Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones

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https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9264

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Adecuación y caracterización experimental para un prototipo de laboratorio que verifica los efectos del caos determinístico
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Martinez Castro, Carlos Mario; Meneses Castañeda, Heriberto; Aguilera Bermudez, Ernesto; Alzate Castaño, Ricardo
En el siguiente proyecto de grado se realiza una caracterizacion tanto física como funcional de dos modulos de laboratorio que fueron legado de un proyecto de grado anterior titulado: ANÁLISIS Y EXPERIMENTOS CON UN OSCILADOR DE CHUA’ en la Escuela de Ingenierías Electrica, Electrónica y de Telecomunicaciones; se muestran diferentes conceptos relacionados a sistemas lineales y no lineales, se abordan temas como bifurcaciones, ciclos límite y caos y el caos en el circuito oscilador de Chua, se proponen metodos y estrategias para abordar este tipo de circuitos y se deja como legado un modulo que tiene la capacidad de generar bifurcaciones en un circuito oscilador de Chua en tiempo real, así como guías de laboratorio que permiten el aprovechamiento integral del modulo generado, las cuales están pensadas para ser pedagogicas y ser fácilmente manipulables y modificables por quien sea que desee realizarlas y aplicarlas, de tal forma que sean dinamicas y que puedan ser aprovechadas por un amplio numero de areas en el campo de la ciencia, la tecnología y la ingeniería. Al final del escrito se sugieren diferentes referencias para las cuales se puede profundizar en el tema por parte de la Escuela de Ingenierías Electrica, Electrónica y de Telecomunicaciones.
Algunas aplicaciones de medidas de permitividad dieléctrica a altas frecuencias usando sondas tipo coaxial
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Rodriguez Rico, Oswaldo; Aguilera Bermudez, Ernesto; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío
El desarrollo de la espectroscopia dieléctrica ofrece la posibilidad de cuantificar la permitividad dieléctrica, un parámetro que permite entender cómo interactúan los campos eléctricos con la materia. Cada material tiene una permitividad dieléctrica característica lo que abre un gran campo de estudio para identificar aplicaciones de tal parámetro. Este trabajo presenta la descripción y desarrollo de una metodología de espectroscopia dieléctrica usando una sonda coaxial adaptada a partir de un conector SMA de bajo costo y un analizador vectorial de redes como sistema de medida, Esta metodología basada en el coeficiente de reflexión medido en la superficie de contacto de la sonda con la muestra bajo estudio que se relaciona con un modelo circuital de la sonda para calcular la permitividad de la muestra; así mismo se presenta la medida de la permitividad a dos sustancias de interés, tales sustancias son: muestras de aceites para transformadores de alta tensión clasificadas en tres tipos: nuevos, usados y aceites que pasaron por un proceso de recuperación para su nuevo uso, en un rango de frecuencias de 100 MHZ a 3GHz, y nano-partículas de plata disueltas en agua en tres clasificaciones: variando su tamaño, variando su concentración y manteniendo su tamaño y nanopartículas de geometrías diferentes, en un rango de frecuencias de 1MHz a 100MHz . Adicionalmente se presentan las medidas de permitividad de diferentes sustancias de referencia usadas para la calibración como agua, metanol, etanol y aceite de oliva.
Análisis de la distribución térmica en hierro por corrientes de Eddy utilizando el método de elementos finitos
(Universidad Industrial de Santander, 2009) Parada Mayorga, Alejandro; Aguilera Bermudez, Ernesto; Correa Cely, Carlos Rodrigo
En este trabajo se aborda el análisis del calentamiento por corrientes de Eddy en materiales ferromagnéticos de geometrías cúbicas y rectangulares, utilizando análisis de elementos finitos. Inicialmente se realiza un estudio de las propiedades electromagnéticas y térmicas de los materiales a tratar teniendo en cuenta los modelos, sus limitaciones y principales rangos de trabajo.Así mismo se analiza el fenómeno de la histéresis y su estrategia de modelado e introducción dentrode un planteamiento analítico. Con un tratamiento detallado del fenómeno de corrientes de Eddy en materiales ferromagnéticos,se hace una selección de las formulaciones a emplear junto con un esquema de introducción de lahistéresis, teniendo en cuenta el acople entre el fenómeno electromagnético y el térmico definiendolos términos de generación de calor. Se aplica análisis de elementos finitos a los planteamientosanalíticos encontrados, y se realiza una implementación de los esquemas resultantes considerandoeficiencia y costo computacional. Finalmente se presentan los resultados obtenidos realizando una contrastación con trabajos deotros autores, considerando además el significado físico de los mismos y la consistencia de las soluciones respecto de los modelos que describen el problema.
