Maestría en Ingeniería Electrónica

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Deteccion precoz de cancer de cuello uterino basada en espectro de impedancia electrica
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Miranda Mercado, David Alejandro; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Echeverri Perico, Jorge Humberto
Se presentan los resultados del estudio de detección temprana de cáncer de cuello basado en propiedades eléctricas del tejido epitelial. Esta investigación estudiar la correlación entre parámetros del espectro de impedancia eléctrica y neoplasia intraepitelial. En la toma de datos, se realizaron dos tipos de mediciones: In-Vivo, a pacientes sometidas a biopsia cervical y conizaciones, y Ex-Vivo, para pacientes sometidas a histerectomía. Éstas fueron realizadas en las instalaciones del Hospital Universitario de Santander y el Hospital de Floridablanca, bajo supervisión médica y con previa autorización de las pacientes. Las medidas fueron realizadas con el impedanciometro mono canal MARK III, desarrollado en Sheffield (UK), y una sonda tetrapolar previamente calibrada. Este dispositivo inyecta una corriente de 20A al tejido y mide la respuesta en voltaje del mismo. Cabe anotar que el MARK III cumple con las normas internacionales de seguridad eléctrica para el paciente, BS5724 e IEC601, incluidas en la norma Colombiana NTC-IEC 60601. Antes de realizar el estudio se determinó la zona de incidencia de la sonda de medición, utilizando elementos finitos para modelar el tejido epitelial estratificado de la cervix. Se encontró que la mayor parte de la corriente inyectada al tejido penetra en el mismo y el área superficial de la sonda (6mm de diámetro) encierra dicha región. Esto permite afirmar que los datos tomados en las mediciones pueden ser correlacionados con los estudios histopatológicos. Se seleccionaron los parámetros del modelo Cole-Cole para caracterizar propiedades eléctricas del tejido epitelial y correlacionarlas con estadios de neoplasia intraepitelial. Esta escogencia se basó en trabajos similares realizados por diferentes autores y a los contundentes resultados de estudios geofísicos reportados en la literatura. Para el ajuste de los datos al modelo de Cole-Cole y la determinación de los parámetros de éste se propuso un algoritmo basado en dos técnicas deterministicas y un algoritmo genético, que permiten obtener dichos valores a partir de sólo la parte real del espectro de impedancia eléctrica. El análisis de varianza, ANOVA, aplicado a los datos, reveló una marcada correlación (p<0.025) entre estadios de neoplasia intraepitelial y los parámetros del modelo Cole-Cole. Además, la aplicación de una red neuronal artificial permitió hacer una evaluación preliminar de la aplicabilidad de los parámetros del modelo Cole-Cole como técnica para el tamizaje. Ésta mostró un 7% de falsos positivos, 0% de falsos negativos y 93% de pacientes con algún tipo de neoplasia intraepitelial o carcinoma invasor (LSIL, HSIL o CAI), lo cual sugiere que el algoritmo propuesto puede ser utilizado para el tamizaje de neoplasia intraepitelial.
Diseno de un prototipo para la medicion de espesores usando ultrasonido
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Forero Garcia, Edwin Francisco; Barrero Perez, Jaime Guillermo
En esta tesis describe y documenta el diseño y construcción de un sistema para la medición de espesores usando ultrasonido. El sistema esta basado en un microcontrolador que gobierna, con la velocidad necesaria, la excitación y la recepción de las ondas ultrasónicas para tres cristales de 1, 2.25 y 5 Mhz. El sistema permite que la lógica electrónica sea capaz de recibir tanto el pulso inicial que se aplica al cristal, el cual tiene una duración entre 100nS y 1000nS, y una amplitud de hasta 150 Vdc, como los ecos de la señal que pueden aparecer atenuados hasta 10000 veces (-80 dB). El sistema cuenta además con, una interfase que permite la visualización de la medida así como también la configuración y calibración del equipo mediante un teclado. Proporciona además un puerto de salida serial que permite la comunicación con un computador personal donde se realiza procesamiento de la señal para determinar el espesor.
