. :  3º Jornada Interna de Divulgación Científica y Académica del 
Departamento Físico - Química de la FI - UNER : .

Títulos, autores y resúmenes de las ponencias realizadas 

Consultas a: jdipaolo@bioingenieria.edu.ar



Apuntes sobre Accidentología Vial 

Antonio Martins Mogo 
Cátedra Mecánica y Mecanismos - FI - UNER 

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Coloquios de Física: Un espacio para desarrollar aptitudes en un ingresante desprevenido.

Graciela S. Monzón y José Di Paolo 
Cátedra Física I - FI - UNER

Resumen: Los ingresantes universitarios pueden demostrar, en evaluaciones tradicionales, que acreditan conocimiento de conceptos físicos. Pero se hace necesario fomentar en ellos una continua autoevaluación de sus habilidades cognoscitivas, que les permitan justificar sus conocimientos y hacerlos significativos. Para ello se propicia el espacio institucional Coloquios donde al alumno gradualmente, durante el transcurso del año lectivo, supera las limitaciones propias de la edad y de la preparación con la cual ingresan, para alcanzar nuevas posibles competencias en sus procederes y en su actitud : identificar y aplicar conceptos, argumentar con la razón y no con la intuición, analizar y criticar posibles resultados, respuestas o desarrollos, inferir conclusiones, establecer relaciones y comparaciones, elaborar exposiciones orales en grupo, utilizar lenguaje y herramientas simbólicas, comunicar la información requerida y emitir juicios. 

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Resultados y experiencias del Proyecto Monitores a lo largo de tres años en la Cátedra de Física I en la FI-UNER

L Cárdenes, F Brunelli, C H. Dall´Ava y J. Di Paolo
Cátedra Física I, Bioingeniería, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Entre Ríos

Resumen: Generalmente, muchos alumnos sienten el impacto que genera el cambio entre la escuela media y la universidad. Dichas dificultades suelen derivar en el insuficiente rendimiento académico de un importante número de estudiantes. Esta situación genera grupos muy heterogéneos entre los alumnos de Física I, obstaculizando la enseñanza. 
Desde la cátedra Física I de se ha implementado y puesto en práctica un sistema de enseñanza entre pares, siendo este un proceso de enseñanza y aprendizaje ejecutado por alumnos avanzados de la carrera de Bioingeniería, dirigidos a su vez por un docente de la misma. Estos alumnos denominados monitores, debieron satisfacer ciertos requisitos mínimos para su función, los cuales garantizaron una base de conocimientos que le permitieron intervenir con éxito en el proceso de enseñanza de otros alumnos. 
El objetivo de esta ponencia es mostrar los resultados de la implementación del sistema y la experiencia de los alumnos monitores. La enseñanza entre pares fue implementada en los años 2004, 2005 y 2006, habiéndose asistido a través de los monitores a 20, 19 y 22 alumnos respectivamente. Los resultados fueron importantes, logrando que 10 alumnos en la primera y segunda oportunidad y 19 alumnos en la última experiencia, alcanzaran los requisitos mínimos para regularizar la asignatura.

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Desarrollo de equipamiento de laboratorio de Física Eléctrica en el marco del sistema de adscripciones.

Luis Vásquez, Sebastián Díaz, Sebastián Tarifa.
Cátedra Física II - FI - UNER

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Actualización en la Problemática de la Normalización Voluntaria de Endoprótesis

