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Caracterización de un biosensor de glucosa mediante fibra óptica plástica

FLOR ANDREA DIAZ FERNANDEZ (2018)

En el presente trabajo se desarrolla la fabricación de bioptrodos a través de la técnica sol-gel, usando el método dip-coating, para la caracterización de un biosensor de glucosa a través de procesamiento digital de señales. En primer lugar, para los bioptrodos se encapsuló la enzima glucosa oxidasa en una matriz sólida, uniforme y totalmente adherida a la punta de una fibra óptica plástica. En segundo lugar, el arreglo experimental para obtener la curva característica se realizó mediante la captura de la señal emitida por una fuente de luz de amplio espectro al pasar por una rejilla de difracción, la rejilla se encuentra a la salida de un bioptrodo de glucosa, dicha captura se realizó a través de un smartphone. Por último, las imágenes fueron analizadas mediante programación Matlab, utilizando la conversión a escala de grises con siete fórmulas diferentes que permiten cada una determinar la intensidad promedio de la imagen captada variando la concentración de glucosa, para lograr construir las curvas características del promedio del nivel intensidad de los píxeles versus la concentración de glucosa. Finalmente, en la experimentación se observó que el aumento en la concentración de glucosa es proporcional a la intensidad de la luz transmitida, el rango de medida es de 100mg/dl a 200 mg/dl de glucosa, con un tiempo de respuesta menor a 1 segundo.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN Biosensor de glucosa Caracterización Fibra óptica plástica Bioptrodo de glucosa Glucosa - Medición

Diseño y simulación de un interferómetro Fabry-Perot (FPI) basado en una oblea de material semiconductor para detectar SF6

MARCO IVAN ESTRADA PINTOR (2019)

En este trabajo se presenta el diseño y la simulación de un interferómetro tipo Fabry-Perot con una oblea de material semiconductor para su aplicación como modulador en un sensor de gas de Hexafluoruro de Azufre. Para el diseño del interferómetro se utilizó la técnica de correlación espectroscópica y se midieron las bandas de absorción del gas con un FTIR. Se eligió la banda de 1260 cm-1 para el diseño del modulador. Por medio de simulaciones y aplicando la técnica escogida, se calculó el grosor de una oblea de 3 materiales semiconductores en el rango espectral de análisis. Finalmente se obtuvieron obleas de silicio, germanio y arseniuro de galio con grosores de 7, 9 y 6 micras respectivamente. Analizando los datos y los proveedores de obleas, la oblea de silicio es la más recomendable para el diseño del modulador y para la implementación de un sensor de gas de Hexafluoruro de Azufre.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN FPI (Interferómetro Fabry-Perot) Sensores de gases SF6 (Hexafluoruro de Azufre) Oblea de silicio (Electrónica)

Detección de Ritmo Cardiaco a Partir del Análisis de Secuencias de Imágenes

GESLEY GEYN TARAZONA GUERRERO (2017)

En el presente proyecto, se propone el desarrollo de un ambiente computacional para la detección del ritmo cardiaco, mediante el análisis de secuencias de imágenes extraídas de un video (cuadros).

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN Ritmo cardiaco – Detección Procesamiento de imágenes Análisis de imágenes

Generación de luz estructurada empleando teoría de difracción escalar y un modulador espacial de luz

JORGE ANDRES ORTEGA CONTRERAS (2019)

Poder realizar transformaciones espaciales a un haz gaussiano tiene aplicación dentro de diversas áreas, tal como se menciona durante la introducción, más allá de ello, el poder tener un software que controle a un dispositivo opto-electrónico y un sistema óptico que permita realizar estas transformaciones, dota a el laboratorio de una potente herramienta para el desarrollo de investigación y docencia. Esta tesis propone realizar un estudio comparativo de diferentes metodologías para el cálculo de las transformaciones a través de algoritmos de recuperación de fase, implementados en software, a su vez este podrá enviar la información de la fase reconstruida a un dispositivo opto-electrónico que sea capaz de modular la fase de un haz incidente.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ELÉCTRICAS Luz estructurada – Generación Difracción escalar – Teoría Moduladores espaciales de luz

Reconfiguración incremental de sensores en la instrumentación de un calorímetro no-convencional

MARTHA CECILIA ARELLANO ALAMILLA (2020)

