Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El sistema geotermal El Tatio - La Torta se ubica en la región de Antofagasta, Chile. Se encuentra a una elevación de 4200 a 4300 m.s.n.m y es uno de los campos de geyseres más grandes del hemisferio sur con más de 110 manifestaciones termales conocidas. Se sitúa en el Complejo Volcánico del Altiplano Puna (APVC) el cual, a través de evidencias geofísicas de sísmica y magnetotelúrica (MT), se propone que alberga un cuerpo magmático de escala regional. La zona de estudio se encuentra sobre una serie de rocas volcánicas que provienen de erupciones locales datadas desde el Mioceno y que, durante periodos de inactividad local, actúan procesos erosivos y depositación de materiales de fuentes lejanas como ignimbritas. Estudios geológicos indican que el evento volcánico local más reciente (Pleistoceno-Holoceno) se ha dado en el domo La Torta. Desde 1921 se han realizado diversos estudios geológicos y geofísicos en la zona, sin embargo la caracterización y funcionamiento del sistema geotermal El Tatio - La Torta aún no es clara, por lo que el presente trabajo se realiza para tener un mayor entendimiento y es desarrollado con el apoyo del Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (CEGA) utilizando mediciones de MT que fueron medidas durante el año 2017, abarcando el campo de geyseres de El Tatio y el domo La Torta que se encuentran separados 10 km aproximadamente. Estos datos fueron modelados a través de una inversión de datos con el algoritmo ModEM y los resultados fueron analizados con datos de litología y temperatura de pozos presente en la zona y comparados con datos geofísicos de gravedad, aeromagnetismo y MT realizado anteriormente. El modelo de MT obtenido muestra que en el campo de geyseres de El Tatio existe la presencia de conductores someros asociados con zonas impermeables y otros, a mayor profundidad, relacionados con presencia de sales, alteración hidrotermal o precipitación de otros minerales. A unos 20 km al noreste de El Tatio se encuentra otro conductor en profundidad asociado con la caldera volcánica Laguna Colorada, que se ha evidenciado en estudios anteriores de MT. Además, colindando hacia el lado este del campo de geyseres se encuentra el Cerro Volcán donde existe un conductor en profundidad asociado a la presencia de manifestaciones geotermales que no habían sido documentadas hasta el momento. También se observan estructuras resistivas de importancia como es el domo Copacoya, el cual se encuentra adyacente al campo de geyseres (hacia el oeste), actuando como una barrera geológica que no permite que aguas subterráneas fluyan hacia el oeste, por lo que deben hacerlo hacia arriba, ocurriendo manifestaciones geotermales en superficie. Finalmente, al sureste de El Tatio, se encuentra el domo La Torta con la presencia de un resistivo en profundidad asociado a un intrusivo a alta temperatura que sería la zona caliente del sistema geotermal.

El proyecto Perú-Magneto se desarrolla en el Instituto de Radioastronomía (INRAS) de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Este proyecto estudia pulsaciones electromagnéticas de la tierra sólida local con el fin de entender mejor la relación entre los aspectos físicos del tectonismo terrestre y fenómenos electromagnéticos asociados y llegar a un método fiable para predecir sismos. Para esto, utiliza sensores llamados magnetómetros los cuales están ubicados en 10 estaciones distribuidas en los departamentos de Lima, Ica y Tacna. El presente trabajo de tesis presenta el diseño y desarrollo de Módulo de Monitoreo de los magnetómetros del proyecto Perú-Magneto. Este contará con un software central ubicado en el INRAS el cual permitirá visualizar, para cada estación, los niveles de tensión en la batería y paneles solares, la conexión a internet de las estaciones de la red y los datos disponibles en el INRAS para su posterior procesamiento. Estos dos últimos parámetros serán almacenados en bases de datos que serán actualizadas automáticamente, en el caso de la conexión a internet cada 30 minutos, y para los datos disponibles en el INRAS diariamente. El Módulo de Monitoreo incluye también un Sistema de Reinicio Remoto que será diseñado para ser instalado en cada estación. El sistema trabaja mediante mensajes de texto (SMS) que son enviados desde el software central en el INRAS y permiten reiniciar la conexión a internet de la estación o efectuar un reinicio total de los sistemas de la estación. Además, el sistema permitirá conocer la tensión en la batería y paneles solares de la estación en donde se encuentre instalado. Se realizarán pruebas para el Sistema de Reinicio Remoto en un ambiente que replique lo mejor posible las condiciones en las que operará para poder verificar su confiabilidad y autonomía.

