El presente trabajo tiene por intención sentar las bases necesarias para el desarrollo de sistemas de control y su implementación en los canales de riego más representativos del Perú. Partiendo de la problemática actual en que los recursos hídricos están siendo cada vez más escasos y en el futuro cercano el Perú será uno de los países más afectados de Latinoamérica por los cambios climáticos, lo que ocasionará un estrés hídrico permanente. Ello implica que se requiera la utilización de técnicas adecuadas para una distribución eficiente del agua de acuerdo a las demandas establecidas por los regantes. En este contexto se plantea una solución desde el punto de vista de la Ingeniería de Control y Automatización; con el desarrollo de un controlador neuro-difuso con predictor de Smith (NDPS), a partir de un modelo obtenido mediante técnicas de identificación de sistemas, tomando como base un tramo del canal principal “Imperial de Aragón”, ubicado en la confederación hidrográfica del río Ebro en España. Dicho planteamiento podría luego extenderse mediante su adecuación a otras estructuras hidráulicas como por ejemplo a la primera etapa del Proyecto Chavimochic en la Región la Libertad – Perú. En el capítulo 1, se desarrolló el estado del arte a nivel internacional, el cual consistió en la descripción de los canales principales de riego, sus partes, elementos empleados en la regulación de flujo de agua y de los sistemas de control de la distribución de agua en canales principales de riego. Se aborda en el ámbito nacional la problemática actual que afronta el Perú en cuanto a infraestructuras hidráulicas adecuadas y carencia de sistemas de medición y control de la distribución de agua. En el capítulo 2, se obtuvo un modelo matemático que describe el comportamiento dinámico de un tramo de canal de riego. Para ello se consideraron diversas estructuras de modelos de caja negra y validación para la determinación del mejor modelo. Finalmente se realizó la transformación del modelo obtenido en tiempo discreto a tiempo continuo. En el capítulo 3 se desarrolló el diseño de un controlador neuro-difuso con predictor de Smith para controlar la apertura de la compuerta equivalente aguas arriba de un tramo de un canal principal de riego. Para ello se estableció un modelo discreto en espacio-estado equivalente y en base a las variables de estado establecidas la determinación de un rango de variabilidad para la construcción de una base de reglas. Posteriormente la incorporación de dichas reglas dentro de una estructura neuro-difusa. Además, la incorporación de un predictor de Smith para compensar el retardo de tiempo presente en la dinámica de la planta, con realimentación proporcionada por las salidas estimadas de un filtro de Kalman. Finalmente la comparación del controlador NDPS con un PI con predictor de Smith y evaluación de sus comportamientos. En el capítulo 4 se realizó la propuesta de implementación práctica del controlador desarrollado con la selección de instrumentos para la medición de variables de nivel y posición, la selección de un controlador local y un sistema de monitoreo. Además la selección de los protocolos de comunicación entre los distintos elementos. / Tesis

