs) abarcan una amplia variedad de compuestos químicos (pesticidas, fármacos, compuestos perfluorados, etc.) que no son en la mayoría de los casos eficientemente degradados por las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales. En este sentido, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs), representan una alternativa de depuración muy atractiva. Esta tesis doctoral propone el estudio sistemático, modelado y optimización del proceso foto-Fenton (PFF), principalmente a pH cercano a la neutralidad, utilizando Ferrioxalato como catalizador (proceso foto-Fenton/Ferrioxalato, PFF/FeOxa), aplicado a la remoción de paracetamol (PCT, modelo de contaminante) presente en medios acuosos reales, empleando reactores a escala laboratorio y planta piloto, activados con radiación artificial o solar natural. En una fase inicial de investigación, se emplearon herramientas de diseño de experimentos y superficie de respuesta para analizar la influencia de las principales variables operacionales sobre la efectividad del PFF/FeOxa. Esto es, temperatura, radiación, pH, concentración de especies activas, entre las más significativas. Posteriormente, se procedió al modelado de los PFF y PFF/FeOxa bajo diversas condiciones de reacción, empleando reactores fotoquímicos con múltiples geometrías y fuentes de radiación. Para todos los modelos desarrollados se obtuvo una correcta representación de las medidas experimentales realizadas para las principales especies reactivas presentes. Considerando que el peróxido de hidrógeno es uno de los principales reactivos químicos del PFF/FeOxa, se evaluó la intensificación del proceso empleando diversas estrategias de dosificación de agente oxidante (puntual, continua y combinaciones de ambas). Estas estrategias operativas fueron analizadas en reactores de laboratorio, y escaladas a reactores solares escala planta piloto empleando matrices acuosas reales. Se demostró la efectividad de los PFF y PFF/FeOxa estudiados en la eliminación no sólo del contaminante modelo y sus intermediarios de reacción, sino también en la reducción de la toxicidad de los efluentes tratados (Vibrio fischeri y células VERO), incluso en el tratamiento de matrices acuosas reales empleando fotorreactores activados con luz solar.
04/02/2025
Modelado y simulación de fenómenos de flujo y transporte en medios porosos integrados a dispositivos de microfluídica
Los dispositivos de microfluídica analíticos basados en papel (μPADs) tienen numerosas ventajas: disponibilidad, bajo costo, autonomía, biocompatibilidad, compatibilidad con reacciones incluyendo especies pre-adsorbidas y potencial de empleo de electroforesis. En las etapas de diseño y optimización de estos dispositivos, son de gran utilidad las simulaciones computacionales. Las simulaciones permiten a los diseñadores de los dispositivos probar diferentes configuraciones, materiales y condiciones de operación de manera virtual, antes de pasar a la fabricación física. Esto no solo ahorra tiempo y recursos, sino que también proporciona una comprensión más profunda del comportamiento de los dispositivos en diferentes situaciones. La principal contribución de esta tesis consiste en el desarrollo, validación y publicación de varias herramientas de software numéricas de código abierto para la simulación de flujo y/o transporte en medios porosos destinadas a la caracterización de sustratos y el prototipado numérico de μPADs. Estas herramientas se pueden usar para predecir comportamientos y resultados, y así optimizar diseños sin necesidad de utilizar prototipos físicos. En conjunto con estas herramientas, se han estudiado, extendido, validado e implementado relaciones constitutivas aplicables al flujo capilar en papel. Las herramientas y modelos originales desarrollados constituyen un aporte significativo a la comunidad científico-tecnológica dedicada a esta temática, el cual se ve reflejado en las publicaciones con referato que compila esta tesis.
04/02/2025
Diseño Computacional de Metamateriales Mecánicos en Régimen Lineal y No Lineal
En esta tesis se aborda el problema de diseño computacional de metamateriales mecánicos en régimen elástico lineal y no lineal, orientados a diversas propiedades efectivas. Los metamateriales son un tipo especial de materiales compuestos que se conciben en dos escalas de longitud bien diferenciadas. Una escala superior o macroescala, donde se manifiestan las respuestas aparentes sobresalientes y donde el material puede ser explotado para aplicaciones específicas, y una escala inferior o microescala, donde es apreciable una distribución geométrica de sus constituyentes y donde se comporta como una estructura. El estudio y diseño de metamateriales comprende, por lo tanto, el análisis de ambas escalas. En esta tesis se desarrollan diversas herramientas y estrategias numéricas que asisten al diseño topológico computacional de metamateriales mecánicos. Para demostrar la validez de estas técnicas se eligen problemas de máxima exigencia para el desempeño˜no en la microescala, lo que se entiende como comportamiento extremo de los metamateriales. En primer lugar, se propone una metodología basada en emparentar los metamateriales con cristales. Esto permite asistir la metodología de homogeneización inversa, es decir diseño de compuestos con propiedades objetivo mediante optimización topológica, con propiedades fundamentales de la física de cristales. Sobresale en este sentido la conexión entre la simetría de la microarquitectura y la simetría de la respuesta efectiva. Esta metodología es aplicada al diseño de metamateriales elásticos lineales con propiedades extremas, lo que se entiende como materiales cuyas propiedades se ubican en la frontera de lo realizable. Los resultados logrados, permiten la identificación de características geométricas clave en el desempeño˜no. Este aprendizaje conlleva a la propuesta de microarquitecturas parametrizadas basadas en las topologías optimizadas. Estos nuevos metamateriales son más simples que los originales y logran un mejor desempeño˜no efectivo. Posteriormente, se aborda el diseño de metamateriales elásticos no lineales capaces de liberar energía extrínsecamente. El objetivo buscado es encontrar microarquitecturas que maximicen la capacidad de liberar energía. El comportamiento efectivo de estos materiales es no convexo en términos de energía de deformación, por lo que no es aceptable utilizar técnicas de homogeneización tradicionales. Como primera solución, se propone un modelo subrogado que reduce considerablemente el costo computacional de la evaluación de volúmenes de muestreo que incluyen un alto número de celdas unidad. Además, se expone una concepción novedosa del análisis multiescala necesario para este tipo de metamateriales, el cual involucra la relajación de funciones de energía no convexas y establecer variables internas, y está concebido como un modelo generalizado estándar en la macroescala. Se muestran también los pasos dados en la dirección de optimizar topológicamente estos compuestos y las dificultades encontradas. Seis trabajos completos surgen como resultado de los estudios de esta tesis, cinco de ellos publicaciones en revistas y una publicación en un congreso internacional.