Procesamiento digital de senal electrocardiografica con tecnologia dsp orientado al analisis de variabilidad de la frecuencia cardiaca
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Gonzalez Barajas, Javier Enrique; Barrero Perez, Jaime Guillermo
La variabilidad de la frecuencia cardiaca, es la fluctuación alrededor del ritmo cardiaco, la cual es un reflejo del funcionamiento del sistema de control cardiorrespiratorio y es el tema central de este proyecto de investigación donde se quiere ha desarrollado una herramienta que permite evaluar el funcionamiento de los sistemas simpático y parasimpático del sistema nervioso autónomo, muy utilizada en el seguimiento de pacientes diabéticos y de pos infarto, dando información sobre el balance del sistema cerebro vascular. Las variables manejadas en el análisis de la variabilidad de la frecuencia cardiaca en estudios de corto tiempo se extraen de los complejos cardiacos, tomando principalmente la cuantificación de los tiempos R-R. La medida de la variabilidad de la frecuencia cardiaca (VFC) es de fácil obtención, de carácter no invasiva y confiable. Esta puede ser caracterizada de dos maneras: por el cálculo de índices basados en operaciones estadísticas sobre intervalos R-R (análisis en el dominio del tiempo) o por el análisis espectral de un arreglo de intervalos R-R (análisis en el dominio de la frecuencia). La implementación de ambos métodos requiere calcular con precisión el intervalo de tiempo entre dos ondas R. El análisis puede ser caracterizado sobre segmentos cortos de ECG o en grabaciones de ECG durante 24 horas (estudios Holter). Durante la toma de electrocardiogramas, pueden existir diferentes fuentes causantes de interferencias que pueden alterar la señal durante la adquisición de los datos para realizar estudios de la VFC, por lo cual, la aplicación de la teoría de filtros adaptativos implementados en este trabajo para el procesamiento de señales electrocardiográficas en tiempo real harán más confiable la medición de la variabilidad de la frecuencia cardiaca. Los filtros adaptativos son aquellos que son realizados con base en algoritmos que varían su función de transferencia dinámicamente. El filtrado adaptativo se ha utilizado cuando se necesita la realización de simulaciones o modelado de un sistema cuyas características son variables en el tiempo. Las variaciones en los coeficientes de la función de transferencia del filtro son definidas por un criterio de optimización y son realizados de acuerdo con un algoritmo de adaptación. El algoritmo y los coeficientes son escogidos de acuerdo con la aplicación.
Predicion de la tasa de throughput en una red inalambrica (wlan 802.11b)
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Pinzon Barrios, Samuel Gonzalo; Gualdron Gonzalez, Oscar
El presente trabajo de investigación se desarrolló dentro del Grupo de Investigación en Conectividad y Procesado de Señal de la Universidad Industrial de Santander, y su objetivo fue desarrollar una metodología que permitiera a partir de una configuración básica de una red inalámbrica, predecir la tasa de throughput para cualquier ubicación dentro de su celda de acción. Problema que se solucionó con base en la predicción del Nivel de Señal de Intensidad Recibida (RSSI), empleando para ello, un nuevo modelo de propagación llamada DISTORSIÓN-UIS. Este nuevo modelo geométrico consiste en representar las pérdidas de potencia en valores de distancia y estimar su nuevo valor según la ecuación para espacio libre. Así, una vez se estima el valor del RSSI se halla el valor de la tasa de throughput mediante una ecuación lineal que se detalla en el capítulo 3. Dentro de los principales logros obtenidos se destaca el planteamiento de un nuevo modelo determinístico para la predicción del RSSI y la forma sencilla y rápida de predecir la tasa de throughput en una red de área local inalámbrica (WLAN), valor que representa importancia en la percepción del enlace por parte del usuario final. De esta forma, los profesionales en redes de datos contarán con una herramienta valiosa a la hora de planificar e instalar redes inalámbricas.
Estudio de la aplicacion de microondas en operaciones de parcheo de pavimentos
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Reyes Torres, Oscar Mauricio; Correa Cely, Carlos Rodrigo
En la actualidad, la mayoría de aplicaciones en el mercado que utilizan el procesamiento con microondas sacan ventaja de algunas propiedades únicas de su interacción con diferentes materiales, tales como calentamiento selectivo y auto-controlante, eficiencia energética y ahorros a partir de cambios de procesamiento. El modelado de esta interacción con el pavimento puede ser útil para determinar bajo qué condiciones es posible emplear esta tecnología sobre este tipo de dieléctrico sin perjuicio de sus propiedades físico-químicas. En este sentido, un primer paso es plantear las condiciones generales que permitan obtener el perfil de temperatura de una muestra de pavimento expuesta a un campo electromagnético de ultra altas frecuencias al interior de una cavidad resonante. Este trabajo presenta un análisis de diferentes modelos que pueden ser empleados para estudiar los efectos térmicos de los campos electromagnéticos sobre el pavimento y los resultados de diferentes experimentos que evidencian estos efectos. A partir de éstos, se propone el diseño de un equipo prototipo de microondas para realizar operaciones de parcheo de vías de una manera rápida y eficiente, que se espera redunde en un mejor desempeño del pavimento, al incrementar la interacción de la mezcla asfáltica nueva con la ya existente. El presente trabajo, además de generar importante información empírica, contribuye de cierta manera al entendimiento de los fundamentos del tratamiento de los materiales con microondas, pasando de la escala del laboratorio a la experimentación a nivel industrial.
