ES2376851A1 - Aparato de an�?lisis clim�?tico. - Google Patents
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Abstract
Aparato de análisis climático.Comprende un cuerpo cilíndrico que incluye un módulo de control (1) que está conectado a un piranómetro (2), un fotómetro de bandas (3), un detector de tormentas (4), un anemómetro (5), un sensor de temperatura (6), un sensor de humedad (7), un barómetro (8), sensores de gases en el aire (9), un dispositivo de detección de visibilidad y niebla (10), un dispositivo de análisis visual (11), un GPS (12), un sismógrafo (13), un magnetómetro (14), un acelerómetro (15), un compás digital (16) y un módulo de comunicaciones inalámbrico (17) para realizar el análisis climático de forma autónoma y enviar los datos obtenidos a otro aparato de análisis climático o a un central remota.
Description
La presente invención, tal y como lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un aparato de análisis climático que tiene por objeto realizar dicho análisis de forma autónoma permitiendo detectar una alteración climática en el momento en el que se produzca en la zona en la que se encuentra instalado el dispositivo.
Es otro objeto de la invención el permitir la comunicación con un centro remoto y entre aparatos de análisis climático, para obtener información de zonas más amplias, creando una red de medición de las condiciones medioambientales.
La invención es de aplicación en cualquier sector de la industria en el que se requiera realizar un análisis climático, y puede ser instalado, por ejemplo, en bosques, parques nacionales, alta montaña, estaciones de esquí, plantaciones de cultivos, puertos marítimos, embarcaciones, etc.
Entre las aplicaciones de la invención cabe destacar su utilización para trabajos, deporte o actividades al aire libre, así como actividades agrícolas, ganaderas y pesqueras, salvaguarda de bienes sensibles como sistemas informáticos, controles eléctricos o electrónicos, sistema de emergencia, alarma y seguridad, prevención de pérdidas en pérdidas en operaciones y procesos industriales,
- prevención
- de accidentes que involucres sustancias
- peligrosas
- (inflamables, radioactivas, tóxicas y
- explosivas,
- prevención en determinados ambientes o
actividades, con especial peligro de descargas electrostáticas, operaciones en que se deba garantizar la continuidad de los servicios básico como telecomunicaciones, generación, transporte y distribución de energía, servicios sanitarios y servicios de emergencias, infraestructuras, como puertos, aeropuertos, ferrocarriles, carreteras, autopistas y teleféricos, protección civil y de medio ambiente, como son prevención de incendios forestales, riadas e inundaciones, y prevención de riesgos laborales.
En el estado de la técnica es conocido el empleo de aparatos que realizan el análisis climático, de diferentes parámetros mediante distintos sensores. En cualquiera e los casos este tipo de aparatos presentan una configuración que no permiten su uso en cualquier tipo de condiciones climáticas, y tampoco funcionan de forma autónoma.
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo aparado de análisis climático que comprende un cuerpo cilíndrico en el que incluye un módulo de control determinado por una unidad central de procesos que está configurada para permitir su conexión con un piranómetro que está dotado de un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de radiación solar expresado en w/m3, de modo que efectúa la medición de la radiación solar que incide sobre la tierra.
Además el módulo de control está conectado a un fotómetro de bandas mediante el cual se efectúa la medida de la cantidad de luz que llega al aparato de la invención, permitiendo obtener la cantidad de iluminación por m2. Esta medida permite obtener la radiación ultravioleta así como la hora en la que se produce el amanecer y el atardecer entre otro tipo de medidas.
Tanto el piranómetro como el fotómetro de bandas están previstos en un casquete esférico que remata la parte superior del cuerpo cilíndrico.
Otro de los sensores conectados al módulo de control, lo constituye un detector de tormentas, previsto en la parte superior del cuerpo cilíndrico, que detecta la variación del campo magnético que se produce entre las nubes y tierra antes de que acontezca una tormenta.
La invención también prevé la incorporación de un anemómetro que mide la dirección y fuerza del viento. El tipo de anemómetro es ultrasónico y permite medir las ráfagas de viento que se producen durante intervalos cortos estableciendo sus valores máximos.
Otro de los sensores a los que está conectado el módulo de control, lo constituye un sensor de temperatura, un sensor de humedad y un barómetro, de forma que registra de modo continuo la temperatura del aire y establece la máxima y la mínima acontecidas durante cada día, además permite determinar el valor de la humedad atmosférica del aire, y mediante el barómetro mide la presión atmosférica, para permitir realizar previsiones.
