En la actualidad, con el avance tecnológico, los sistemas de defensa de las Fuerzas Armadas están evolucionando tanto es su complejidad como es su eficiencia; es por ello que en países desarrollados el control digital ha resultado ventajoso en cuanto a la precisión y control de movimientos de dichos sistemas. En nuestro país existen diversos sistemas de defensa; entre los principales se encuentran los cañones antiaéreos terrestres de la Fuerza Aérea del Perú, comúnmente llamado mecanismo de defensa tierra-aire. Hoy en día estos cañones son maniobrados de forma manual por técnicos de dicha Fuerza Armada, es por ello que requieren un control digital para sus movimientos, para obtener así un mejor desempeño del mismo: incrementando la rapidez de su movimiento, obteniendo mayor precisión en sus disparos, eliminando la manipulación directa del hombre y principalmente asegurando la integridad, independencia y soberanía de una nación. En la presente tesis se diseña un sistema electrónico para los movimientos del cañón antiaéreo, dicho sistema se realiza a una escala determinada, la cual se relacionará dependiendo de los cañones antiaéreos terrestres que adquiera la Fuerza Aérea del Perú. El diseño consta de la simulación de un cañón antiaéreo terrestre a escala; los movimientos de este son realizados por medio de motores de elevación y giro, a los que se les adicionó encoders incrementales para verificar la posición. Además se usó una cámara Web, que corrobora la posición mediante las imágenes mostradas en una computadora y a su vez se cuenta con dos velocidades adicionales para la cámara mencionada.

El presente trabajo tiene como objetivo el diseño y desarrollo de un módulo básico que permita la replicación de ADN empleando el proceso de Reacción en Cadena de la Polimerasa, conocido como PCR por sus siglas en inglés de Polymerase Chain Reaction. Para ello el módulo debe ser capaz de controlar de manera precisa un juego de temperaturas configurables por el usuario, con la finalidad de lograr un proceso eficiente. No es parte de la presente tesis el desarrollo de la fuente de alimentación del sistema. Este módulo básico constituye un primer aporte a la intención de desarrollar equipos termocicladores de producción nacional. Los termocicladores se usan en laboratorios de investigación de Biotecnología Moderna y análisis genéticos. Para este objetivo se hace uso de los dispositivos de efecto termoeléctrico conocidos como Celdas Peltier, modelos CP 1.4-127-10L y CP 0.8-254-06L, componentes que permiten obtener cambios de temperatura de manera muy rápida. Para el control de dichas temperaturas se selecciona el sensor YSI 44018, por sus características físicas y de precisión y así garantizar que las muestras de ADN a replicar no se degeneren. Los elementos de potencia y de control utilizados permiten el cumplimiento de las exigencias del protocolo de PCR. Todos los componentes electrónicos son manejados digitalmente por el microcontrolador PIC 16F877 que se programó en lenguaje ensamblador. Las interfaces de entrada-salida las constituyen el teclado matricial y la pantalla LCD respectivamente. Para hacer las pruebas de funcionamiento fue necesaria la construcción de un bloque metálico de plata y el aprovisionamiento de un bloque de aluminio que actuaron como bandeja porta-muestras del módulo diseñado. Con estos elementos se construyó el módulo básico, que alcanzó una rampa de temperatura de 0.4C/s con una precisión de ±0.8C.

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo diseñar e implementar las interfaces hardware y software, el algoritmo de control PID Desacoplado, así como la interface de usuario que permita comandar los movimientos punto a punto, línea recta y circunferencia de un robot serial planar de 3 grados de libertad, con accionamiento eléctrico construido por el CETAM. En un principio se describen algunas de las tecnologías de sistemas de control más comunes implementadas en la actualidad en la robótica de manipuladores seriales, para luego pasar a explicar el modelo teórico del funcionamiento de todo el sistema propuesto. Posteriormente, el presente trabajo realiza un énfasis en el desarrollo del algoritmo de generación de trayectoria, la cinemática directa e inversa y la dinámica directa e inversa para las simulaciones e implementación del sistema. Luego se describe la Interface Usuario a utilizar, su modo de funcionamiento así como el protocolo de comunicación entre el controlador y la computadora. Finalmente se desarrolla el algoritmo de control PI Desacoplado de corriente sintonizándolo de forma analítica así como el control PID Desacoplado de posición sintonizándolo de forma experimental comparando los resultados con la sintonización hecha por software propio de los controladores EPOS UserInterface.

