Dinámica de fluidos computacional aplicada a la simulación de un sistema de extinción de incendios en una sala de ordenadores

Existen diversos agentes de extinción de incendios aptos para combatir un incendio en salas de ordenadores, centrales telefónicas y otras áreas con equipos electrónicos sensibles. Este proyecto estudia un sistema de extinción de incendios mediante CO2. A través de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), empleando el software comercial FLUENT se simula la extinción de un incendio en una sala de ordenadores. Los difusores de anhidrido carbónico se dimensionan a partir de la norma NFPA-12 (National Fire Protection Association) y de las pautas que proporciona la Asociación de Aseguradores de Alemania (VdS). FLUENT resulta una herrmienta muy valiosa y cada vez más extendidad para el diseño en ingeniería permitiendo simular el comportamiento de fluidos en condiciones muy diversas. Para realizar el proyecto ha sido necesario un periodo previo de familiarización y aprendizaje del software para poder abordar el tema

Diseño de un sistema de control de nivel para la preparación de líquidos dializantes basado en señales ultrasónicas

Este proyecto de grado fue realizado por John de Jesús Cardona Salazar y Luis Alberto Restrepo Álvarez. Actualmente en Colombia algunas clínicas prestadoras de servicios de tratamientos para enfermedades renales continúan utilizando métodos desactualizados para el llenado de tanques donde se realizan las mezclas de líquidos para las hemodiálisis, esta mezclas deben ser exactas por lo que un error en las cantidades de los concentrados (ácido, bicarbonato) utilizados en estos procedimientos puede producir una descompensación del sistema renal del paciente. La propuesta de este diseño permite automatizar el llenado del tanque garantizando así la calidad de los líquidos dializantes y la optimización del servicio que se presta en la entidad

Influencia de las vibraciones generadas por las ramas de alta velocidad en la infraestructura ferroviaria

El ferrocarril, que tuvo su época de esplendor a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, vio como poco a poco la aparición del coche y el avión iban quitándole usuarios, especialmente en el transporte de viajeros. Con el fin de poder competir otra vez en igualdad de condiciones se desarrollaron los trenes de alta velocidad, capaces de circular a velocidades superiores a los 250 km/h. De esta manera el ferrocarril volvía a consolidarse como una alternativa importante en el transporte de viajeros entre ciudades, con lo que estas redes empezaron a extenderse a lo largo de los principales países. Pero con el progresivo aumento en la velocidad de circulación de los trenes han aparecido nuevos problemas que no se producían a velocidades inferiores. El incremento en la velocidad de circulación lleva asociado un incremento en el nivel de vibraciones generadas por el tren. Este incremento es especialmente intenso cuando la velocidad de circulación se acerca a la de transmisión de ondas Rayleigh por el terreno. Si se sigue aumentando la velocidad de circulación se puede llegar a alcanzar el máximo de respuesta vibratoria, correspondiente a la conocida como velocidad crítica. Estos altos niveles de vibración no sólo pueden resultar molestos o causar vibraciones indeseadas en estructuras cercanas, sino que en el peor de los casos podría llegar a causar la licuefacción de las capas de materiales granulares bajo la vía, como es la capa de balasto. La presente tesina trata de sintetizar el conocimiento actual en el campo de la generación de vibraciones al circular con trenes de alta velocidad. Se analizarán los elementos dentro de la infraestructura ferroviaria que causan las vibraciones, estableciendo la importancia relativa de cada uno de ellos. También se explicará cómo la energía transmitida a la estructura se propaga en forma de ondas al terreno, indicando cómo afectarán la estructura y características de éste al nivel total de vibraciones. Se estudiará también un modelo teórico que relaciona la velocidad de circulación del tren con el nivel de desplazamientos inducidos en la vía y el terreno, validando su utilidad con datos de casos reales. Ya por último se explicarán las principales características de algunos modelos más complejos que tratan de explicar el fenómeno, así como algunas de las posibles medidas que existen en la actualidad para limitar el nivel de vibraciones