Analisis y medicion de flujo de calor generado en un circuito electronico
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Marin Alfonso, Jeison; Correa Cely, Carlos Rodrigo
La gran influencia que tienen las altas temperaturas en el comportamiento de los circuitos electrónicos, y por lo tanto, la necesidad que existe en determinar de una forma cuantitativa la efectividad que estos tienen en disipar el calor generado durante su funcionamiento, motivaron la realización de este proyecto, que consiste en el planteamiento de una alternativa para dicha medición la calorimetría directa y el desarrollo de un prototipo que ajustara esta alternativa dentro de las características propias de los circuitos electrónicos. El prototipo realizado es un equipo nombrado como CALPAC (calorímetro para circuitos electrónicos), el cual mide el flujo de calor a través de un circuito, en unidades de potencia (watts). Este texto presenta el desarrollo de las 4 etapas principales en la realización del proyecto. La primera, un análisis del marco teórico sobre el cual se justifico la alternativa elegida para medir calor y se soporto el diseño del prototipo; la segunda, el diseño y construcción del equipo; la tercera, el diseño y construcción del sistema de adquisición de datos, llamado módulo electrónico del CALPAC; y finalmente, la calibración y pruebas del prototipo y el análisis de resultados. Este proyecto muestra como la unión de conocimientos de diversas áreas, en este caso, termodinámica, electrónica y diseño industrial, permiten la generación de ideas y construcción de equipos de gran utilidad dentro del marco investigativo. El calorímetro para circuitos electrónicos desarrollado dentro de esta tesis y con la colaboración de la dirección de investigaciones (DIF) de fisicomecánicas y el grupo de investigación CEMOS en la escuela de ingeniería Eléctrica, quedó como otra alternativa para realizar estudios térmicos en dispositivos y circuitos electrónicos, sobretodo, si se desea saber como están disipando el calor.
Modelado y simulacion del calentamiento de bloques ceramicos en una guia de ondas
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Gomez Cardenas, John Fernando; Correa Cely, Carlos Rodrigo
En este trabajo se presenta una aplicación del método de modelado de TLM, en el área del calentamiento dieléctrico con microondas. El proceso modelado y simulado involucra el calentamiento de un bloque de SiC en el interior de una guía de ondas WR284. La guía de ondas se excita con el modo eléctrico transversal TE10 a 2,45 GHz. Para el modelo electromagnético (E.M) se emplea el Nodo Simétrico Condensado (SCN), mientras que para el térmico se utiliza el nodo de Línea de Enlace tridimensional. La solución numérica del proceso termo-electromagnético acoplado considera la permitividad eléctrica compleja, (T ) ε , y la conductividad térmica, k(T), del SiC, como funciones variables con la temperatura. Las demás propiedades, eléctricas y térmicas, se consideran constantes. Para validar los resultados se emplearon parámetros analíticos como la profundidad de penetración del campo en el material, la relación de frecuencias del campo en el espacio libre y el material y la velocidad de incremento térmico. Además, se corrieron simulaciones del proceso E.M en un programa que emplea el Método de Elementos Finitos (F.E.M), con una muy buena aproximación de los resultados obtenidos. En este trabajo se verifica la potencialidad de TLM, como herramienta de modelado y simulación, cercana al entorno del Ingeniero Electrónico o Electricista, gracias a la interrelación de éstos y TLM, con el circuito RLC. Como aporte al conocimiento colectivo del Grupo de Investigación CEMOS, se ha desarrollado una herramienta de simulación básica, para continuar explorando el tema del calentamiento dieléctrico de materiales, en procesos tridimensionales.