La necesidad de controlar la temperatura del habitáculo del prototipo de Burbuja Neonatal Modelo 3B (prototipo para realizar ensayos preclínicos) desarrollado en nuestra universidad, motivó la ejecución del presente trabajo de tesis, que consistió en diseñar e implementar el control de temperatura del habitáculo del prototipo mencionado en el rango de 25ºC a 37ºC, con un tiempo de calentamiento menor a 90 minutos y una precisión de estabilidad térmica menor a +/- 0.5 ºC, según norma IEC 60601-2-19. El diseño e implementación del control se dividieron en dos fases. En la primera fase, se realizó el control de temperatura en 4 etapas (estudio de la planta de la Burbuja Neonatal 3B; obtención de los parámetros del controlador PID; diseño e implementación del algoritmo de control en el PLC EASY 821-DC-TCX; verificación y reajuste del control de temperatura). Además en el proceso de mejorar la sintonización se encontró problemas de la electrónica. . En la segunda fase, se realizó una reingeniería de la planta: se diseñó e implementó el subsistema electrónico de la Burbuja Artificial Neonatal modelo 3B. Donde el algoritmo de control final posee 2 tipos de controles (P, PID), en un primer momento actúa el controlador proporcional (P=4) y luego actúa el controlador PID (P=2.5; I=2500; D=120); esto con el fin reducir el tiempo de subida y obtener una mejor respuesta. Finalmente el resultado posee una estabilidad térmica de +/- 0.08 ºC y un tiempo de calentamiento de 63.2 minuto. De esta manera es posible cumplir con los requerimientos de control de temperatura según la norma mencionada. Los resultados son muy importantes, pues permitirá a médicos neonatólogos realizar ensayos preclínicos.

El presente trabajo de tesis aborda el tema de cirugía robótica, una tecnología aplicada en países extranjeros y ausente en el Perú. Se busca aplicar la tecnología robótica a la técnica quirúrgica endoscópica en las ramas de laparoscopia y artroscopia. La endoscopia es una técnica que permite al cirujano ver al interior del paciente usando una microcámara que es insertada a través de una pequeña incisión hecha al paciente. Esta técnica puede aplicarse a diferentes partes del cuerpo, cuando se aplica al estómago es llamada laparoscopia y cuando se aplica a la rodilla se le conoce como artroscopia. En Lima, los cirujanos tienen experiencia en la aplicación de laparoscopia y artroscopia aunque su número es reducido debido a la complejidad de aprendizaje y realización de estas técnicas. Por otra parte la tecnología robótica no es aplicada en los hospitales de la capital, a pesar de ello existen nacientes líneas de investigación impulsadas por universidades de las principales ciudades del país. El propósito del presente trabajo de tesis es iniciar una línea de trabajo en cirugía robótica mediante el estudio de los asistentes robóticos para cirugía y el uso de la tecnología robótica disponible en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Se han planteado dos objetivos principales: el diseño de un circuito de control para un actuador de un asistente robótico para artroscopia y la simulación del control de un artroscopio usando un brazo robot industrial. El trabajo está dividido en tres partes: investigación de la problemática en robótica, laparoscopia y artroscopia de Lima, diseño del circuito de control de un actuador para un asistente robótico para artroscopia y simulación del control de un artroscopio usando un brazo robot usado en manufactura. La importancia del diseño del circuito de control radica en el control del movimiento de la cámara que explora la articulación de la rodilla, por otra parte la simulación busca obtener datos que muestren las ventajas de usar tecnología robótica para movimientos precisos de cirugía.