En la invención también se prevé la incorporación de sensores de gases presentes en el aire, que están conectados al módulo de control, de forma que detecta compuestos específicos en el aire, como son los cambios de las concentraciones de CO2, y de otros compuestos derivados de la combustión de los elementos orgánicos e inorgánicos.
Tanto el anemómetro como el sensor de temperatura, el sensor de humedad, el barómetro y los sensores de gases en el aire están previstos en una zona abierta del cuerpo cilíndrico para permitir la entrada del aire exterior.
El aparato está dotado de un dispositivo de detección de visibilidad y niebla que mediante un láser y un sensor óptico analiza el movimiento de las partículas en el aire para calcular la visibilidad en el mismo, así como la densidad de niebla, humo, etc.
También incorpora un dispositivo de análisis visual dotado de dos cámaras que obtienen dos imágenes desfasadas que se procesan para determinar cambios en las mismas, e Tanto el detector de visibilidad y niebla, como el dispositivo de análisis visual están previstos en una zona del cuerpo cilíndrico cuya superficie exterior está determinada por una carcasa transparente que protege estos elementos y permite la visibilidad exterior del cuerpo cilíndrico.
- incluyendo
- además del analizador visual un sensor de
- temperatura
- por láser para realizar la detección de
- incendios o fenómenos meteorológicos.
Además el módulo de control está conectado a un GPS (Sistema de posicionamiento global) mediante el cual se determina la ubicación de forma precisa del lugar en el que se encuentra instalado.
También comprende un sismógrafo que está conectado al módulo de control mediante el cual se detectan los movimientos sísmicos que se producen en la zona en la que se encuentra ubicado el aparato de la invención.
Otro de los elementos incorporados en el aparato de la invención lo constituye un magnetómetro que cuantifica en fuerza y/o dirección la señal magnética de la zona en que se encuentra instalado el aparato, para por ejemplo detectar la actividad auroral antes de que se pueda ver la luz de aurora,
Por otro lado el aparado de la invención está dotado de un dispositivo anticongelación que permite operar al aparato en condiciones desde -40ºC bajo cero hasta los 80ºC de temperatura.
Adicionalmente el aparato de la invención está dotado de un acelerómetro que está conectado al módulo de control para permitir conocer los niveles de aceleración de una embarcación, por lo que éste únicamente se utiliza en aplicaciones marítimas. Además en dichas aplicaciones marítimas el aparado comprende un compás digital que está conectado al módulo de control, mediante el cual y a partir la información del GPS, calcula el norte magnético y el norte real con un margen de error mínimo.
Los diferentes parámetros medidos mediante el aparato de la invención pueden ser enviados a otros aparatos de análisis climático, del tipo de la invención, o a un centro remoto, para lo que incorpora un módulo de comunicación inalámbrica.
Por último señalar que el módulo de control está dotado de una CPU de reserva conectada en paralelo con la CPU descrita anteriormente, de forma que cuando una falla la otra entra en servicio automáticamente, garantizando que el aparato continúe su trabajo de análisis climático.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva, y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
Figura 1.-Muestra una representación esquemática de un posible diagrama de bloque funcional de un ejemplo de realización del aparato de la invención.
Figura 2.-Muestra una vista en perspectiva de un posible ejemplo de realización del aspecto exterior del aparato de la invención.
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
Con ayuda de la figura 1 se describe la configuración interna del aparato de la invención, el cual está dotado de un módulo de control 1 que está constituido por una unidad central de procesos (CPU), la cual se conecta a una pluralidad de sensores, que a continuación se describen.
Así, el módulo de control 1 está conectado a un piranómetro 2, también llamado solarímetro y actinímetro que es un instrumento utilizado en meteorología para la medición de la radiación solar que incide sobre la tierra.
El módulo de control 1 está conectado a un fotómetro de bandas 3 que mide la cantidad de luz que llega al aparato de la invención, permitiendo obtener la cantidad de iluminación por metro cuadrado, lo que permite, tal y como ya fue señalado, indicar la radicación ultravioleta y la hora en la que se produce el amanecer y el atardecer, entre otras informaciones.
El módulo de control además está conectado a un detector de tormentas 4, que mide el desequilibrio entre las cargas positivas y negativas que se produce entre la tierra y las nubes antes de una tormenta.
Es sabido que al formarse las nubes de tormenta se produce una polarización de las cargas en ellas contenidas, de forma que la parte baja de las nubes queda cargada negativamente induciendo una carga positiva en la tierra y sobre los elementos situados en ella, lo que determina que en la atmósfera se forme un campo eléctrico que llega a alcanzar decenas de kilovatios.