Carlos H. G. Ramírez
Cátedra Biomateriales I - FI - UNER

Resumen: La complejidad actual de la normalización en Endoprótesis hace necesaria la organización de las normas voluntarias de producto en tres niveles a saber: 
- nivel 1: Se refiere a si el implante quirúrgico es activo o no activo, 
- nivel 2: se refiere a la clase de implantes no activos (o activos), (por ejemplo implantes utilizados en reemplazos de articulaciones) y 
-nivel 3: se refiere a un producto perfectamente determinado. 
La gran cantidad de normas de nivel 3 existentes hace que existan superposiciones indeseables y numeraciones arbitrarias que dificultan una utilización simple y correcta de las normas y que se deberán corregir en el futuro. Este es un desafío que ya se ha planteado en el Subcomité de Implantes Quirúrgicos del IRAM y que se comenzará a tratar en 2007. 
Además la normalización moderna de productos se extiende también a las normas del envase, de la esterilización y de los ensayos de diversa índole que se deben efectuar a los implantes quirúrgicos (propiedades mecánicas y otras propiedades físicas, de envejecimiento del producto, de biocompatibilidad, etc). 
Asimismo, hoy en día se pone mucha atención en las normas referentes a la calidad de los productos (normas de proceso y seguimiento de la historia del implante) y al impacto que el producto tiene sobre el ambiente. 
Finalmente el futuro trae más requisitos normativos como por ejemplo lo referente al impacto social y al impacto informático. 
Todo esto hace necesario que los grandes usuarios interesados en la compra de estos implantes (instituciones sociales, PAMI, instituciones de medicina prepaga, etc) dispongan de alguna norma de referencia para saber como manejarse más eficazmente en medio de toda esta maraña de normas. Algunos de esos grandes usuarios ya han planteado esta problemática al subcomité de Implantes Quirúrgicos del IRAM y por lo tanto constituye un desafío que también se comenzará a tratar en 2007.

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Volcano IVUS and Palpography: Intravascular Ultrasound (IVUS) Tissue characterization

Bioing. Fermín Lupotti
Volcano Corporation

Abstract: Current diagnostic (imaging) modalities do not allow adequate in vivo identification and characterization of vulnerable plaques. Vulnerable plaque is usually defined as a lipid pool separated from the vessel lumen by a thin fibrous cap; however, conventional IVUS is neither able to characterize soft tissue to identify lipid pools, nor has the spatial resolution to measure a thin (<65-80 micron) fibrous cap. 
However, techniques such as Virtual Histology and Palpography are being developed for in vivo plaque characterization and classification. Virtual Histology allows the evaluation of plaque composition, while Palpography assesses the elastic properties of the thin fibrous cap of the plaque; the combined modalities give a sense of vulnerability to plaque rupture. 
For this purpose, IVUS data is acquired with a piggyback-dedicated PC capable of grabbing data on-line for later processing. Such IVUS system will not only show grayscale images but also give qualitative and quantitative information about the arterial wall/plaque properties. 
Characterization of coronary plaque is now possible with the use of IVUS radiofrequency data analysis and cutting-edge signal processing methods; real-time analysis of IVUS data will enable in vivo tissue characterization.

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Influencia de la frecuencia cardiaca sobre el flujo en arterias con estenosis

Sebastián Ubal, Cristóbal Fresno Rodríguez, Aníbal Bregains, Marcelo Berli, Diego Campana y José Di Paolo
Grupo Biomecánica Computacional, Facultad de Ingeniería - UNER 

Resumen: Una de las principales patologías que presenta el sistema circulatorio y principal causa de decesos en los países desarrollados lo constituye la ateroesclerosis. Esta patología es una degeneración de la pared vascular que se produce en arterias de calibre mediano y grande, fundamentalmente en el territorio sistémico. Compromete así a las arterias coronarias, renales, carótidas, vertebrales, intracraneales, ilíacas, de los miembros inferiores, aorta y sus ramas abdominales. Las placas de ateroma consisten en masas que protruyen hacia la luz vascular y que originan estenosis de diferente grado, con aumento consecuente de la resistencia al flujo sanguíneo.
Numerosas observaciones clínicas indican que la fluidodinámica juega un papel importante en el desarrollo y evolución de esta patología. 
Flujos lentos y/o con bajas tasas de deformación podrían fomentar la adhesión de monocitos a la pared vascular e influir en la transferencia de sustancias a la misma. Por otro lado, experiencias in-vitro indican que la función y estructura celulares del endotelio son afectados por las fuerzas cortantes que el flujo sanguíneo le ejerce, llegando incluso a dañarlo en el caso que los esfuerzos sean lo suficientemente intensos. 
Las condiciones de flujo están caracterizadas por los números de Reynolds y Womersley. Este último relaciona las fuerzas inerciales pulsátiles con las viscosas. La frecuencia cardíaca, y por ende, el parámetro de Womersley, puede variar entre unas 70 y 180 pulsaciones por minuto, dependiendo de las condiciones de ejercicio. El objetivo de este trabajo es analizar la influencia de la frecuencia de un pulso de caudal senoidal sobre el flujo en un tramo de un conducto que presenta una estenosis. Para ello, se resuelven las ecuaciones axisimétricas de Navier-Stokes y continuidad, con condiciones iniciales y de borde apropiadas, utilizando una técnica basada en el método de Galerkin/elementos finitos. El dominio, no deformable, se divide en una malla estructurada de cuadriláteros. Se utiliza una formulación mixta velocidad-presión, con elementos bicuadráticos-bilineales de Lagrange. 
Los resultados obtenidos permiten analizar la extensión y duración de los vórtices que se originan en la estenosis, como así también la distribución de esfuerzos cortantes sobre la pared del conducto. De esta manera, se han identificado las regiones donde se observan preferencialmente altos o bajos esfuerzos de corte, los que han sido caracterizados mediante un análisis frecuencial de sus componentes armónicas.

