Simulación del sistema de control en la represa de Hidroituango para controlar el nivel de agua del Río Cauca utilizando iot.

Visita Técnica InternacionalEste trabajo de grado se realizo bajo la modalidad de visita técnica internacional, mediante la cual se adquirió conocimiento sobre el funcionamiento de las esclusas y tinas del canal de panamá, con esta información se realizo una simulación para prevenir emergencias en la represa de Hidroituango usando esclusas, tinas y sensores interconectados por medio de IoT.INTRODUCCIÓN 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 2. JUSTIFICACIÓN. 3. OBJETIVOS 4. MARCO CONCEPTUAL. 5. MARCO TEORICO. 6. SIMULACIÓN. CONCLUSIONES. REFERENCIASPregradoIngeniero de Sistema

Localización de conjuntos compactos invariantes de sistemas físicos y electromecánicos y sus aplicaciones

Resumen: Con la localización de conjuntos compactos invariantes se pretende entender la dinámica a largo plazo de un sistema caótico. En esta investigación se aplica el método de localización por medio de condiciones de extrema y el teorema iterativo para estudiar la dinámica de un modelo de un motor síncrono de imán permanente (PMSM). De esta forma, se determina una localización dada por un elipsoide que es cortada por un paraboloide elíptico y un cilindro. Para los resultados obtenidos se realizan simulaciones numéricas en las que se observan las superficies de localización respecto al atractor caótico del sistema en estudio. Los resultados son contribuciones útiles en el análisis de la dinámica compleja de los sistemas estudiados. La aplicación de resultados de localización corresponde al diseño de dos observadores de Thau para el PMSM

Un procedimiento para el diseño mecatrónico de manipuladores de cinemática paralela tipo compliant

202 p.El objeto de este trabajo es desarrollar una metodología integral de diseño mecatrónico de mecanismos paralelos tipo compliant, es decir, cuyo movimiento se consigue gracias a la deformación de determinados puntos del mecanismo y no por el uso de juntas cinemáticas tradicionales. Dicho procedimiento aborda el estudio cinemático, y dinámico de los mecanismos, el diseño estructural de las juntas y el conjunto del mecanismo, así como el diseño mecatrónico. La metodología ha sido aplicada al desarrollo de un prototipo basado en una cinemática compliant 3PRS cuyo fin es servir de etapa de posicionamiento para una máquina de microfresado de lentes

Estudio de modelos multifísicos para la simulación holística y concurrente de circuitos impresos

La tesis titulada Estudio de Modelos Multifísicos para la Simulación Holística y Concurrente de Circuitos Impresos ha consistido en un análisis teórico y práctico sobre la viabilidad del modelado térmico y electromagnético, compatible con estructuras holísticas, para la simulación multifísica de circuitos impresos, que permita reproducir lo más fielmente posible su comportamiento térmico y electromagnético de forma concurrente. En este trabajo se han cubierto las siguientes etapas: 1. Estudio de diferentes modelos para la conducción, convección y radiación térmica en cuerpos simples de composición material homogénea, aplicables a la transmisión de calor unidireccional, así como su implementación en MATLAB/SIMULINK. 2. Estudio de técnicas para el modelado holístico (con un mínimo de 2 niveles) de cuerpos complejos de composición material heterogénea, a partir de los modelos simples implementados previamente sobre MATLAB/SIMULINK, que incluya la transferencia calorífica multidireccional y la visualización gráfica tridimensional. 3. Estudio de los modelos eléctricos y magnéticos, aplicables tanto a baja como a alta frecuencia, de componentes activos y pasivos, así como de los diferentes elementos de conexión de una placa de circuito impreso, pistas, áreas de soldadura, taladros metalizados, etc., y su implementación sobre el entorno MATLAB/SIMULINK. 4. Estudio de integración entre aplicaciones software de simulación que permitan una aproximación al ideal de la simulación multifísica concurrente de circuitos impresos. De forma general, todos estos estudios y las implementaciones software surgidas de ellos se han complementado con sus correspondientes análisis de validez, mediante ensayos físicos y/o simulados realizados sobre prototipos y/o modelos que, a modo de probetas, han permitido contrastar los resultados de las pruebas originales realizadas sobre los modelos holísticos desarrollados. Fruto de estos trabajos se han obtenido varias publicaciones en congresos internacionales y revistas indexadas

