En este trabajo de título se hace una investigación bibliográfica del tema de la resistencia de aislación, el índice de polarización (IP) y la razón de absorción dieléctrica (DAR) como métodos para diagnosticar el estado de una aislación. Se estudian las características que tienen los sistemas aislantes y los fenómenos que ocurren en ellos al aplicarles una tensión continua. Además se describen niveles de tensión para realizar el test de resistencia de aislación y valores tentativos del IP y del DAR para definir el estado de una aislación. La segunda parte de este trabajo corresponde a la descripción de cuatro experiencias realizadas en laboratorio para verificar la eficacia y veracidad del DAR como método para diagnosticar el estado de una aislación, esto se logra mediante la comparación empírica de los resultados del DAR con los diagnósticos que entrega el IP. Las primeras dos experiencias se realizaron en el laboratorio de Alta Tensión del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, y las últimas dos experiencias en el laboratorio de la empresa Nexans S. A. Para cada experiencia se simuló distintas condiciones del estado de una aislación, sometiéndola a diferentes anomalías para así poder comparar los resultados de ambas razones en un rango más amplio de situaciones, considerando variados factores que afectan el valor de la resistencia de aislación. En la última parte se discuten las conclusiones ligadas a la comparación entre lo teórico y lo obtenido en laboratorio, y se analiza para cada experiencia la correlación existente entre el DAR y el IP. En resumen, se confirma que el DAR sirve como criterio para determinar el estado de una aislación, existiendo una alta correlación entre ambos índices en los cuatro casos estudiados. Finalmente es importante mencionar la necesidad de realizar un estudio similar, pero en equipos en funcionamiento y con fallas reales.

En la última década, la evolución del mercado ha obligado a las industrias alimentarias a mantener unos estándares de calidad, condicionando a las empresas a mejorar sus métodos y/o técnicas de control, así como, la disminución en los costes de producción. En este contexto se hacen necesarios nuevos sistemas de control y/o monitorización en línea no destructivos, que permitan obtener la información necesaria, para mantener la calidad del producto reduciendo los costes de producción. En este sentido, la presente tesis estudia el uso de la espectroscopia dieléctrica en radiofrecuencia y microondas, como técnica para obtener propiedades físicas, químicas y estructurales del alimento durante su proceso de fabricación. Esta información, conjuntamente con modelos fenomenológicos expuestos en esta tesis, permiten monitorizar parámetros de control en la producción de alimentos con estructuras complejas. En primer lugar se realizó una revisión bibliográfica de esta metodología (espectroscopia dieléctrica), y los ejemplos de su aplicación, para obtener las bases necesarias que permitieron orientar la investigación para esta tesis. La revisión bibliográfica incluye numerosos estudios que demuestran las ventajas de utilizar la espectroscopia dieléctrica en productos alimenticios complejos, como: carnes, vegetales, frutas, productos lácteos, etc. En todos ellos, se ha demostrado la versatilidad y utilidad de la información proporcionada por esta técnica, permitiendo llevar a cabo determinaciones en línea no destructivas, altamente fiables y de gran sensibilidad; obteniendo como resultado la reducción de los tiempos operativos y de los costes de producción. En segundo lugar se estudió el proceso de fermentación en la elaboración de cerveza, se analizaron las propiedades dieléctricas durante la etapa de fermentación, conjuntamente con diversas propiedades físicas y químicas. Los resultados obtenidos mostraron que la dispersión ¿, inducida por el contenido y movilidad del agua, varía en función de la proporción de etanol y de azúcares, ya que interfieren en el movimiento del agua. Queda demostrado que dicha técnica puede ser usada como un método de monitorización rápido, preciso y no destructivo en la fabricación de cerveza. En tercer lugar se realizó el estudio y análisis del proceso de salado de queso. Se analizó el transporte de agua, cloro, sodio y calcio durante el salado de queso en salmuera saturada, usando un modelo termodinámico. Se determinó, la humedad, la actividad de agua, las propiedades dieléctricas y el volumen durante el tratamiento y después del periodo de reposo. Se desarrolló un modelo termodinámico no lineal irreversible, para determinar