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Estudio de la electro-oxidación de sorbitol empleando nanopartículas de AuM/C (M: Ag, Pt, Pd)

Luis Javier Torres Pacheco (2020)

El sorbitol es uno de los 12 productos químicos más importantes obtenidos de la biomasa para su uso en la industria; desafortunadamente, su estudio como combustible se detuvo en la década de 1990, pues se le consideró de bajo rendimiento. Sin embargo, el progreso de la ciencia de materiales ha permitido nuevos descubrimientos sobre la electro-oxidación de alcoholes en nanomateriales. En la presente tesis se estudió la electro-oxidación de sorbitol en medio alcalino empleando catalizadores bimetálicos nanométricos AuM (M= Ag, Pt, Pd), a través de diversos parámetros.

Doctoral thesis

ELECTROQUÍMICA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada con elementos confinantes de sección transversal mínima

JAVIER ALFREDO G. CANTON DIAZ (2016)

En México la mampostería como sistema estructural es ampliamente utilizada por la industria de la construcción. Su popularidad radica en su bajo costo, facilidad constructiva y mantenimiento mínimo. En años recientes se ha estudiado el comportamiento de muros de mampostería confinada sujetos a cargas fuera del plano. Las variables que controlan el comportamiento fuera del plano de estos muros son: condiciones de apoyo, relación de aspecto, relación de esbeltez, rigidez de los elementos confinantes, carga axial y la presencia de aberturas. En la mayoría de los estudios anteriores se han utilizado elementos confinantes de dimensiones mayores a las utilizadas en la práctica constructiva.

En este trabajo se evaluó el comportamiento fuera del plano de muros de mampostería confinada de diferentes relaciones de aspecto con elementos confinantes de sección transversal mínima. Se ensayaron dos muros bajo cargas monotónicas incrementales hasta la falla: un muro rectangular (M1) y otro cuadrado (M2). Las dimensiones del muro M1 fueron de 357 cm x 271 cm (longitud x altura) y del muro M2 de 275 cm x 271 cm. La relación de aspecto de los muros fue de 0.76 y 0.99, respectivamente. Se utilizaron bloques huecos de concreto de tres celdas de dimensiones nominales de 15 cm x 20 cm x 40 cm (ancho x alto x largo). Se empleó mortero en las juntas en proporciones por volumen 1:2:7 (Cemento Portland: cal: arena). Los elementos confinantes fueron diseñados con la finalidad de inducir su falla por flexión. La resistencia fuera del plano de los muros se calculó mediante el Método del Puntal Bidireccional. Se realizó un análisis de sensibilidad de las principales variables que afectan la resistencia fuera del plano de los muros: módulo de elasticidad, inercia de los elementos confinantes y tipo de distribución de fuerzas en el plano. Dicho análisis se realizó utilizando el método del Puntal Bidireccional. Se calibró el Método del Puntal Bidireccional con la finalidad de utilizar el módulo de elasticidad adecuado para concreto con agregado calizo de la región.

La resistencia fuera del plano del muro M1 fue de 1,180.65 kg/m2 y la del muro M2 fue de 1,528.86 kg/m2. En ambos muros se observó la falla del panel: el muro M1 presentó la inestabilidad de los segmentos del muro y el muro M2 presentó el aplastamiento de la mampostería. Se observó que la resistencia fuera del plano de los muros aumenta conforme aumenta la relación aspecto. La capacidad de deformación de los muros disminuye conforme aumenta la relación de aspecto. Se observó en ambos muros que después de la formación del patrón de agrietamiento final y la falla del panel, parte de los bloques quedaron adheridos a los elementos confinantes. Debido a lo anterior se formó una sección compuesta concreto-bloque. Por lo que existen zonas en el marco de elementos confinantes en las que hay mayor resistencia y rigidez que la que provee únicamente la sección transversal de concreto reforzado. Finalmente, para el cálculo de la resistencia fuera del plano con el método del Puntal Bidireccional se recomienda utilizar una distribución uniforme de fuerzas en el plano de igual magnitud en las cadenas y castillos, las propiedades geométricas de la sección gruesa de concreto, el módulo de elasticidad para concreto de origen calizo y para el panel de mampostería una longitud de falla del 45%.