Nuevas tecnologías, nuevos vocablos

Depto. de Periodismo y Nuevos MediosFac. de Ciencias de la InformaciónTRUEpu

Actas de las XXXIV Jornadas de Automática

Postprint (published version

Diagnóstico de máquinas eléctricas mediante técnicas de termografía infrarroja

Tesis por compendio[EN] The main objective of this Thesis is the performance and validation of an automatic diagnostic system for induction motor failures, based mainly on the use of Infrared Thermography Technique. The implementation of these systems allow the detection of the failures in advance, when they are still in an incipient state, from information provided by various magnitudes of the machine, is a milestone pursued by many researchers. However, these predictive maintenance systems must possess high reliability making them suitable for a wide variety of industrial applications. Up till today, no predictive maintenance system, fully consistent and valid for the detection of a wide range of faults in electric induction motors, has been developed. The development of such systems becomes more relevant in the current context, in which the mentioned electric machines are expanding to other emerging applications, such as wind generation and driving electric vehicles. This development process consists of several complementary stages. The first phase is focusing on obtaining the thermal model, based on the energy balance of the induction motor as well as the heating curves, with the use of Infrared Thermography and the Heat Transmission Theory. This model, validated after applying it to various assemblies, will accurately predict the heating curves of the motors under different operating conditions or even in fault condition. The second stage involves the detailed analysis of the information from the infrared images obtained experimentally from the different case studies, in order to obtain the relevant data to make a more accurate diagnosis. The third step consists on the combination of the infrared thermography and the motor current signal analyses. The coupling of both will increase the diagnosis reliability and expand its applicability to a wider range of faults. Finally, the postprocessing of the data gathered from the previous stages using artificial intelligent algorithms, based on the recognition of thermal patterns, will be integrated into the automatic diagnostic system. These systems are able to minimize the human intervention in the detection process with a consequent increase in effectiveness. The future implementation of these predictive diagnostics systems may well consist of portable diagnostic equipment adapted to industrial environments. The Thesis is presented in the format of articles' compilation. It includes the two articles published in indexed journals and presented in international conferences, performed in collaboration with world renowned groups and covering the different areas and stages described.[ES] La presente Tesis tiene como principal objetivo el desarrollo y validación de un sistema de diagnóstico automático de averías en motores de inducción, basado principalmente en el uso de la técnica de Termografía Infrarroja. La implementación de sistemas que hagan factible la detección de las citadas averías con suficiente antelación, esto es, cuando éstas todavía se encuentran en estado incipiente, a partir de la información suministrada por diversas magnitudes de la máquina constituye un hito perseguido por muchos investigadores. Además, estos sistemas de mantenimiento predictivo deben poseer una alta fiabilidad, que los haga idóneos para su utilización en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Sin embargo, todavía hoy no se ha desarrollado un sistema de mantenimiento predictivo que se muestre plenamente consistente y válido para la detección de un amplio rango de averías en motores eléctricos de inducción. El desarrollo de este tipo de sistemas cobra, si cabe, más relevancia en el contexto actual, en el que las citadas máquinas eléctricas se están expandiendo a otras aplicaciones emergentes, como la generación eólica o el accionamiento de vehículos eléctricos. El proceso a implementar está constituido por diversas fases complementarias, caracterizadas por un determinado grado de precisión en el diagnóstico de averías de motores eléctricos. Cada una de ellas consta de una parte experimental, basada en ensayos en motores de inducción, tanto del motor sano, como del motor en estado de fallo. Una vez concluida la fase experimental, se procede al correspondiente análisis y tratamiento de la información obtenida, por diversas técnicas características. Se parte de una primera fase, centrada en la obtención del modelo térmico, fundamentado por el balance energético del motor de inducción, así como por las curvas de calentamiento. Para ello se utiliza la tecnología infrarroja experimental y las ecuaciones de la Teoría de Transferencia de calor. De esta manera, a partir de dicho modelo, validado tras la aplicación a diversos montajes, se pretende predecir y comparar las curvas de calentamiento del motor, bajo distintas condiciones de operación o estado de fallo. La siguiente fase consiste en el análisis detallado de la información procedente de las imágenes infrarrojas obtenidas experimentalmente en los distintos