Geles de adn : adquisicion y analisis mediante tecnicas de procesamiento digital de imagenes
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Sotaquira Gutierrez, Miguel Angel; Plata Gómez, Arturo
El análisis de geles de ADN es de gran importancia en estudios de genética poblacionaly en el diagnóstico de enfermedades de carácter genético. El objetivo principal dedicho análisis consiste en la estimación del tamaño (medido en pares de pases) detodos o algunos fragmentos presentes en el gel, procedimiento que hasta el momentoes llevado a cabo de forma manual en el Laboratorio de Genética de la UniversidadIndustrial de Santander.El presente trabajo describe un método, basado en técnicas de procesamiento digitalde imágenes, que permite segmentar la imagen digital correspondiente y detectar lasbandas (o fragmentos de ADN) presentes en la misma. La segmentación involucraetapas como la determinación de los ejes principales de la imagen (a partir del cálculode la imagen de autocorrelación), el cálculo de mapas de distancia euclidiana quepermiten reducir la complejidad de los cálculos (de dos a una dimensión) y asídeterminar la ubicación de los carriles y las bandas. Dicho cálculo involucra elsuavizado de una señal unidimensional (la proyección) por medio de algoritmos dedifusión lineal, así como el cálculo de gradientes para determinar la ubicación demáximos y mínimos locales. Finalmente se describe un algoritmo que permitedeterminar el tamaño de cada fragmento de ADN presente en el gel, con base en elmarcador de peso molecular y en la posición de cada una de las bandas presentes enla imagen.El método descrito ofrece un desempeño adecuado en la etapa de segmentación(superior, incluso, en ocasiones al ofrecido por algunos sistemas de caráctercomercial). La detección de bandas es igualmente un procedimiento completamentenuevo, mucho más robusto y preciso en comparación trabajos anteriores. En estecaso, la determinación de los ejes principales de la imagen conduce a mejoresresultados en términos de cantidad de bandas detectadas.
Analisis de la gestion de los dispositivos administrables dentro de la red de datos institucional
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Guzman Castillo, Paola Fernanda; Gualdron Gonzalez, Oscar
El trabajo desarrollado comprende dos etapas: la primera estuvo orientada a determinar las características principales de la red de datos de la universidad, incluyendo un inventario detallado del hardware de la red y los servicios ofrecidos con ellos. Una vez evaluadas diferentes opciones, se seleccionó una herramienta de gestión de red que según los requisitos técnicos y las limitaciones de presupuesto consideradas, satisface de manera apropiada las necesidades identificadas. Las características principales de la herramienta seleccionada junto con una configuración sugerida para la red de datos de la universidad se han incluido en una guía escrita que forma parte de este trabajo. En la segunda parte, aceptando la hipótesis de que las fallas de red pueden ser clasificadas a partir de los datos contenidos en la Base de Información de Gestión (MIB) de los dispositivos asociados a ella, se desarrolló una metodología para la identificación y clasificación de algunas de las fallas de red más comunes en redes de área local que utilizan Ethernet como tecnología de red. La metodología planteada detecta cambios repentinos o patrones inusuales en los datos de la MIB de los dispositivos administrables que forman parte del segmento analizado y los asocia con algún tipo de falla específico. El trabajo se restringió al análisis de dos de las fallas más frecuentes en redes de datos: congestión y tormenta de Broadcast. Dado el gran número de variables disponibles en la estructura de la MIB, fue requerido un análisis teórico que permitió establecer un reducido grupo de ellas y su asociación con cada una de las fallas analizadas. Los valores de las variables MIB seleccionadas fueron registrados tomando como escenario un segmento de red Ethernet operando bajo condiciones normales y condiciones de falla. Finalmente, una red neuronal de clasificación fue exitosamente entrenada usando los datos registrados.
Módulo de integración de sensores y actuadores lógicos basado en el protocolo as-i de comunicaciones industriales
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Núñez Gualdron, Omar Leonardo; Barrero Perez, Jaime Guillermo
La comunicación de datos en entornos industriales facilita el conocimiento del estado operativo de un proceso en cualquier momento, razón por la cual se hace necesaria la interconexión de sensores, actuadores, y dispositivos de control y supervisión, a través de los diferentes niveles de la jerarquía de automatización. Debido a que la adopción de los buses de campo requiere de una inversión elevada, surge la necesidad de desarrollar procesadores de comunicación que soporten especificaciones adoptadas internacionalmente y garanticen la compatibilidad con soluciones comerciales. En este trabajo de maestría se presenta el diseño e implementación de un procesador de comunicación AS-Interface que actua como dispositivo esclavo, para habilitar el intercambio de datos sobre líneas de DC e interfazar las variables de proceso con un contro_x0002_lador maestro. La implementación realizada en microcontrolador, resultó de la integración de componentes Software y Hardware, siguiendo los requerimientos lógicos y físicos del estándar IEC 62026-2¸ para establecer un proceso de comunicación maestro-esclavo por encuestamiento cíclico y acoplar patrones analógicos modulados en corriente a un bus DC. La aplicación de este desarrollo tiene por objeto proporcionar una solución de comunicación a las empresas del sec_x0002_tor industrial con mediano y bajo nivel de automatización, para el manejo de sensores y actuadores.