Cuando el campo eléctrico es suficientemente intenso, la nube comienza a descargarse hacia la tierra. El camino que forma esta descarga se denomina trazado descendente y produce una variación muy brusca de campo eléctrico. Este es el proceso de formación de un rayo.
Para una protección preventiva eficaz, es necesario detectar la tormenta antes de que se produzca el incremento brusco del campo en la zona a proteger, de forma que cuando ello sucede debe existir un dispositivo de protección contra el rayo que debe captar la descarga y conducirla de forma segura a tierra.
El detector de tormentas incorporado en el aparato de la invención realiza la medida del campo eléctrico en la tierra, de forma que antes de que se produzca un cambio brusco en el mismo, señala el peligro de la posible caída de rayos.
Además, el módulo de control 1 está conectado a una anemómetro 5 que mide la dirección y fuerza del viento que es de tipo ultrasónico que mide los componentes horizontales de la velocidad y dirección del viento y la temperatura virtual en dos dimensiones. Este sensor es ideal para medir ráfagas de viento y sus valores máximos, debido a los extremadamente cortos intervalos en los que realiza la medida.
Además el anemómetro está dotado de calefacción para asegurar su correcto funcionamiento.
Complementariamente el módulo de control 1 está conectado a un sensor de temperaturas 6 que utiliza una medición de alta precisión con una resolución de 0,01ºC.
También comprende un sensor de humedad 7 que detecta la humedad atmosférica, es decir la cantidad o el número de moléculas de vapor de agua por unidad de volumen de aire. Esta concentración puede oscilar entro 0 y 4% del volumen. Esta amplia variación se debe a que el agua puede presentarse, a las temperaturas habituales del planeta en los tres estados. Medir la humedad atmosférica es de gran importancia dado que afecta al balance de radiación (efecto invernadero), comporta un almacenamiento y una transferencia de calor latente, es el origen de los fenómenos de condensación y sublimación (nubes e hidrometeoros), y es uno de los elementos que condicionan el confort climático.
Otro de los elementos imprescindibles de la invención lo constituye un barómetro 8 que mide la presión atmosférica que se refiere al peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera, y como es sabido las altas presiones se corresponden con regiones sin precipitaciones, mientras que las bajas presiones son indicadores de regiones de tormentas y borrascas.
La unidad de medida empleada por el barómetro de la invención es el hectopascal (hPa).
Otro sensor del que está dotado el aparato de la invención, lo constituye un sensor de gases en el aire 9 que detecta los cambios en las concentraciones de CO2 y de otros compuestos derivados de la combustión.
También comprende un sensor de detección de visibilidad y niebla 10 que está conectado al módulo de control 1 y que realiza el análisis de visibilidad basado en un fenómeno de dispersión de la luz, llamado también "efecto doppler" que se basa en el análisis de cómo se mueven las partículas en el aire al ser atravesadas por un láser y examinada su trayectoria mediante un sensor óptico. Estas características permiten calcular la visibilidad en el aire, así como la densidad de niebla, humo, etc.
También se prevé que el módulo de control 1 esté conectado a un sensor de análisis visual 11 que consta de dos cámaras dispuestas en un alineamiento horizontal, que permite obtener dos imágenes ligeramente desfasadas una de la otra, y mediante un software específico procesa los cambios de las imágenes obtenidas para conseguir una visión mucho más real que con las cámaras convencionales. La sensibilidad extrema de las cámaras permite una visión muy buena incluso en la noche más oscura, sin necesidad de ningún tipo de iluminación especial. Su sensibilidad ronda los 0,001 lux y su óptica presenta una distorsión mínima, lo que hace que el sensor sea perfecto para la detección de fenómenos meteorológicos o incendios forestales.
El uso de estas cámaras se apoya en un medidor remoto de temperatura por láser y termopila, y en un dispositivo de análisis visual de análisis espectral, más conocido como cámara de visión térmica. Las cámaras van instaladas sobre un soporte especial motorizado que le permite una exploración de sus alrededores de 360º y +/-125º de visión vertical.
La conjunción de todos estos dispositivos, junto con un avanzado software, le permiten al sensor comenzar una búsqueda automatizada de incendios forestales o fenómenos meteorológicos.
Este sensor cuenta con un banco o registro de 20.000 imágenes, que utiliza para comparar con la información que recibe de las cámaras, de esta forma el dispositivo sabe o "presupone" lo que está viendo. Por ejemplo es capaz de detectar una tromba marina, o una columna de humo ya que puede comparar su estructura geométrica, con su banco de imágenes. De esta forma emite una alerta sin necesidad de que un operario esté supervisando las veinticuatro horas las imágenes. Solo se supervisarían las imágenes emitidas por el sistema de alerta.
