Los sistemas de protección contra fallas de origen atmosféricos; provocados principalmente por los rayos deben ser diseñados para evitar daños a las personas y sus propiedades. Estos sistemas de protección también tienen mucha importancia debido al incremento en el uso de equipos que son cada vez mas sofisticados, de alto costo y gran valor intrínseco. Equipos de cómputo, sistemas de voz y datos, que no pueden dejar de funcionar porque esto redundaría en grandes pérdidas tanto económicos como de confiabilidad para sus usuarios. La idea de protección contra fallos de origen atmosférico esta comúnmente asociada a colocar un pararrayo con su propia puesta a tierra. Generalmente la idea de puesta a tierra la asociamos a una barra conductora de la electricidad colocada en un hoyo, a donde se deben conectar las "carcasas" de los equipos a proteger. / Tesis

Desarrolla el diseño e implementación de un sistema de exposición in-vitro a campos magnéticos de frecuencias extremadamente bajas (ELF) teniendo una supervisión completamente óptima y de alta precisión, todo esto es posible debido a un control automatizado electrónicamente. Este sistema de exposición nos permitirá realizar exposiciones ciegas (Sham). El diseño del sistema se basó en la utilización de dos pares de bobinas, las cuales tienen la cantidad de 200 vueltas c/u con un calibre de cable número 21, estas bobinas se encuentran separadas a 3 y 6 cm del centro respectivamente, garantizando de esta forma la uniformidad de exposición a campos magnéticos en el interior del sistema. Este sistema de bobinas es el responsable de la generación de campo magnético ya que por ellas circula el flujo de corriente que depende del voltaje de alimentación y la forma de onda de entrada (senoidal, cuadrada, triangular y arbitraria). Se incorporó 2 ventiladores en ambos extremos tanto para la ventilación y extracción del aire caliente, un sensor pt100 que será el encargado de monitorear en cada instante el valor de temperatura dentro del sistema de exposición. La etapa de alimentación del sistema se logró mediante un generador de funciones arbitrarias que a su vez alimentará el sistema electrónico de amplificación de potencia, el cual se encuentra fuera de la incubadora comercial y se conecta a la bobina mediante cables auxiliares. El conjunto de bobinas se instaló dentro de una caja metálica de acero quirúrgico la cual cuenta con un blindaje de micrometal, este material tiene la finalidad de aislar el interior del sistema de exposición y protegerlo de alguna perturbación electromagnética proveniente del exterior. Se diseñó e implementó un generador de funciones arbitrarias en la etapa final de la elaboración del presente trabajo de tesis, este equipo electrónico cumple con todas las características técnicas y parámetros de funcionamiento en comparación de un generador de funciones comercial. Como resultado final se logró obtener una gran variación de campo magnético a la salida del sistema de exposición in-vitro, este valor oscila entre (5uT – 2mT) para el nivel de voltaje (0.1Vpp- 12Vpp) que brinda el generador de funciones comercial. El nivel de temperatura para cualquier valor de campo magnético se mantiene en 37°C. El nivel de campo magnético en el grupo de exposición ficticia se atenúa tremendamente gracias al blindaje con el micro metal, esto garantiza que ambos sistemas de exposición puedan trabajar juntos dentro de la misma incubadora comercial. En conclusión, se logró obtener un sistema de exposición in vitro a campos magnéticos de extremadamente bajas frecuencias que cumple con todas las características técnicas planteadas en el diseño inicial. Pasando satisfactoriamente todas las pruebas de funcionamiento. / Tesis

El presente documento conforma la tesis doctoral titulada "Integración de Energías Renovables en Redes Eléctricas Inteligentes". Impulsada por el auge en las energías renovables y las redes inteligentes, la tesis hace un recorrido a través de los sistemas de generación, acumulación y control del sistema eléctrico. Se modela una red distribuida, un sistema de generación fotovoltaico y un sistema de generación eólica y se realizan los estudios de integración estáticos y dinámicos para analizar el comportamiento de las redes con presencia de generación renovable distribuida y sistemas de acumulación. Finalmente, se propone la optimización de los sistemas de generación propuestos para prestar el servicio complementario de ajuste de frecuencia en una red distribuida. Como resultados se presenta el balance de las mejoras que la generación propuesta comporta a la red distribuida estudiada y se desarrollan una serie de objetivos para optimizar la presencia de generación distribuida e implementar nuevas consignas de control.