Detección de cáncer de cuello uterino usando técnicas de procesamiento y análisis de imágenes microscópicas
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Silva Cruz, Edwin Alberto; Plata Gómez, Arturo
Se presentan los resultados del desarrollo de un sistema de detección de cáncer de cuello uterino a partir del procesamiento de imágenes de microscopía de citología cérvico uterina. En este trabajo se muestra la metodología usada, los algoritmos desarrollados, el sistema de clasificación y los resultados obtenidos, así como la comparación con la citología cérvico uterina convencional. Las muestras usadas para el trabajo fueron obtenidas a partir de citologías cérvico uterinas, procesadas a través de un conjunto de 6 filtros cromáticos que brindan información de regiones espectrales específicas, con el fin de disponer de más información que la usual de 3 planos RGB. El sistema captura las imágenes de las muestras, realiza una rutina de segmentación usando técnicas de procesamiento multiespectral, así como métodos estadísticos de crecimiento de regiones, con el fin de separar apropiadamente el material extracelular, el material citoplasmático y el material nuclear. A partir de las imágenes segmentadas, se obtienen parámetros que permiten discriminar entre una muestra normal y una anormal en el sistema Bethesda. Para la clasificación se usa una red neuronal backpropagation con capas de 7, 5 y 1 neuronas. Esta salida de una neurona corresponde a una señal binaria correspondiente a la anomalía o normalidad de la muestra. Se descartó el uso de otros sistemas de clasificación tales como lógica fuzzy o clasificadores bayesianos debido a que la naturaleza multivariable del proceso impedía considerarlo como un problema de aprendizaje supervisado, condición importante en un método de clasificación fuzzy o bayesiano. Previamente al entrenamiento de la red se hizo una validación de los datos de entrada usando análisis de componentes principales con el fin de determinar su efectiva utilidad como variable de clasificación, así como para evitar una alta colinealidad de los datos, factor importante en la elección de parámetros de entrada en una red neuronal de clasificación. Una fracción de las muestras es usada en el entrenamiento, dejando el conjunto restante para la validación. Los resultados muestran una sensibilidad de entre 90 y 95% y una especificidad de entre 84 y 88%. Estos valores obtenidos muestran que el sistema puede ser aplicado como medio de tamizaje efectivo en el diagnóstico de cáncer de cuello uterino.
Termografía : diagnóstico de la condición de equipos de alta tensión
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Fuentes Villa, Lina Marcela; Gualdron Gonzalez, Oscar; Ordonez Plata, Gabriel
La termografía infrarroja es una metodología de inspección muy utilizada en las rutinas de mantenimiento predictivo de los sistemas de alta tensión, ya que una anomalía en el comportamiento de estos equipos se manifiesta mediante un incremento de su temperatura. El propósito de este trabajo es determinar de forma confiable el modo de operación de los transformadores de corriente y conectores de alta tensión presentes en las subestaciones de transmisión eléctrica, que se manifiestan con alteraciones térmicas superficiales, mediante una metodología que incorpora técnicas de tratamiento digital de imágenes y un algoritmo de clasificación. La metodología planteada consiste en transformar una imagen con valores de intensidades, proporcionales a la energía infrarroja incidente sobre el sensor, a otra con valores de temperatura; segmentar o aislar la región de la escena correspondiente al dispositivo de interés; extraer las zonas del objeto que presenten temperaturas superiores a una referencia térmica de operación; y finalmente, calcular los descriptores característicos que permitan determinar la criticidad de la anormalidad e identificar las posibles reflexiones solares. Los valores de estos parámetros son agrupados en un vector para cada una de las zonas, y es evaluado por una red neuronal artificial, la cual determina el estado del equipo, basándose en la normativa de la International Electrical Testing Association (NETA). Las redes neuronales utilizadas son estáticas multicapa del tipo feedforward backpropagation con funciones de transferencia sigmoidales, y arrojaron porcentajes de error menores al 2%. El correcto funcionamiento del algoritmo depende de algunas consideraciones que deben ser tenidas en cuenta a la hora de la adquisición del termograma, las cuales son especificadas en un protocolo de registro. Además, se debe tener en cuenta que este análisis se encuentra dirigido a imágenes de extensión *.IMG, provenientes de la cámara Agema 550.