JORGE LUIS VARELA RIVERA

Master thesis

Comportamiento fuera del plano Mampostería confinada Sección transversal mínima INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Diseño de una red estratégica de monitoreo para el curso alto del río Lerma y su utilización en el estudio especial y temporal de los parámetros fisico-químicos

ALEJANDRO HINOJOSA PENA (2006)

Propone una red de monitoreo a lo largo del Río Lerma (cuenca alta). Se inventariaron las descargas existentes en el Río y se caracterizaron las aguas y sedimentos de las descargas y puntos en el río. Además se elaboró un Atlas con fotos, esquemas y descripciones de todos los puntos de interés.

Master thesis

Río Lerma Muestreo Agua Calidad Contaminación Descargas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Efecto de la introducción de nanopartículas sobre la microestructura de matrices endurecidas base cemento-portland

GILDARDO JAVIER ZIGA CARBARIN (2015)

Contribuciones y conclusiones: la evolución microestructural asociada por la inyección de NBS, hacia el interior de matrices cementantes en estado endurecido mejora el efecto barrera de los especímenes tratados ante el paso de agentes agresivos. Debido a que el bloqueo de poros formados por las nanopartículas disminuye el avance de la corrosión y la sortividad. Abriendo la posibilidad de que, en un futuro muy próximo, sea una posible aplicación in-situ para la prevención del deterioro prematuro de las estructuras de concreto.

Propósito y método del estudio: evaluar los efectos microestructurales generadas por la inyección de nanopartículas base silicio (NBS) hacia el interior de matrices endurecidas base cemento Portland. Para este propósito se sintetizaron NBS amorfas por el método sol-gel, con tamaños menores que 25 nm. Se fabricaron morteros cilíndricos (50 mm Ø por 50 mm de largo), con un consumo de cemento (CPO-40) de 300 kg/m3 , una relación a/c de 0.65 y una relación de cemento/agregado 1:2.75, curados durante 28 días. Inmediatamente después del curado se les dio un tratamiento electrocinético, que consistió en inyectar una solución de NBS al 0.1% mediante la aplicación de un campo eléctrico de 20 VDC por 4h. Al finalizar el tratamiento, los especímenes fueron cortados transversalmente, en 3 rodajas de 50 mm Ø por 16 mm de largo y puestos en inmersión en agua, siendo monitoreados constantemente durante 60 días, mediante EIS para obtener su resistividad eléctrica, como un parámetro que se asocia con la porosidad. Se evaluaron los cambios microestructurales mediante SEM y porosimetría por fisisorción de N2. A los 45 días de haber sido aplicado el tratamiento se sometieron especímenes a ensayos de carbonatación acelerada durante 7 días y se obtuvo la absorción capilar al agua. Con la finalidad de corrobora

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

Master thesis

CONCRETO CORROSIÓN IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA NANO-PARTÍCULAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Eliminación multicomponente de sulfonamidas del agua mediante carbón activado

JUAN CARLOS SERNA CARRIZALES (2020)