Detección en sistemas MIMO de alta dimensión: diseño conjunto con un sistema de codificación LDPC

En este proyecto, se hace un análisis comparativo de algoritmos de detección, teniendo en cuenta una posterior etapa de codificación de canal LDPC. Aunque el detector de máxima verosimilitud MLD es óptimo para los sistemas MIMO SDM en términos de BER, su complejidad, que crece exponencialmente con el número de antenas, lo hace inaplicable para un número elevado de éstas. Debido a ello, se proponen algoritmos de detección subóptimos que establecen un balance entre rendimiento y complejidad. Concretamente, en este proyecto se han implementado 2 algoritmos de detección lineal, algoritmo ZF y MMSE, con salida dura y blanda; 2 algoritmos con cancelación sucesiva de interferencias, ZF y MMSE con SIC, con salida dura y un algoritmo basado en la búsqueda del vector de símbolos que origina un ascenso monotónico en la función de verosimilitud, LAS, con salida dura. Pese a que en la literatura tradicional los detectores MIMO se han comparado mediante prestaciones de probabilidad de error de símbolo en detección, esto es, antes de del decodificador, en este proyecto se pretende demostrar que esto carece de sentido, y que aplicando un decodificador LDPC tras la etapa de detección con un detector de salida suave se consigue un rendimiento muy superior al de cualquier detector de salida dura. Esto se debe a que los sistemas modernos de codificación, capaces de alcanzar capacidad de canal, típicamente requieren una estimación suave de cada bit a la entrada. Por tanto, las consideraciones tradicionales de diseño de detectores MIMO han de reorientarse a estos requisitos.Ingeniería de Telecomunicació

Aplicación de señales deterministas e impulsivas en los nuevos métodos de medición del aislamiento a ruido aéreo en edificios

Se pueden adoptar diferentes tipos de señales de excitación y procedimientos para determinar el nivel de aislamiento a ruido aéreo de un cerramiento en mediciones de acústica de la edificación. A partir de los fundamentos teóricos de la propagación del sonido en espacios cerrados, se realiza una revisión del método clásico de medida según la norma ISO 16283f1,del método de la función de transferencia con un barrido sinusoidal, y de un método alternativo que se basa en la excitación sonora producida por una pistola de fogueo. En un estudio experimental llevado a cabo en la E.T.S. de Arquitectura de Valladolid, se comparan los resultados de la diferencia de niveles de presión sonora entre recintos,medidos con los tres métodos en tres casos de estudio, y se discute la coherencia, la dispersión de las medidas de muestreo y la influencia de las características de la señal de excitación empleada en cada método.Departamento de Física AplicadaMáster en Ingeniería Acústica y Vibracione

Quality check of optical elements manufactured with in-mould hybrid integration technique