Posicionamiento óptimo de un sistema lineal e invariante en el tiempo, utilizando las técnicas de inversión del modelo y el control optimo
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Morales Ariza, Mauricio Ernesto; Perez Rodriguez, Hector Ramiro
Este proyecto encuentra la solución para la transición óptima (entrada de mínima energía) de la salida o transición óptima del punto de operación para sistemas discretos LTI (Lineal de Tiempo Invariante). El objetivo es transferir la salida de un punto inicial de operación o valor inicial a un punto final de operación o valor final en un intervalo de tiempo. Los métodos anteriores resuelven este problema aplicando la transición óptima (entrada de mínima energía) entre los estados de equilibrio inicial y final, sin embargo, éstos no son necesariamente los estados óptimos para iniciar y finalizar la transición de la salida. Esta metodología se denomina técnica estándar. La metodología de este proyecto encuentra los estados óptimos para inicio y fin de la transición de salida, se minimiza la energía para transferir la salida entre esos estados óptimos que no son necesariamente los estados de equilibrio, se aplica la técnica inversión del modelo tanto para llevar el sistema del estado de equilibrio inicial al estado óptimo de inicio de la transición de la salida (preactuación) como para llevar el sistema del estado óptimo final en que finaliza la transición de salida al estado de equilibrio final (postactuación). Durante la preactuación y postactuación la salida permanece constante en un valor inicial y en un valor final respectivamente. La metodología desarrollada se implementó en Matlab y se aplicó a un modelo de disco duro ampliamente aceptado por la comunidad científica. Los resultados muestran que al comparar la técnica propuesta con la técnica estándar, hay una reducción alta en la energía y en el tiempo de transición cuando se realiza la transición de la cabeza lectora/escritora de una pista a otra.
Filtros activos : control por dsp de un filtro activo para la compensación de corrientes armónicas
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Castelblanco Rodríguez, Nelfor Samael; Gelvez Figueredo, Julio Augusto; Ordonez Plata, Rafael
El incremento de cargas no lineales en los sistemas eléctricos ha traído como consecuencia el desmejoramiento de la calidad de la potencia, producto principalmente de la aparición de armónicos, los cuales pueden ocasionar problemas de compatibilidad electromagnética y comprometer el funcionamiento óptimo del sistema. Diversas soluciones han sido propuestas para reducir estos efectos, entre ellas se encuentran los filtros pasivo, los filtros activos y la combinación de éstos llamada filtros híbridos, siendo el diseño e implementación de un filtro activo el objeto de estudio de la investigación. Los filtros activos son dispositivos basados en inversores de tensión controlados en corriente que inyectan una corriente en contrafase al sistema para eliminar la corriente armónica del mismo. Existen diferentes configuraciones (topologías), algunas son descritas en este trabajo. El análisis está centrado principalmente en el arreglo de un filtro activo en paralelo, el filtro activo consta de un inversor más una plataforma de procesamiento digital de señales para controlarlo. El éxito de la compensación radica fundamentalmente en el control del filtro activo, para lo cual se han propuesto diversos algoritmos y técnicas. En el trabajo se analizan detalladamente algunos algoritmos basados en el dominio del tiempo y se plantean modificaciones a estos con el fin de trabajar con cargas trifásicas balanceadas. Finalmente se prueba el filtro desarrollado en la compensación de un rectificador trifásico con controlado, los resultados son reportados y se puede verificar el comportamiento de la compensación de armónicos de corriente.
Diagnóstico de fallos en motores térmicos alternativos mediante el análisis de las fluctuaciones de la velocidad angular
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Higuera Portilla, Jorge Eduardo; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Chacon Velasco, Jorge Luis
Este proyecto pretende implementar una metodología rápida de diagnóstico en motores de combustión interna que propicie la innovación y el desarrollo de nuevas técnicas de análisis de tipo no invasivo para detectar fallos de combustión y compresión mediante la medición de las variaciones de la velocidad angular. El desarrollo de esta técnica permite efectuar un diagnóstico preeliminar evitando gastos adicionales en la metodología de inspección y mantenimiento especialmente en el área del transporte urbano de pasajeros, el cual es uno de los sectores económicas que actualmente requiere de políticas de innovación y mejoramiento en la calidad de servicio debido a una deficiencia en la implementación de programas adecuados de mantenimiento predictivo. Esta metodología de investigación puede tener aplicación práctica en la industria automotriz beneficiando el desarrollo tecnológico regional y nacional, fomentando la investigación interdisciplinaria en la Universidad Industrial de Santander.