Análisis teórico del punto de alimentación de una antena parche y simulaciones numéricas e implementación práctica
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Parra Castillo, Miguel Angel; Salazar Salas, Carlos David; Aguilera Bermudez, Ernesto
En este trabajo se encuentra una recopilación básica de la teoría de antenas y teoría referente a antenas tipo parche alimentadas por cable coaxial o alimentación directa. Estas ecuaciones encontradas, se implementan con el objetivo de observar el comportamiento de la impedancia de entrada de la antena para puntos de alimentación sobre la línea central del parche además se comparan estos resultados con los resultados obtenidos por otros autores. Para corroborar el modelo de simulación a utilizar, se podrán encontrar diferentes modelos, a los cuales se les variará algunos parámetros para fundamentar la selección de un modelo de simulación, el cual será diseñado en el programa CST STUDIO SUITE 2015 y a partir de este se contrarrestan con los resultados expuestos por la teoría. Ya con el modelo de simulación seleccionado, se plantean 9 puntos de alimentación independientes sobre un cuadrante del parche radiante. Se establecen las dimensiones de la antena para extraer de las simulaciones los valores y representaciones de la impedancia de entrada de la antena, los lóbulos de radiación y sus respectivas distribuciones de corrientes. Estas antenas son implementadas y se extraen, de un dispositivo de medición, los valores que hacen referencia al coeficiente de reflexión (S 11) e impedancias de entrada, con el objetivo de comparar los resultados arrojados por las ecuaciones teóricas de impedancia, las simulaciones e implementaciones prácticas. Finalmente se podrá se encontrará un análisis de estos resultados y las conclusiones de este trabajo.
Aplicación de procedimientos de certificación de equipos electrónicos según las normas vigentes de compatibilidad electromagnética
(Universidad Industrial de Santander, 2008) García Gualdron, Angelica María; Aguilera Bermudez, Ernesto
La empresa Magenta Research, ubicada en la ciudad de New Milford, USA desarrolla productos electrónicos de transmisión de señales de audio, seriales y video a través de cable CAT5 y fibra óptica; estos productos son comercializados en diferentes países del mundo que exigen la certificación acorde a las normas vigentes de compatibilidad electromagnética. La certificación en compatibilidad electromagnética es exigida por los Estados Unidos de América (USA) según las normas elaboradas por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) y por los países que integran la Comunidad Europea según las normas creadas por el Comité Electrotécnico Internacional (IEC), estas normas regulan distintos fenómenos relacionados con compatibilidad electromagnética, tales como la emisión de energía por radiación o conducción, inmunidad a sobrepicos de tensión y a inducidos por ondas de radiofrecuencia. Como resultado final de este proyecto de grado modalidad practica empresarial se creó un manual de laboratorio en donde se especifican de forma detallada los equipos utilizados en el laboratorio y los pasos a seguir en cada una de las pruebas que se le deben aplicar a cada uno de los equipos a certificar. En adición a esto, durante esta práctica se certificaron ocho productos de la empresa Magenta Research según las normas europeas y la norma americana.
Campo eléctrico inducido en objetos cercanos a una línea de transmisión de alta tensión
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Correa Caballero, Jhonathan Eduardo; Chacon Velasco, Julio Cesar; Aguilera Bermudez, Ernesto
Los efectos de líneas de transmisión aéreas han sido objeto de preocupación en la ingeniería eléctrica desde hace más de tres décadas. A niveles de alta tensión, se ha buscado establecer un método de medición de la tensión electrostáticamente inducida en los seres humanos o en vehículos, cercas y configuraciones típicas con las que los seres humanos puedan llegar a tener contacto. Gracias a los avances computacionales en las últimas décadas es posible generar una simulación basada en métodos numéricos que permita estimar los niveles de campo a los que puede estar sometido un cuerpo bajo líneas de alta tensión. En este trabajo se realiza un programa computacional en 2D que permite simular el campo eléctrico que una línea de transmisión causa sobre algunos objetos que se encuentren bajo la línea, en la zona de servidumbre. Este programa permite estimar la magnitud de campo eléctrico inducido en algunos de los objetos que comúnmente se encuentran bajo la línea a partir de la solución obtenida del problema usando el método de elementos finitos aplicado a la geometría del problema en el software MATLAB. Se toma como punto de partida la revisión de la literatura técnica internacional, los límites de campo eléctrico inducido definidos por la regulación colombiana y las posibles consecuencias que estos pueden generar. Luego se describe la aplicación del método de elementos finitos a un problema electrostático bidimensional y las ecuaciones y consideraciones necesarias para su aplicación en este proyecto. Finalmente el programa se realiza en MATLAB usando los beneficios que la herramienta PDEtool ofrece para la programación y visualización de la solución obtenida, y la representación de los objetos típicos, como personas, vehículos o viviendas mediante figuras geométricas simples. También se analizan los valores de campo eléctrico obtenidos en el programa para distintos casos simulados en el mismo.