In the present industrial thesis has been developed and implemented with success a measurement strategy that consists of an optical test of validation of the optical functionality of photonic components in the same manufacturing line and in an optical control of complementary quality in the environment of laboratory. The strategy developed has been embodied in the European patent application 18382831.8. The optical validation test is able to validate the optical functionality of the photonic components from the measurement of the distribution of illumination in a close plane through the implementation of two merit functions. The first merit function is associated with the total radiant flux with its corresponding acceptability threshold. The second merit function is associated with the distribution of illumination and analyzes the eccentricity of the irradiance distribution as a discriminating element. The optical quality control, which allows detecting defects in the rejected photonic components at the production line, consists of two phases. The first phase, that measures angles less than 35°, is implemented by adding a mesh of holes to the assembly of the test in line, said mesh acts as a slope selector. The second phase, that measures angles greater than 35°, has been implemented by adding a parabolic reflector to the first phase control. In both phases, merit functions have been developed that facilitate the detection of defects. The first merit function analyzes the position of the spots due to the presence of the mesh. From inverse ray tracing generated by the measured directions, the convergence of the rays is determined. The difference between the vector position of said zone and the nominal position allows us to construct the first quality function. This function has been applied three times: one for the control of angles less than 35° and two for the control of angles greater than 35°, to the set of rays before interacting with the reflector and to the set of rays after said interaction. Likewise, based on the same base information, a second merit function has been applied based on comparing the values of the asymmetry presented by the director cosines (u, v), The second merit function analyzes the irradiance value of the spots. The objective of the merit function and its corresponding criterion is to determine the discrepancies in the irradiance level of the spots with respect to their nominal value. For the set of spots that do not meet the criterion, it is determined to which region they correspond thanks to the reverse ray tracing. To implement the measurement strategy for different photonic components, a laboratory equipment has been developed capable of implementing both the online optical test and the described quality controls. This equipment has been calibrated, both geometrically and energetically, and tests have been carried out on the repeatability of its measurements. The measurement strategy, based on the simulation, allows us to distinguish between the presence of a global displacement of the component, the presence of misalignment between the elements of the component and the presence of a local defect in the optics of the component. The equipment and the measurement strategy have been used together to validate the optical functionality of the first manufactured set of FOT component, which belongs to the telecommunications sector, developed by SnellOptics in consortium with QPO. Moreover, we have analyzed a component that due to its optical functionality has applications in the lighting environment has also been analyzed. Likewise, the success in the development of this industrial thesis of maximum interest has been reflected in the attendance to several international congresses (EOSAM, 2016), (SPIE Europe, 2018) and national (OPTOEL, 2017) as well as to patent application European 18382831.8En la presente tesis industrial se ha el desarrollado e implementado con éxtio una estrategia de medida que consiste en un test óptico de validación de la funcionalidad óptica de componentes fotónicos en la misma línea de fabricación y en un control óptico de calidad complementario en el entorno de laboratorio. La estrategia desarrollada ha sido plasmada en la solicitud de patente europea 18382831.8. El test óptico de validación es capaz de validar la funcionalidad óptica de los componentes fotónicos a partir de la medida de la distribución de iluminación en un plano cercano mediante la implementación de dos funciones de mérito. La primera función de mérito está asociada al flujo radiante total junto con su correspondiente umbral de aceptabilidad. La segunda función de mérito está asociada a la distribución de iluminación y analiza la excentricidad de la distribución de irradiancia como elemento discriminador. El control óptico de calidad, que permiten detectar defectos en los componentes fotónicos rechazados en línea de producción, consta de dos fases. La primera, para la medida de ángulos menores de 35°, se implementa añadiendo una malla de agujeros al montaje del test en línea, dicha malla actúa como selector de pendientes. La segunda, para la medida de ángulos mayores de 35°, se ha implementado añadiendo un reflector parabólico al primer control. En ambas fases se han desarrollado funciones de mérito que facilitan la detección de los defectos. La primera función de mérito analiza de la posición de los spots a causa de la presencia de la malla. A partir del trazado inverso de rayos generados mediante el conjunto de direcciones medido, se determina la zona de convergencia de éstos. La diferencia entre el vector posición de dicha zona respecto a la posición nominal nos permite construir la primera función de calidad. Esta función se ha aplicado en tres ocasiones: una para el control de ángulos menores de 35° y dos para el control de mayores de 35°, al conjunto de rayos antes de interaccionar con el reflector y al conjunto de después de dicha interacción. Asimismo, a partir de la misma información base se ha obtenido una segunda función de mérito basada en comparar los valores de la asimetría que presentan los cosenos directores (u,v). La segunda función de mérito analiza el valor de irradiancia de los spots. El objetivo de la función de mérito y de su correspondiente criterio es determinar las discrepancias en el nivel de irradiancia de los spots respecto a su valor nominal. Para el conjunto de spots que no cumplen el criterio se determina a que región corresponden gracias al trazado inverso de rayos. Para implementar la estrategia de medida a distintos componentes fotónicos, se ha desarrollado un equipo de laboratorio capaz de implementar tanto el test óptico en línea como los controles de calidad descritos. Dicho equipo ha sido calibrado, tanto geométricamente como energéticamente, y se han realizado pruebas de repetitividad de sus medidas. La estrategia de medida, apoyándonos en la simulación, nos permite distinguir entre la presencia de un desplazamiento global del componente, la presencia de desalineado entre los elementos del componente y la presencia de un defecto local en la óptica de éste. El equipo y la estrategia de medida se han empleado conjuntamente para validar la funcionalidad óptica de las primeras pruebas de manufactura de un componente FOT, perteneciente al sector de las telecomunicaciones desarrollado por SnellOptics en consorcio con QPO. También se ha analizado un componente que por su funcionalidad óptica tiene aplicaciones en el entorno de la iluminación. Asimismo, el éxito en el desarrollo de la presente tesis industrial de máximo interés se ha plasmado en la asistencia a diversos congresos internacionales (EOSAM, 2016), (SPIE Europe, 2018) y nacional (OPTOEL, 2017) así como a solicitud de patente europea 18382831.8