El aumento del consumo de antibióticos es una problemática que afecta hoy en día a todos los seres vivos, debido a que sólo un porcentaje de éstos son asimilados por el organismo, lo que incrementa su presencia de manera continua en las aguas residuales. Dentro de los antibióticos más comúnmente aplicados están las sulfonamidas, las cuales son empleadas en humanos para curar enfermedades infecciosas y en animales como suplemento alimenticio. Por lo tanto, en este trabajo se investigó el equilibrio, velocidad y adsorción en régimen dinámico de tres sulfonamidas (sulfametoxazol (SMX), sulfametazina (SMT) y sulfadiazina (SMD)). Los estudios se realizaron de manera individual y multicomponente empleando como adsorbente carbón activado granular F400. El equilibrio de adsorción multicomponente se llevó a cabo mediante la aplicación de un diseño de experimentos de superficie de respuesta, empleando el pH, temperatura, y concentraciones iniciales de las sulfonamidas como factores de entrada, y las capacidades de adsorción como respuestas. El carbón activado se caracterizó química y texturalmente para obtener el área específica y el contenido de grupos funcionales. Los resultados evidenciaron que el carbón activado tiene un área específica BET de 691 m2/g y está constituido principalmente por microporos. Además, se encontró que posee una mayor cantidad de sitios básicos (0.486 meq/g) resultando en un punto de carga cero de 9.43. Los resultados del equilibrio de adsorción individual se interpretaron de una mejor manera con el modelo de Prautnitz-Radke. Las máximas capacidades de adsorción encontradas fueron de 1.3 mmol/g para SMX, 0.71 mmol/g para SMT y 1.0 mmol/g para SMD a pH de 6 y T de 25 °C. Por consiguiente, el carbón F400 presentó una mayor afinidad hacia el SMX debido a que es una molécula aceptora de electrones por los grupos funcionales que contiene (anillo N y O-heteroaromático) y que el mecanismo está dado por interacciones ᴨ-ᴨ a las condiciones antes mencionadas. Por otro lado, en el estudio de adsorción multicomponente se encontró una capacidad de adsorción total de 2.41 mmol/g, es decir, capacidades mucho mayores que las obtenidas individualmente, lo cual sugiere que la adsorción se lleva a cabo por un mecanismo de adsorción en multicapa. Además, se confirmó que el carbón F400 presentó una afinidad superior para el SMX, seguido por el SMD y SMT, respectivamente. El estudio cinético de adsorción individual demostró que los datos experimentales se interpretaron de una mejor manera con el modelo cinético de pseudo segundo orden, cuyas constantes de velocidad variaron de 0.0544 a 0.0051 g/mmol min, 0.0224 a 0.0044 g/mmol min y 0.0503 a 0.0055 g/mmol min para SMD, SMT y SMX; respectivamente. En el estudio multicomponente se encontraron valores similares de estas constantes, concluyendo que la velocidad de adsorción no se afecta por la presencia de más de una sulfonamida. El estudio dinámico permitió la caracterización de la columna de adsorción individual obteniendo capacidades de adsorción hasta el punto de saturación de 1.011 mmol/g para SMD, 0.655 para SMT y 1.146 para SMX, mientras que para el estudio multicomponente se obtuvieron valores de 0.306 mmol/g para el SMT, 0.278 mmol/g para el SMD y 0.260 mmol/g para el SMX. Los datos experimentales de las curvas de ruptura se interpretaron adecuadamente con el modelo de Yan, debido a que este modelo toma como referencia una cinética de segundo orden. La razón del uso del adsorbente (Ur) demostró que el CAG F400 es más eficiente para remover SMX seguido de SMD y SMT en forma individual, mientras que para la mezcla multicomponente es mejor para remover SMT seguido de SMD y SMX.

Nowadays, the increase of the antibiotics demand is a problem that affects all the live

organisms, because only a certain percentage of them are absorbed by the organism, which

increases their presence in the wastewater in a continuous way. Among the most commonly

applied antibiotics are sulfonamides, which are used in humans to cure infectious diseases

and in animals as a food supplement. Therefore, in this work was investigated the

equilibrium, rate and adsorption in dynamic regime of three sulfonamides (sulfamethoxazole

(SMX), sulfametazine (SMT) and sulfadiazine (SMD)). The studies were carried out in a

single and multicomponent mode using granular activated carbon F400. The

multicomponent adsorption equilibrium was carried out by the application of a response

surface experiment design, using as input factors the pH, temperature, and initial

concentrations of the sulfonamides, and the adsorption capacities as responses. The activated

carbon was chemically and texturally characterized to obtain the surface area and the

functional group content. The results showed that the activated carbon has a BET area of