Por otra parte el sensor descrito permite realizar la búsqueda de puntos calientes en las inmediaciones del lugar en el que está ubicado el dispositivo de la invención. La distancia de cobertura depende en gran medida de la altura a la que se ubique el aparato.
También señalar que el módulo de control 1 está conectado a un GPS 12 y a un sismógrafo, de forma que mediante éstos se permite conocer la posición en la que se encuentra ubicado el aparato y las vibraciones que se producen en esta zona.
Además señalar que el módulo de control 1 está conectado a un magnetómetro 14 de tres ejes de alta sensibilidad y de alta resolución, mediante el cual se cuantifica en fuerza y/o dirección la señal magnética en la zona en la que se encuentra instalado el aparato, y puede dar una indicación de la actividad auroral posible antes de que se pueda ver luz de aurora. Por tanto realiza una medición constante del efecto del viento solar en el campo magnético de la tierra.
Para las aplicaciones marítimas, el módulo de control 1 está conectado a un acelerómetro y a un compás digital 16, de manera que el acelerómetro 15 es del tipo de los que incorporan medida de aceleración de alta sensibilidad en tres eje, que permiten conocer en todo momento los niveles de aceleración de una embarcación, a fuerza de azote del viento y las olas sobre el casco, así como los grados de inclinación de la embarcación; en tanto que el compás digital es del tipo de los que realizan dos tipos de mediciones magnéticas que junto con la información del GPS 12 calcula el norte magnético y el norte real con un margen de error mínimo.
El módulo de control 1 está conectado a un módulo de comunicaciones inalámbrico 17 mediante el cual se efectúa la comunicación con un centro remoto o con otro aparato de la invención. El módulo de comunicaciones inalámbrico está basado en comunicación móvil tipo UTMS o GPRS, pero igualmente puede incorporar cualquier otro tipo de comunicación inalámbrica convencional como puede ser WIFI,WIMAX, HF, o SATÉLITE.
En la figura 2 se muestra una realización práctica del aparato 20 de la invención, que está constituido por un cuerpo cilíndrico de plástico de alto impacto ABS + PC, lo que le permiten aguantar un clima desde -20ºC hasta 70ºC.
En dicha figura 2 con al referencia 21 se muestra un casquete esférico que remata la parte superior del cuerpo cilíndrico en el que está ubicado el piranómetro 2 y el fotómetro de bandas 3. Con la referencia 22 se muestra la zona en la que está incorporado el detector de tormentas 4, con la referencia 24 se muestra una zona abierta del cuerpo cilíndrico por la que se permite el paso del aire para realizar el análisis del aire, es decir la zona en la que se encuentra dispuesto el anemómetro 5, el sensor de gases en el aire 9, sensor de humedad 7 y sensor de temperatura
6.
Con la referencia 25 se muestra la zona en la que se efectúa el análisis visual mediante el analizador visual
11. La superficie de cuerpo cilíndrico en esta zona es de naturaleza transparente para permitir la visión del exterior del cuerpo cilíndrico y permitir realizar el análisis.
La referencia 26 indica la zona inferior en la que se incluye el GPS 12, sismógrafo 13, acelerómetro 15, magnetómetro 14, y módulo de comunicaciones 17. Además en esta zona 26 se incorpora un dispositivo que evita la congelación del aparato.
Claims (5)
- REIVINDICACIONES1.-APARATO DE AN�?LISIS CLIM�?TICO, caracterizado porque comprende un cuerpo cilíndrico que incluye un módulo de control (1) que está conectado a: un piranómetro (2); un fotómetro de bandas (3), previstos en un casquete esférico que remata la parte superior del cuerpo cilíndrico; un detector de tormentas (4)previsto en la parte superior del cuerpo cilíndrico; un anemómetro (5); un sensor de temperatura (6); un sensor de humedad (7); un barómetro (8); sensores de gases en el aire (9); previstos en una zona abierta del cuerpo cilíndrico para permitir la entrada del aire exterior; un detector de visibilidad y niebla (10); un dispositivo de análisis visual (11), previstos en una zona del cuerpo cilíndrico cuya superficie exterior está determinada por una carcasa transparente; un sistema de posicionamiento global (12), un sismógrafo (13) un magnetómetro (14) y un sistema de comunicaciones inalámbrico (17); para realizar la medida de los diferentes parámetros y enviarlos remotamente mediante el módulo de comunicación inalámbrico (17).
- 2.-APARATO DE AN�?LISIS CLIM�?TICO, según reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de control(1) está conectado a un acelerómetro (15) y a un compás digital (16).