En el presente trabajo se realizó el diseño de un sistema de iluminación para un jardín usando LEDs de potencia RGB, con el objetivo de presentarlo como una opción frente a sistemas comerciales. Se incluyó el diseño del sistema y una interfaz para ser operada de manera intuitiva en un dispositivo móvil, el cual actualmente es muy usado para varias aplicaciones. El diseño realizado consta de 2 partes. La primera muestra el hardware que incluye tanto los excitadores, los LEDs y el control; y la segunda el desarrollo del software, es decir el programa cuyo fin es lograr controlar los colores, así como los efectos realizados con estos y la programación de la aplicación para el dispositivo móvil. En el primer capítulo, se definen conceptos de iluminación e iluminación de exteriores, particularmente de jardines. Luego, en el segundo capítulo se muestran las tecnologías de iluminación comúnmente usadas, centrando el estudio en las tecnologías en estado sólido, además de presentar los dispositivos móviles más usados y sus respectivos sistemas operativos. En el tercer capítulo se desarrolla el diseño planteado para cubrir los objetivos, tanto en la parte de hardware (excitadores, LEDs de potencia, etc.) como en software (desarrollo de los programas para el control y la interfaz). Finalmente, en el cuarto capítulo se presenta la implementación y funcionamiento. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El presente trabajo estudia el uso de algoritmos genéticos para automatizar el diseño del sistema de control térmico pasivo de un nanosatélite tipo CubeSat de 3U en una configuración HotCase. Una metodología de tres pasos es propuesta. En el primer paso, las soluciones candidatas se representan por medio un mosaico de dos materiales diferentes distribuidos sobre las caras externas de un satélite tipo CubeSat. Estas soluciones son evaluadas utilizando el método de los elementos finitos (FEM) y clasificadas de acuerdo a su capacidad de cumplir los requerimientos de temperatura considerados para la misión. En un segundo paso se construye un modelo a escala del mejor individuo. Se realiza un ensayo térmico del modelo creado, describiendo el montaje y la electrónica necesaria para obtener la información de emperatura sobre las caras del CubeSat. En un tercer paso la simulación es adaptada utilizando los datos obtenidos en el ensayo térmico con el propósito de validar el proceso de optimización. Para este procedimiento se actualizan los parámetros con los cuales se analiza la solución optimizada ajustándolos a los utilizados en el ensayo experimental. Las diferencias entre los resultados de simulación y los obtenidos a través del ensayo térmico se encuentran en el orden de los 1,45 (K) para las caras que apuntan directamente al sol y 2,4 (K) para las caras que están directamente apuntando a la superficie terrestre. Ambos resultados considerando un error cuadrático medio. También se observó que el diseño optimizado presenta una disminución de 5 (K) comparado con un diseño definido por un usuario que considera los mismos materiales. También se estudia el efecto de la pintura sobre la superficie del CubeSat, donde se observa que el diseño optimizado reduce la temperatura en 8 (K) comparado con un satélite sin pintar (paredes de aluminio expuestas al ambiente).

La escasez y la inadecuada utilización de los recursos hídricos en el proceso de riego de los cultivos en general y específicamente el método de riego por inundación utilizado para las plantaciones de uva, generan mayores costos de producción a los medianos y pequeños agricultores del país. La cantidad de agua utilizada se puede reducir gracias a técnicas de riego tecnificado que nos permiten obtener control sobre la utilización de este recurso. El presente trabajo de investigación y desarrollo tiene por objetivo principal reducir la cantidad de agua utilizada en el proceso de riego de una chacra ubicada en sector Pampa de Ñoco distrito de Grocio Prado, provincia de Chincha en el departamento de Ica. Se toma una muestra de 100 metros lineales de un universo total de 6 hectáreas para realizar el trabajo y limitar los alcances del mismo. / Tesis

Hoy en día la automatización del riego del césped es importante porque favorece el ahorro de agua, conservación de nutrientes del suelo y el correcto desarrollo del césped. Los sistemas de automatización de riego comunes dependen mucho de la intervención de una persona que ingrese datos como los días y la duración del riego, por lo que sería conveniente que el usuario tenga conocimientos de jardinería, además debe ser instalado por personal experto; los sistemas de automatización por lo general consisten en un controlador PLC, tuberías de PVC, electroválvulas y aspersores, los costos son elevados, entre $378 y $1097. La presente tesis plantea una forma de automatización diferente, pues con el hardware y el software desarrollado se podrá medir el nivel de humedad del césped e indicar en qué momento se debe iniciar y terminar el riego del suelo, según datos teóricos de agronomía. El sensor de humedad, utilizado en la presente tesis, utiliza la tecnología de Reflectometría de Dominios de Frecuencia (o FDR por sus siglas en inglés), son sensores son muy utilizados en agroindustria y el concepto de esta tecnología se explica en el capítulo dos. Este tipo de sensor estima la variación de la constante dieléctrica del agua en el suelo mediante la emisión de ondas electromagnéticas, la cual depende de la cantidad de agua que contiene, la señal de salida del sensor es un voltaje que varía casi directamente proporcional con el agua contenida en el suelo; es decir a menos humedad el sensor da menos voltaje, a mas humedad, más voltaje. Esta señal es digitalizada y procesada por un microcontrolador, el cual toma decisiones y da órdenes según sea programado, y finalmente la orden se transmite inalámbricamente a una electroválvula conectada a aspersores. Los módulos de transmisión inalámbrica fueron escogidos en el diseño ya que el sistema está hecho para jardines grandes de más de 100 . Otra aplicación podría ser canchas de fútbol o campos de golf. Por lo general los jardines se riegan por inundación por lo cual se pierde agua debido a la evaporación y filtración en el suelo; si se utiliza más agua de lo requerido por el suelo de cultivo, entonces se pierde nutrientes innecesariamente y se afecta el desarrollo del césped. Por lo cual el sistema diseñado evita todos estos inconvenientes. Además el presente trabajo es un sistema de automatización que no requiere que el usuario tenga conocimientos de jardinería, tampoco necesita ser instalado por un experto y ahorra costos; y finalmente automatiza una tarea del hogar que es uno de los fines de la domótica. / Tesis