El desarrollo de este trabajo surgió por la necesidad de controlar la temperatura del flujo de gases proporcionado por el sub-sistema de ventilación pulmonar del Prototipo de Equipo de Soporte de Vida Neonatal que se viene desarrollando en la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). Este trabajo tuvo como objetivo diseñar e implementar el algoritmo de control de temperatura para dicho flujo de gases que logre mantener su temperatura en un rango de 36 °C a 37 °C con una precisión de +/- 0.5 °C. Para realizar el diseño e implementación del algoritmo de control de temperatura, primero se obtuvo el modelo matemático de la planta y luego se realizó el estudio de acciones de control proporcional (P), proporcional integrativa (PI) y proporcional integrativa derivativa (PID). Para esto se emplearon simulaciones con ayuda del software Matlab para poder determinar la acción de control más adecuada. Este trabajo incluye además, el diseño e implementación de la etapa de adquisición de datos y la etapa de acondicionamiento para el sensor de temperatura utilizado. El resultado obtenido fue la implementación del algoritmo de control en la planta, con el cual se logró mantener la temperatura del flujo de gases constante en un rango de 36 °C a 37 °C con un error de +/ - 0.3 °C, cumpliendo así con los objetivos establecidos.

Describir los mejores procesos para ejecutar correctamente una estrategia de una forma eficiente y con calidad no es siempre una tarea fácil. La estandarizaci ón de procesos en general y de Vías Clínicas en particular requiere de potentes herramientas de especificación e implementación que apoyen a los expertos en diseño. La utilización de modelos de Flujos de Trabajo (del inglés Work ows) facilita a los expertos en diseño la creación las reglas de ejecución de sus sistemas como si fueran programadores. Aún así debido a la gran mutabilidad de los procesos reales, es muy difícil conocer como los procesos se están ejecutando en la realidad. La utilización de técnicas de reconocimiento de formas pueden ayudar a los expertos en procesos a inferir, a partir de muestras de ejecución pasadas, modelos que expliquen la forma en la que estos procesos están efectivamente ejecutándose. Este paradigma es conocido como Aprendizaje de Flujos de Trabajo (del inglés Work ow Mining). Los cambios de estado en los procesos de cuidado existentes en las Vías Clínicas se basan en los resultados de las acciones. Los modelos actuales de Aprendizaje de Flujos de Trabajo no recogen esta información en sus corpus. Por eso, los actuales sistemas de aprendizaje no cubren las necesidades de problemas complejos como es el caso de las Vías Clínicas. En esta Tesis se van a estudiar los modelos de representación, interpretación y aprendizaje de Flujos de Trabajo con la intención de proponer un modelo adecuado para resolver los problemas que impiden a los diseñadores de procesos complejos, como Vías Clínicas, utilizar técnicas de Aprendizaje de Flujos de Trabajo. Para ello se va a definir un nuevo paradigma adecuado para el apoyo al diseño de Vías Clínicas, además de proporcionar herramientas para su uso. Por esto en esta Tesis se presenta además un modelo de representación de Flujos de Trabajo con una alta expresividad y legibilidad, una herramienta software capaz de ejecutar y simular Flujos de Trab / Fernández Llatas, C. (2009). Representación, interpretación y aprendizaje de flujos de trabajo basado en actividades para la estandarización de vías clínicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4562