Planeamiento de trayectorias de un robot móvil
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Tibaduiza Burgos, Diego Alexander; Martinez Angel, Roberto; Barrero Perez, Jaime Guillermo
En este trabajo de investigación se presenta el desarrollo de dos técnicas de planeamiento de trayectorias. Una de las técnicas es campos de potencial y la otra corresponde a los algoritmos genéticos. Cada una de estas técnicas se probó sobre un sistema físico que consta de una pista de madera de 1,50 m * 2,40 m, un sistema de visión artificial, dos robots móviles tipo diferencial y unos obstáculos fijos en forma de tetraedro. El algoritmo de campos de potencial define unos pesos específicos al área de trabajo, para de esta manera diferenciar a los obstáculos y generar un camino libre de colisiones. El algoritmo genético emula tres operaciones básicas como son reproducción, cruce y mutación para crear trayectorias cada vez mejores en función de un peso específico. Todo el sistema es sensado con una cámara cuyas imágenes son procesadas por un computador, el cual genera la posición y orientación de cada objeto sobre el área de trabajo. Estos datos son leídos por los algoritmos de control, los cuales generan la trayectoria y envían por puerto serial a un módulo de RF para cada móvil. El ambiente dinámico se simula con uno de los robots móviles, el cual posee un modulo de ultrasonido
Diseño y simulación de un controlador multivariable predictivo aplicado a un horno de calentamiento de crudo
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Gómez Ortega, Mayra Alejandra; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Agudelo Gomez, Carlos Fernando; Barrero Perez, Jaime Guillermo
El presente trabajo de investigación propone una estrategia MPC diseñada y sintonizada a partir de una simulación dinámica rigurosa para ser aplicada a un horno de calentamiento de Crudo. El objetivo operacional del horno es calentar la carga; por consiguiente, la eficiencia de la operación resulta al maximizar la transferencia de calor hacia el fluido de proceso, es decir, al incrementar la temperatura para un consumo dado de combustible. El objeto del esquema de balanceo de pasos propuesto es mantener el caudal total al horno, asegurar que el exceso de oxígeno, las temperaturas y las válvulas de flujo y presión de gas combustible permanezcan dentro de los límites, y variar la distribución de flujo en los pasos (cuidando los límites del diferencial de flujo) para balancear las temperaturas de salida (diferencia de temperaturas entre los pasos igual a cero). La simulación dinámica rigurosa del proceso integrada con el controlador predictivo permitió orientar la configuración del proceso para garantizar un punto óptimo de operación (la optimización implica el mejor valor de la función objetivo) que satisface los límites establecidos. La técnica de control predictivo generó un beneficio adicional al obtenido con una mejor práctica operativa, porque la solución al problema de optimización establece una disminución de la variabilidad en las variables de restricción activa que permite operar contra los límites. Este trabajo de investigación es el resultado de la cooperación entre el grupo de investigación CEMOS adscrito a la Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones y el grupo de Automatización de ECOPETROL ŒICP.