04/02/2025
Cosecha de agua de lluvia para abastecimiento ganadero
Dada la problemática estacional de escasez de agua dulce, este trabajo aborda una solución mediante la aplicación de herramientas de Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH) para el consumo ganadero asociativo en la localidad de San Bernardo, provincia de Santa Fe aplicado a un sistema de cosecha de agua actualmente en funcionamiento. Esta tesis, busca dar respuesta a cuatro objetivos, uno principal que es elaborar un plan de gestión integrado para la cosecha de agua de lluvia en un sistema asociativo, y tres específicos, que son contar con un diagnóstico de la oferta y la demanda de dicha zona; analizar el diseño estructural existente en el mprendimiento; y proponer pautas para la implementación de dicho plan, en el sistema analizado. La metodología aplicada, consistió en el análisis de antecedentes, tanto de los sistemas de cosecha de agua, como así también, de las normativas sobre este tipo de actividades. Luego se estudió la oferta y la demanda de agua para el emprendimiento. Paso siguiente se analizaron de los actores involucrados, esto último utilizando un paquete de herramientas denominado “Arco Iris”. Para finalmente proponer un Plan Integral de Gestión de cosecha de agua de lluvia en el sistema que se encuentra funcionando. Como resultado, se encontró que el sistema implementado presenta un alto grado de eficiencia, no obstante esto, la falta de mantenimiento general de la obra hace reducir la misma a niveles poco apropiados para hacer frente a la demanda en épocas de sequias. Además, de las entrevistas realizadas a los actores involucrados, se desprende que la idiosincrasia del productor que lleva a cabo la actividad ganadera en la zona, presenta resistencia al desarrollo de sistemas asociativos para abastecimientos de agua. Para finalizar el proceso de la tesis, se procedió a realizar el plan de gestión.
04/02/2025
Gestión Sostenible del Abastecimiento de Agua Potable en el Barrio Cantinflas (Cuito – Bié – Angola)
El abastecimiento de agua potable en el Municipio de Cuito es realizado por la Empresa Provincial de Agua y Saneamiento (EAS-BIÉ). Se cuenta solamente con una planta de tratamiento de agua potable, no dispone red de cloacas ni tampoco relleno sanitario y la red de distribución de agua potable no alcanza todos los barrios de Cuito. Este es el caso del barrio Cantinflas. La población usa el agua subterránea para la bebida, actividades domésticas y demás usos. La mayoría de los pozos son artesanales y también hay algunos revestidos de hormigón armado, los hay de carácter comunitario y particular. El presente trabajo pretende contribuir a mejorar las condiciones del acceso a agua potable en el Barrio Cantinflas a fin de garantizar la seguridad hídrica de la población. Se plantean un conjunto de lineamientos que se espera sirvan de base para que las autoridades locales lleven adelante un plan de gestión de los recursos hídricos que también pueda ser replicado en otros sectores de la ciudad de Cuito y oriente el desarrollo de futuros proyectos de ampliación de la red de agua potable.
03/02/2025
VII Encuentro Nacional de Cátedras de Introducción a la Ingeniería (ENCII)
La publicación reúne los trabajos presentados en el VII Encuentro Nacional de Cátedras de Introducción a la Ingeniería, que se llevó a cabo el 27 de octubre de 2023, en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (FICH) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL).