Diseña e implementa un equipo medidor de campos electromagnéticos de baja frecuencia de bajo costo para realizar el monitoreo de radiaciones no ionizantes, mediante el diseño e implementación de sensor isotrópicos de campo eléctrico y campo magnético, así como una unidad de procesamiento controlada por el microcontrolador PIC que realiza el procesamiento de datos en tiempo real, almacenamiento y presentación de los resultados de la medición. Para el desarrollo de este prototipo se tendrá como referencia el analizador de campos electromagnéticos de baja frecuencia NARDA EFA 300, lo que se quiere lograr es realizar un equipo que tenga la misma funcionalidad que el equipo mencionado. El prototipo completo está conformado por tres componentes principales; sonda de campo eléctrico, sonda de campo magnético, un equipo procesador de datos. El equipo se podrá hacer uso para realizar mediciones de campos electromagnéticos de baja frecuencia. / Tesis

Recently, there has been an increasing interest in the electronics world for those aspects related to semiconducting gas sensor (SGS) materials. In view of the increasingly strict legal limits for pollutant gas emissions, there is a great interest in developing high performance gas sensors for applications such as controlling air pollution and exhaust gases. In this way, semiconductor gas sensors offer good advantages with respect to other gas sensor devices (such as spectroscopic and optic systems), due to their simple implementation, low cost and good reliability for real-time control systems. In the present work, we have been especially interested in the study of the different ways of metal additive distribution in the most common SGS materials used nowadays and furthermore in the physical and chemical sensing properties they can achieve.

This doctoral dissertation deals with the study of nanocrystalline tungsten oxide-based powders for gas sensing applications. Gas monitoring is receiving increasing attention due to environmental and safety reasons. Gas sensors based on heated semiconducting metal oxides are appreciated as they can detect low concentrations of certain gases by a variation of conductance of the metal oxide layer. Among the different metal oxides proposed, tungsten oxide (WO3) is considered one of the most promising materials for the detection of ammonia (NH3), hydrogen sulphide (H2S) and nitrogen dioxide (NO2). The first chapter of this dissertation presents the general framework where this investigation is placed. It includes a brief overview of chemical sensors, metal oxide-based gas sensors and the reported properties of WO3 for gas sensing applications. Finally, motivation and main targets of this investigation, as well as the organisation of this dissertation, are presented and argued. Chapter 2 presents the experimental details of this study. It discusses the preparation of WO3 nanocrystalline powder, the experimental techniques used to analyse the structural properties of the WO3 powders and the implementation and test of gas sensor devices. For this work, XRD, Raman spectroscopy, TEM-EELS, XPS, EPR, TPD and DRIFTS have been used. Thick-film screen-printed gas sensors based on WO3-powders were tested.The target of Chapter 3 is to present an investigation into the structural and spectroscopic properties of pure and catalysed nanocrystalline WO3 powder. Firstly, the characterisation of pure nanocrystalline WO3 powder is considered. The main parameter analysed is the influence of the annealing treatment on the structural properties. Structural and spectroscopic properties of catalysed WO3 are also reported here. In this case, the emphasis lays on the characterisation of catalytic centres, rather than on bulk WO3. The catalytic additives introduced were copper (Cu), vanadium (V) and chromium (Cr). Results concerning gas sensors based on WO3 nanocrystalline powders for the detection of the previously mentioned gases are reported in Chapter 4. The purpose of this investigation was to evaluate the sensing properties of thick-film gas sensors based on WO3 obtained from tungstic acid and to determine the effect of different additives on sensor response to NH3, H2S and NO2. Interference of humidity on the detection of these gases was also evaluated. A tentative interpretation of the reported results based only on the test data presented is also provided.The aim of Chapter 5 is to explore the implementation of real condition characterisation techniques to WO3-based nanopowders in order to study surface species and reactions involved in gas sensing. By real condition, we refer to a characterisation under controlled conditions of temperature and gas concentration on the sample, as similar to test conditions as possible. These studies, which are standard in the field of catalysis, are not so common for gas sensors. This is still a key point in the field of gas sensors at the moment: to obtain a deeper understanding of what occurs on the surface of the sensing material. The chapter has two main parts, corresponding to the results of DRIFTS and TPD techniques. By means of DRIFTS it is possible to identify surface species that present infrared vibrations. By TPD, the desorption of adsorbed target gases is analysed. Finally, Chapter 6 aims at discussing the results previously presented as a whole, as well as presenting the main conclusions that can be drawn from this investigation and some proposals for a future research grounded on the present work.

