El presente trabajo abarca el proceso de diseño del sistema de uno de los proyectos del Instituto de Radioastronomía (INRAS), denominado Perú-Magneto. Este proyecto consiste en una red de estaciones que detectan señales electromagnéticas en el subsuelo para conocer más sobre la Física y Geofísica del movimiento tectónico de placas en la corteza terrestre y poder detectar señales antecesoras a los sismos. Se tomaron en cuenta los criterios del funcionamiento de las estaciones de magnetómetros que actualmente se encuentran instalados. Con los criterios y con ayuda de herramientas se logró establecer las ubicaciones de 55 estaciones adicionales a las 10 que se tienen hoy en día. Luego del establecimiento de ubicaciones, el acceso, sus condiciones electromagnéticas, análisis de las condiciones de comunicación y transmisión de datos, se procedió a diseñar el plan de instalación y el plan logístico en la instalación de la Red. Por último, como resultados se detallarán todos los costos del proyecto y los planes de instalación y mantenimiento. / Tesis

Ingeniero Civil Eléctrico / Los sensores magnéticos son ampliamente utilizados siendo de gran ayuda en la navegación al ser usados como como una brújula, memorias magnéticas para ordenadores, sistemas automáticos, control de automóviles y detección. Incluso han sido determinantes en medicina mediante la medición del campo magnético del corazón, cerebro o pulmones, revelando información importante acerca de las corrientes dentro del cuerpo. Estas aplicaciones son ampliamente revisadas en la literatura actual, pero la importancia radica en que tienen el mismo centro: el magnetómetro. En el presente trabajo, un magnetómetro es parte de una misión de investigación que se desplegarán en la misión CubeSat SUCHAI 2 y 3 para mediciones in-situ de campo magnético en la magnetosfera bajo el nombre de MAG-SPEL (Magnetometer of Space and Planetary Exploration Laboratory). Este tipo de medición se realiza principalmente por medio de los magnetómetros de gama alta, tales como Search Coil o Flux Gate, que son grandes y robustos. La presente tesis tendrá un enfoque diferente: pequeña escala y sensores de poco valor para los satélites pequeños (CubeSat) solamente usando COTS (componentes comprables de manera fácil y rápida), siguiendo el trabajo realizado por Imperial College y su sensor MAGIC. En este caso los sensores son: pequeños, baratos, replicables, medianamente sensibles y de consumo moderado. Para esto se diseñó todo el sistema mediante el uso de un sensor comercial (HMC1001) y un front-end electrónico acorde para procesar la señal, utilizando las guías del magnetómetro MAGIC con la perspectiva de lograr mejoras tales como: diseño modular, cambio de rieles de voltaje, mejoras sobre el espectro de ruido y tratamiento de la señal differencial, culminando en una mejora de la sensitividad. Se realizaron pruebas para cuantificar las variables de interés, tales como corriente de polarización y consumo, para luego pasar a realizar una calibración utilizando una Helmholzt Cage y un magnetómetro de referencia para una calibración cruzada. Esta calibración se realizó en Boston University utilizando equipo especializado para tal calibración. Todo esto con el fin de demostrar que se puede lograr generar un sensor magnético competitivo basado en MAGIC. Finalmente se logró obtener un magnetómetro levemente superior en comparación al realizado por Imperial College, logrando una sensitividad de 10 50 nT cumpliendo todas las mejoras prometidas alcanzando rangos dinámicos de 45.000 nT y consumos alrededor de 1 W en funcionamiento tri axial además de cumplir con las restricciones impuestas por una misión CubeSat / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT/PCHA/Magíster Nacional / 2015-22150792 y por el Departamento de Postgrado y Postítulo de la Universidad de Chile