691 m2/g and is mainly composed by micropores. In addition, it was found to have a higher

number of basic sites (0.486 meq/g) resulting in a point of zero charge of 9.43. The results

of the single adsorption equilibrium were interpreted in a better way with the Prautnitz

Radke model. The maximum adsorption capacities found were 1.3 mmol/g for SMX, 0.71

mmol/g for SMT and 1.0 mmol/g for SMD at pH 6 and T 25 °C. Consequently, the F400

carbon exhibited a higher affinity towards SMX due to its ability to accept electrons by the

functional groups it contains (N and O-ring heteroaromatic) and that the adsorption

mechanism is given by - interactions. On the other hand, the multicomponent adsorption

study resulted with a total adsorption capacity of 2.41 mmol/g, i.e. much higher capacities

than those obtained individually, suggesting that adsorption is carried out by a multilayer adsorption mechanism. In addition, it was confirmed that F400carbon had a higher affinity

for SMX, followed by SMD and SMT, respectively. The single adsorption kinetic study

showed that the experimental data were better interpreted with the pseudo second order

kinetic model, whose rate constants varied from 0.0544 to 0.0051 g/mmol min, 0.0224 to

0.0044 g/mmol min and 0.0503 to 0.0055 g/mmol min for SMD, SMT and SMX;

respectively. Similar values of these constants were found in the multicomponent study,

concluding that the adsorption rate is not affected by the presence of more than one

sulfonamide. The dynamic study allowed the characterization of the individual adsorption

column obtaining adsorption capacities up to the saturation point of 1.011 mmol/g for SMD,

0.655 for SMT and 1.146 for SMX, while for the multicomponent study values of 0.306

mmol/g for SMT, 0.278 mmol/g for SMD and 0.260 mmol/g for SMX were obtained. The

experimental data of the breakthrough curves were properly interpreted with the Yan model,

because this model takes as reference a second order kinetics. The use ratio of the adsorbent

(Ur) showed that the F400 CAG is more efficient for removing SMX followed by SMD and

SMT individually, while for the multicomponent mixture it is better for removing SMT

followed by SMD and SMX.

Article

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Discrete heavy tailed distributions for network traffic modeling

Salvador Villarreal Reyes (2001)

In this work we derive discrete heavy tailed distributions that can be used to model the holding times or the ON and OFF periods observed in the present network traffic. We obtain two discrete distributions, namely the zeta prime distribution and the beta CC distribution. The zeta prime distribution offers a better fit to the continuous Pareto distribution (normally used to fit the empirical distribution obtained from the statistical analysis of computer network traffic) than the Zipf distribution. The beta CC distribution is obtained from an urn model that could be applied to several traffic issues such as the holding times, the ON and OFF periods, etc. Finally, we present an entropy analysis for the ON periods that can be used to estimate the probability of continuing with the holding time during the next time slot or stopping the call in the next time slot.

En este trabajo derivamos distribuciones discretas de cola pesada que pueden ser utilizadas para modelar los tiempos de sostenimiento o los periodos de encendido y apagado observados en el tráfico de red actual. Se obtuvieron dos distribuciones discretas llamadas zeta prima y beta CC. La distribución zeta prima se ajusta mejor a la distribución Pareto continua (utilizada normalmente para ajustar datos empíricos obtenidos del análisis estadístico del tráfico en redes de computadoras) que la distribución Zipf. La distribución beta CC se obtiene de un modelo de urna que puede ser aplicado a varias características de tráfico tales como los tiempos de sostenimiento, los periodos de encendido y apagado, las longitudes de trayectorias de navegación en la Internet, etc. Finalmente, se presenta un análisis de entropía que puede ser utilizado para estimar la probabilidad de continuar o no con una llamada en la siguiente ranura de tiempo.

