This work presents the dynamic modeling of a refrigeration machine evaporator that uses CO2 (R744) as refrigerant fluid, for the cooling down of a liquid water stream, as required for instance by buildings air handling units. The main goal of such a work is to accurately model the transient evolution of the evaporator outlet superheat, which is one of the main parameters to control, due to its importance in refrigeration systems. A high value of superheat temperature reduces the performance of the system, while a low or null value can generate the suction of liquid which damages the compressor. The theory of moving boundaries [19] with grouped parameters has been used for so. This method allows a precise resolution with a low numerical weight. In this method, the evaporator is divided into only two regions: the two phase region and superheated steam region, in which the energy conservation and mass conservation equations are solved. By using only two control volumes, the number of equations to be solved is smaller, thus reducing the calculation time. The ultimate aim of this work is to serve as a mathematical model usable for the design of efficient refrigeration system controllers, which are one of the most practical ways to improve the performance of these machines. The results of a numerical analysis and of a sensitivity analysis, regarding to the influence of the heat convection coefficient of the two phase region, are also presented. For this sensitivity analysis, the maximum and minimum values available in the literature, see reference [7], have been used. According to this study, the convective coefficient ofCO2 varies from 8000 to 12000 W ·m−2 ·K−1. From this sensitivity analysis, it is observed that, despite the previously mentioned uncertainty about the convective coefficient value, the latter is not influential on the rest of the calculations and on parameters such as internal pressure, length of the two-phase lengths or superheat value. This is due to the fact that the thermal resistance of the liquid hot fluid is much higher than the cold fluid in the phase change region, the global heat transfer coefficient is thus more influenced by the hot fluid thermal resistance. A maximum error of 3 percent is finally estimated in the determination of the transient superheat temperature.

Las cámaras de envejecimiento se emplean para estudiar la degradación de materiales, especialmente en el contexto del patrimonio histórico peruano, con el objetivo de desarrollar técnicas de conservación. La exposición a condiciones ambientales, como temperatura y humedad, provoca desgaste en los materiales, y esta tesis se centra en diseñar un sistema de control difuso para regular estas condiciones en una cámara de envejecimiento. Para lograrlo, se establecen los principios teóricos que explican el comportamiento del aire en la cámara y se desarrolla un modelo matemático no lineal que representa la cámara de envejecimiento, incluyendo elementos como calentadores, enfriadores, humidificadores y deshumidificadores. Se llevan a cabo simulaciones utilizando el software Simulink de MATLAB y se comparan con datos experimentales. El diseño del sistema de control es un desafío debido a las no linealidades y la interacción entre las variables. Esto requiere técnicas avanzadas de control. Antes de implementar un controlador difuso basado en el modelo no lineal, se realiza un estudio exhaustivo de la teoría del control difuso. Diseñar un sistema de control para acelerar la exposición de materiales es desafiante debido a no linealidades y la interacción entre variables, lo que requiere técnicas de control avanzado. Se lleva a cabo un estudio exhaustivo de la teoría del control difuso antes de diseñar el controlador. Este controlador difuso se compara con un controlador convencional, mostrando menos oscilaciones y una reducción del error acumulado.

En el presente trabajo se analiza la propuesta del empleo de sistemas de refrigeración por adsorción como alternativa a los sistemas convencionales de compresión de vapor. Se presentan los tipos de adsorción y su aplicación en la refrigeración, caracterizada principalmente a nivel comercial por su uso en chillers. Se encuentran algunas ventajas, en primer lugar, porque puede ser energizado por fuentes de calor de bajo nivel y renovable, como la energía solar, y en su forma básica prácticamente no requiere de energía eléctrica. Además, los sistemas basados en adsorción física se destacan por su baja complejidad y facilidad de mantenimiento. Seguidamente, se realiza una revisión de algunos pares de adsorción empleados en sistemas de refrigeración resaltando sus principales características y comparándolos brevemente según su desempeño e impacto ambiental. Posteriormente, se presentan algunas relaciones encontradas en la literatura, tanto para el estudio del proceso de equilibrio de adsorción según el par de adsorción como para el análisis termodinámico del sistema, así como algunos parámetros de desempeño, como el PER y COP eléctrico que permiten su comparación con otros sistemas de refrigeración. Finalmente, se comentan algunos ciclos que permiten mejorar y aprovechar los procesos de transferencia de calor y masa para obtener un mejor desempeño global. De este modo, se presenta este tipo de sistema como una alternativa que permitiría satisfacer las necesidades de refrigeración y reducir la dependencia de fuentes primarias no renovables.

