La tuberculosis (TBC) es una enfermedad que posee un gran índice de morbilidad y mortalidad a nivel mundial, especialmente en países con economías en vías de desarrollo como el Perú. Se estima que un tercio de la población de nuestro país es portadora de esta bacteria. El método de diagnóstico usado en el presente trabajo es la baciloscopía de una muestra de esputo usando la técnica de tinción de Ziehl Neelsen .Este método requiere de un trabajo agotador por parte de los laboratoristas quienes se exponen a un posible contagio y realizan un diagnóstico con amplia variabilidad los cuales pueden generar diagnósticos errados. Es por ello que surge la preocupación por el desarrollo de equipos automatizados que disminuyan el tiempo de contacto del laboratorista con la muestra y brinden un diagnóstico estandarizado. Es por tal motivo que la Sección de Electricidad y Electrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú ha desarrollado un sistema de preparación automático de muestras de esputo en simultáneo para el diagnóstico de TBC (PAME) con el objetivo de estandarizar el proceso de tinción. La presente tesis tiene como objetivo realizar el diseño e implementación del equipo, ofreciendo una descripción del funcionamiento de las partes que lo conforman y su funcionamiento en conjunto. Los resultados más importantes por lo tanto serán obtener errores menores a 2°C en las pruebas de calentamiento de muestras y lograr precisiones en los actuadores menores del 5% para el desplazamiento de muestras y del 4% para la dosificación de reactivos. / Tesis

The aim of this master thesis is to design a control system based on model predictive control (MPC) with sensor data fusion for obstacle avoidance. Since the amount of obtained data is larger due to multiple sensors, the required sampling time has to be larger enough in comparison with the calculation time of the optimal problem. Then it is proposed a simplification of the mobile robot model in order to reduce this optimization time. The sensor data fusion technique uses the range information of a laser scanner and the data of a mono-camera acquired from image processing techniques. In image processing different detection algorithms are proposed such as shape and color detection. Therefore an estimation of the obstacles dimension and distance is explained obtaining accurate results. Finally a data fusion for obstacle determination is developed in order to use this information in the optimization control problem as a path constraint. The obtained results show the mobile robot behavior in trajectories tracking and obstacle avoidance problems by comparing two different sampling times. It is concluded that the mobile robot reaches the final desired position while avoiding the detected obstacles along the trajectory. / Ziel dieser Masterarbeit ist, einen Steuerungsentwurf auf Basis der modellprädiktiven Regelung (MPC) mit Sensordatenfusion und zur Hindernisvermeidung. Da die Menge der erhaltenen Daten aufgrund mehrerer Sensoren größer ist, muss die erforderliche Abtastzeit im Vergleich zur Rechenzeit des optimalen Problems größer sein. In der Arbeit wird eine Vereinfachung des mobilen Robotermodells vorgeschlagen, um diese Optimierungszeit zu reduzieren. Die Sensordaten-Fusionstechnik verwendet die Bereichsinformation eines Laserscanners und die Daten einer Monokamera, die durch Bildverarbeitungstechniken gewonnen werden. Bei der Bildverarbeitung werden verschiedene Erfassungsalgorithmen vorgeschlagen, wie z. B. Muster- und Farbdetektion. Eine Schätzung der Hindernisdimension und -distanz wird erklärt, um genaue Ergebnisse zu erzielen. Schließlich wird eine Datenfusion zur Hindernisbestimmung entwickelt, um diese Information im Optimalsteuerungsproblem als Pfadbeschränkung zu nutzen. Die erzielten Ergebnisse zeigen das Verhalten des mobilen Roboters bei Trajektorienverfolgungsund Hindernisvermeidungsproblemen, indem zwei verschiedene Abtastzeiten verglichen werden. Es wird gefolgert, dass der mobile Roboter die endgültige gewünschte Position erreicht, während die erkannten Hindernisse entlang der Trajektorie vermieden werden. / Tesis

Se presenta el diseño e implementación de un vehículo submarino operado remotamente con un sistema de estabilización automático. El vehículo submarino o ROV, por sus siglas en inglés (Remotly Operated Vehicle), tiene tres grados de libertad que le permiten realizar el movimiento arriba-abajo, adelante-atrás y el giro izquierda-derecha. El sistema de estabilización permite que el ROV se mantenga enfocado a un objetivo predeterminado y pueda seguirlo gracias a técnicas de visión por computadora que determinan la distancia y orientación del objetivo y, a un controlador de lógica difusa que gobierna un sistema de propulsión a chorro direccionado por un sistema de transmisión. / Tesis