el transporte de agua e iones a través de la estructura del queso, obteniendo un coeficiente fenomenológico de 1.8¿10-5 mol2 J -1 s -1m -2 . El modelo describe varios fenómenos que ocurren durante el proceso de salado. Se desarrolló un modelo no lineal para describir el efecto de la movilidad de cargas sobre la conductividad iónica, que permite predecir el nivel de salado en la superficie y en el interior, así como la salida de calcio del sistema, con los consiguientes cambios estructurales. Por último se realizó el estudio y análisis de geles de colágeno a distintos grados de concentración. Ha sido posible detectar dos niveles conformacionales del colágeno en función de su relación con el agua, mediante el análisis de las propiedades dieléctricas en el espectro de la radiofrecuencia y las microondas. Se ha desarrollado un algoritmo de análisis de espectros basados en la modelización de Gompertz, que permite de manera rápida y fiable obtener los parámetros a las frecuencias de relajación de las dispersiones ¿, ¿ y ¿¿ Los resultados demostraron la utilidad de propiedades dieléctricas como sistema de control en la formulación de geles. En conclusión, la investigación realizada en esta tesis aborda el estudio de distintas estructuras coloidales, mediante modelizaciones termodinámicas y espectroscopia dieléctrica en radiofrecuencia y microondas. Dichos estudios muestran la viabilidad de dicha técnica en la monitorización no destructiva y fiable de los procesos de fabricación expuestos en el trabajo. / Velazquez Varela, J. (2014). ESTUDIO DE LOS ESPECTROS DIELECTRICOS EN ALIMENTOS CON ESTRUCTURA COLOIDAL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/37196

Hasta la fecha las aplicaciones comerciales de microondas principalmente vienen utilizando filtros en guía de onda metálicos. Estos filtros tienen unas pérfidas de inserción muy reducidas en la banda de paso y sus costes de fabricación se consideran aceptables para las aplicaciones que los utilizan. Sin embargo, los filtros metálicos tienen restricciones significativas, especialmente cuando se diseñan para satélites de comunicaciones u otras aplicaciones espaciales, ya que su peso y tamaño suelen ser elevados muy a menudo y, debido a la falta de atmósfera, el efecto Multipactor limita considerablemente la potencia que dichos filtros pueden transmitir. Existen nuevas topologías de filtros en plano-H con resonadores dieléctricos que pueden reducir de manera notable el riesgo de ruptura por el efecto Multipactor entre las superficies metálicas, y consecuentemente el filtro podría transmitir una potencia mayor. Además, introducir dieléctricos en los filtros puede reducir su volumen y peso hasta la mitad del de los filtros metálicos; los dieléctricos también aumentan la estabilidad térmica de los filtros en aplicaciones de alta potencia; y algunas topologías (como los filtros de modo evanescente con dieléctricos) pueden mejorar notablemente el ancho de banda libre de espúrios. El objetivo general de esta Tesis es el desarrollo de una herramienta para el análisis de estas tipologías. La estrategia con la que se analiza el dispositivo consiste en dividirlo en bloques constitutivo simples; guías de onda vacías, discontinuidades entre guías y secciones de guías conteniendo poste metálico o dieléctrico. La matriz de dispersión generalizada (MDG) de cada poste se obtiene utilizando un método de análisis adecuado, y entonces todas las matrices se enlazan con una nueva y eficiente técnica iteractiva que proporciona la MDG global de toda la estructura. El análisis de las secciones vacías y de las discontinuidades entre guías está descrito sobradamente en la bibliografía, así pues la Tesis se centra en el análisis de las secciones de guía de onda que contienen los postes dieléctricos o metálicos, desarrollando una nueva técnica, precisa y eficiente, para el análisis de obstáculos cilíndricos en plano-H inmersos en una guía de onda rectangular. Este método se basa en un procedimiento de acoplo modal que adapta ondas de espacio abierto y ondas guiadas en un contorno circular que incluye las geometrías no canónicas. Puesto que el campo alrededor de los obstáculos se expande utilizando modos cilíndricos de espacio abierto, se puede obtener una solución completamente analítica y muy eficiente. Esta técnica se puede extender fácilmente a obstáculos en plano-H con geometrías arbitrarias utilizando un método numérico para caracterizar el obstáculo en términos de modos cilíndricos, esto conlleva una reducción significativa de la eficiencia numérica. Estas técnicas innovadoras