La interferencia supone el mayor factor limitante de las redes de comunicaciones inalámbricas. En contraposición a las técnicas de gestión actual de la misma, consistentes en repartir los recursos disponibles entre los usuarios de manera ortogonal, esta tesis proporciona un amplio estudio de técnicas de cooperación entre usuarios, que, sustentándose en resultados de teoría de la información, tienen como objetivo gestionar la interferencia de manera activa y, en consecuencia, más eficiente. La tesis se centra en el diseño de algoritmos y empleo de técnicas de optimización para diseñar las estrategias de transmisión en tres escenarios cooperativos distintos: el canal de interferencia, el modelo de radio cognitiva subyacente y el canal de repetición bidireccional. Cada uno de estos escenarios presenta diferentes necesidades y objetivos en cuanto a cooperación y tratamiento de interferencias, y recogen gran parte de las características y problemas prácticos que rodean la cooperación multiusuario. / Interference is one of the major limiting factors in wireless communication networks. Contrarily to current interference management techniques, consisting in an orthogonal resource sharing among users, this thesis provides a wide study on multiuser cooperation, which, based upon information theory results, aims at an active treatment of interference and, consequently, more efficient. This thesis focuses on algorithm design and optimization techniques to design transmission strategies in three different cooperative scenarios: the interference channel, the underlay cognitive radio model and the two-way relay channel. Each of these scenarios presents varying cooperation needs and interference management goals, and they capture some of the main features and practical issues of multiuser cooperation.

La Tesis realiza una contribución a la problemática de la selección de acceso, proponiendo una metodología que permite analizar, desde una perspectiva global e integral, los diferentes escenarios que puedan presentarse en las futuras redes de comunicación inalámbricas. Para ello hace uso de dos enfoques diferentes, pero complementarios entre sí. El primero modela el proceso de selección de acceso desde la perspectiva del usuario, en base a los eventos que se producen en su contexto, proporcionando en todo momento la mejor alternativa de acceso. Aunque esto permite dotar al usuario con la mejor calidad de experiencia en sus comunicaciones, incluso estando en movilidad, no se puede asegurar si dicha solución contribuye a alcanzar el rendimiento óptimo que se podría obtener en todo el sistema bajo estudio. Debido a ello se puede decir que este modelo tiene una naturaleza “local”, esto es, limitada al usuario, en tanto en cuanto éste no puede conocer las posibles consecuencias de su decisión sobre los demás usuarios o elementos de la red. Con el objetivo de responder apropiadamente a la anterior incógnita, se propone un segundo modelo, que permite estudiar el mismo escenario mediante un análisis discreto en el tiempo, para establecer el límite superior del rendimiento que puede alcanzar el sistema, mediante el uso de técnicas de optimización. A diferencia del anterior, este enfoque no busca la mejor alternativa para un usuario específico, sino que se centra en el rendimiento óptimo de todo el sistema, por lo que se podría decir que este modelo hace uso de una perspectiva más “global”. Los resultados obtenidos al aplicarlo se utilizarán para determinar en qué medida el rendimiento de las estrategias analizadas con el enfoque anterior es mejorable, evitando las comparaciones con otros estudios con objetivos similares, pero claramente diferentes en los escenarios utilizados. Ambas aproximaciones proponen un modelado que pretende reflejar las características más relevantes de los despliegues de red reales, mimetizando su comportamiento en la mayor medida posible, mediante entidades que emulan las propiedades y funcionalidades de los elementos correspondientes: estaciones base, operadores, usuarios, terminales, servicios, entre otros. Todos ellos constituyen el escenario sobre el cual se pueden realizar diversos análisis en función de un conjunto de parámetros, como las preferencias del usuario, características del servicio, o los requisitos provenientes de la red y de los operadores que la gestionan. En base a los dos modelos propuestos, se realiza el diseño e implementación de sendas herramientas de simulación, correspondientes a cada uno de ellos. Se desarrollan entornos flexibles, escalables y de fácil configuración, con el objetivo de acometer la evaluación de los procesos de selección de acceso en entornos heterogéneos. A diferencia de otras plataformas similares, las herramientas de simulación que se describen en este documento permiten realizar despliegues de red altamente configurables, facilitando la tarea de reflejar la diversidad que caracterizará las redes inalámbricas en un futuro cercano. Finalmente, se lleva a cabo la evaluación de un conjunto de escenarios, analizando diversas estrategias de selección de acceso, mediante las herramientas de simulación implementadas. En cada uno de ellos se plantean objetivos concretos, buscando en todo momento proporcionar la mejor alternativa de acceso para el usuario en entornos de red multi-acceso, multi-interfaz, multi-servicio y multi-operador. / This PhD Thesis contributes to the problem of access selection, proposing a methodology that allows the global and generic analysis of the various scenarios that can spring in the future wireless communication networking realm. For that, it fosters two different, yet complementary, approaches. The first one models the access selection process from the user perspective, based on the events that may happen within her environment, providing the best access alternative. Although this provides the user with the best quality of experience for her own communications, even when she is moving, it such solution cannot be said to contributes to the global optimum behaviour (considering the whole system under analysis). We can therefore state that this model has a ``local'' character, i.e. focused on the end-user, since she could not be aware of the potential consequences of her decision over the remaining users or network elements. In order to appropriately answer the aforementioned question, this PhD proposes a second model, which allows studying the very same scenario by means of a discrete-time analysis, to establish the upper performance limit that can be provided by the whole system, using optimization techniques. As opposed to the previous model, this approach does not seek the best alternative for a specific user, but it focuses on the overall system performance; it can be therefore said that this second model fosters a more ``global'' approach. The results that are obtained with this model will be used to determine whether the performances of the strategies studied by means of the previous approach might be improved or not, avoiding the comparison with other studies with the same objectives, but carried out over rather distinct scenarios. Both approaches propose a model that aims at reflecting the most relevant characteristics of real network deployments, mimicking their behaviour as closely as possible, by using entities that emulate the properties and functionalities of the corresponding elements: base stations, operators, users, terminals, services, etc. All of them jointly create a scenario over which different analysis can be carried out, considering a number of different parameters, such as user preferences, service characteristics, or the requirements from the network and the operators managing it. Based on the proposed models, the PhD also tackles the design and implementation of two simulation tools. The corresponding frameworks are flexible, scalable and enable an easy configuration, to foster the analysis of multiple scenarios and access selection strategies. As opposed to other similar platforms, the two simulation tools that are described within this document allow the deployment of highly configurable network scenarios, mimicking the large heterogeneity of the forthcoming wireless networks. Last, the PhD tackles the evaluation of a number of access selection strategies, exploiting the two aforementioned simulation platforms. Each of them would address particular objectives, aiming at offering the end-user with the best access alternative, considering multi-access, multi-interface, multi-service and multi-operator network scenarios.