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Desarrollo de software para la implementación de un laboratorio virtual de Mecánica del Continuo

Marcelo Berli, Diego Campana, Sebastián Ubal y José Di Paolo
Cátedra Mecánica del Continuo - FI - UNER

Resumen: Mecánica del Continuo es una materia de extensos contenidos en el área de la física de fluidos y sólidos. Con el fin de mejorar la comprensión por parte de los alumnos de los conceptos teóricos y facilitar la visualización de sus significados físicos, se están desarrollando dentro de la cátedra y del Grupo de Biomecánica Computacional un conjunto de programas de simulación. Se ha optado por desarrollarlos en lenguaje MATLAB, ya que el mismo es utilizado por el alumno en cursos previos y paralelos tales como Matemática III (tercer año) y Bioingeniería I (cuarto año). El objetivo consiste en presentar a los estudiantes un problema que deberán plantear y resolver en forma teórica; además, se les proporcionará la estructura base del programa, que contendrá los comandos básicos de graficación y visualización, de manera tal que el alumno pueda concentrarse en introducir sólo las ecuaciones a resolver. También contarán con animaciones, gráficas y resultados obtenidos con el programa completo, tal que puedan corroborar el funcionamiento de su código. Finalmente, alcanzado este objetivo el estudiante deberá completar una guía de problemas con situaciones que serán resueltas a través del programa realizado. 
En esta presentación se muestra sintéticamente tres ejemplos del desarrollo de estos programas con sus conceptos. En futuros trabajos se mostrará el nivel de eficacia de estos programas en el aprendizaje de la materia y la respuesta de los alumnos a la nueva metodología.

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Estudio experimental del umbral de formación de ondas de Faraday. Comparación con los resultados de la teoría lineal

Gastón Miño (2,3), Cecilia Cabeza (1), Sebastián Ubal (2,3) y María Delia Giavedoni (2)
(1) Instituto de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Uruguay (2) Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química, CONICET-UNL, Santa Fe, Argentina (3) Facultad de Ingeniería, UNER, Oro Verde, Argentina

Resumen: La inestabilidad de Faraday se produce al someter una capa de líquido contenida en un recipiente a un movimiento oscilatorio vertical. El fenómeno, reportado originalmente por Faraday (1831), consiste en la formación de ondas en la superficie libre del líquido. Desde entonces, numerosos autores han analizado este problema (Miles y Henderson,1990; Perlin y Schultz, 2000). 
Si bien existe un gran número de estudios experimentales del problema, pocos de ellos se han abocado a investigar las condiciones críticas correspondientes al umbral de estabilidad. Reportes de otros autores (Bechhoefer y col., 1995) indican que es necesario verificar algunas condiciones en el procedimiento experimental, a fin de que los resultados sean comparables con los de un análisis de estabilidad lineal del problema (Kumar y Tuckerman, 1994). Este último estudio resulta válido para una capa de líquido Newtoniano libre de surfactantes, que se extiende horizontalmente de manera infinita. En el presente trabajo se investiga la influencia de tres configuraciones geométricas del recipiente que aloja el líquido, que afectan la condición de borde en la línea de contacto. Dos de estas configuraciones ("paredes verticales" y "playa inclinada") fueron empleadas anteriormente por Bechhoefer y col. (1995), mientras que la restante, denominada "escalón descendente", no ha sido utilizada previamente. 
Los resultados experimentales preliminares indican que la configuración que muestra un mejor acuerdo con los resultados teóricos son los obtenidos en el recipiente con "escalón descendente". 