En la era de la tecnología, estamos observando cambios revolucionarios en nuestra manera de vivir, debido a la automatización de cualquier proceso, lo que nos vuelve cada vez más dependientes de la tecnología. Sin embargo, en la medida que incrementamos el uso de los dispositivos tecnológicos, mayoritariamente electrónicos, el problema de transferencia de calor crece de igual manera, además de ser este último un tema bastante desatendido. En este tenor, las necesidades mundiales de sistemas digitales complejos son cada día mayores, lo que da lugar a una excesiva generación de potencia térmica por efecto Joule. En últimas, contaminación. Por esta razón, es importante el desarrollo de sistemas contables con el objeto de cuantificar el impacto de este efecto térmico en nuestros dispositivos electrónicos y en el ambiente. En este trabajo de tesis se aborda el problema de instrumentación de un calorímetro no-convencional con el objetivo de mejorar su sensibilidad y, a su vez, la precisión en la medición de sus sensores. Las modificaciones propuestas permiten tener una mejor medición en la determinación experimental del flujo de calor generado por circuitos electrónicos. Las estrategias más importantes desarrolladas comprenden el ajuste de posición e incremento de sensores de manera experimental. Simultáneamente, se revisa y mejora el modelo matemático, con base en herramientas del cálculo fraccionario, utilizando resultados experimentales.

In the era of technology, we are observing revolutionary changes in daily life due to the automatization of any process, and we are becoming dependent on technology. However, as we increase the use of technology, the problem of heat transfer in electronic devices also grows besides being a subject very neglected. In such a tier, the world requirements of complex digital systems have been increased each day, generating heat substantially by the Joule effect. Namely, pollution. Therefore, it is crucial to develop reliable systems

to quantify the impact of the thermal effect on electronic devices. In this thesis, the instrumentation problem of a non-conventional calorimeter is addressed to increase the sensitivity and, simultaneously, the sensors’ precision. The proposed modification allows enhancing measurements in the experimental determination of heat dissipated by electronic circuits. Essential strategies are considered for rearranging and increasing heat sensors in the experimental setup. Simultaneously, a mathematical model is developed by using foundations from fractional calculus to improve the forecast of experimental results.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN Calorímetro no-convencional – Instrumentación Sensores – Reconfiguración incremental Sistemas digitales Circuitos electrónicos – Generación de calor Non-conventional calorimeter – Instrumentation Sensors - Incremental reconfiguration Digital systems Electronic circuits - Heat generation

Sensores de correlación digital para alineación angular

MIGUEL CIPRIANO GUZMAN CANO (2019)

Proponemos el uso de las matrices de Hadamard y de las matrices Walsh para la generación de secuencias digitales, las cuales presentan una autocorrelación con valor máximo sin desplazamiento. Codificando dicha secuencia angularmente, es posible diseñar mascaras que permiten el diseño de un sensor de alineación angular.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN Sensores de correlación digital Sensores de alineación angular – Diseño Correladores digitales electrónicos

Análisis de oraciones en inglés utilizando procesamiento del lenguaje natural

ISABELLA OJEDA NUÑEZ (2018)

El propósito de esta tesis consiste realizar el análisis de oraciones en el idioma inglés, para obtener información a partir de dichas oraciones. los datos que se extraen a partir de las oraciones son las respuestas a tres de las preguntas conocidas en inglés por la abreviatura “5 ws”, que se refiere a what, who, when, where, why, (en español: que, quien, cuando, donde y por qué). en este trabajo se da solución a las tres primeras preguntas, siendo estas, de acuerdo con el autor, las que brindan la información más relevante. además de esto, también se realiza la ubicación de un tipo de error gramatical dentro de las oraciones en caso de que exista. esto se logra poniendo en práctica alguna de las reglas de la gramática inglesa. para realizar el proceso de análisis se utiliza programación orientada a objetos. el proceso de análisis consiste principalmente en tres etapas, estas etapas son: análisis lexicográfico, clasificación de la oración en tipos de frases, ubicación de la información requerida.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES Inglés - Análisis Lexicográico Procesamiento del lenguaje natural Sistemas de reconocimiento de caracteres Gramática inglesa – Análisis Programación orientada a objetos

Sensado de materiales con estructuras de microondas

ROSARIO PEÑALOZA DELGADO (2018)