En esta tesis presentamos la arquitectura de un sistema de localización que hace uso de los datos obtenidos a partir de los múltiples sensores disponibles en los smartphones actuales. Nuestro principal objetivo es ofrecer una solución capaz de soportar servicios basados en localización precisos, tales como aplicaciones de realidad aumentada, alcanzando un buen equilibrio entre la precisión y el rendimiento obtenidos. Presentaremos la arquitectura que abarca el diseño de nuestro sistema propuesto. Dicha arquitectura soporta el diseño y desarrollo de servicios capaces de combinar sensores de distinta naturaleza. Su estructura organizada en capas así como la especificación detallada de sus entidades, permite soportar diferentes configuraciones de sistemas. En primer lugar nos centramos en el análisis de técnicas de localización basadas en huellas de señales IEEE 802.11, siendo capaces de determinar la posición de un dispositivo con unos pocos metros de error de estimación. Para mejorar la eficiencia de nuestra solución se proponen varias mejora basadas en la integración de sensores adicionales, tales como la cámara o sensores inerciales. Haciendo uso de técnicas para la extracción de características invariantes a escala de imágenes, somos capaces de mejorar de forma notable la fiabilidad de nuestra solución. Además, damos un paso adelante en el análisis de imágenes mediante la integración de técnicas de visión por computador tales como visual structure from motion. Esto nos permite hacer reconstrucciones 3D del entorno en el que nos encontramos, y aplicando técnicas de resección de imagen, somos capaces de estimar de forma precisa la posición 3D y la rotación de un dispositivo en el espacio, llegando a obtener precisiones alrededor de los 15 centímetros de error de media. Nuestra propuesta multisensor trabaja en dos fases diferentes. En primer lugar se obtiene una estimación de grano grueso basándonos en las señales WiFi, la brújula digital y el acelerómetro. Para ello utilizamos técnicas basadas en mapas de huellas, técnicas probabilísticas y estimadores de movimiento. Después, haciendo uso de las imágenes capturadas por la cámara, se lleva a cabo un proceso de análisis de imágenes centrándonos en la zona concreta del modelo 3D construido delimitada por la estimación previa obtenida. Debido a las dificultades encontradas para construir modelos 3D precisos en entornos grandes y repetitivos, durante la fase de entrenamiento nuestra propuesta hace uso de técnicas de procesamiento de datos obtenidos mediante unidades de medición inerciales (IMU). Este proceso nos permite reducir los problemas de escalabilidad relacionados con la aparición de elementos estructurales similares en grandes escenarios de interior. El hecho de obtener modelos 3D precisos del entorno mejora la eficiencia de las técnicas de resección de cámara. En consecuencia, el error de estimación disminuye hasta los 5 centímetros de media, con tiempos de respuesta por debajo de los 250 milisegundos. El conjunto de técnicas presentas soporta una amplia variedad de aplicaciones basadas en localización, desde aquellas que requieren un posicionamiento aproximado hasta aquellas con altos requisitos de precisión. / In this thesis we present the architecture of a localization system that uses data from multiple sensors available in commodity smartphones. Our main aim is to provide a solution able to support accurate location-based services, such as augmented reality applications, pursuing a good balance between accuracy and performance. We present the architecture which encompasses the overall system proposed. This architecture supports the design and development of services able to combine different types of sensors. Its layered structure and the specification of well-designed entities makes it able to support different system configurations. First we focus on the analysis of location fingerprinting techniques based on IEEE 802.11, feasible to determine the position of a device with a few meters of estimation error. Several refinements, based on the integration of additional sensors such as the camera or the inertial, are introduced to improve the efficiency of our solution. Using scale invariant features extracted from images we provide a solution for scene recognition that clearly improves the reliability of our result. Moreover, we take a step forward in the image analysis by including visual structure from motion techniques. It allows us to run off-line 3D reconstructions of the environment, and applying image resection techniques, we are able to provide precise estimations of both the 3D position and rotation of the device, obtaining an accuracy around 15 centimeters of error. Our multisensor solution works in two different stages. We first obtain a coarse-grained estimation based on WiFi signals, digital compass, and built-in accelerometer, making use of fingerprinting methods, probabilistic techniques, and motion estimators. Then, using the images captured by the camera, we carry out the image analysis focusing on the subset of the 3D model spatially delimited by the previously obtained coarse estimation. Because of the difficulties found to build accurate 3D models in large and repetitive environments, our proposal makes use of state-of-the-art IMU data processing techniques during the training phase, in order to reliably generate 3D representations of the targeted environment. This process solves typical scalability issues related to visually repetitive structures in large indoor scenarios. The fact of getting high accurate 3D representations of the testbed scenario improves the efficiency of camera resection techniques, reducing the estimation error to 5 centimeters, with response times below 250 milliseconds. The set of techniques presented supports a wide range of location-based applications, from those requiring a coarse estimation to those with high accuracy requirements.