La implementación de un sistema HVAC aplicado un centro de datos y telefonía, donde operan distintos equipos electrónicos que en conjunto son el medio principal de comunicación en determinada empresa, es un tema de suma importancia, ya que se hace uso de equipos de aire acondicionado obsoletos que operan ininterrumpidamente, lo que trae como consecuencia un alto consumo de energía y alto riesgo de fallo. Esta central está ubicada en una ciudad donde se presentan temperaturas elevadas de día y temperaturas adecuadas para el funcionamiento de los equipos de noche, característica del clima de este lugar que podría ser aprovechada para reducir costes en el consumo de energía.

La ingeniería contribuye a la mejora de la calidad de vida de las personas debido a que siempre se encuentra en la búsqueda de la forma de más eficiente de resolver un problema o atender alguna necesidad que se le plantea. En ese sentido, el objetivo del presente estudio es atender a la necesidad de contar con un control de temperatura para la cámara adiabática del laboratorio de energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú, en la cual se piensa realizar ensayos de envejecimiento térmico, para lo cual se presenta el diseño electrónico de dicho control. Para realizar el diseño lo primero que se hizo fue solicitar los requerimientos sobre el rango de temperatura y el funcionamiento que debería tener el sistema a diseñar. Luego de lo cual se inició el estudio de las características de la cámara y definir con qué elementos se contaba para poder controlar la temperatura dentro de la misma. Así entonces se diseñaron las etapas y los elementos que intervendrían en ellas, tales como la etapa de sensado y acondicionamiento de señal, el diseño del circuito de control de potencia de resistencias calefactoras para la etapa de calentamiento y de los circuitos de control de la válvula de expansión y de encendido del compresor para la etapa de enfriamiento. Con la finalidad de verificar el funcionamiento correcto del diseño presentado, se implementaron los circuitos para determinar si cumplían con controlar cada etapa para las cuales fueron diseñados. Se comprobó el funcionamiento correcto de cada circuito a la vez que se analizó el comportamiento de la planta, que en este caso es la cámara. El análisis de los datos obtenidos al trabajar en las etapas de calentamiento y enfriamiento utilizando las resistencias calefactoras y el sistema de refrigeración respectivamente, permitió que se decida el uso de un control todo o nada para lograr controlar la temperatura. Los resultados obtenidos permitieron concluir que el diseño presentado en esta tesis permite controlar la temperatura al interior de la cámara dentro del rango establecido de -20ºC y 80ºC, con un error de 1.1 ºC.

Los alevines de paiche de etapa 1 (cuando miden de 2 a 7cm) son muy vulnerables ante cambios bruscos de temperatura y de pH. Así, en su hábitat natural, la tasa de mortalidad de alevinos de paiche durante esta etapa puede ser de hasta un 80% cuando no se les da un debido seguimiento a los parámetros críticos del agua. Estos parámetros pueden variar en cualquier momento del día y resulta complicado e ineficiente tener a personas haciendo mediciones de forma constante a lo largo del día para corregir los posibles cambios. Entonces se hace indispensable el uso de tecnología para hacer frente a esta problemática. Por ello, el presente trabajo tiene por finalidad diseñar un sistema automatizado de control de temperatura y de pH en la crianza de alevines de paiche de etapa 1 en los laboratorios del Instituto de Investigaciones de la Amazonia Peruana. El cuerpo del presente documento consta de cuatro capítulos. En el primero, se presenta las características del paiche para tener una mayor comprensión del contexto en el que habita y se define la problemática. El segundo capítulo describe específicamente la acuicultura del paiche, la etapa de vida en la cual se centrará este trabajo y muestra las tecnologías empleadas hasta la fecha en el ámbito de acuicultura. En el tercer capítulo se describe la propuesta de solución del presente objeto de estudio, todos los componentes a utilizar y su respectivo diseño. Finalmente, en el cuarto capítulo se hace una simulación del sistema a través de software, se muestra el alcance del trabajo y el presupuesto del mismo.

Hay una gran variedad de equipos mecánicos y electrónicos que se pueden encontrar dentro de los laboratorios de ciencia de la vida, los cuales son necesarios para el desarrollo de pruebas, experimentos, etc. Entre estos se pueden encontrar uno en particular, el agitador magnético, muy útil para la agitación de soluciones, mezclas y uniones de los mismos mediante el uso un motor eléctrico y un imán adicionado a este, de modo que el movimiento rotatorio producido es trasladado a una barra ferromagnética, creando un vórtice dentro de la solución adecuado para su agitación. Para su diseño es necesario seleccionar los componentes que lo comprenden. En primer lugar se selecciona el motor adecuado para la velocidad requerida, luego el elemento calefactor de acuerdo a la temperatura con la que se va a trabajar, teniendo en cuenta el sensor adecuado para cada uno; en tercer lugar se selecciona la interfaz que va a tener el usuario para manipular el equipo, además del elemento para visualizar las características que desarrolla; por último la fuente de alimentación para el equipo en su totalidad. Según los resultados obtenidos en las simulaciones hechas, se concluye que se puede desarrollar el diseño del equipo mencionado con los conocimientos adecuados y los componentes que se pueden encontrar dentro del mercado actual.