20/12/2024
Evaluación del impacto de la expansión agrícola en el hidroclima del Gran Chaco
La deforestación en el sur de Sudamérica es un problema ambiental apremiante que ha persistido durante décadas, convirtiendo la región en una de las zonas más afectadas a nivel mundial. Los principales impulsores de esta deforestación son la expansión de la frontera agrícola, la cría de ganado y la tala ilegal. En particular, el Gran Chaco, una de las regiones más grandes de Sudamérica, ha sufrido niveles alarmantes de deforestación en los últimos años. Esta región es conocida por su destacada diversidad biológica, con una amplia gama de especies vegetales y animales. El Gran Chaco se divide en dos ecorregiones dominantes: el Chaco Húmedo y el Chaco Seco. De estas, el Chaco Seco es la ecorregión que ha experimentado la tasa de deforestación más significativa, lo que ha resultado en graves consecuencias ambientales. Los cambios en el uso y cobertura del suelo (LULCCs, por sus siglas en inglés) impactan tanto las condiciones del suelo como de la atmósfera que lo rodea al influir en las interacciones suelo- atmósfera. Este fenómeno es particularmente evidente en el sur de Sudamérica, donde existe un fuerte acoplamiento entre el suelo y la atmósfera que afectan las diferentes componentes del ciclo hidrológico. Cuando la vegetación natural es reemplazada por pasturas, cultivos u otros tipos de usos del suelo, se producen cambios en las propiedades biofísicas relacionadas con la vegetación, como el albedo, la resistencia estomática y la rugosidad de la superficie. Estas alteraciones, a su vez, afectan el funcionamiento del ecosistema y los flujos de agua y energía en la superficie, lo que modifica el transporte de humedad y calor en la atmósfera. Como resultado, los LULCCs inevitablemente provocan cambios en el estado del clima local, pero también pueden afectar las condiciones hidroclimáticas de regiones cercanas o distantes, por ejemplo a través de cambios en el caudal de los ríos y la dinámica atmosférica. Las profundas alteraciones en los patrones de uso del suelo han motivado esta investigación, cuyo objetivo general es explorar los LULCCs más prevalentes en el Chaco Seco desde 2001 hasta 2015 y sus impactos en el clima regional. Además, este estudio busca comprender las posibles consecuencias en el Gran Chaco de una continuidad en el avance intensivo de la frontera agrícola dentro del Chaco Seco. Para abordar las metas planteadas, se utilizó un modelo climático regional (RCM, del inglés Regional Climate Model). Los RCMs resultan la mejor herramienta para este tipo de investigación, ya que simulan las interacciones suelo-atmósfera, permitiendo investigar la respuesta atmosférica a los LULCCs. Utilizando un RCM, se realizaron experimentos de sensibilidad modificando el mapa de cobertura de suelo para simular diversos escenarios de LULCCs. Para tener en cuenta los cambios en la cobertura del suelo en las simulaciones climáticas, se incorporaron mapas de cobertura del suelo del satélite Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) en el modelo de suelo (LSM, por su sigla en inglés) acoplado al modelo climático. Estos mapas de alta resolución, están disponibles desde el 2001. La primera actividad de está investigación fue analizar el proceso de cambios de cobertura desde el 2001 hasta el 2015 a partir de los mapas de MODIS. El producto MODIS, además de la información de cobertura, brinda información sobre la incerteza/confiabilidad de los datos. Para la mayor parte del dominio, los valores de confianza son en general, superiores al 75 %. Sin embargo, la región del Chaco Seco mostró valores de confianza ligeramente más bajos (superiores al 71 %). Es importante destacar que la calidad del producto MODIS muestra una mejora a lo largo del tiempo, en particular, del período de trabajo (2001-2015). Los mapas de MODIS indican que los tipos de cobertura predominantes en el Chaco Seco incluyen sabana, sabana leñosa, bosque, pasturas, matorrales y cultivos. En tan solo quince años, entre el año 2001 a 2015, los cambios en la cobertura del suelo afectaron al 18% de todo el Chaco Seco. No obstante, las observaciones indican que las coberturas asociadas a la agricultura descaceleraron su avance a partir del 2007, probablemente debido a la implementación de la Ley Argentina Nº 26.331 para la Protección de Bosques Nativos. Por otro lado, el análisis de los cambios indica que la mayoría de los cambios observados en la cobertura del suelo entre 2001 y 2015 podrían estar relacionados con procesos de deforestación, mientras que el resto corresponde a cambios clasificados como "otros", que no necesariamente están vinculados a procesos de deforestación (por ejemplo, de pasturas a cultivos), y cambios denominados "ilógicos", que son inconcebibles en el mundo real y pueden atribuirse a errores en el proceso de clasificación aplicado por MODIS (por ejemplo, el cambio de sabana leñosa a bosque caducifolio). Luego, se realizaron tres conjuntos (ensambles) de simulaciones desde enero de 2014 hasta junio de 2016 utilizando el modelo climático regional Weather Research and Forecasting (WRF) que utiliza como LSM (del inglés, Land Surface Model) el modelo Noah Multi-Physics (Noah-MP) con el fin de investigar los efectos de los LULCCs en el Chaco Seco. En el primer ensamble se utilizó el mapa de cobertura de suelo MODIS correspondiente a 2015 (de aquí en adelante ensamble CONTROL), el segundo utilizó el mapa de 2001 (de aquí en adelante ensamble PASADO), y el tercero empleó un mapa sintético generado mediante la expansión intensiva de áreas de cultivos y pasturas observadas en el mapa del 2015 (de aquí en adelante ensamble FUTURO). Previo a la evaluación comparativa de los ensambles, se validó la capacidad de simulación de WRF comparando el ensamble CONTROL con un variado conjunto de observaciones grilladas. Esta evaluación demostró que el modelo WRF tuvo un buen desempeño para la región de interés. En particular, la precipitación simulada coincide estrechamente con las observaciones en el Gran Chaco, aunque se observan pequeños sesgos negativos en el Chaco Húmedo. La humedad del suelo en la superficie y en la zona de