En este trabajo se describe el diseño de un sensor para medir permitividad dieléctrica compleja de materiales con microondas. Este circuito es basado en tecnologías novedosas de la literatura; guías de onda integradas en sustrato (Substrate Integrated Waveguide “SIW”), método de perturbación de cavidad (Cavity perturbation technique “CPT”) y epsilon cercano a cero (Epsilon near zero, “ENZ”). Este nuevo sensor utiliza una guía de onda integrada en sustrato para la caracterización de las propiedades dieléctricas. La estructura es miniaturizada usando la técnica de Epsilon Near Zero. Esta técnica ya ha sido reportada. Sin embargo, se demuestra que se puede obtener una estructura con alto Q aumentando el espesor del túnel y modificando el acoplamiento externo. Además, esta estructura está diseñada para ser reconfigurable a dos frecuencias de 2.4 GHz y 3.5 GHz mediante el uso de interruptores de metal líquido, donde los resultados experimentales son muy similares a los valores reportados en la literatura para las muestras medidas.

In this work describes the design of a measure the complex dielectric permittivity of materials with microwaves. This circuit is sensor to based on novel technologies of literature; integrated substrate waveguide "SIW", cavity disturbance technique "CPT" and Epsilon near zero "ENZ". This novel sensor using substrate integrated waveguide is presented for dielectric properties characterization. The structure is miniaturized using Epsilon Near Zero technique. This technique has already been reported. However, it is demonstrated that a high Q structure can be obtained by increasing the tunnel thickness and modifying the external coupling. In addition, this structure is designed to be reconfigurable to two frequencies 2.4 GHz and 3.5 GHz by using liquid metal switches. Cavity perturbation technique is used to measure the dielectric permittivity of some liquids, where the experimental results are very close to the values reported in the literature for the measured samples.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ELÉCTRICAS Permitividad dieléctrica compleja - Medición SIW (Guías de Onda Integradas en Sustrato) CPT (Método de Perturbación de Cavidad) Sensores para medir permitividad dieléctrica compleja – Diseño Estructuras de microondas Complex dielectric permittivity - Measurement SIW (Substrate Integrated Waveguide) CPT (Cavity Perturbation Technique) Sensor to Measure the complex dielectric permittivity – Design Microwave structures

Modelado y Diseño de un Sistema para la Captación y Conversión de Energía por Medio de Corrientes Marinas

MIGUEL ANGEL GAYON PEREZ (2020)

Uno de los temas de preocupación a nivel mundial es el constante aumento del calentamiento global como consecuencia de un uso acelerado de los combustibles fósiles, lo que ha llevado a la emisión de toneladas de dióxido de carbono y de gases contaminantes a la atmósfera terrestre. Debido a esto, es necesario investigar y desarrollar nuevas fuentes de energía renovable como son: la eólica, solar fotovoltaica, geotérmica y la oceánica. De esta última, la energía proveniente de las corrientes marinas es una fuente de energía alternativa que ha venido adquiriendo gran popularidad en la última década debido a la gran cantidad de energía que puede ser extraída de los océanos; es por esto, que en este trabajo se presenta el modelado y diseño de una planta de energía eléctrica por medio de corrientes marinas para generación distribuida. Se utilizó una turbina de eje horizontal para la conversión de la energía cinética de las corrientes marinas en energía mecánica, la cual fue modelada empleando la Teoría del Elemento de Pala (BEM Theory, por sus siglas en inglés, Blade Element Momentum Theory), utilizada frecuentemente en el modelado de turbinas eólicas de eje horizontal. Esta turbina se acopló con un Generador Síncrono de Imanes Permanentes (PMSG, por sus siglas en inglés, Permanent Magnet Synchronous Generator) para la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. Se desarrolló un programa en Matlab para el diseño de la turbina y se validó mediante una comparación de los resultados obtenidos con el Software QBlade. Utilizando el programa desarrollado, se diseñó una turbina de eje horizontal de 5 metros de radio, con una potencia mecánica aproximada de 20 kW y una eficiencia cercana al 50%, la cual fue acoplada a un PMSG del cual se obtuvo una potencia eléctrica de 19.07 kW, con una eficiencia superior al 90%.