casos estudiados, encaminada a la obtención de datos relevantes para poder efectuar un diagnóstico de mayor precisión. El tercer paso que se plantea es la combinación del método de termografía infrarroja con la técnica de análisis de corrientes para conseguir un aumento en la fiabilidad en el diagnóstico, además de poder analizar un rango más amplio de averías. Finalmente, a partir de la información procedente de los ensayos y análisis previos y con la ayuda de sistemas de procesamiento dotados de algoritmos de inteligencia artificial, basados en el reconocimiento de patrones térmicos, se realizará la implementación del sistema de diagnóstico automático de detección de averías. De esta manera, estos sistemas evitan la subjetividad característica de la utilización de la termografía infrarroja de manera aislada, e incluso pueden llegar a eliminar por completo la intervención humana en el proceso de detección, con el consecuente aumento de efectividad. Ello permitiría la implementación futura de estas técnicas de diagnóstico en sistemas de diagnóstico predictivo, que bien pudieran consistir en equipos portátiles de diagnóstico adaptados a ambientes industriales. La tesis se presenta en el formato compilación de artículos, incluyendo tanto artículos publicados en revistas indexadas como en congresos internacionales, algunos de ellos en colaboración con grupos de renombre mundial, y que cubren las diferentes áreas y fases comentadas.[CA] La present Tesi té com a principal objectiu el desenvolupament i validació d'un sistema de diagnòstic automàtic d'avaries en motors d'inducció, basat principalment en l'ús de la tècnica de Termografia Infraroja. La implementació de sistemes que facin factible la detecció de les esmentades avaries amb suficient antelació, és a dir, quan aquestes encara es troben en estat incipient, a partir de la informació subministrada per diverses magnituds de la màquina constitueix una fita perseguida per molts investigadors. A més, aquests sistemes de manteniment predictiu han de tenir una alta fiabilitat, que els faci idonis per a la seva utilització en una àmplia varietat d'aplicacions industrials. No obstant això, encara avui no s'ha desenvolupat un sistema de manteniment predictiu que es mostri plenament consistent i vàlid per a la detecció d'un ampli ventall d'avaries en motors elèctrics d'inducció. El desenvolupament d'aquest tipus de sistemes cobra més rellevància en el context actual, en què les esmentades màquines elèctriques s'estan expandint a altres aplicacions emergents, com la generació eòlica o l'accionament de vehicles elèctrics. El procés a implementar està constituït per diverses fases complementàries, caracteritzades per un determinat grau de precisió en el diagnòstic d'avaries de motors elèctrics. Cadascuna d'elles consta d'una part experimental, basada en assajos en motors d'inducció, tant del motor sa, com del motor en estat de fallada. Un cop conclosa la fase experimental, es procedeix al corresponent anàlisi i tractament de la informació obtinguda, per diverses tècniques característiques. Es parteix d'una primera fase, centrada en l'obtenció del model tèrmic, fonamentat en el balanç energètic del motor d'inducció, així com per les corbes d'escalfament. Per a això s'utilitza la tecnologia infraroja experimental i les equacions de la Teoria de Transferència de calor. D'aquesta manera, a partir d'aquest model, validat després de l'aplicació a diversos muntatges, es pretenen predir i comparar les corbes d'escalfament del motor, sota diferents condicions d'operació o estat de fallada. La següent fase consisteix en l'anàlisi detallada de la informació procedent de les imatges infraroges obtingudes experimentalment en els diferents casos estudiats, encaminada a l'obtenció de dades rellevants per poder efectuar un diagnòstic de major precisió. El tercer pas que es planteja és la combinació del mètode de termografia infraroja amb la tècnica d'anàlisi de corrents per aconseguir un augment en la fiabilitat en el diagnòstic, a més de poder analitzar un rang més ampli d'avaries. Finalment, a partir de la informació procedent dels assaigs i anàlisis previs i amb l'ajuda de sistemes de processament dotats d'algoritmes d'intel·ligència artificial, basats en el reconeixement de patrons tèrmics, es realitzarà la implementació del sistema de diagnòstic automàtic de detecció d'avaries. D'aquesta manera, aquests sistemes eviten la subjectivitat característica de la utilització de la termografia infraroja de manera aïllada, i fins i tot poden arribar a eliminar completament la intervenció humana en el procés de detecció, amb el conseqüent augment d'efectivitat. Això permetrà la implementació futura d'aquestes tècniques de diagnòstic en sistemes de diagnòstic predictiu, que bé podrien consistir en equips portàtils de diagnòstic adaptats a ambients industrials. La Tesi es presenta en el format compilació d'articles, incloent tant articles publicats en revistes indexades com en congressos internacionals, alguns d'ells en col·laboració amb grups de renom mundial, i que cobreixen les diferents àrees i fases comentades.Picazo Rodenas, MJ. (2016). Diagnóstico de máquinas eléctricas mediante técnicas de termografía infrarroja [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62317TESISCompendi