[ES] El aumento de la población y el uso incontrolado de recursos y materias primas a escala global ha provocado una pérdida de la calidad ambiental y ha puesto de manifiesto la necesidad de un cambio de la mentalidad de la sociedad. Este cambio ha de articularse a partir de una normativa centrada en los conceptos de sostenibilidad y economía circular y a través del desarrollo e implantación de tecnologías más eficaces y respetuosas con el medio ambiente. El campo de las aguas residuales es uno de los que presenta una mayor capacidad de desarrollo en términos de economía circular y sostenibilidad. Las aguas residuales actúan como sumideros de diferentes recursos como son la energía o los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo. En la actualidad, el nitrógeno es eliminado del agua residual mediante tratamientos biológicos como la nitrificación-desnitrificación que, además de impedir la recuperación de este recurso, tienen un consumo energético elevado. Además, la producción industrial del nitrógeno amoniacal se centra en el proceso Haber-Bosch, el cual es también electro-intensivo. Por todo ello, la necesidad de recuperar el nitrógeno presente en el agua residual ha ido tomando fuerza en los últimos años. Los contactores de membrana de fibra hueca son considerados como una de las tecnologías más prometedoras para la recuperación de nitrógeno. Estas membranas se caracterizan por su hidrofobicidad, lo que permite únicamente el paso de sustancias gaseosas de una corriente a otra. Esta tecnología consiste en poner en contacto una disolución rica en nitrógeno amoniacal a un pH elevado y una disolución ácida. El pH elevado hace que el amonio presente se encuentre en forma de amoniaco gas el cual es capaz de atravesar la membrana siendo capturado en la corriente ácida, normalmente de ácido sulfúrico, dando lugar a una disolución de sulfato de amonio. Esta tecnología destaca por, ser selectiva para el nitrógeno amoniacal, su bajo consumo energético y sus bajas necesidades de espacio para su implementación. En este trabajo se realiza un estudio sobre la aplicación de los contactores de membrana de fibra hueca para la recuperación de nitrógeno en el campo de las aguas residuales, centrándose en los siguientes puntos: - Evaluación del efecto de los principales parámetros operacionales sobre el rendimiento y la velocidad del proceso. Los parámetros en cuestión son el pH, el caudal y la temperatura de la corriente alimento, la superficie de membrana disponible y las características de las corrientes ácida y de alimentación. - Desarrollo de un modelo matemático capaz de representar el proceso de recuperación, así como la evolución del pH durante el mismo. - Estudio económico y ambiental de la implantación de esta tecnología a escala industrial en una depuradora. - Desarrollo de un sistema de control para su operación en continuo. / [CAT] L'augment de la població i l'ús incontrolat de recursos i matèries primeres a escala global ha provocat la pèrdua de qualitat ambiental i ha posat de manifest la necessitat d'un canvi de mentalitat de la societat. Aquest canvi ha d'articular-se d'acord amb una normativa centrada en els conceptes de sostenibilitat i economia circular i mitjançant el desenvolupament i implantació de tecnologies més eficients i respectuoses amb el medi ambient. El camp de les aigües residual és un dels que presenta major capacitat de desenvolupament en termes d'economia circular i sostenibilitat. Les aigües residuals actuen com a embornals de diferents recursos els quals arriben a les estacions depuradores com són l'energia o els nutrients com el nitrogen i el fòsfor. Actualment, el nitrogen és eliminat de l'aigua residual mitjançant tractaments biològics com la nitrificació-desnitrificació, que a més d'impedir la recuperació d'aquest recurs, té un consum energètic elevat. A més, la producció industrial del nitrogen amoniacal es basa en el procés de Haber-Bosch que és també electro-intensiu. Els comptadors de membrana de fibra buida son considerats com una de les tecnologies més prometedores per a la recuperació de nitrogen. Aquestes membranes es caracteritzen per la seua hidrofobicitat, la qual cosa permet únicament el pas de substàncies gasoses d'un corrent a altra. Aquesta tecnologia consisteix a posar en contacte una dissolució rica en nitrogen amoniacal a un pH elevat i una dissolució àcida. El pH elevat fa que l'amoni present es trobi en forma d'amoníac gas que és capaç d'entravessar la membrana sent capturat en el corrent àcida, normalment d'àcid sulfúric, i donant lloc a una dissolució de sulfat d'amoni. Aquesta tecnologia destaca per, ser selectiva per al nitrogen amoniacal, baix consum energètic i poques necessitats d'espai per a la seua implementació. En aquest treball es realitza un estudi sobre l'aplicació dels comptadors de membrana de fibra buida per a la recuperació de nitrogen en el camp de les aigües residuals, basant-se en els següents punts: - S'ha avaluat l'efecte dels principals paràmetres operacionals sobre el rendiment i la velocitat del procés. Aquests paràmetres són el pH, el cabal i la temperatura del corrent d'alimentació, la superfície de la membrana disponible i les característiques dels corrents àcides i d'alimentació. - S'ha desenvolupat un model matemàtic per tal de representar el procés de recuperació així com l'evolució del pH. - S'ha realitzat un estudi econòmic i ambiental de la implantació d'aquesta tecnologia a escala industrial en una depuradora - S'ha desenvolupat un sistema de control per a l'operació en continu. / [EN] Population growth and the global uncontrolled used of resources have reduced environmetal quality and highlighted the need for a change in society's mentality. This change should be carried out by new regulations based on the circular economy and sustainability and through the development and implementation of more efficcient evironmentally-friendly technologies. Wastewater treatment appears as one of the most promising industrial fields in terms of circular economy and sustainability. Wastewater acts as a sink of energy and nutrients such as nitrogen and phosphorous, which end up in wastwater treatment plants. Nitrogen is currently removed by the aerobic biological process called nitrification-denitrification. This process avoids the possibility of recovering nitrogen and requires a high energy consumption. Futhermore, ammonia is produced by the Haber-Bosch process, which also requires a lot of energy, thus increasing the need for nitrogen recovery from wastewater. The hollow fibre membrane contactor has appeared as a promising technology for nitrogen recovery. This hydrophobic membrane favours the passage of free ammonia gas from one side to the other without passing liquids. This technology puts a nitrogen-rich solution high pH stream in contact with an acid solution. The high pH makes ammonia appear as free ammonia gas, which is able to pass through the membrane. This free ammmonia is captured by an acid solution, usually sulphuric acid, producing an ammonia sulphate solution. The main advantages of this tecnology are its low energy consumption, small space requirements and the fact that it is selective to ammonia. This thesis describes an overall study of the potential of hollow fibre membrane contactor for nitrogen recovery from wastewater, for which the following aspects of the tecnlogy have been analyzed: - Operational parameters such as pH, feed Flow rate, temperature, membrane surface and the characteristics of the feed and acid stream. - A mathematical model able to represent pH and nitrogen evolution during the recovery process was developed. - An economical and environmental analysis focused on the implantation of this technology in a wastewater treatment plant. - A control system for optimizing continuous operations. / Noriega Hevia, G. (2021). Recuperación de nitrógeno mediante contactores de membrana: aplicación, modelación y control [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/178972