Master of Science in Electronic Engineering Major in Telecommunications

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Identificación y control de un sistema glucosa-insulina para pacientes con diabetes tipo 1

Febe Jocabed Zavala Mendoza (2017)

Facultad de Ingeniería Eléctrica. Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica

Diabetes mellitus is a metabolic disease characterized by a defect in the regulation of glucose through the supply of insulin by the pancreas. This disease is a high risk since it is the second cause of death in Mexico. In this thesis a glucose-insulin system is studied in the human body, and is described by a dynamic mathematical model developed by a research group led by Cobelli; based on this model the UVa/Padova Type 1 Diabetes Metabolic Simulator (T1DMS) approved by the Food and Drug Administration (FDA) is developed, which performs the metabolic dynamics of the glucose-insulin system, and it is used in this thesis to test a control system for the regulation of glucose in type 1 diabetic patients. For the purposes of investigation of this thesis, it is assumed that the model of Cobelli is unknown, knowing only characteristics such as the order of the system, the interconnection of important variables in the components of the system, the measurement of glucose, and additionally access to the model to emulate the external supply of insulin for the regulation of glucose in diabetic patients. This work proposes to model the glucose-insulin system using an adaptive polynomial identifier. The development of an adaptive identifier of full order and a reduced order are presented to describe the behavior of the dynamics of the unknown system. The adaptation of the identifier parameters is based on a recursive least squares algorithm.

La diabetes mellitus es una enfermedad metabólica caracterizada por un defecto en la regulación de la glucosa a través del suministro de insulina por el páncreas. Dicha enfermedades de alto riesgo ya que es la segunda causante de muerte en México. En la presente tesis se estudia un sistema glucosa-insulina en el cuerpo humano, y es descrito por un modelo matemático desarrollado por un grupo de investigación liderado por Cobelli; con base al modelo está desarrollado el Simulador Metabólico de Diabetes Tipo 1 (T1DMS acrónimo del inglés Taype 1 Diabetes Metabolic Simulator) UVa/Padova aprobado por la Administración de Alimentos y Medicinas (FDA acrónimo del inglés Food and Drug Administration), que lleva a cabo el proceso metabólico del sistema glucosa-insulina, y es usado en esta tesis para probar un sistema de control para la regulación de glucosa en pacientes diabéticos tipo 1. Para fines de investigación de este trabajo, se asume que el modelo de Cobelli es desconocido, disponiendo únicamente de características como el orden del sistema, la interconexión de variables importantes en los componentes del sistema, la medición de la glucosa, y adicionalmente se tiene acceso al modelo para emular el suministro externo de insulina para la regulación de glucosa en pacientes diabéticos. Este trabajo propone modelar el sistema glucosa-insulina mediante un identificador polinomial adaptable. Se presenta el desarrollo de un identificador adaptativo de orden completo y uno de orden reducido para describir el comportamiento de la dinámica del sistema desconocido. La adaptación de los parámetros del identificador está basada en un algoritmo de mínimos cuadrados recursivos.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FIE-M-2017-0871 Sistemas de control Mínimos cuadrados recursivos Control óptimo robusto

Fusión de imágenes multi-foco

Adán Garnica Carrillo (2015)

Facultad de Ingeniería Eléctrica. Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica

The multifocus image fusion is the process by which two or more partially focused images are combined into a new image in which all interested objects have the maximum sharpness. The image fusion process is applied when it is necessary to combine the source images into a new image with higher quality which cannot be achieved otherwise. The meaning and measurement of ”quality”depend on the application. This thesis presents a technique to solve the multifocus image fusion problem, generated by the limited depth of field, which is a condition of any device with optical lenses. The problem is solved as an optimization process of a function that represents a linear combination of the multifocus images. A set of spatial coherence constraints is established to ensure that the resulting image has the maximum sharpness and it is formed by consistent regions. The result of the process is an image that appears to have been taken with a lens with an infinite depth of field. It was observed that the focusing variation generates a spatial misalignment between captured photos, which causes the coordinates of a point in the scene do not match in the multifocus images. The SSD-ARC method is presented as an image registration technique, in order to align the multifocus images before the fusion process. The proposed method has an acceptable performance when it is tested on a set of images that are used to test image fusion techniques. We report results for synthetic images of size 512×512, with an accuracy rate of 97.5% in 4.5 minutes, while the state of the art are reported results with an accuracy rate of 98% in 94 minutes for the same images, which is more than 20 times the time taken by our proposal.