Electricidad y magnetismo

Este es un libro introductorio al electromagnetismo con los siguientes contenidos: electrostática y magnetostática en el vacío, campos dependientes del tiempo en el vacío (formulación maxwelliana básica), aspectos básicos sobre circuitos eléctricos en regímenes estacionarios y transitorios, propiedades electromagnéticas de los medios materiales, ondas electromagnéticas, óptica geométrica y óptica física.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Utilización y adaptación de técnicas de la física estadística para el análisis de las fluctuaciones cardiacas

Los resultados de la presente investigación se dividen en tres áreas de exploración, en la primera se proponen un conjunto de modificaciones y adaptaciones a herramientas de la física estadística para el análisis de fluctuaciones en señales fisiológicas, en especial aquellas que producen como resultado exponentes de escalamiento; en la segunda se utilizan las herramientas estudiadas en la primera sección para el análisis de las fluctuaciones morfológicas de la señal del EC G a escalas de tiempo menores a un latido cardiaco; y por último, se analiza al sistema cardiovascular como un sistema de control retroalimentado a partir del estudio de las fluctuaciones de la frecuencia cardiaca latido a latido. Como primer resultado de las modificaciones y adaptaciones de herramientas de la física estadística para el análisis de fluctuaciones en señales fisiológicas, se propuso un algoritmo recursivo para la generación de secuencias de largo plazo de ruido fractal a partir de secuencias de ruido blanco basado en la derivada fraccional de Grünwald-Letnikov. La calidad del ruido correlacionado y anti-correlacionado que se obtiene por medio de esta técnica se evalúa aplicando el análisis de fluctuaciones con remoción de la tendencia (DFA). El DFA utiliza un polinomio de ajuste para remover la tendencia en cada una de las ventanas analizadas. Básicamente, este procedimiento actúa como un filtro pasa-altos que remueve de la serie de tiempo las componentes por debajo de cierta escala de tiempo. Como segunda aportación se propuso una alternativa a la utilización del polinomio de ajuste, que consiste en la utilización de filtros pasa-altas digitales convencionales (e.g., Butterworth, elíptico, etc.) con los cuales se obtienen resultados similares a los que se consiguen al utilizar el DFA tradicional. Esto con la ventaja de que existen implementaciones eficientes y caracterizadas analíticamente de los filtros digítales propuestos. Una presunción derivada de los métodos estadísticos clásicos de escalamiento es que la correlación en las series de fluctuaciones se presenta siempre sin retardo. Pero esto no ocurre en señales que se generan recursivamente. En éstas se puede encontrar que presentan una correlación máxima a un retardo diferente de cero. Con el objetivo de recuperar este retardo máximo en las fluctuaciones en señales de tiempo con alta no estacionaridad (que es el caso de las biológicas), se presentó una modificación al DFA para explorar la existencia de correlaciones máximas a retardos diferentes de cero. A manera de ejemplo, el método se aplica en el análisis de señales tanto sintéticas como naturales y se demuestra que el método es capaz de recuperar correlaciones máximas en las fluctuaciones a retardos diferentes de cero. Como segunda área de exploración se propuso la utilización del DFA en el análisis de la señal cruda del ECG para obtener información sobre las dinámicas de la señal a escalas de tiempo menores a la duración del latido cardiaco (intralatido), mismas que pueden ser asociadas a los mecanismos electrofisiológicos subyacentes de la generación y propagación del impulso cardiaco. Al aplicar el análisis intralatido a individuos con ritmo sinusal normal y a sujetos con insuficiencia cardiaca congestiva (CHF) en grados avanzados se encontró que el exponente de escalamiento de los individuos con ritmo sinusal normal es significativamente menor, sugiriendo mayor irregularidad con respecto a los que presentan insuficiencia cardiaca congestiva. Se propone entonces que, a diferencia del análisis RR, los valores del exponente de escala obtenidos en esta aproximación responden a procesos fisiológicos a nivel del tejido cardiaco más que a diferencias en la regulación cronotrópica autonómica. Este mismo enfoque se utilizó para obtener una comprensión general del comportamiento de las dinámicas intralatido de pacientes que experimentaron muerte cardiaca súbita. Se encontró que al igual que los pacientes con insuficiencia cardiaca congestiva, el exponte de escalamiento intralatido está incrementado con respecto a los individuos sanos, pero al momento de presentarse la fibrilación ventricular, el valor del exponente se dispara lo que sugiere que los mecanismos subyacentes de la fibrilación ventricular presentan una mayor regularidad. También se aplicó el análisis intralatido a registros que presentan diferentes tipos de arritmias, encontrándose que la señal de ECG además de presentar exponentes