El presente trabajo se ha elaborado teniendo en cuenta la norma de la IEC (International Electrotecnichal Comission), que garantiza la calidad de la terapia térmica, por cuanto abarca todos los matices propios de este procedimiento. Los resultados empíricos de este trabajo deben ser verificados científicamente. El sistema implementado está conformado por un ambiente óptimo dentro del Hospital Nacional Dos de Mayo, un subsistema electrónico de medición de temperatura, y un protocolo de evaluación térmica. El ambiente óptimo es elegido por normas IEC. El subsistema electrónico es conformado por un termómetro patrón y un termómetro multicanal con software. Él protocolo de evaluación térmica, se obtuvo de estudiar el funcionamiento térmico de la incubadora, usando el ambiente óptimo del Hospital y el subsistema electrónico de medición de temperatura. El sistema de evaluación térmica implementado en el Hospital Nacional Dos de Mayo permite conocer la calidad térmica de las incubadoras neonatales, y así validar su pedido por la modalidad de reemplazo, logrando mejorar la capacidad resolutiva de la institución.

El presente asunto de estudio contempla la optimización de un prototipo de termociclador, equipo empleado para realizar la replicación in vitro de muestras biológicas específicas de ADN, utilizando para ello el proceso de Reacción en Cadena de la Polimerasa o PCR (por sus siglas en ingles) cuyo principio de funcionamiento se basa en alcanzar niveles de temperaturas determinados durante intervalos de tiempo. El desarrollo de esta tesis contempla la optimización del sistema de control heredado de trabajos previos así como el diseño de la interfaz con el usuario. Para la optimización del sistema de control de temperatura, se realiza previamente un modelamiento matemático del actuador y la unidad principal del sistema, siendo estos una celda peltier y una bandeja de plata respectivamente. Para la celda peltier, el modelamiento a realizar requiere emplear equivalencias eléctricas a fenómenos térmicos que suceden en este dispositivo. De igual forma se realiza el modelamiento matemático para la bandeja de plata. El control del proceso se realiza empleando algoritmos en lenguaje assembler para el microcontrolador de la familia Atmel y lenguaje de alto nivel utilizado en el programa Visual Basic 6.0. La ventaja de emplear lenguaje de alto nivel es la facilidad de trabajar con valores en punto flotante, que mejoran la precisión de la variable de control requerida. Asimismo, el algoritmo implementado en lenguaje assembler permite la adquisición digital de datos por parte de la etapa de sensado de temperatura, la comunicación con la PC para el envió de estos datos, el posterior procesamiento que se realizará en la PC y finalmente la recepción de datos de control para la generación de una onda PWM. El resultado final de estos dos elementos da una señal de control necesaria para la etapa de potencia. Finalmente, se implementa una interfaz de usuario amigable en la PC que permite al operario tener una supervisión del proceso en tiempo real y poder adquirir los datos obtenidos para posteriores análisis. Como resultado de estos procedimientos, se logra diseñar e implementar el algoritmo de control de temperatura cuyas características se asemejan a equipos comerciales actuales, sea el caso de las rampas de temperatura y el error en estado estable. Asimismo, se verifica la correcta adquisición de datos y la generación de señal de control hacia la etapa de potencia.

La mayoría de termómetros en el mercado presentan deficiencias para la medición de cambios de temperatura en incubadoras neonatales, como: lento tiempo de respuesta, dificultad para medir con precisión, difícil instalación, e inapropiados para registrar cambios de temperatura en varios puntos a la vez. Para superar estas limitaciones se desarrolló un sistema electrónico (hardware y software) especializado para incubadoras neonatales que permite realizar mediciones simultáneas de temperatura en cinco puntos, el rango de medición va desde los a con un error de medición de en el rango de y , una resolución de , con capacidad de visualizar las mediciones en tiempo real y registrar hasta 24 horas de evaluación en una computadora personal, que forma parte del sistema. El sistema desarrollado está compuesto por cinco unidades de medición independientes, cada una de ellas se compone de módulos que cuentan con hardware y software dedicados, las mediciones se aprecian una computadora personal mediante el software aplicativo propio. El presente trabajo ha logrado incrementar la precisión y confiabilidad de las evaluaciones de los prototipos de incubadoras neonatales que se desarrolla en nuestra universidad, y diagnosticar incubadoras comerciales en centros de salud públicos [1]. También ha sido utilizado en el desarrollo de trabajos de tesis dentro del GIMDES [2].