Desarrollo de un modelo de procedimiento para diseño y planeación de enlaces de microondas en entornos rurales : subestación Palermo - centro de control remoto
(Universidad Industrial de Santander, 2007) Palacio Naranjo, Carlos Alberto; Aguilera Bermudez, Ernesto
Desarrollo de una metodología que permita planear radioenlaces en entornos rurales, con una aplicación específica entre dos puntos de enlace. Debido a la falta de materiales propios en la Universidad Industrial de Santander para este tipo de estudios se realiza este proyecto con el fin de que se aproveche como material de consulta y apoyo en la potencial oferta de servicios en esta área por parte de la Universidad. Inicialmente se realiza una investigación exhaustiva sobre reglamentación y recomendaciones que determinen bajo que modelos de radiopropagación y que parámetros de cálculo deben ser utilizados de acuerdo al entorno rural andino para un adecuado diseño. Se realiza una planeación de radioenlace específicamente entre dos puntos utilizando dos métodos de planeación, el primero de forma manual utilizando mapas impresos y el segundo utilizando mapas digitales de elevación de terreno, herramientas libres de planeación y una herramienta elaborada en hoja de cálculo; posteriormente se hace una valoración de resultados y una recomendación técnica de equipos; para finalmente determinar un modelo paso a paso que reúna las mejores características de ambas formas de planeación y se optimice el proceso y diseño de este tipo de radioenlaces.
Efecto joule por aplicación de radiofrecuencia en nanopartículas metálicas inmersas en soluciones acuosas
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Mideros Arboleda, Jorge Andres; Aguilera Bermudez, Ernesto
En el presente trabajo de grado se abordará la teoría de los campos electromagnéticos y la Ley de Joule. Con base en esta teoría se desarrollarán unas simulaciones numéricas de una solución acuosa que contiene una o más partículas metálicas mientras se aplica un campo de radiofrecuencia. Se analizará el comportamiento térmico a partir de la variación del nivel de concentración y el tamaño de las partículas. Se tomará como punto de partida, la literatura científica que esté relacionada con el efecto de campos electromagnéticos de radiofrecuencias en el calentamiento de soluciones con nano-partículas metálicas. Se realizará el proceso de simulación utilizando el software comercial CST Studio Suite (Computer Simulation Technology) en el ambiente multifísico, para describir el fenómeno de campo electromagnético y de variación térmica, por medio de las ecuaciones de Maxwell y de difusión térmica, respectivamente. El acoplamiento de ambos grupos de ecuaciones se produce a través del cálculo de las pérdidas de energía electromagnética. Los resultados obtenidos en este trabajo de grado serían de interés para posteriores investigaciones en ingeniería biomédica en áreas como: el tratamiento hipertérmico de células cancerígenas que complementa otros tratamientos como la quimioterapia y la radioterapia; las terapias rápidas en lesiones musculares en atletas y de otras condiciones reumáticas.
Evaluación del desempeño de las condiciones de frontera absorbentes en la simulación de la propagación de ondas electromagnéticas 2-d realizada con el método FDTD
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Laiton Sanchez, Jesus Alberto; Diaz Rodriguez, Johan Sebastian; Aguilera Bermudez, Ernesto; Sanchez Galvis, Ivan Javier
Con el desarrollo de este trabajo de investigación se pretende evaluar el desempeño de tres métodos de condición de fronteras absorbentes (CFA) en una plataforma de simulación para la propagación de electromagnéticas en 2-D El objetivo principal es el de iniciar el estudio de los detalles en las formulaciones hechas sobre la simulación FDTD (Finite- Difference Time-Domain), analizando ondas electromagnéticas, Para ello, con esta propuesta de investigación se ha comenzado con la recapitulación de las técnicas de evaluación de desempeño de las condiciones de fronteras, elaboradas en el contexto de las ondas electromagnéticas. A partir de una revisión bibliográfica se seleccionarán tres clases de fronteras absorbentes a ser analizadas. Posteriormente se implementarán cada una de las condiciones de frontera absorbentes seleccionadas en una plataforma de simulación de propagación de ondas electromagnéticas. Para evaluar el desempeño de cada una de las condiciones de frontera absorbentes se usarán medidas existentes en la literatura o alguna otra que pueda ser propuesta y fácilmente implementada. También serán tenidos en cuenta algunos parámetros que alteran su desempeño: ángulo de incidencia, cambios de medio. Finalmente se realizará un estudio comparativo entre cada una de las condiciones de fronteras absorbentes implementadas según los criterios de evaluación establecidos. Este trabajo se pensará como una introducción y motivación al estudio de las condiciones de frontera absorbentes y en general al estudio de los métodos numéricos en la simulación de la propagación de ondas.