se han utilizado para el análisis y diseño de varios filtros novedosos en plano-H, que se presentan en esta Tesis, con diferentes topologías que incluyen cilindros dieléctricos centrados y descentrados, así como dobles cilíndros dieléctricos. El comportamiento de estos filtros en términos de respuesta en frecuencia, ancho de banda libre de espurios y potencia transmitida sin riesgo de ruptura por efecto Multipactor, se ha evaluado con la herramienta de análisis y, en algunos casos, también con medidas hechas en filtros fabricados expresamente. / Bachiller Martín, MDC. (2010). Métodos híbridos para el análisis y diseño eficiente de filtros avanzados para sistemas de comunicaciones espaciales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8657

Los filtros de microondas son elementos clave en todos los sistemas de comunicaciones ya que permiten discriminar una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal que pasa a través de él. Si nos centramos en los filtros de microondas para aplicaciones vía satélite, el constante aumento de los servicios que deben prestar los satélites de comunicaciones ha llevado a que el espectro radioeléctrico esté más congestionado. Lo que ha producido una enorme demanda de filtros de altas prestaciones que satisfagan unas especificaciones muy estrictas. Hasta la fecha las aplicaciones comerciales de microondas principalmente vienen utilizando filtros en tecnología guiada compuestos únicamente de metal, debido principalmente a sus bajas pérdidas y a la gran capacidad de manejo de potencia. Como consecuencia, el análisis de este tipo de filtros ha sido objeto de numerosos estudios, lo que ha permitido a la industria del sector su fabricación y comercialización. Sin embargo, los filtros metálicos tienen restricciones significativas, especialmente cuando se diseñan para satélites de comunicaciones o otras aplicaciones espaciales, ya que su peso y tamaño suelen ser elevados muy a menudo y, debido a que operan en el vacío, el efecto Multipactor limita considerablemente la potencia que dichos filtros pueden transmitir. En la actualidad, están surgiendo nuevas tipologías de filtros avanzados basadas en la tecnología de filtros dieléctricos. Estas nuevas tecnologías ofrecen una reducción importante en masa y volumen de alrededor del 50% comparado con la tecnología solo metal y una gran estabilidad térmica para aplicaciones de alta potencia. Además, estas topologías muestran un descenso importante del riesgo de ruptura por efecto Multipactor o descarga en vacío entre las superficies metálicas, y consecuentemente el filtro podría transmitir una potencia mayor. / Morro Ros, JV. (2011). NUEVAS ESTRATEGIAS DE DISEÑO AUTOMATIZADO DE COMPONENTES PASIVOS PARA SISTEMAS DE COMUNICACIONES DE ALTA FRECUENCIA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/12100

En esta Tesis Doctoral se presenta el método determinístico de alta frecuencia denominado Modi_ed Equivalent Current Approximation (MECA). Su ámbito de aplicación se circunscribe al cálculo de niveles de campo electromagnético a partir de unas corrientes equivalentes, tanto eléctricas como magnéticas, para un escenario eléctricamente grande. Se trata de una extensión de la formulación clásica de Óptica Física para la consideración no solo de super_cies de tipo conductor eléctrico perfecto sino también dieléctrico o con pérdidas.El método MECA debe ser complementado por un algoritmo de cálculo de visibilidades para distinguir entre zonas iluminadas y en sombra desde un punto de vista. En consonancia con ello se evalúan cuatro distintas metodologías, de las cuales tres son nuevas (Método Cono, Método Pirámide y Método Recorte) y la restante, Binary Space Partitioning, se emplea como referencia.La validación se efectúa a partir del cómputo de la sección recta radar de diversas geometrías canónicas y se contrasta con sus expresiones analíticas o bien con los resultados provistos por la técnica de onda completa basada en el Método de los Momentos. Adicionalmente se contemplan diferentes aspectos de interés ligados a MECA, como el efecto de la polarización o el ángulo de incidencia.La inclusión de métodos de aceleración basados en división en dominios o limitación en alcance y la descripción de la herramienta de cálculo de cobertura radioeléctrica desarrollada dan paso a los ejemplos de aplicación. Estos consisten en una optimización de una red GSM/GPRS en un entorno rural y una diagnosis en un entorno urbano con dos estaciones transmisoras de radio. También se muestra un escenario para evaluar el comportamiento en interiores.