raíces también muestra una buena concordancia con las estimaciones satelitales, aunque se observan algunos sesgos secos en el Chaco Húmedo en consistencia con el déficit de precipitación que WRF simula en esta parte del Gran Chaco. Por último, la temperatura a 2m de altura del modelo muestra una alta correlación con las observaciones en todo el Gran Chaco. La comparación entre ensambles se focaliza en los meses de verano (DEF), período en el cual el ciclo hidrológico es más activo y las interacciones suelo-atmósfera son más evidentes, dando lugar a cambios más notorios, dada la prevalencia de dichas interacciones en esta estación. En particular, la comparación entre el ensamble CONTROL y PASADO indica que los LULCCs producidos entre el 2001 y el 2015 producen una distribución heterogénea de cambios positivos y negativos en los flujos de radiación en superficie. No obstante, los lugares donde se produjo deforestación muestran una alteración significativa de la radiación neta, el flujo de calor sensible y, en menor medida, el flujo de calor latente. Por su parte, los cambios en el calor sensible influyen en la temperatura, causando un calentamiento en las áreas deforestadas y un enfriamiento en las áreas con otros LULCCs. Estos cambios alteran el ciclo del agua, forzando condiciones generalmente más secas en el Chaco Seco. La precipitación mostró cambios localmente significativos, con disminuciones e incrementos observados en diferentes áreas. La humedad del suelo siguió el patrón de la precipitación, mostrando cambios locales netos negativos. En síntesis, los LULCCs ocurridos en los primeros quince años de este siglo condujeron a veranos más secos y calientes en el Chaco Seco. La comparación entre el ensamble CONTROL y FUTURO muestra que el avance intensivo de la frontera agrícola sobre la vegetación nativa produce una disminución general del Índice de Área Foliar (LAI, por su sigla en inglés) y un aumento en el albedo. Esto, a su vez, tiene efectos significativos en el balance de energía, reduciendo aún más la radiación neta (debido al aumento de la radiación saliente de onda corta) y debilitando los flujos en la superficie, lo que resulta en condiciones más secas, menor precipitación, humedad del suelo, evapotranspiración y escorrentía. La intensiva expansión agrícola en el Chaco Seco, no solo tiene un impacto local sino también en la región aledaña del Chaco Húmedo, donde se observa una extensión de las condiciones secas, pero con anomalías de menor intensidad. En resumen, los resultados sugieren que la deforestación continua y la expansión agrícola en la región del Chaco Seco están alterando el hidroclima regional. Estos cambios afectan tanto las áreas que presentan cambios de uso de suelo dentro del Chaco Seco, como las zonas que no modificaron su cobertura, tanto dentro del Chaco Seco, como en el Chaco Húmedo. Los cambios en las variables hidroclimáticas conducen, en términos generales, a una reducción de la precipitación, con suelos más secos y condiciones más cálidas durante los meses de veranos. Estos hallazgos enfatizan la falta de sostenibilidad de las prácticas actuales de uso del suelo en el Chaco Seco y resaltan la necesidad de una gestión sostenible del uso del suelo para preservar la integridad ecológica e hidrológica de esta región.
11/12/2024
Evaluación y Gestión de la Eutrofización del Lago Artificial del Parque Gazzano. Paraná - Entre Ríos
El Parque Gazzano constituye uno de los espacios verdes más concurridos del sur de la ciudad de Paraná, es por ello que a diario muchas personas llegan a él con el fin de realizar diversas actividades recreativas. Es por ello que la calidad ambiental del Parque y del lago que se encuentra en él es de gran importancia. En el presente trabajo se realizó un estudio del perfil del lago, para determinar su profundidad y se efectuaron diferentes análisis del agua en distintos momentos del año 2019, con el objeto de evaluar su calidad ambiental de manera dinámica. Para ello se determinó el estado trófico del cuerpo de agua a través de la aplicación de índices como el de Carlson (1977), Carlson modificado por Aizaki et al, (1981) y el índice OCDE, (1982). Los resultados mostraron un grado de eutrofización menor en épocas con temperaturas más bajas, y un agravante del proceso eutrófico cuando las temperaturas se elevan. Asimismo, respecto del uso de índices para evaluar eutrofización en el lago del Parque Gazzano, se observó que en el caso de Carlson (1977), si bien reflejó la realidad y dinámica del lago, éste podría tener interferencias ya que no considera la disminución de la transparencia al Disco de Secchi (TDS) producida por particulas no algales en suspensión, las cuales se observaron en el lago. Por esta razón se consideró que el índice más adecuado para realizar este análisis en el lago objeto de estudio es el de Carlson modificado por Aizaki et al, (1981), que además de considerar estas particulas en suspensión permite evaluar temporalmente el estado del lago, lo cual lo es factible con OCDE (1982). Por otra parte, si bien en el pais existen “Directrices sanitarias para uso seguro de aguas recreativas” (Resolución Ministerial 125/2016), estas prevén monitoreos y fijan límites basándose en la cuantificación de especies indicadoras de contaminación pero sin considerar el estado trófico del lago. En este sentido, al evaluar la calidad de agua para uso recreacional con una normativa de la provincia de Misiones (Normativa de balneabilidad) se pudo concluir en algunos sitios la cantidad de coliformes totales en el lago alcanzó un valor de Número más probable (NMP) que reflejó mas de 1000UFC /100mL, lo que según esta normativa la clasifica como no apta para uso recreacional. En función a ello se trazaron lineamientos de gestión del cuerpo de agua orientados a generar un impacto positivo en su salud ambiental. Dichos lineamientos involucran diferentes actores de la sociedad y contemplan actividades como la formación del Comité de cuenca Antoñico, el cual se encuentra ya reglamentado, pero actualmente no conformado, tareas de control de carga externa e interna, oxigenación, así como también diferentes programas de educación ambiental.