El empleo de tanques hidráulicos en actividades industriales es recurrente debido a la gran cantidad de industrias que utilizan fluidos y líquidos en sus procesos de producción. Para su correcto funcionamiento es necesario contar con un adecuado control del nivel en estos depósitos para que se aprovechen al máximo los recursos hidráulicos. El presente trabajo presenta un estudio del diseño de un sistema de control multivariable aplicado a una planta de dos tanques acoplados, que representa un proceso frecuente en la industria, y en el cual se pueden utilizar estrategias de control predictivo basado en modelo. La investigación empieza revisando el estado del arte de las técnicas de control que se han diseñado para este sistema basadas en teorías de control clásico, control moderno y control avanzado, entre estos últimos los controladores predictivos. Luego se expone la base teórica del control predictivo por matriz dinámica, estrategia con la cual es factible realizar el diseño de este controlador. Posteriormente, el modelo matemático lineal de la planta estudiada es presentado pues este servirá de referencia para el controlador. Finalmente, se enuncian las conclusiones a las cuales se ha llegado a partir del estudio realizado y se proponen pautas para el diseño del controlador en cuestión a manera de recomendaciones para un trabajo futuro.

La presente investigación evalúa las causas de la contaminación del humedal “Los Pantanos de Villa”, además de obtener las características únicas del entorno para poder ofrecer una solución tecnológica con el fin de sustituir a la intervención humana y de maquinaria pesada en la limpieza de humedales. El objetivo principal es elaborar el diseño preliminar de un vehículo de limpieza teleoperado. Se utiliza la metodología VDI2206 de diseño mecatrónico, la cual involucra realizar un estudio del estado del arte de las tecnologías relacionadas a la limpieza de reservas de agua, proponer las funciones que realiza el sistema, diseñar tres conceptos de solución y seleccionar la solución óptima a partir de un análisis técnico-económico. Se desarrolla el sistema de manera preliminar estableciendo dimensiones generales, diagrama de módulos electrónicos y diagrama de operaciones del sistema. La solución consiste en un vehículo flotante modelo catamarán propulsado por dos motores sin escobillas, el vehículo recolecta residuos sólidos flotantes empleando una red de polietileno, comportándose el vehículo similar a una embarcación pesquera. El vehículo es controlado de manera remota usando módulos transceptores para la intercomunicación de datos y módulos FPV para la transmisión de video. Finalmente, se concluye que la presente solución, un vehículo marino a pequeña escala, cumple con los requerimientos principales de recolección, capacidad de desplazamiento y funcionamiento a radiocontrol. La solución propuesta es innovadora porque emplea únicamente energía eléctrica, cuenta con una capacidad de almacenamiento superior a otros equipos investigados y se caracteriza por poder monitorear el entorno empleando tecnologías de transmisión de video a distancia.