Interventoría técnica del diseño y puesta en marcha del enlace microondas para la transmisión de voz y datos entre las plantas de tratamiento de agua potable Bosconia, Florida, la Flora y la sede administrativa del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Saravia Quiroga, Daniel; Aguilera Bermudez, Ernesto
En este documento, se consigna el desarrollo de la interventoría del diseño y puesta en funcionamiento de un enlace microondas que conectara las plantas de tratamiento de agua potable del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga, amb S.A. ESP, con la Sede Administrativa, que es donde se centraliza la red de área local, LAN, de la compañía. Con el aprovechamiento de la infraestructura existente, como son torres de comunicaciones en las plantas y tanques de almacenamiento, así como la estructura de quiebre de presión llamada La Almenara, se pudieron establecer los diferentes enlaces vía microondas, pues las ubicación de dicha infraestructura fueron favorables por ofrecer línea de vista y distancias que no superaron los 7 km. Los equipos seleccionados cumplen con las exigencias del diseño y satisfacen las necesidades de la organización, en términos de los servicios que se desean prestar a los usuarios de las plantas de tratamiento. Con este proyecto, se logró alcanzar el grado satisfacción esperado en los usuarios de la red de datos local de amb S.A. ESP, pues la interacción en cuanto a llamadas telefónicas, uso de la red local e internet y compartimento de recursos, pues aquellos funcionarios que se encontraban en las diferentes plantas de tratamiento se integraron con mayor velocidad y mejor calidad con el área administrativa.
Metodología para el proceso de diseño, implementación y caracterización de una antena
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Blanco Blanco, Andrea; Aguilera Bermudez, Ernesto
Existe la tendencia de seguir instructivos paso a paso cuando se requiere un diseño para dar solución a un problema, actitud que se adopta desde la etapa estudiantil y que de no corregirse pasa a hacer parte de la vida profesional. Los modelos del proceso de diseño que se encuentran en la literatura se centran en la obtención de productos de consumo masivo, por esto, es necesario reflexionar acerca de la actividad de diseño como origen de soluciones en ingeniería [1]. Este trabajo de grado es de tipo expositivo, sintetiza conocimientos de diferentes fuentes, para hacer una evolución desde el concepto de diseño en general hasta una metodología aplicable en concreto a la obtención de una antena. No pretende ser un recetario para obtener una antena funcional, sino un conjunto de pasos que el lector pueda seguir según su criterio, sustentado en el entendimiento de los conceptos que dan origen a la metodología definida y que se exponen en el mismo trabajo. La información contenida en el documento final del trabajo de grado debe ser una guía de consulta que no limite el trabajo del ingeniero. El interés está centrado en mostrar la importancia de seguir un proceso para obtener un producto y la utilidad de algunos tipos de herramientas, pero se deja campo a la libre elección del lector las herramientas que usa para lograr sus objetivos. 2
Simulación, implementación y puesta a punto de una antena yagi de 4 elementos a 1.2 GHz : el método de los momentos (mom)
(Universidad Industrial de Santander, 2007) Martínez Agudelo, Daniel José; Aguilera Bermudez, Ernesto
El software comercial utilizado para obtener por simulación las características de radiación de antenas es de poca utilidad académica, debido a que para el usuario es transparente tanto el método utilizado como la física involucrada. En el presente trabajo se aborda el diseño de un programa en MatlabŽ que simula el patrón de radiación y la impedancia de entrada de antenas Yagi, así mismo como la construcción de una antena Yagi de 4 elementos que trabaja a una frecuencia de 1.2GHz. Las características de esta antena son simuladas tanto en el programa diseñado como en una versión libre del software comercial Nec. La construcción de la antena se deja establecida para futuras mediciones experimentales a realizar sobre ésta. El programa desarrollado en MatlabŽ se basa en el Método de los Momentos (MoM) aplicado a la ecuación integral de campo eléctrico de Pocklington. Éste cuenta con una interfaz gráfica de usuario donde se introducen los valores de la antena de frecuencia, alimentación, número de elementos, número del elemento activo, radio de los elementos, longitudes de cada elemento y distancias entre éstos. Esta interfaz permite simular antenas Yagi de hasta 15 elementos y permite visualizar la gráfica del patrón de radiación de la antena, así como los valores del ancho del haz y la impedancia de entrada.

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