12/11/2024
Formación en Competencias para la Sostenibilidad. El Caso de la UNL
El presente documento -producto de una indagación- acción que abarca 5 años de trabajo sistemático (2013-2017) en el marco de un período más amplio iniciado en 2010, se centra en las capacidades y saberes individuales y colectivos que contribuyen a la formación de una ciudadanía activa en pos de una sociedad que se plantee a la sostenibilidad como un objetivo social, en el contexto de gravedad creciente de la crisis ambiental global. Busca establecer en profundidad cuáles son y cómo pueden generarse a lo largo de los estudios de nivel superior en general y de los estudios universitarios en particular, en los egresados de cualquier titulación las denominadas competencias profesionales –extra disciplinares- y ciudadanas en clave de capacidades, habilidades y destrezas específicas para entender la sostenibilidad como atributo del desarrollo humano, tanto a escala local como global. Examina cómo tales saberes se construyen a partir de contenidos y prácticas multi, inter y trans- disciplinares dirigidas a la comprensión de la complejidad de las interrelaciones de las prácticas de producción y consumo sobre los eco y los socio-sistemas, y de las acciones político-institucionales que las determinan y, en tanto ello, el rol que como individuo se tiene en la comunidad, en la sociedad toda. Antecedentes principales y fuentes de evidencia de la presente tesis son la creación y puesta en marcha en 2013 de Ciudadanía y Desarrollo con Sostenibilidad (CyDS)1, espacio curricular optativo/electivo que opera a la vez como unidad de investigación–acción, y el Trabajo Final Integrador para la Especialidad en Gestión Ambiental, denominado “Educación para la Sostenibilidad y Educación Superior”, defendido en octubre 2014. Transcurridos los dos primeros años de CyDS, surgió la necesidad de profundizar la cuestión de la generación de competencias en materia de sostenibilidad en el nivel superior, en particular en el nivel de grado universitario. Así, esta tesis aborda de modo central la cuestión de las competencias profesionales y ciudadanas para la sostenibilidad, que resultan complementarias a las competencias disciplinares, pero no por tener ese carácter pueden ser colocadas en un segundo plano. Son, en efecto complementarias no suplementarias, porque son, además de naturaleza no disciplinar. Ello requiere tomar en cuenta la pertinencia del conocimiento, centrando el análisis en los saberes necesarios en contextos complejos, buscando diferenciar el conocimiento considerado central del accesorio o subsidiario, para poner en perspectiva cómo se genera prioritariamente el primero sin perder registro del segundo, algo que debido al carácter sistémico y dinámico de las problemáticas ambientales se torna prioritario. A la vez que se profundizan los aspectos conceptuales y se amplían las estrategias para el desarrollo de competencias, se sistematiza la autoevaluación del recorrido realizado en el espacio curricular optativo electivo, para sustentar la propuesta de un programa transversal a todas las carreras conformado por recorridos formativos flexibles que permitan –con carácter progresivo- poner en marcha una estrategia institucional en la materia. No se busca la reforma de planes de estudio ni la masiva capacitación del plantel docente con la impracticable pretensión de homogeneizar visiones a modo de pre-requisitos, se propone más bien recurrir a un diseño flexible, gradual, que de modo transversal atraviese los recorridos verticales - mayoritariamente disciplinares- de todas las carreras de grado con la concurrencia de capacidades docentes existentes, inter-ligando espacios curriculares optativos existentes y otros que necesiten ser creados que en su conjunto hagan posible el desarrollo en los estudiantes las competencias básicas –no necesariamente mínimas- en materia de ciudadanía activa para la sostenibilidad integral.
12/11/2024
Video Egresados - Lanata
Video Egresados - Lanata
11/05/2022
Un modelo conceptual de Objetos de aprendizaje como soporte en su diseño y desarrollo: Enfoque basado en competencias
Artículo presentado en la CISTI'2022 - 17ª Conferencia Ibérica de Sistemas y Tecnologías de Información, organizado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Madrid, España.
02/05/2022
Presentación InfoFICH
Presentación de la nueva versión del sistema InfoFICH.