Las actividades como transportar, contener o almacenar objetos en cajas,se realizan continuamente en los procesos de fin de lınea de una industria. Estas actividades estan vinculadas al manejo de informacion descriptiva, precisa y corta que debe ser mostrada para conocer el contenido de cada objeto. La forma mas comun de transmitir esta informacion, es utilizando etiquetas autoadhesivas, las cuales son faciles de utilizar y pueden adherirse a muchos tipos de superficie. En el contexto industrial, se usan estas etiquetas mediante una maquina etiquetadora automatizada. Y en el caso de Peru, existe una alta demanda; sin embargo, existen pocas empresas que las fabriquen y la mayorıa opta por importalas. La presente tesis plantea el diseño e implementacion de un sistema electronico automatizado de una maquina etiquetadora autoadhesiva para cajas, para la empresa SISCODE S.A. El objetivo principal de la tesis es obtener un etiquetado de cajas.Para ello se utilizo el chasis de una maquina etiquetadora, brindado por SISCODE S.A, y se desarrollo el sistema el ectronico de la maquina en tres partes. El desarrollo del sistema electronico se baso en la utilizacion de sensores fotoelectricos para poder calcular la velocidad de la caja y efectuar un movimiento adecuado del actuador. Por otro lado se implemento una interfaz de usuario y una comunicacion con el ordenador para manejar las funcionalidades de la maquina y la recepcion de datos. Los resultados de las pruebas otorgan un posicionamiento correcto de la etiqueta respecto a los bordes de la caja. Se obtuvieron datos de cantidad de etiquetas y estos datos fueron almacenados en un archivo de texto dentro del computador. Se desarrollo un driver de motor paso a paso, el cual permitio el manejo del actuador para alcanzar una velocidad de 0.5 m/s. / Tesis

En las comunidades campesinas, la energía eléctrica resulta ser un recurso limitado, debido a que en estos lugares las empresas eléctricas privadas no cuentan con la infraestructura adecuada con lo cual podrían proporcionar este servicio de manera óptima. La razón principal de este hecho es que la inversión que realizarían dichas empresas la recuperarían después de mucho tiempo, debido a que el consumo en las comunidades es muy bajo como para que la inversión se recupere en un tiempo prudente. Por esta razón, en estos lugares se cuenta con generadores eléctricos como fuente de energía, los cuales alimentan a todas las viviendas de la comunidad campesina. Sin embargo, no se cuenta con algún tipo de control acerca del consumo que se pueda realizar de esta energía limitada, por lo que frecuentemente se tienen consumos excesivos de parte de alguna vivienda, quedando muy poca energía restante para que otra vivienda pueda realizar un consumo similar. En consecuencia, surge la necesidad de contar con algún sistema que permita controlar el consumo que realice cada vivienda, de modo que se pueda repartir equitativamente la misma. En este documento se desarrolla una solución al problema mencionado, donde se presenta el diseño de un sistema de control que puede ser empleado en estos lugares, de modo que cada vivienda puede realizar un consumo dentro de un rango permitido. / Tesis