El problema de fusión de imágenes multi-foco consiste en dadas dos o más imágenes tomadas de la misma escena pero con distinto nivel de enfoque, extraer de dichas imágenes las regiones más nítidas, con el fin de formar una nueva imagen en la que aparezcan de forma nítida todos los objetos interesantes de la escena. El objetivo de la fusión de imágenes es obtener una nueva imagen con una calidad mayor que cualquiera de las imágenes fuente, la cual es más adecuada para la percepción humana o para el procesamiento digital. Donde el significado y la medición de la calidad dependerán de la aplicación. En esta tesis se presenta una técnica para solucionar el problema de fusión de imágenes multi-foco, el cual es generado por la profundidad de campo limitada, que es una condición inherente de cualquier dispositivo que usa lentes ópticos. Se plantea solucionar el problema como un proceso de optimización, en el que se hace una combinación lineal de las imágenes multi-foco. Se establecen restricciones de coherencia espacial, que garantizan que la imagen fusionada además de tener la máxima nitidez, esté formada por regiones consistentes. El resultado del proceso es una imagen fusionada que parece haber sido capturada con una lente con profundidad de campo infinita. Se observó que la variación del enfoque genera una desalineación espacial entre las fotografías capturadas, lo que provoca que no haya una correspondencia exacta entre las coordenadas de un punto en una imagen y otra. Se presenta la implementación del método SSD-ARC, como técnica de registro de imágenes, con el fin de empatar las imágenes multi-foco para posteriormente realizar la segmentación y fusión de las mismas.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FIE-M-2015-1345 Sistemas computacionales Registro de imágenes Ventanas deslizantes

A software architecture for intelligent time series forecasting based on cloud computing

José Luis García Nava (2018)

Facultad de Ingeniería Eléctrica. Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica

Cloud computing enables research institutions to transfer specialized knowledge to external users, as well as to collaboratively work among interdisciplinary, multi-location teams. However, cloud computing is not widely used in mexican research institutions yet. In the case of the research Work Group where this thesis was conceived, a methodology is required to properly deploy its software research products to the cloud. This thesis proposes the design of an architecture for a software system able to integrate the Work Group's research products as a cloud-native application. In accordance with the research lines driven by the Work Group, this software system is intended to apply Arti_cial Intelligence and Machine Learning-based forecasting methods to produce high-quality predictions for time series describing multiple-domain variables. In order to formally express this architecture, a characterization based on the standard for architecture description was designed. This characterization de_nes an architecture model that is oriented to a process view, expressed via block diagrams, and based on software patterns. On this ground, a cloud-native, pattern-based, provider-independent architecture was built. This architecture comprises 15 application components designed to provide cloud functionality to the Work Group's research products. In addition, a reference architecture for deploying the system on the Amazon Web Services cloud was designed.

La computación en la nube permite a las instituciones de investigación transferir conocimiento altamente especializado hacia usuarios externos, así como colaborar en equipos interdisciplinarios, basados incluso en diferentes ubicaciones. Sin embargo, el uso de la computación en la nube todavía no está generalizado en las instituciones de investigación mexicanas. En el caso del Grupo de Trabajo en el que esta tesis fue concebida, se carece de una metodología para trasladar el software resultado de sus investigaciones a la nube. Esta tesis propone el diseño de una arquitectura para un sistema de software que integre los productos de investigación del Grupo de Trabajo en la forma de una aplicación nativa para la nube. En concordancia con las líneas de investigación del Grupo de Trabajo, este sistema tiene por objetivo utilizar métodos de pronóstico basados en inteligencia artificial y aprendizaje automático para producir predicciones de alta calidad para series de tiempo que describan variables de múltiples áreas de conocimiento. Para formalizar esta arquitectura se diseñó una caracterización basada en el estándar para descripciones de arquitectura de sistemas. Esta caracterización de un modelo de arquitectura que está orientado hacia una vista de procesos, expresado mediante diagramas de bloques y basado en patrones de software. En este contexto se construyó una arquitectura nativa para la nube, basada en patrones e independiente de proveedor. Esta arquitectura comprende 15 componentes de aplicación diseñados para proveer funcionalidad en la nube a los productos de investigación del Grupo de Trabajo. Adicionalmente se diseñó una arquitectura de referencia para implantar el sistema en la nube de Amazon Web Services.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FIE-M-2018-0959 Aprendizaje automático Patrones de software Amazon web services