Quality check of optical elements manufactured with in-mould hybrid integration technique

Pla de Doctorat industrial de la Generalitat de CatalunyaIn the present industrial thesis has been developed and implemented with success a measurement strategy that consists of an optical test of validation of the optical functionality of photonic components in the same manufacturing line and in an optical control of complementary quality in the environment of laboratory. The strategy developed has been embodied in the European patent application 18382831.8. The optical validation test is able to validate the optical functionality of the photonic components from the measurement of the distribution of illumination in a close plane through the implementation of two merit functions. The first merit function is associated with the total radiant flux with its corresponding acceptability threshold. The second merit function is associated with the distribution of illumination and analyzes the eccentricity of the irradiance distribution as a discriminating element. The optical quality control, which allows detecting defects in the rejected photonic components at the production line, consists of two phases. The first phase, that measures angles less than 35°, is implemented by adding a mesh of holes to the assembly of the test in line, said mesh acts as a slope selector. The second phase, that measures angles greater than 35°, has been implemented by adding a parabolic reflector to the first phase control. In both phases, merit functions have been developed that facilitate the detection of defects. The first merit function analyzes the position of the spots due to the presence of the mesh. From inverse ray tracing generated by the measured directions, the convergence of the rays is determined. The difference between the vector position of said zone and the nominal position allows us to construct the first quality function. This function has been applied three times: one for the control of angles less than 35° and two for the control of angles greater than 35°, to the set of rays before interacting with the reflector and to the set of rays after said interaction. Likewise, based on the same base information, a second merit function has been applied based on comparing the values of the asymmetry presented by the director cosines (u, v), The second merit function analyzes the irradiance value of the spots. The objective of the merit function and its corresponding criterion is to determine the discrepancies in the irradiance level of the spots with respect to their nominal value. For the set of spots that do not meet the criterion, it is determined to which region they correspond thanks to the reverse ray tracing. To implement the measurement strategy for different photonic components, a laboratory equipment has been developed capable of implementing both the online optical test and the described quality controls. This equipment has been calibrated, both geometrically and energetically, and tests have been carried out on the repeatability of its measurements. The measurement strategy, based on the simulation, allows us to distinguish between the presence of a global displacement of the component, the presence of misalignment between the elements of the component and the presence of a local defect in the optics of the component. The equipment and the measurement strategy have been used together to validate the optical functionality of the first manufactured set of FOT component, which belongs to the telecommunications sector, developed by SnellOptics in consortium with QPO. Moreover, we have analyzed a component that due to its optical functionality has applications in the lighting environment has also been analyzed. Likewise, the success in the development of this industrial thesis of maximum interest has been reflected in the attendance to several international congresses (EOSAM, 2016), (SPIE Europe, 2018) and national (OPTOEL, 2017) as well as to patent application European 18382831.8En la presente tesis industrial se ha el desarrollado e implementado con éxtio una estrategia de medida que consiste en un test óptico de validación de la funcionalidad óptica de componentes fotónicos en la misma línea de fabricación y en un control óptico de calidad complementario en el entorno de laboratorio. La estrategia desarrollada ha sido plasmada en la solicitud de patente europea 18382831.8. El test óptico de validación es capaz de validar la funcionalidad óptica de los componentes fotónicos a partir de la medida de la distribución de iluminación en un plano cercano mediante la implementación de dos funciones de mérito. La primera función de mérito está