En la actualidad, la actividad agrícola en la serranía peruana atraviesa un periodo de baja productividad debido a la falta de asistencia técnica que logre acelerar su desarrollo. Por ello, es de vital importancia la aplicación de nuevas tecnologías en favor del desarrollo tanto social como económico de las regiones del interior del país. Muchas provincias de la sierra peruana solo se dedican a la producción interna mas no buscan ingresar a otras provincias o exportar al extranjero. Esto requeriría que los productos sean de mayor calidad y así entrar en competencia con otros mercados. El objetivo de la tesis se centra en el diseño de un sistema de control de temperatura para un invernadero localizado en el departamento de Ancash, Provincia de Bolognesi, distrito de Abelardo Pardo Lezameta. Los cultivos a tratarse son el palto, la chirimoya, la lúcuma y el pino que serán distribuidos en el invernadero ya mencionado. Con el control de la temperatura de los cultivos se busca óptimo crecimiento (calidad del producto) ya que se construye un microclima adecuado (condiciones de temperatura y humedad). Para ello es necesario el uso de tecnologías aplicadas a la agricultura. Por otro lado, el empleo de energías renovables en regiones como Ancash es conveniente debido a su alta radiación solar. Son múltiples los beneficios que traen el uso de estos sistemas de generación de energía y en el desarrollo de la tesis se explicará con más detalle el diseño propuesto. / Tesis

En la presente tesis se realizó el diseño e implementación de un módulo educativo para el control del sistema bola-varilla, el cual podrá ser utilizado como material de enseñanza por las especialidades que cuenten en su plan de estudios con cursos de control. Así mismo, será útil para la enseñanza de la parte experimental en cursos de pre-grado a través de este sistema no lineal e inestable. El sistema bola-varilla consta de: dos sensores infrarrojos de proximidad; el primero, mide la distancia del desplazamiento de la bola sobre la varilla; el segundo, mide el ángulo y la posición de giro de la varilla. El actuador es un motor DC. La implementación del algoritmo de control se realiza mediante la tarjeta de procesamiento de señal DSPACE1102, la cual permite una ejecución del algoritmo mediante el uso de SIMULINK Real-Time Workshop. El algoritmo del sistema cuenta con un doble lazo: interno y externo; el primero se encarga de controlar el torque que brindará el motor para poder mover la varilla; el segundo, controla el sentido de giro del motor. La parte mecánica del sistema fue diseñada en el software de diseño CAD en 3D – SolidWork e implementada con aluminio y acrílico. El diseño del controlador y la evaluación de parámetros se desarrollaron en el programa de simulación SIMULINK desde MATLAB. Por otro lado, se utilizó la plataforma del programa SIMULINK Real-Time Workshop para las pruebas en tiempo real del sistema bola-varilla, donde se logró sintonizar los parámetros de los controladores de acuerdo a las características reales del sistema; ello permitió cumplir el principal objetivo de la tesis: el control del sistema bola-varilla en tiempo real. Finalmente, luego de realizar el diseño, simulación e implementación de los controladores (compensadores) se logró una respuesta adecuada con un OS% < 5% y un TS < 3 segundos, ambas requisitos son los planteados para el control del sistema bola-varilla. / Tesis

La tuberculosis es una enfermedad infectocontagiosa con gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial donde más del 95% de las muertes registradas a causa de esta enfermedad ocurren en países en vías de desarrollo. En el Perú, el diagnóstico de TBC se realiza a través de la baciloscopía de una muestra de esputo sometida a la tinción Ziehl Neelsen. Este método es realizado de manera manual por expertos técnicos de laboratorio quienes inevitablemente realizan un diagnóstico con amplia variabilidad; debido a esto, la automatización de diagnósticos médicos se presenta como una solución que permite corregir los errores presentes en la intervención humana. La Sección de Electricidad y Electrónica de la facultad de Ciencias e Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado dos sistemas de preparación automático de muestras de esputo para el diagnóstico de TBC (PAME) a fin de estandarizar el proceso de tinción ZN. El primero de estos realiza la tinción de una sola muestra por proceso; así mismo, el segundo sistema realiza la preparación de siete muestras en simultáneo, lo cual implica que este sea voluminoso y pesado para formar parte de un equipo portátil de diagnóstico de TBC requerido en los centros de salud del país. Debido a esto, esta tesis realiza el diseño de un sistema automático de tinción de cuatro muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC, el cual solucionará los inconvenientes presentes en los sistemas PAME’s, para formar parte de un sistema completo de diagnóstico de TBC que involucra el conteo de bacilos a través de un microscopio automatizado.