La tesis titulada “Adecuación y Optimización de las Redes de Distribución Eléctrica en la zona Sur Altina del Valle del Mantaro-Huancayo”, tiene como objetivo Identificar alternativas tecnológicas de conversión de un sistema de distribución monofásico a un sistema trifásico y la implementación de los sistemas de utilización en media tensión, con la finalidad de promocionar los usos productivos de la electricidad, propuestas que permitirán optimizar el uso del recurso energético y generar ahorros económicos. Así mismo se tiene el objetivo contribuir al desarrollo rural y la sostenibilidad financiera de la empresa de distribución eléctrica. En el presente trabajo se realizó una evaluación técnica-económica sobre las alternativas tecnológicas para adecuar y optimizar las redes de distribución eléctrica con la finalidad de promocionar los usos productivos. Para ello se realizó una investigación de campo a nivel descriptivo/correlacional, que consistió en identificar una determinada muestra, en este caso fue los usuarios domésticos de los distritos de Chongos Alto, Chicche y Yanacancha, describiéndose la relación que existe entre la variable independiente (Redes de Distribución Eléctrica) con la variable dependiente (Promoción de Usos Productivos) aplicando cuestionarios a los usuarios mencionados. Así mismo se realizó la evaluación técnica y económica de la implementación de 07 sistemas de utilización en el ámbito de estudio, obteniéndose resultados satisfactorios en los que respecta a los indicadores correspondientes. Los resultados que se obtuvieron son que al implementar las alternativas propuestas de adecuación y optimización de las redes de distribución eléctricas, podremos acceder a un sistema de distribución trifásico para su aplicación en los centros de producción agroindustrial, consecuentemente se podrá promocionar los usos productivos en la Zona Sur Altina del Valle del Mantaro, haciendo posible mejorar el bienestar y la calidad de vida de los pobladores. / Tesis