En los albores de la humanidad, los movimientos telúricos tuvieron especial atención al ser incomprendidos e, incluso, interpretados como castigo divino. Con el paso del tiempo, científicos se han dedicado a la detección y ubicación de los sismos. Eventualmente, las causas de los mismos pasaron a ser de mayor interés, debido a que, al entender las causas, comportamientos y su relación con otros fenómenos de los sismos, se espera definir métodos de predecirlos eventualmente. Los precursores son fenómenos de naturaleza electromagnética, que ocurren antes de los sismos debido a la presión ejercida por las placas terrestres entre sí. Estos han llegado a ser importantes objetos de estudio en la investigación de métodos para la predicción de sismos como lo es en el caso del Instituto de Radioastronomía de la Pontificia Universidad Católica del Perú (INRAS-PUCP) que actualmente se encuentra investigando la Física de la generación de señales electromagnéticas en la litósfera y desarrollando un sistema de predicción basado en ciertos tipos de precursores electromagnéticos. La razón de ser de la presente tesis surgió a la necesidad del INRAS de instalar un medidor de desplazamiento, caso diferente a los magnetómetros normalmente usados, para investigar y confirmar si alguna relación existe entre desplazamientos de muy baja frecuencia y la aparición de pulsos electromagnéticos precursores de sismos. El desarrollar esta estación remota es una oportunidad para poner en práctica el control de sistemas remotos, diseño de sistemas reguladores de temperatura y manejo energético. Por otro lado, al acomodarse de manera adecuada en los proyectos del INRAS, se hace un aporte en un proyecto mucho mayor el cual pretende, como objetivo final, salvar vidas y minimizar desastres tan impredecibles como lo son los sismos. La presente tesis tiene por objetivo el diseño de una estación remota para el alojamiento y adquisición de datos de un medidor de desplazamiento sísmico, además la transmisión de dichos datos a distancia. Para ello el presente documento se organiza en cuatro capítulos. En el primer capítulo se presenta la problemática donde se menciona la razón de ser del proyecto, los objetivos principales, específicos y el estado de arte actual, además de una breve introducción teórica a la sismología. El segundo capítulo trata acerca del entorno en el cual se desplegará el proyecto, las propuestas de solución inicialmente concebidas y los requerimientos del sistema. El tercer capítulo se presentan las propuestas iniciales que se diseñaron y luego el diseño definitivo en el cual se habrá de basar la estación, así como una comparación cualitativa y cuantitativa con, las antes mencionadas, propuestas iniciales. En el cuarto capítulo se desarrolla de diseño del sistema mecatrónico en sí, en el que se incluyen los subsistemas que componen el proyecto, los componentes electrónicos y mecánicos, los diversos cálculos requeridos para el dimensionamiento de los componentes internos, la programación requerida para los algoritmos de control y los diversos costos del proyecto. Finalmente, se presentan las diversas conclusiones a las que se llegó durante el desarrollo del proyecto.

El presente trabajo abarca el proceso de diseño del sistema de uno de los proyectos del Instituto de Radioastronomía (INRAS), denominado Perú-Magneto. Este proyecto consiste en una red de estaciones que detectan señales electromagnéticas en el subsuelo para conocer más sobre la Física y Geofísica del movimiento tectónico de placas en la corteza terrestre y poder detectar señales antecesoras a los sismos. Se tomaron en cuenta los criterios del funcionamiento de las estaciones de magnetómetros que actualmente se encuentran instalados. Con los criterios y con ayuda de herramientas se logró establecer las ubicaciones de 55 estaciones adicionales a las 10 que se tienen hoy en día. Luego del establecimiento de ubicaciones, el acceso, sus condiciones electromagnéticas, análisis de las condiciones de comunicación y transmisión de datos, se procedió a diseñar el plan de instalación y el plan logístico en la instalación de la Red. Por último, como resultados se detallarán todos los costos del proyecto y los planes de instalación y mantenimiento.

Los fenómenos pre-sísmicos es un tema de investigación ampliamente abordado por la comunidad científica durante las últimas décadas. En el Perú las investigaciones en este tipo de fenómenos se encuentran a la vanguardia, a través del Proyecto Perú-Magneto desarrollado en el Instituto de Radioastronomía de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En la actualidad el proyecto cuenta con una red de diez sensores, siendo la meta en el corto plazo la expansión de la red, instalando nuevos sensores que estarán ubicados a lo largo de toda la costa del Perú. Esto permitirá obtener una amplia base de datos, y analizar de forma continua y a tiempo real los fenómenos ocurridos en la costa. Esto representa un reto en cuanto las etapas de planeamiento, despliegue e instalación, mantenimiento, tratamiento y análisis de los datos. Para afrontar este reto, en esta tesis se presenta un algoritmo que permita identificar las posibles zonas de instalación de los magnetómetros minimizando el costo fijo que representa la conexión a internet móvil de cada uno de estos sensores teniendo en cuenta restricciones como la influencia de ruido mecánico y eléctrico. Por otro lado, el algoritmo también será utilizado para plantear zonas de instalación que, esta vez escogidas por el criterio de un usuario, favorezcan la investigación científica al colocar los sensores que utiliza el proyecto a menor distancia unos de otros. Finalmente, se hará una propuesta de planeamiento para el proyecto utilizando técnicas de Planeamiento Adaptativo, específicamente el Incrementalismo Articulado y se hará una evaluación económica de la expansión de la red de magnetómetros. / Tesis