asociada al flujo radiante total junto con su correspondiente umbral de aceptabilidad. La segunda función de mérito está asociada a la distribución de iluminación y analiza la excentricidad de la distribución de irradiancia como elemento discriminador. El control óptico de calidad, que permiten detectar defectos en los componentes fotónicos rechazados en línea de producción, consta de dos fases. La primera, para la medida de ángulos menores de 35°, se implementa añadiendo una malla de agujeros al montaje del test en línea, dicha malla actúa como selector de pendientes. La segunda, para la medida de ángulos mayores de 35°, se ha implementado añadiendo un reflector parabólico al primer control. En ambas fases se han desarrollado funciones de mérito que facilitan la detección de los defectos. La primera función de mérito analiza de la posición de los spots a causa de la presencia de la malla. A partir del trazado inverso de rayos generados mediante el conjunto de direcciones medido, se determina la zona de convergencia de éstos. La diferencia entre el vector posición de dicha zona respecto a la posición nominal nos permite construir la primera función de calidad. Esta función se ha aplicado en tres ocasiones: una para el control de ángulos menores de 35° y dos para el control de mayores de 35°, al conjunto de rayos antes de interaccionar con el reflector y al conjunto de después de dicha interacción. Asimismo, a partir de la misma información base se ha obtenido una segunda función de mérito basada en comparar los valores de la asimetría que presentan los cosenos directores (u,v). La segunda función de mérito analiza el valor de irradiancia de los spots. El objetivo de la función de mérito y de su correspondiente criterio es determinar las discrepancias en el nivel de irradiancia de los spots respecto a su valor nominal. Para el conjunto de spots que no cumplen el criterio se determina a que región corresponden gracias al trazado inverso de rayos. Para implementar la estrategia de medida a distintos componentes fotónicos, se ha desarrollado un equipo de laboratorio capaz de implementar tanto el test óptico en línea como los controles de calidad descritos. Dicho equipo ha sido calibrado, tanto geométricamente como energéticamente, y se han realizado pruebas de repetitividad de sus medidas. La estrategia de medida, apoyándonos en la simulación, nos permite distinguir entre la presencia de un desplazamiento global del componente, la presencia de desalineado entre los elementos del componente y la presencia de un defecto local en la óptica de éste. El equipo y la estrategia de medida se han empleado conjuntamente para validar la funcionalidad óptica de las primeras pruebas de manufactura de un componente FOT, perteneciente al sector de las telecomunicaciones desarrollado por SnellOptics en consorcio con QPO. También se ha analizado un componente que por su funcionalidad óptica tiene aplicaciones en el entorno de la iluminación. Asimismo, el éxito en el desarrollo de la presente tesis industrial de máximo interés se ha plasmado en la asistencia a diversos congresos internacionales (EOSAM, 2016), (SPIE Europe, 2018) y nacional (OPTOEL, 2017) así como a solicitud de patente europea 18382831.8.Postprint (published version

Modelado y estimación de la señal AC para aplicación con filtro de Kalman

Este trabajo de grado se realiza para obtener el título de Tecnólogo Electricista en la Universidad Tecnológica de Pereira; En el cual consiste en la teoría de estimación óptima de estados que depende fuertemente de la teoría de matrices, incluyendo cálculo matricial y teniendo en cuenta los conceptos de estabilidad, controlabilidad y observabilidad de los sistemas lineales. Para el diseño del filtro óptimo en el caso de este trabajo de grado (filtro óptimo de Kalman) es sumamente importante la estimación por mínimos cuadrados ya que es la base para el diseño de éstos. A mediados del siglo pasado, apareció el filtro de Wiener, el cual es un método de estimar señales variantes en el tiempo contaminadas por ruido, con base en las mediciones del ruido. Hasta 1959, el filtro de Wiener era el estado del arte en la estimación de señales, Este paradigma fue roto con la publicación del trabajo de R. Kalman en los comienzos de los años 60, a partir de los cual miles de proyectos se han elaborado con mucho éxito. Aplicando los conceptos anteriores se llegará al modelado y estimación de la señal AC para la aplicación con filtro de Kalman. Que simplemente expone el proceso mediante el cual se elimina un ruido blanco gaussiano que interfiere sobre la señal AC de la red de energía eléctrica validando los resultados simulando los algoritmos en Matlab