En este trabajo de tesis se parte de la hipótesis de que: es posible aumentar la eficiencia de las plantas desalinizadoras de agua de mar utilizando sistemas de control inteligente, conformados por controladores multivariables fundamentados en redes neuronales artificiales y modelos matemáticos multivariables basados en las leyes de conservación de la materia y energía. Se empieza describiendo las tecnologías empleadas a nivel industrial para la desalinización de agua, y se continúa con una revisión del estado del arte del modelado y control de las plantas desalinizadoras que se basan en ósmosis inversa. Luego, teniendo en cuenta la polarización de la concentración y utilizando el modelo de solución-difusión para cuantificar el transporte de las sales y del solvente a través de la membrana, se plantean las ecuaciones de balance de materia y energía en la unidad de ósmosis inversa de una planta desalinizadora de agua de mar, obteniéndose un modelo matemático no lineal multivariable. Al validar el modelo con datos experimentales se verifica un buen grado de ajuste. Más adelante, se linealiza el modelo obtenido (alrededor de sus condiciones normales de operación) para conseguir una representación en el espacio de estados, que es utilizada en el diseño de un neurocontrolador dinámico. Se valida el desempeño del controlador diseñado frente a cambios en la referencia, presencia de ruido y rechazo a perturbaciones, encontrándose en todos los casos un desempeño satisfactorio. Posteriormente se realiza un estudio comparativo del desempeño del controlador neuronal diseñado frente a controladores PID, verificándose con bastante claridad la superioridad del controlador neuronal, especialmente en las situaciones en las que cambian significativamente las dos variables controladas a la vez. Se concluye la memoria de tesis haciendo una propuesta de implementación práctica del sistema de control diseñado, que sugiere el uso de una aplicación cliente/servidor OPC con el controlador neuronal implementado en Simulink (en una PC) y la comunicación con la planta a través de un PLC. / Tesis

El presente trabajo tiene por intención sentar las bases necesarias para el desarrollo de sistemas de control y su implementación en los canales de riego más representativos del Perú. Partiendo de la problemática actual en que los recursos hídricos están siendo cada vez más escasos y en el futuro cercano el Perú será uno de los países más afectados de Latinoamérica por los cambios climáticos, lo que ocasionará un estrés hídrico permanente. Ello implica que se requiera la utilización de técnicas adecuadas para una distribución eficiente del agua de acuerdo a las demandas establecidas por los regantes. En este contexto se plantea una solución desde el punto de vista de la Ingeniería de Control y Automatización; con el desarrollo de un controlador neuro-difuso con predictor de Smith (NDPS), a partir de un modelo obtenido mediante técnicas de identificación de sistemas, tomando como base un tramo del canal principal “Imperial de Aragón”, ubicado en la confederación hidrográfica del río Ebro en España. Dicho planteamiento podría luego extenderse mediante su adecuación a otras estructuras hidráulicas como por ejemplo a la primera etapa del Proyecto Chavimochic en la Región la Libertad – Perú. En el capítulo 1, se desarrolló el estado del arte a nivel internacional, el cual consistió en la descripción de los canales principales de riego, sus partes, elementos empleados en la regulación de flujo de agua y de los sistemas de control de la distribución de agua en canales principales de riego. Se aborda en el ámbito nacional la problemática actual que afronta el Perú en cuanto a infraestructuras hidráulicas adecuadas y carencia de sistemas de medición y control de la distribución de agua. En el capítulo 2, se obtuvo un modelo matemático que describe el comportamiento dinámico de un tramo de canal de riego. Para ello se consideraron diversas estructuras de modelos de caja negra y validación para la determinación del mejor modelo. Finalmente se realizó la transformación del modelo obtenido en tiempo discreto a tiempo continuo. En el capítulo 3 se desarrolló el diseño de un controlador neuro-difuso con predictor de Smith para controlar la apertura de la compuerta equivalente aguas arriba de un tramo de un canal principal de riego. Para ello se estableció un modelo discreto en espacio-estado equivalente y en base a las variables de estado establecidas la determinación de un rango de variabilidad para la construcción de una base de reglas. Posteriormente la incorporación de dichas reglas dentro de una estructura neuro-difusa. Además, la incorporación de un predictor de Smith para compensar el retardo de tiempo presente en la dinámica de la planta, con realimentación proporcionada por las salidas estimadas de un filtro de Kalman. Finalmente la comparación del controlador NDPS con un PI con predictor de Smith y evaluación de sus comportamientos. En el capítulo 4 se realizó la propuesta de implementación práctica del controlador desarrollado con la selección de instrumentos para la medición de variables de nivel y posición, la selección de un controlador local y un sistema de monitoreo. Además la selección de los protocolos de comunicación entre los distintos elementos. / Tesis

Los sistemas de destilación, desde hace muchas décadas, vienen siendo ampliamente usados en la industria de procesos químicos, especialmente en refinerías y procesos de acondicionamiento y tratamiento de gas natural. Los objetivos típicos en estos sistemas están asociados al cumplimiento de especificaciones sobre la calidad de los productos, y para lo cual usualmente se cuenta con analizadores online para monitoreo de estas especificaciones como es el caso de cromatógrafos, así como análisis en laboratorio mediante técnicas específicas. / Tesis