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Simulaciones numéricas y verificación experimental de la inestabilidad de Rayleigh, sobre películas líquidas que recubren el exterior de alambres

Diego M. Campana y Fernando A. Saita
GBC, Facultad de Ingeniería, UNER - INTEC, CONICET-UNL

Javier Diez, Alejandro González, Roberto Gratton
Instituto de Física Arroyo Seco, Univ. del Centro de la Prov. de Buenos Aires

Resumen: La inestabilidad de Rayleigh es un proceso en el cual las fuerzas capilares o de tensión interfacial producen la desestabilización de chorros de fluido o películas anulares que recubren superficies cilíndricas (tubos, cables, etc.). El caso de la desestabilización de una película que recubre el interior de un tubo se utiliza como modelo de la dinámica de cierre de las vías aéreas pulmonares; el caso de la película en el exterior de un alambre, constituye un modelo importante para el estudio de procesos de recubrimientos industriales, fabricación de conductores aislados y otros procesos. 
Aquí se presentan algunos resultados preliminares de un trabajo que se está desarrollando en conjunto entre el GBC, el grupo de Dinámica Interfacial del INTEC y el grupo de Mecánica de Fluidos del IFAS. Gracias al trabajo conjunto entre las primeras dos instituciones se ha desarrollado un código computacional de elementos finitos capaz de simular el proceso de desestabilización de una película depositada en el exterior de un cable. Este código ha sido validado con resultados teóricos en forma satisfactoria. El próximo paso, la validación experimental, está siendo conducida por investigadores de la última institución mencionada, quienes han implementado una técnica novedosa para la visualización y registro en imágenes digitales de la inestabilidad. 
Los primeros resultados son muy alentadores, ya que a pesar de las varias mejoras que se están aplicando al sistema experimental, la coincidencia entre simulaciones y experimentos es buena. 
Posteriores desarrollos serán mejorar las simulaciones numéricas del proceso, incluyendo los efectos gravitatorios y la presencia de agentes tensioactivos o surfactantes.

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 La resolución de un problema anatómico con conocimientos de Física I usando planillas de cálculo

Litz A. Zárate y José Di Paolo
Cátedra Física I - FI - UNER

Resumen: Se ha desarrollado un trabajo práctico sobre una situación problemática relacionada con el cuerpo humano, este tipo de aplicaciones están vinculadas naturalmente con las carreras de Bioingeniería y Licenciatura en Bioinformática. Si bien esta clase de problemas son de por sí complejos, dado que los alumnos pertenecen al primer año la resolución se la ha abordado con herramientas sencillas. El problema seleccionado es el de la marcha, que se ha analizado a través de contenidos desarrollados en la asignatura Física I y conocimientos de Anatomía, incorporando herramientas informáticas como lo son las planillas de cálculo. Dada la baja frecuencia del fenómeno repetitivo se lo ha modelado en condiciones estáticas, y a través de las condiciones de equilibrio se han predicho las fuerzas que se producen sobre la articulación cargada de la cadera cuando una persona levanta totalmente un pie del piso para caminar, soportando todo el peso del cuerpo en la pierna apoyada. Utilizando la planilla de cálculo se han realizado estudios paramétricos para visualizar la variación de las fuerzas respecto a datos geométricos provenientes de la anatomía músculo-esquelética. 
De las tres fuerzas que actúan en la articulación de la cadera correspondiente a cada pierna: peso del cuerpo, acción de los músculos y fuerza de contacto en la cabeza del fémur, esta última cambia enormemente su valor al apoyarse el cuerpo alternativamente sobre un pie o ambos pies, sometiendo la articulación a una elevada fuerza cíclica. La articulación está preparada para absorber estas variaciones sin que se produzca daño alguno, pero si no funciona correctamente, este trabajo diario puede producir serios traumas.

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Análisis del desempeño de los estudiantes de Bioinformática durante el cursado de la materia Química General e Inorgánica durante el Período 2006.

Enrique Valentín Paravani
Cátedra Química I, FI - UNER

Resumen: Desde un punto de vista docente, es importante conocer el rendimiento de los alumnos durante el cursado y a la hora de evaluar los conocimientos adquiridos en su asignatura, de este modo se puede lograr obtener una valiosa información que es de vital importancia a la hora de evaluar tanto el desempeño del alumnado, como así también del cuerpo docente que integra la asignatura. 
A partir de esta información, podemos diagramar una mejor planificación para el dictado de los posteriores cursados. Recordemos que planificar es un proceso, una actividad continua dirigida al logro de objetivos. Implica un reajuste permanente entre medios y actividades, teniendo en cuenta los diferentes actores sociales y factores que actúan en el programa.
 Además de la preparación general en la asignatura, es menester que el docente trace siempre un plan inmediato para enseñarla, de modo eficiente a los alumnos, atendiendo a sus peculiaridades y deficiencias, y procurando, año tras año, perfeccionar su enseñanza aprovechando la experiencia de los años anteriores.