One of the issues of global concern is the constant increase in global warming as a result of an accelerated use of fossil fuels, which has led to the emission of tons of carbon dioxide and polluting gases into the Earth’s atmosphere. Due to this, it is necessary to research and develop new renewable energy sources such as: wind, solar photovoltaic, geothermal and oceanic. Of the latter, energy from marine currents is an alternative energy source that has been getting popularity in the last decade due to the large amount of energy that can be extracted from the oceans; This is why, in this work, the modeling and design of an electric power plant through marine currents for distributed generation is presented. A horizontal axis turbine was used to convert the kinetic energy of marine currents into mechanical energy, which was modeled using the Blade Element Momentum Theory (BEM Theory), frequently used in the modeling of horizontal axis wind turbines. This turbine was coupled with a Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), for the conversion of mechanical energy into electrical energy. A program in Matlab for the turbine design was developed and validated by a comparison of the results obtained with the QBlade Software. Using the program developed, a 5 meters radius horizontal axis turbine was designed, with an approximate mechanical power of 20 kW and an efficiency close to 50 %, which was coupled to a PMSG from which an electrical power of 19.07 kW was obtained, with an efficiency greater than 90 %.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA Plantas de energía eléctrica – Diseño y construcción Generación distribuida Corrientes marinas Turbina de eje horizontal PMSG (Generador Síncrono de Imanes Permanentes) Teoría BEM (Elemento de Pala) Electric power plants - design and construction Distributed generation Marine currents Horizontal axis turbine PMSG (Permanent Magnet Synchronous Generator) BEM Theory (Blade Element Momentum)

Diseño de un controlador para una micro-red como fuente de suministro de energía al sector industrial

GERARDO HUMBERTO VALENCIA RIVERA (2019)

La investigación y desarrollo sobre micro-redes presenta un constante avance debido a la creciente demanda energética actual. Por ello, la comunidad científica busca generar energía con métodos que no impacten negativamente nuestro entorno. Este estudio tiene la finalidad de simular y evaluar el rendimiento de un modelo de micro-red (MR) desde su fuente de energía, la etapa de filtrado, el controlador, hasta el punto de acoplamiento entre la MR y la red de servicios. Como punto crucial se tiene el diseñar una técnica de control óptima que garantice el flujo de energía desde la MR hacía la red eléctrica. Adicionalmente, se tiene un sistema de compensación por medio del consumo o inyección de potencia reactiva, en caso de desbalances de tensión en el punto de acoplamiento entre la MR y la red de servicios. Por otro lado, se utiliza la función de costo basada en espacio de estados propia de la técnica LQR (Linear Quadratic Regulator), teniendo en cuenta el balance entre el rendimiento y esfuerzo del actuador, minimizando el gasto de energía de la MR durante su funcionamiento y a su vez mejorando el desempeño del controlador. Por último, se presenta la validación de los resultados comparando las señales de corriente inyectadas en el punto de acoplamiento, frente a los índices de calidad energética que establecen las normativas que regulan el uso de MRs. Esto tiene por objetivo verificar si el controlador diseñado tiene mejores características operativas que los encontrados en la literatura.

The research and development of microgrids present a constant expansion due to the current increase in energy demand. Hence, the scientific community seeks to generate energy with methods that do not impact negatively our environment.

This study aims to simulate and evaluate the performance of a microgrid (MG) model from its power source, filtering stage, controller, unto the PCC (Point of common coupling) between the microgrid and the utility grid.

As a crucial point, an optimal control technique has to be designed to guarantee the energy flow from the MG until the electrical grid. In addition, it has a compensation system by means of consumption or injection of reactive power, in case of voltage unbalances at PCC.

On the other hand, a cost function is utilized based on state-space own of the LQR (Linear Quadratic Regulator) technique, for having a balance between the performance and actuator effort, which minimizes the MG energy in grid-tied mode, and in turn, enhances the controller performance.

Finally, the validation of the results is presented to compare the injected current signals at PCC, face to established quality energy indexes in the normatives that regulates the MGs. This aims to verify if the designed controller has better characteristics than the methods found in the literature.

Master thesis

CIS- Maestría en Ingeniería Eléctrica (Instrumentación y Sistemas Digitales) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ELÉCTRICAS Micro-redes eléctricas Controlador Eléctrico – Diseño LQR (Regulador Cuadrático Lineal) Método de Control Óptimo Tecnología eléctrica Microgrids Electric Controller - Design LQR (Linear Quadratic Regulator) Optimal control method Electrical technology