- 3.-APARATO DE AN�?LISIS CLIM�?TICO, según reivindicación (1), caracterizado porque comprende un dispositivo anti congelación para permitir su uso en condiciones de -40ºC hasta los 80ºC.
- 4.-APARATO DE AN�?LISIS CLIM�?TICO, según reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de control(1) comprende dos unidades centrales de procesos (CPU) conectadas en paralelo, configuradas para el caso en el que una falle la otra entre en servicio automáticamente.OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASN.º solicitud: 201030925ESPAÑAFecha de presentación de la solicitud: 16.06.2010Fecha de prioridad:INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA51 Int. Cl. : G01W1/00 (2006.01)DOCUMENTOS RELEVANTES
- Categoría
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
- X
- Sadac, Sistema de análisis climático. Ciencia, tecnología e innovación en Argentina y el mundo. Blog de INNOVAR. Concurso Nacional de innovaciones. 14.06.2010. Recuperado de Internet: URL: <"http://www.innovar.gob.ar/blog/in-blog/investigacion-aplicada/sadac"> 1-4
- A
- CN 201044000 Y (UNIV BEIJING NORMAL) 02.04.2008, figuras & Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE. 1-4
- A
- ES 2191952 T3 (SPHERICS MESS-UND ANALYSETECHNIK GMBH) 16.09.2003, figura 2; columna 6, línea 20 -columna 10, línea 61. 1-4
- A
- ES 2311531 T3 (WEATHEBANK) 16.02.2009, página 5, línea 31 -página 8, línea 23. 4
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
- Fecha de realización del informe 27.02.2012
- Examinador G. Foncillas Garrido Página 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICANº de solicitud: 201030925Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01W Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos debúsqueda utilizados) INVENES, EPODOCInforme del Estado de la Técnica Página 2/4OPINIÓN ESCRITANº de solicitud: 201030925Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.02.2012Declaración- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-4 SI NO
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-4 SI NO
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).Base de la Opinión.-La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.Informe del Estado de la Técnica Página 3/4OPINIÓN ESCRITANº de solicitud: 2010309251. Documentos considerados.-A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.- Documento
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
- D01
- Sadac, Sistema de análisis climático. Ciencia, tecnología e innovación en Argentina y el mundo. Blog de INNOVAR. Concurso Nacional de innovaciones. 14.06.2010. Recuperado de Internet: URL: <"http://www.innovar.gob.ar/blog/inblog/investigacion-aplicada/sadac">
- 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraciónReivindicación 1 El documento más próximo al objeto de la invención es D01, dicho documento presenta un aparato de análisis climático, caracterizado porque comprende un cuerpo cilíndrico que incluye un módulo de control que está conectado a un piranómetro y un fotómetro de bandas previstos en un casquete esférico que remata la parte superior del cuerpo cilíndrico; Por otro lado, también comprende un detector de tormentas previsto en la parte superior del cuerpo cilíndrico, un anemómetro, un sensor de temperatura, un sensor de humedad, sensores de gases en el aire previstos en una zona abierta del cuerpo cilíndrico para permitir la entrada del aire exterior, un detector de visibilidad y niebla, un dispositivo de análisis visual, previstos en una zona del cuerpo cilíndrico cuya superficie exterior está determinada por una carcasa transparente; un sistema de posicionamiento global, un sismógrafo un magnetómetro y un sistema de comunicaciones inalámbrico, para realizar la medida de los diferentes parámetros y enviarlos remotamente mediante el módulo de comunicación inalámbrico, un módulo de control y un dispositivo anti congelación. Se establecen ciertas diferencias con el objeto de la solicitud, en concreto no se indica la utilización de un barómetro, de un acelerómetro o de un compás digital, ni la consideración de utilizar dos unidades centrales de procesos (CPU) conectadas en paralelo, configuradas para el caso en el que una falle la otra entre en servicio automáticamente. No obstante dichas diferencias se considera que no realizan aportación alguna al estado de la técnica que nos ocupa, dado que en función de los documentos citados en el informe, no establecen avance alguno. Por tanto, dicha reivindicación es nueva (Artículo 6 LP) pero carece de actividad inventiva (Artículo 8 LP). Reivindicaciones 2-4 En base a lo indicado, dichas reivindicaciones son nuevas (Artículo 6 LP) pero carecen de actividad inventiva (Artículo 8 LP).Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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2010
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Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Sadac, Sistema de análisis climático. Ciencia, tecnología e innovación en Argentina y el mundo. Blog de INNOVAR. Concurso Nacional de innovaciones. 14/06/2010. Recuperado de Internet: URL:http://www.innovar.gob.ar/blog/in-blog/investigacion-aplicada/sadac. * |
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