13/10/2022
Diseño y aplicación de estrategias de control predictivo económico - estocástico para la gestión de microrredes eléctricas
La generación del recurso eléctrico en el mundo está fuertemente ligada a la utilización de combustibles fósiles. Hace tiempo que se intentan implementar diferentes estrategias con el objetivo de reducir el consumo de este tipo de combustibles, debido principalmente a la necesidad de tratar los siguientes ítems: (i) reducir la emisión de gases que provocan el efecto invernadero y así evitar una crisis climática, (ii) proponer medios para la generación de energía, que no solamente sean libres de contaminación, sino que también su desarrollo e implementación modifiquen lo mínimo posible el ecosistema natural, (iii) dar cuenta del inevitable agotamiento de estos recursos fósiles les almacenados en la naturaleza desde hace millones de años y (iv) contemplar el continuo e intenso aumento en la demanda de energía eléctrica. Utilizar los recursos de energía renovables (RERs) como medio principal para la generación de electricidad, surge entonces como una solución concreta y eficiente para dar alcance a los puntos indicados. Entre las características a destacar de los RERs, se debe mencionar la contaminación ambiental prácticamente nula que generan, su cualidad de abundantes e ilimitados y la gran variedad de opciones existentes. Sin embargo, también presentan algunos rasgos indeseables, como su carácter intermitente y aleatorio. Es precisamente en estas características donde se centran los mayores retos tecnológicos e ideológicos para lograr su aceptación y gestión de forma eficiente y confiable. El concepto de microrred eléctrica representa una interesante herramienta para facilitar la inclusión de los RERs al sistema eléctrico como fuente de generación distribuida en pequeña y mediana escala. Una microrred es un sistema en el que coexisten fuentes de generación, medios para el almacenamiento de energía y un conjunto de cargas que representan diferentes perfiles de consumo. Pueden funcionar de manera aislada de una red eléctrica o conectada a ella, lo que habilita el intercambio del recurso energético de forma bidireccional. Debido a su concepción modular, las microrredes se consideran como unidades independientes con capacidad de autocontrol, lo que plantea importantes retos para las estrategias destinadas para este fin. Los objetivos requeridos para poder controlarlas de forma eficiente son variados (debido a que contienen dinámicas muy diferentes) y son abordados a través de estructuras jerárquicas de control, donde el nivel superior se indica como el sistema de gestión para la energía (EMS). En esta tesis se proponen y desarrollan esquemas de control para el EMS de las microrredes basado en la estrategia de control optimizante conocida como control predictivo basado en modelos (MPC). Se considerará con especial interés el modo de operación en el que las microrredes se encuentran conectadas a una red eléctrica, lo que habilita la posibilidad de que estos sistemas modulares participen como un agente activo dentro del mercado para el comercio de la energía. La primera propuesta consiste en un controlador predictivo económico (EMPCT), que cuenta con la capacidad de mantener la estabilidad y factibilidad ante posibles cambios del ´índice de desempeño establecido, lo que genera modificaciones del punto de equilibrio óptimo hacia donde el controlador debe guiar el sistema. Estas variaciones son ocasionadas por la dinámica misma de la microrred o también por cambios en los objetivos de gestión por parte de su propietario. Los índices que se proponen como funcional de costo para el problema matemático del EMPCT, consideran tantos aspectos económicos como dinámicos del sistema. Por otro lado, como en la mayoría de los problemas de control reales, las microrredes son afectadas por perturbaciones e incertidumbres, lo que acentúa el reto de poder gestionarlas bajo un criterio óptimo. Por ello, también se propone una estructura de control óptimo para poder controlar de forma eficiente este tipo de sistemas perturbados. Precisamente las perturbaciones o variables no manipuladas se corresponden con el comportamiento aleatorio de los RERs utilizados para generar electricidad y con la demanda de energía por parte de las cargas existentes en una microrred; siendo que para la implementación de las estrategias EMPCT se utilizan predicciones de estas variables a lo largo del horizonte de control establecido. Un enfoque de MPC estocástico basado en escenarios (SCMPC) en conjunto con el EMPCT ya indicado, forma parte de la estructura de control optima propuesta. Al mismo tiempo, las microrredes constituyen un eslabón crucial en el cambio de paradigma que se está experimentando para la concepción de las futuras redes eléctricas. Esta reestructuración se refiere de pasar de esquemas unidireccionales, centralizados y con centros de generación a gran escala, donde los roles de producción y consumo de electricidad están marcados, a uno descentralizado, con características bidireccionales para el comercio de energía, que permite que los usuarios pierdan su carácter pasivo de simples consumidores, y se alienta el uso de recursos renovables y sistemas en pequeña escala para la generación. Esta nueva red eléctrica, denominada red inteligente, puede definirse como una red compuesta por nodos inteligentes que pueden operar, comunicarse e interactuar en la distribución eficiente de recursos eléctricos a sus consumidores. Precisamente estos nodos o distritos energéticos son las microrredes. Frente a este nuevo escenario, se requiere desarrollar estrategias de control para estas nuevas redes inteligentes, donde se considere explícitamente la interacción entre los distintos nodos que la forman. En relación a ello, se extiende el controlador EMPCT por medio de un enfoque coalicional, al caso donde el sistema este constituido por un grupo o comunidad de microrredes, donde cada una de estas tiene su propio controlador local, lo cual nos acerca a este nuevo concepto de red eléctrica. Es interesante aclarar que una estrategia coalicional se diferencia del enfoque distribuido en que la partición del sistema (la agrupación de nodos o coaliciones) varia con el paso del tiempo, lo cual se traduce en una mejora del desempeño global para el sistema. En el controlador predictivo económico coalicional desarrollado en este documento, se utiliza la rama correspondiente a la teoría de juegos que trata con los juegos cooperativos n-personales. Este marco conceptual teórico-matemático, brinda las bases necesarias para formular un criterio de decisión para poder determinar que coalición o agrupamiento de microrredes resulta ser la mejor opción para alcanzar un objetivo prefijado. Para cada estrategia de control propuesta para el EMS de las microrredes, se han realizado diferentes simulaciones con el objetivo de mostrar su desempeño y poder analizarlas. En estas se muestra el comportamiento de los sistemas controlados, bajo la acción de las variables manipuladas generadas por los controladores óptimos desarrollados. Finalmente, se presentan las conclusiones y futuras líneas de investigación.