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Experiencia didáctica en mecánica en los temas de conservación de masa y tiro horizontal con equipamiento de bajo costo

Gisela D. Barbosa y José Di Paolo
Cátedra Física I, FI - UNER

Resumen: En el diseño de las actividades experimentales se presenta el desafío de atraer la atención del alumno y promover un aprendizaje activo por parte del mismo. En este trabajo se presenta el diseño y la implementación de material de laboratorio concebido para estimular la experimentación a través de la formulación de hipótesis y la comprobación de las mismas. Ello se logra mediante una experiencia en el área de la Mecánica de Fluidos utilizando un equipo diseñado y construido al efecto. En la experiencia se vacía un recipiente cilíndrico cuya descarga se produce a través de un chorro que sale como tiro horizontal. Utilizando la teoría de tiro horizontal se logra medir la velocidad del chorro de salida para varios instantes de tiempo comparándola con el valor ideal surgido por la aplicación del Principio de Bernoulli al recipiente, lo que constituye una actividad práctica para los alumnos de Física I. 
El equipo está compuesto por un recipiente cilíndrico de PVC con una ventana de vidrio en la cual puede observarse el nivel de líquido contenido por el mismo. Este recipiente se vacía por medio de un pequeño orificio. El chorro es dirigido hacia una cuba de vidrio graduada con el fin de obtener el alcance horizontal del mismo.

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Desarrollo de material didáctico de bajo costo para la demostración del Principio de Bernoulli

Gisele Girard y José Di Paolo
Cátedra Física I, FI - UNER

Resumen: El principal objetivo de este trabajo fue diseñar y elaborar material educativo de bajo costo que apoye el aprendizaje de la Física en el tema Dinámica de Fluidos, a través de la comprobación experimental del Principio de Bernoulli. El equipo contiene un túnel de área regulable por la cual se hace pasar un flujo incompresible de aire; de las condiciones ambientales y de la medición indirecta de la velocidad en el interior del túnel, para dos áreas de pasaje distintas, surge la comprobación del principio de Bernoulli. 
La utilización de material didáctico es muy productiva para el alumno, apunta a la comprensión e interacción directa con los fenómenos físicos estudiados. Este tipo de actividades constituyen una estrategia de enseñanza, ya que no sólo incentivan al trabajo en equipo y a las discusiones grupales, sino que también se prestan para que el docente introduzca la valoración y revisión de nuevos ejemplos en los cuales se ven reflejados los fenómenos estudiados. La elaboración de material didáctico no sólo beneficia a los alumnos, sino que además incentiva la creatividad, habilidad y capacidad de los docentes y auxiliares para la demostración de fenómenos complejos a partir de elementos sencillos. Los nuevos materiales didácticos pueden ser considerados no sólo elementos de innovación educativa, sino también aportes a la investigación educativa.

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Bioinformática y Bioinorgánica: hacia una clasificación de metaloproteínas.

María Gabriela Acosta
Cátedra Química I - FI - UNER

Resumen: Las metaloproteínas son importantes biomoléculas capaces de unirse a metales importantes desde el punto de vista biológico. La clasificación de las mismas ha sido un importante desafío en esta última década. La problemática principal al momento de clasificarlas radica en la ausencia de algoritmos específicos y a la heterogeneidad de los BIMs (motifs bioinorgánicos) presentes en cada una de ellas. La bioinformática intentará resolver desde el punto de vista computacional este desafío, con la colaboración de biofísicos, estudios cristalográficos y de rayos X. 
Desde la química inorgánica, proponemos realizar trabajos prácticos, durante el cursado de la materia, relacionados con la separación de compuestos químicos presentes en organismos biológicos y destacar su íntima relación con polipéptidos para llevar a cabo su función biológica. Posteriormente, desde la bioinformática, se podrían diseñar modelos y estructuras tridimensionales que permiten estudiar la interacción metal-complejo proteico.


 

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