El objetivo de la presente tesis consiste en diseñar y desarrollar un sistema de iluminación automatizado y que pueda ser controlado desde un dispositivo móvil que permita administrar mejor la energía eléctrica dedicada a la iluminación del hogar. Para llegar a este objetivo, se optó por usar el protocolo de comunicación Zigbee para poder comunicar inalámbricamente las distintas partes del sistema. Para la interfaz de usuario, se usó diseño web utilizando lenguajes PHP y librerías de Jquerry Mobile; para el manejo de base de datos se usó MySQL y para el programa que se ejecuta en el servidor se utilizó el lenguaje de programación JAVA. Se llegó a la conclusión de que se pudo cumplir satisfactoriamente el desarrollo del sistema automatizado controlable desde la aplicación web, con un tiempo de respuesta aceptable, con algoritmos que toman en consideración niveles de iluminación y presencia y con una interfaz de usuario moderna y eficaz. También se pudo observar que este el sistema tiene varios aspectos por mejorar para poder llegar a tener un sistema de nivel comercial. / Tesis

En el presente trabajo se realizó el diseño de un sistema de iluminación para un jardín usando LEDs de potencia RGB, con el objetivo de presentarlo como una opción frente a sistemas comerciales. Se incluyó el diseño del sistema y una interfaz para ser operada de manera intuitiva en un dispositivo móvil, el cual actualmente es muy usado para varias aplicaciones. El diseño realizado consta de 2 partes. La primera muestra el hardware que incluye tanto los excitadores, los LEDs y el control; y la segunda el desarrollo del software, es decir el programa cuyo fin es lograr controlar los colores, así como los efectos realizados con estos y la programación de la aplicación para el dispositivo móvil. En el primer capítulo, se definen conceptos de iluminación e iluminación de exteriores, particularmente de jardines. Luego, en el segundo capítulo se muestran las tecnologías de iluminación comúnmente usadas, centrando el estudio en las tecnologías en estado sólido, además de presentar los dispositivos móviles más usados y sus respectivos sistemas operativos. En el tercer capítulo se desarrolla el diseño planteado para cubrir los objetivos, tanto en la parte de hardware (excitadores, LEDs de potencia, etc.) como en software (desarrollo de los programas para el control y la interfaz). Finalmente, en el cuarto capítulo se presenta la implementación y funcionamiento. / Tesis

El presente documento consta de cuatro capítulos los cuales se exponen a continuación: 1. En el primer capítulo se presenta la problemática del proceso de control de variables ambientales bajo invernadero, los factores del cultivo en ausencia de un sistema de control de variables ambientales y el análisis de la problemática. 2. En el segundo capítulo se presenta el estado de arte de la investigación, la metodología empleada en el control climático bajo invernadero y los conceptos generales del sistema de control. Finalmente, en este capítulo se presenta el modelo teórico de la investigación y las definiciones operativas del sistema de control. 3. En el tercer capítulo se plantea la hipótesis y se definen los objetivos. También se expone la metodología de la investigación y las consideraciones de base para el diseño. Finalmente se muestran los diagramas de bloques, diagramas de esquemáticos de los circuitos del sistema de control, así como también el diagrama de flujo y el esquema del sistema de control. 4. En el cuarto capítulo se muestran los resultados de las pruebas realizadas con los diferentes circuitos diseñados y simulaciones del programa de control. También se exponen los resultados obtenidos de las simulaciones realizadas y el costo de diseño del sistema de control. Finalmente se presentan las conclusiones obtenidas a lo largo del desarrollo de la investigación del sistema de control ON/OFF de temperatura. También se provee de las recomendaciones para un mejor desempeño del sistema de control. / Tesis

Los cánones de estética de diversas culturas a través de los tiempos han establecido una dentadura saludable y bonita como un símbolo de belleza. En la actualidad el blanqueamiento dental, un procedimiento que mediante el uso de sustancias químicas busca restablecer el color natural de los dientes con el cual nacemos, refuerza esta teoría. Varios métodos y sustancias se usan, sin embargo, uno que está en estudio y teniendo mayor acogida es el blanqueamiento dental con ozono. El uso del ozono para blanqueamiento dental se viene usando en países como España; Este método presenta grandes ventajas sin embargo uno de los problemas es su manipulación debido que a concentraciones muy altas puede ser altamente tóxico para las personas. Por ello la presente tesis tiene como propósito diseñar e implementar un prototipo generador de ozono clínico para blanqueamiento dental basado en descargas coronas con el fin de controlar eléctricamente su grado de concentración y lograr su producción más estable. El diseño e implementación del generador de ozono tiene las siguientes etapas. La primera es la de producción de ozono que se encarga de disociar las moléculas de oxígeno y transformarlas en ozono con 0.05 ppm de concentración, la segunda etapa es la de sensado que se encarga de medir la concentración de ozono producido, la tercera etapa mide el tiempo de producción y controla la concentración de ozono generado, la cuarta etapa es el transporte del ozono para su aplicación. Para la validación de los diseños se efectuaron simulaciones, luego la implementación y pruebas con lo que se comprobó la acción del blanqueamiento de los dientes usando ozono; para lo cual fue necesario exponer la dentadura a la concentración de ozono antes mencionado por 30 minutos. / Tesis