04/06/2024
Protección de la calidad del agua subterránea
Guía para empreseas de agua, autoridades municipales y agencias ambientales
01/01/2003
Modelos para currículos basados en competencias en Carreras de Ingeniería: un mapeo sistemático de la literatura
Artículo aceptado en la XXV Ibero-American Conference on Software Engineering, organizado por la Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Córdoba
09/05/2022
Modelos para currículos basados en competencias en Carreras de Ingeniería: un mapeo sistemático de la literatura
Artículo aceptado en la XXV Ibero-American Conference on Software Engineering, organizado por la Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Córdoba
09/05/2022
Video Egresados - Lanata
Video Egresados - Lanata
11/05/2022
Diseño y aplicación de estrategias de control predictivo económico - estocástico para la gestión de microrredes eléctricas
La generación del recurso eléctrico en el mundo está fuertemente ligada a la utilización de combustibles fósiles. Hace tiempo que se intentan implementar diferentes estrategias con el objetivo de reducir el consumo de este tipo de combustibles, debido principalmente a la necesidad de tratar los siguientes ítems: (i) reducir la emisión de gases que provocan el efecto invernadero y así evitar una crisis climática, (ii) proponer medios para la generación de energía, que no solamente sean libres de contaminación, sino que también su desarrollo e implementación modifiquen lo mínimo posible el ecosistema natural, (iii) dar cuenta del inevitable agotamiento de estos recursos fósiles les almacenados en la naturaleza desde hace millones de años y (iv) contemplar el continuo e intenso aumento en la demanda de energía eléctrica. Utilizar los recursos de energía renovables (RERs) como medio principal para la generación de electricidad, surge entonces como una solución concreta y eficiente para dar alcance a los puntos indicados. Entre las características a destacar de los RERs, se debe mencionar la contaminación ambiental prácticamente nula que generan, su cualidad de abundantes e ilimitados y la gran variedad de opciones existentes. Sin embargo, también presentan algunos rasgos indeseables, como su carácter intermitente y aleatorio. Es precisamente en estas características donde se centran los mayores retos tecnológicos e ideológicos para lograr su aceptación y gestión de forma eficiente y confiable. El concepto de microrred eléctrica representa una interesante herramienta para facilitar la inclusión de los RERs al sistema eléctrico como fuente de generación distribuida en pequeña y mediana escala. Una microrred es un sistema en el que coexisten fuentes de generación, medios para el almacenamiento de energía y un conjunto de cargas que representan diferentes perfiles de consumo. Pueden funcionar de manera aislada de una red eléctrica o conectada a ella, lo que habilita el intercambio del recurso energético de forma bidireccional. Debido a su concepción modular, las microrredes se consideran como unidades independientes con capacidad de autocontrol, lo que plantea importantes retos para las estrategias destinadas para este fin. Los objetivos requeridos para poder controlarlas de forma eficiente son variados (debido a que contienen dinámicas muy diferentes) y son abordados a través de estructuras jerárquicas de control, donde el nivel superior se indica como el sistema de gestión para la energía (EMS). En esta tesis se proponen y desarrollan esquemas de control para el EMS de las microrredes basado en la estrategia de control optimizante conocida como control predictivo basado en modelos (MPC). Se considerará con especial interés el modo de operación en el que las microrredes se encuentran conectadas a una red eléctrica, lo que habilita la posibilidad de que estos sistemas modulares participen como un agente activo dentro del mercado para el comercio de la energía. La primera propuesta consiste en un controlador predictivo económico (EMPCT), que cuenta con la capacidad de mantener la estabilidad y factibilidad ante posibles cambios del ´índice de desempeño establecido, lo que genera modificaciones del punto de equilibrio óptimo hacia donde el controlador debe guiar el sistema. Estas variaciones son ocasionadas por la dinámica misma de la microrred o también por cambios en los objetivos de gestión por parte de su propietario. Los índices que se proponen como funcional de costo para el problema matemático del EMPCT, consideran tantos aspectos económicos como dinámicos del sistema. Por otro lado, como en la mayoría de los problemas de control reales, las microrredes son afectadas por perturbaciones e incertidumbres, lo que acentúa el reto de poder gestionarlas bajo un criterio óptimo. Por ello, también se propone una estructura de control óptimo para poder controlar de forma eficiente este tipo de sistemas perturbados. Precisamente las perturbaciones o variables no manipuladas se corresponden con el comportamiento aleatorio de los RERs utilizados para generar electricidad y con la demanda de energía por parte de las cargas existentes en una microrred; siendo que para la implementación de las estrategias EMPCT se utilizan predicciones de estas variables a lo largo del horizonte de control establecido. Un enfoque de MPC estocástico basado en escenarios (SCMPC) en conjunto con el EMPCT ya indicado, forma parte de la estructura de control optima propuesta. Al mismo tiempo, las microrredes constituyen un eslabón crucial en el cambio de paradigma que se está experimentando para la concepción de las futuras redes eléctricas. Esta reestructuración se refiere de pasar de esquemas unidireccionales, centralizados y con centros de generación a gran escala, donde los roles de producción y consumo de electricidad están marcados, a uno descentralizado, con