Actualmente, la industria agroalimentaria debe hacer frente a numerosas presiones y retos, de entre los que destaca la innovación como la única posibilidad para afrontar la enorme competencia que caracteriza el mercado. La innovación a nivel de proceso está dirigida a la investigación y aplicación de nuevas tecnologías. Mejorar e innovar en los procesos dará lugar a productos más seguros y de mayor calidad, lo cual está relacionado con las exigencias actuales del consumidor. En este contexto, los modernos sensores basados en la aplicación de energía electromagnética suponen un gran avance en el control de calidad en la Industria Alimentaria. La presente tesis estudia la aplicación de la radiación electromagnética a diferentes productos y procesos de la industria agroalimentaria, con el objeto de solucionar algunos de los grandes problemas del sector cárnico y de la industria postcosecha, así como controlar la operación de deshidratación osmótica en carne y frutas. En primer lugar se analizó la utilización de energía electromagnética para controlar la calidad de carne fresca; en este sentido se estudió la posibilidad de caracterizar el tipo de carne mediante el análisis de espectros electromagnéticos. Además se trató de analizar la viabilidad de determinar el proceso de maduración de la carne mediante la evolución de los espectros electromagnéticos. Se estudiaron dos rangos de frecuencia: desde 100Hz a 0.4MHz; y desde 0.5GHz a 20GHz. Para ello se emplearon dos equipos, a baja frecuencia los platos paralelos Agilent 16451B conectados a un analizador de impedancias Agilent 4194A; y a frecuencias mayores, la sonda coaxial Agilent 85070E conectada a un analizador de redes Agilent E8362B. Además se realizaron diferentes medidas de parámetros bioquímicos, y físico-químicos de las muestras. Todas estas medidas se realizaron a diferentes horas postmortem que comprendían desde las 2 horas hasta los 7 días tras el sacrificio. La principal conclusión de este trabajo de investigación fue que los espectros dieléctricos de muestras de carne mostraron diferencias entre los tres tipos de calidades estudiadas: PSE, DFD y RFN. Estas diferencias fueron significativas a diferentes frecuencias en diferentes tiempos postmortem. Las diferencias se atribuyeron a los diferentes metabolismos de las diferentes clases de carne. Los resultados obtenidos en este estudio permitieron confirmar la viabilidad de desarrollar un equipo industrial capaz de evaluar la calidad de los lomos de cerdo durante las primeras horas postmortem. / Castro Giráldez, M. (2010). Estudio de los espectros dieléctricos para el control de calidad de alimentos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8550

En esta tesis se realiza el análisis y la optimización del diseño de sensores de microondas, basados tanto en guías de onda coaxiales como en circuitos planares, para poder llevar a cabo la caracterización dieléctrica de materiales, así como la monitorización de los mismos en procesos industriales. Se describen novedosos métodos de diseño para conseguir que los sensores proporcionen la máxima sensibilidad a los cambios de las propiedades dieléctricas de los materiales; y se aplican nuevos modelos de análisis de los sensores de microondas, más completos que los existentes hasta el momento. Todo ello ha permitido desarrollar con éxito diversas aplicaciones tanto en el ámbito industrial como en el de laboratorio. / García Baños, B. (2008). Estudio y optimización de sensores de microondas para la caracterización y monitorización de materiales en procesos industriales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10628