Diseño e implementación de un receptor multifrecuencia basado en muestreo paso banda aplicado al sistema Galileo

Este trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar un receptor multifrecuencia requerido para aplicaciones Galileo centradas a realizar correcciones de errores y estudios de la ionosfera. Estas características obligan a buscar alternativas respecto los receptores superheterodinos convencionales dado que para éstos los retardos de propagación entre las diferentes bandas de interés son inaceptables. Por ello, se presenta un receptor basado en la técnica de muestreo paso banda, que permite trasladar el espectro mediante el conversor ADC a través de un aliasing intencionado, eliminando así los retardos de propagación entre bandas de interés, dado que todas se albergan en un mismo canal. En este trabajo nos hemos centrado únicamente en las etapas críticas del receptor presentado, siendo éstas la etapa de filtrado y conversión digital. La etapa de filtrado requerirá filtros muy selectivos, ya que el ruido existente fuera de banda se solapará a nuestra banda de interés, degradando la SNR del sistema a medida que tenga más potencia. Esta etapa se ha realizado mediante una estructura duplexora conjuntamente con dos filtros de líneas acopladas. La etapa de conversión se ha realizado fabricando el layout de un conversor comercial, del cual se ha validado el correcto funcionamiento para la aplicación requerida.Aquest treball té com objectiu dissenyar i implementar un receptor multi-freqüència requerit per aplicacions Galileo centrades a realitzar correccions d'errors i estudis de la ionosfera. Aquestes característiques obliguen a buscar alternatives respecte els receptors superheterodins convencionals donat que per aquests, els retards de propagació entre les diferents bandes d'interès són inacceptables. Per això, es presenta un receptor basat en la tècnica de mostreig passa banda, que permet traslladar l'espectre mitjançant el conversor ADC a través d'un aliasing intencionat, eliminant així els retards de propagació entre bandes d'interès, donat que totes s'alberguen en un mateix canal. En aquest treball ens hem centrat únicament en les etapes crítiques del receptor presentat, essent aquestes l'etapa de filtrat i conversió digital. La etapa de filtrat requerirà filtres molt selectius, ja que el soroll existent fora de banda es solaparà a la banda d'interès, degradant així la SNR del sistema a mesura que aquest tingui més potència. Aquesta etapa s'ha realitzar mitjançant una estructura duplexora conjuntament amb dos filtres de línees acoblades. L'etapa de conversió s'ha realitzat fabricant el layout d'un conversor comercial, del qual s'ha validat el correcte funcionament per la aplicació requerida.The purpose of this work is to design and implement a multi-frequency receiver required to Galileo applications aimed to make error corrections and ionosphere studies. These characteristics require using alternatives to the conventional superheterodine receivers, owing to the existing propagation delays between the bands are unacceptable. Thus, a band-pass sampling receiver is presented. This receiver realizes a frequency translation via intentional aliasing, allowing to have the same propagation delays between bands due to all the bands are in a same channel. In this work we only present those stages which are critical for the presented receiver, being these the filter and digital conversion stages. The filter stage requires very selective filters because all the out-of-band noise will be overlapped to the interest band. Thus, the more noise power exists, the more the SNR of the system will be degraded. The filter has been done using a duplexer structure along with two parallel-coupled, half-wavelength resonator filters. The conversion stage has been done realizing the layout of a comercial ADC. With this one, the correct performance of the ADC for the required application has been validated