de escalamiento mayores (i.e., más regulares) que los individuos con ritmo sinusal normal, presentan dinámicas que se vuelven aún más regulares durante los episodios de bigeminismo, taquicardia ventricular, fibrilación auricular y fibrilación ventricular. De lo anterior se propone que los mecanismos que generan las arritmias mencionadas disminuyen la riqueza en los caminos de conducción del impulso cardiaco, tal vez producto de los fenómenos de remodelamiento que sufre el tejido cardiaco, tanto a nivel celular como de estructuras, a causa de las diversas patologías presentes en los individuos que presentan estas arritmias. Las relaciones entre la frecuencia cardiaca y algunos fenómenos inotrópicos han sido estudiadas ampliamente. Entre ellas, tal vez una de las más explorada es la relación entre la fuerza contráctil y la frecuencia cardiaca (FFR), la cual se ha encontrado que es directamente proporcional para el caso de los individuos sanos, mientras que para los individuos que presentan insuficiencia cardiaco congestiva esta relación es inversa o inexistente. Siguiendo este razonamiento, se analizó la relación entre el exponente de escalamiento intralatido y la frecuencia cardiaca. Para lo anterior se calcularon los exponentes de escalamiento de la señal a través del tiempo utilizando ventanas móviles y se relacionó con la frecuencia cardiaca promedio obtenida en cada una de las ventanas. El análisis anterior se aplicó nuevamente a individuos con ritmo sinusal normal y a aquellos que presentan insuficiencia cardiaca congestiva, encontrándose que en los individuos con ritmo sinusal normal el exponente de escalamiento se incrementa con el aumento de la frecuencia cardiaca, mientras que en los de insuficiencia cardiaca congestiva ese comportamiento no se presenta. Se propone que el aumento en el exponente de escalamiento al aumentar la frecuencia cardiaca en los individuos sanos podría reflejar una menor dispersión en el disparo de las fibras musculares, con lo cual se obtiene una mayor regularidad en la propagación del impulso cardiaco, mientras que el comportamiento ausente o inverso que muestran los individuos con insuficiencia cardiaca congestiva podría ser un indicativo de que la sincronización en el disparo y fuerza de las fibras no cambia o disminuye producto, quizás, de las fluctuaciones diastólicas espontáneas en la longitud de los sarcómeras que terminan por disminuir la fuerza contráctil en el corazón. En la tercera área de exploración se retoma el análisis clásico de las fluctuaciones de la frecuencia cardiaca latido a latido considerando al sistema cardiovascular como un sistema de control retroalimentado. En un primer ac ercamiento se propuso la utilización de la función de estructura para cuantificar las fluctuaciones del ritmo cardiaco, lo cual permite interpretar a esta variabilidad bajo los conceptos de teoría de control retroalimentado. Como se acostumbra en la teoría de control clásica, se utilizó una metodología en el dominio de la frecuencia para obtener algunas ideas sobre los mecanismos que controlan las dinámicas del sistema cardiovascular. El enfoque anterior se aplica al estudio de las fluctuaciones de la frecuencia cardiaca de individuos con ritmo sinusal normal durante las fases de sueño y vigilia y se comparó con individuos con insuficiencia cardiaca congestiva avanzada. Bajo este enfoque se espera que el sistema cardiovascular se comporte como un sistema retroalimentado robusto y estable, por lo que la forma de la función de transferencia estimada debe reflejar una alta sensibilidad a las bajas frecuencias y una baja sensibilidad a las altas frecuencias. Se encontró que la respuesta en frecuencia de la HRV para sujetos jóvenes saludables muestra un comportamiento adecuado tanto en las condiciones presentes durante la fase de sueño o nocturna como en la de vigilia. Mientras que para los sujetos con insuficiencia cardiaca congestiva, el rendimiento sufre una degradación severa durante la fase de vigilia, principalmente en el rango de baja frecuencia donde se espera que actúen las acciones regulatorias de control. Además de la respuesta en frecuencia, otro factor importante para la estabilidad de los sistemas retroalimentados es el retardo, el cual limita el tiempo de respuesta y bajo algunas condiciones puede provocar comportamientos inestables. Motivado por lo anterior, se propuso utilizar al DFA-retardado que se describió anteriormente para explorar la existencia de retardos en la serie de fluctuaciones de la frecuencia cardiaca humana relacionadas con la respuesta barorrefleja. El método se aplica de nuevo a individuos con ritmo sinusal normal y a pacientes que presentan CHF avanzado, encontrándose que los pacientes con CHF presentan un mayor retardo que los individuos con ritmo sinusal normal. Se analizan posibles implicaciones en el comportamiento del sistema cardiovascular causadas por un retardo inestable y prolongado en la respuesta del barorreflejo bajo un punto de vista de un sistema de control retroalimentado robusto y estable