Estudio de la detección precoz de cáncer de cuello uterino por medio del análisis de la respuesta fluorescente natural en muestra ex-vivo
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Mahecha Capacho, Diego Rolando; Guerrero Bermudez, Jader Enrique
En el mundo el cáncer de cérvix o cáncer de cuello uterino es la segunda causa de muerte más frecuente entre las mujeres después del carcinoma de glándula mamaria. Es un problema de salud pública que afecta a la mujer, especialmente en los países en vía de desarrollo; en un primer paso, para dar respuesta a nuevas metodologías de diagnóstico se desarrollo una metodología para tal fin. Al intentar presentar un método específico para establecer el diagnóstico de lesiones precursoras y cáncer de cérvix, se consideraron diversas metodologías de estudio del análisis de la respuesta espectral fluorescente natural en muestras ex-vivo y sin el uso de fluorocromos; la primera se centra en el estudio microscópico de fluorescencia se realizaron estudios bajo la microscopia de fluorescencia y la segunda en el análisis de la respuesta de espectrometría. La microscopía de fluorescencia y la detección precoz de cáncer de cuello uterino en muestras ex-vivo sin uso de fluorocromos, fue un método en donde se pretendía encontrar alguna respuesta a la excitación con luz ultravioleta (UV) en las imágenes obtenidas. Luego de innumerables pruebas con el microscopio se encontró que mediante esta técnica no era posible mostrar alguna diferencia entre una imagen obtenida de una muestra negativa y una positiva. La espectroscopía uv-visible y la detección precoz de cáncer de cuello uterino en muestras ex-vivo sin uso de fluorocromos, se realizó mediante reflectancia difusa y transmitancia, en ambos casos al obtener los espectros para su análisis, se encontró que no se presentaban características distintivas, aún con análisis de redes neuronales backpropagation. La conclusión del trabajo de investigación es que mediante la fluorescencia natural de las muestras de cuello uterino, no es posible proponer técnicas para la diferenciación entre una placa negativa y una con lesión precursora o con cáncer de cérvix.
Estudio de las necesidades metrológicas en el área eléctrica del sector productivo y requerimientos para su solución en la región del nororiente colombiano
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Porras Rueda, María Eugenia; Chacon Velasco, Julio Cesar
Para el nororiente colombiano es de vital importancia tener un indicador de la forma como la producción, el comercio, la academia y la investigación, están realizando sus mediciones, con el fin de formular estrategias y políticas que le permita tanto a las empresas del sector productivo como a las entidades dedicadas a actividades académicas, optimizar el desempeño de sus funciones, conocer las fortalezas y debilidades respecto a la calibración de instrumentos e implementar los proyectos necesarios para desarrollar sus procesos adecuados al uso de los elementos que introduce la Metrología. En este Trabajo de Investigación de Maestría, basados en la investigación por encuestas, se presenta un análisis del estado actual del sector productivo del nororiente colombiano, respecto al manejo e interpretación de conceptos asociados con la Metrología tales como la calidad, las mediciones, el control de la calidad, la calibración, la acreditación de laboratorios, la trazabilidad, la certificación, etc. Partiendo del resultado obtenido se establece los lineamientos para su solución desde la Universidad Industrial de Santander con la creación futura de un Laboratorio de Calibraciones Eléctricas, a través de la Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones (E3T). Se establece la documentación preliminar del sistema de calidad y un estudio de factibilidad, asimismo, se propone una línea en el plan de estudios de los programas de pregrado ofrecidos en la E3T con énfasis en temas relacionados con la Metrología.
Procesador de comunicación modbus implementación con microcontrolador
(Universidad Industrial de Santander, 2006) Duque Pardo, Jorge Eliecer; Gelvez Figueredo, Julio Augusto
Este trabajo de investigación comprende el diseño y construcción de un procesador de comunicaciones que utiliza el protocolo Modbus para comunicación con diferentes dispositivos de control de procesos o instrumentación tales como PLCs, medidores de energía, transmisores y actuadores. Se utilizó un microcontrolador HCS12 de Motorola para la implementación del protocolo Modbus y para la realización de las operaciones de adquisición, conversión analógica Œdigital y comunicación serial. Las características funcionales establecidas para el Procesador de Comunicación fueron: - Capacidad de manejo de las interfaces RS-232 y RS-485 - Posibilidad de trabajar en cualquiera de los modos de transmisión Modbus ASCII o RTU. - Implementación de 15 funciones Modbus para el acceso y manipulación de datos, tanto a nivel de bits como a nivel de registros de 16 bits, y funciones de diagnóstico y configuración. - Capacidad para manejar hasta 2024 bits y 250 registros de 16 bits. - Posibilidad de implementar aplicaciones en el sistema embebido, aparte de las funciones específicas de comunicación. - Portabilidad del firmware para la implementación en otros sistemas embebidos. - Posibilidad de configuración por hardware o software de los parámetros de comunicación: rata de baudios, paridad y tipo de interfaz. La arquitectura abierta del protocolo Modbus permitió su implementación en diferentes plataformas de software y de hardware. Esto se comprobó al implementar el procesador Modbus esclavo en un microcontrolador de 16 bits y el maestro en un PC utilizando el software LabView. También se pudo comprobar la interoperabilidad con diferentes fabricantes de software y hardware Modbus, al conectar el procesador Modbus a una red industrial RS-485.

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