características bidireccionales para el comercio de energía, que permite que los usuarios pierdan su carácter pasivo de simples consumidores, y se alienta el uso de recursos renovables y sistemas en pequeña escala para la generación. Esta nueva red eléctrica, denominada red inteligente, puede definirse como una red compuesta por nodos inteligentes que pueden operar, comunicarse e interactuar en la distribución eficiente de recursos eléctricos a sus consumidores. Precisamente estos nodos o distritos energéticos son las microrredes. Frente a este nuevo escenario, se requiere desarrollar estrategias de control para estas nuevas redes inteligentes, donde se considere explícitamente la interacción entre los distintos nodos que la forman. En relación a ello, se extiende el controlador EMPCT por medio de un enfoque coalicional, al caso donde el sistema este constituido por un grupo o comunidad de microrredes, donde cada una de estas tiene su propio controlador local, lo cual nos acerca a este nuevo concepto de red eléctrica. Es interesante aclarar que una estrategia coalicional se diferencia del enfoque distribuido en que la partición del sistema (la agrupación de nodos o coaliciones) varia con el paso del tiempo, lo cual se traduce en una mejora del desempeño global para el sistema. En el controlador predictivo económico coalicional desarrollado en este documento, se utiliza la rama correspondiente a la teoría de juegos que trata con los juegos cooperativos n-personales. Este marco conceptual teórico-matemático, brinda las bases necesarias para formular un criterio de decisión para poder determinar que coalición o agrupamiento de microrredes resulta ser la mejor opción para alcanzar un objetivo prefijado. Para cada estrategia de control propuesta para el EMS de las microrredes, se han realizado diferentes simulaciones con el objetivo de mostrar su desempeño y poder analizarlas. En estas se muestra el comportamiento de los sistemas controlados, bajo la acción de las variables manipuladas generadas por los controladores óptimos desarrollados. Finalmente, se presentan las conclusiones y futuras líneas de investigación.
04/06/2024
Diseño Computacional de Metamateriales Mecánicos en Régimen Lineal y No Lineal
En esta tesis se aborda el problema de diseño computacional de metamateriales mecánicos en régimen elástico lineal y no lineal, orientados a diversas propiedades efectivas. Los metamateriales son un tipo especial de materiales compuestos que se conciben en dos escalas de longitud bien diferenciadas. Una escala superior o macroescala, donde se manifiestan las respuestas aparentes sobresalientes y donde el material puede ser explotado para aplicaciones específicas, y una escala inferior o microescala, donde es apreciable una distribución geométrica de sus constituyentes y donde se comporta como una estructura. El estudio y diseño de metamateriales comprende, por lo tanto, el análisis de ambas escalas. En esta tesis se desarrollan diversas herramientas y estrategias numéricas que asisten al diseño topológico computacional de metamateriales mecánicos. Para demostrar la validez de estas técnicas se eligen problemas de máxima exigencia para el desempeño˜no en la microescala, lo que se entiende como comportamiento extremo de los metamateriales. En primer lugar, se propone una metodología basada en emparentar los metamateriales con cristales. Esto permite asistir la metodología de homogeneización inversa, es decir diseño de compuestos con propiedades objetivo mediante optimización topológica, con propiedades fundamentales de la física de cristales. Sobresale en este sentido la conexión entre la simetría de la microarquitectura y la simetría de la respuesta efectiva. Esta metodología es aplicada al diseño de metamateriales elásticos lineales con propiedades extremas, lo que se entiende como materiales cuyas propiedades se ubican en la frontera de lo realizable. Los resultados logrados, permiten la identificación de características geométricas clave en el desempeño˜no. Este aprendizaje conlleva a la propuesta de microarquitecturas parametrizadas basadas en las topologías optimizadas. Estos nuevos metamateriales son más simples que los originales y logran un mejor desempeño˜no efectivo. Posteriormente, se aborda el diseño de metamateriales elásticos no lineales capaces de liberar energía extrínsecamente. El objetivo buscado es encontrar microarquitecturas que maximicen la capacidad de liberar energía. El comportamiento efectivo de estos materiales es no convexo en términos de energía de deformación, por lo que no es aceptable utilizar técnicas de homogeneización tradicionales. Como primera solución, se propone un modelo subrogado que reduce considerablemente el costo computacional de la evaluación de volúmenes de muestreo que incluyen un alto número de celdas unidad. Además, se expone una concepción novedosa del análisis multiescala necesario para este tipo de metamateriales, el cual involucra la relajación de funciones de energía no convexas y establecer variables internas, y está concebido como un modelo generalizado estándar en la macroescala. Se muestran también los pasos dados en la dirección de optimizar topológicamente estos compuestos y las dificultades encontradas. Seis trabajos completos surgen como resultado de los estudios de esta tesis, cinco de ellos publicaciones en revistas y una publicación en un congreso internacional.
04/02/2025
VII Encuentro Nacional de Cátedras de Introducción a la Ingeniería (ENCII)
La publicación reúne los trabajos presentados en el VII Encuentro Nacional de Cátedras de Introducción a la Ingeniería, que se llevó a cabo el 27 de octubre de 2023, en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (FICH) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL).
20/12/2024