Modelado y simulación de circuitos eléctricos modernos en el marco de referencia complementario

Francisco López Castillo (2015)

Facultad de Ingeniería Eléctrica. Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica

In this thesis, the complementarity framework (CF) is used to model and represent several non-linear electrical circuits contained in electrical systems. As it is known, a non-linear electrical circuit is a network which contains non-linear components as switched elements (diodes, switches, thyristors), saturable transformers and inductors, nonlinear resistors and in general components which exhibit a non-linear voltage-current characteristic. In this field, the complementarity framework is a recently proposed scheme for modeling these non-linear circuits by means of the formulation of linear complementarity systems (LCSs), which linearize and formulate the non-linear problem by means of a set of differential algebraic equations subject complementarity constraints. On this way, LCSs are composed of two main interconnected subsystems: a dynamical model which includes the continuous dynamic of a system, and a complementarity model which by means of complementarity constraints models directly the non-linear characteristic of the components through piecewise linear functions, including implicitly the switching instants of switched circuits, avoiding the inter-commutation problem. Also, the representation in LCSs allows the solution of transient and steady state of non-linear circuits through a direct way without iterative processes, and particularly the steady state solution presents the advantage of no previous requirement of an initial condition, which is a goal in non-linear circuits analysis. In this manner, in this work the linear complementarity systems (LCSs) of several non-linear electrical circuits are modeled and simulated, such as the DC/DC converters: boost, buck, buck-boost and Cuk converter; all of them with PI control.

En esta tesis se hace uso del marco de referencia complementario (MRC) para modelar y representar una gran variedad de circuitos eléctricos no lineales existentes en los sistemas eléctricos. Como se conoce, un circuito eléctrico no lineal es una red que cuenta con componentes no lineales como lo son elementos de conmutación (diodos, interruptores, tiristores), transformadores e inductores saturables, resistores no lineales y en general componentes que presentan una característica voltaje-corriente no lineal. En este ámbito, el marco de referencia complementario surge como un esquema de modelado reciente que ha sido propuesto para representar dichos circuitos no lineales mediante la formulación de los denominados sistemas lineales complementarios (SLCs), los cuales linealizan y formulan el problema no lineal mediante un conjunto de ecuaciones algebro diferenciales con restricciones de complementariedad. En este sentido, el modelado mediante SLCs consta de la interconexión de dos subsistemas principales: un modelo dinámico que incluye la dinámica continua del sistema y un modelo complementario que mediante restricciones complementarias modela directamente las características no lineales de los componentes mediante funciones lineales por segmentos, incluyendo implícitamente los instantes de conmutación de circuitos conmutados, evitando el problema de interconmutación. Además, la representación en SLCs permite el cálculo transitorio y de estado estable de los circuitos no lineales de una manera directa sin procesos iterativos, y en particular para el cálculo de estado estable se presenta la ventaja del no requerimiento previo de una condición inicial, lo cual es novedoso en el análisis de circuitos no lineales. De esta forma, en este trabajo se modelan y simulan los sistemas lineales complementarios (SLCs) de diversos circuitos eléctricos no lineales, como lo son los convertidores CD/CD: elevador, reductor, reductor-elevador y el convertidor Cuk; todos con lazo de control PI.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FIE-M-2015-1476 Circuito eléctrico Circuitos no lineales Marco complementario