El proyecto de tesis trata sobre el desarrollo de simulación de la tasa de absorción específica (SAR) bajo distintas condiciones de exposición a radiaciones no ionizantes. El primer capítulo presenta la definición del problema, en él se explican los motivos de elección del presente trabajo, considerando el incremento de estaciones base y el uso de dispositivos inalámbricos. Posteriormente, se justifica la importancia de dar solución al problema mediante este proyecto de investigación. El segundo capítulo muestra el estado del arte, en el cual se detallan los estudios de investigación y técnicas desarrolladas a la fecha. Luego se presenta el marco teórico, donde se han resumido conceptos básicos de la radiación electromagnética; esta información será de gran importancia para poder entender lo desarrollado y expuesto en los resultados del trabajo. El tercer capítulo consiste en el análisis de diferentes modelos realizados para la región pélvica y la zona de la cadera, luego de una exhaustiva investigación. Asimismo, se detallan los parámetros y propiedades a considerar en la elaboración del modelo de la zona de interés. Posteriormente se desarrolla el modelo de siete capas para la región pélvica y la zona de la cadera utilizando el programa EMPro Agilent. El cuarto capítulo presenta los resultados de Tasa de Absorción Específica (SAR) W/Kg para los diferentes casos de exposición a radiaciones no ionizantes. El desarrollo de este capítulo permite determinar y explicar el valor de SAR por medio del programa EMPro Agilent, dentro del cual se simula que un elemento radiante emite energía sobre la estructura de la región pélvica y cadera. Por último, se destacan las conclusiones y recomendaciones del presente trabajo, luego de haber revisado los estándares de la ICNIRP y haber considerado experiencias previas. Además, se proponen algunos trabajos futuros de acuerdo al análisis de los resultados obtenidos, de modo que se puedan evaluar nuevos alcances no incluidos en el presente trabajo, así como utilizar los resultados para la realización de nuevos proyectos.

En esta tesis se presenta el diseño e implementación de un electroimán y un actuador electrónico por PWM para un módulo experimental de levitación magnética, para realizar pruebas en el área de control y automatización. Este módulo comprende 3 etapas: etapa de sensado, etapa de control y la etapa de potencia. En la construcción de la etapa de potencia destacan el electroimán, el cual es implementado por un núcleo cilíndrico de hierro enrollado con un cable de cobre y cubierto con un material aislante para su protección, además de un actuador electrónico por PWM implementado por un circuito generador de onda triangular y un circuito amplificador de la señal de control que son acoplados hacia el uso de un amplificador operacional en configuración de comparador para la generación de la señal PWM. Esta señal es utilizada para la activación y desactivación de un transistor de potencia. Con el cual es posible reducir el calentamiento que presenta la bobina y el transistor de potencia. Múltiples pruebas de laboratorio se realizaron con el electroimán y el actuador electrónico así como también de todo el sistema. Se logró obtener resultados muy similares a los hallados en la teoría. Tanto en el electroimán como en el actuador electrónico se tuvo una respuesta bastante lineal frente a los cambios de posición de la esfera, este dato fue importante para el diseño del sistema en la etapa de control. Finalmente se logro que la etapa de potencia cumpla con la función de acondicionar la señal generada por el controlador del sistema para que interactue adecuadamente con el electroimán. Este módulo se desarrolló en la sala de manufactura del Centro de Tecnología Avanzada de Manufactura (CETAM) del departamento de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Este prototipo sirve como instrumento útil para realizar prácticas experimentales en el campo de control de sistemas, que puede ser tomado con fines educativos y a su vez pueda ser desarrollado para su aplicación a otros sistemas. Es por ello que el estudio de estos sistemas de levitación magnética presenta un futuro prometedor.

Entre los varios métodos que existen para obtener los parámetros ópticos de películas delgadas, un grupo se centra en el uso de medidas espectrales de reflectancia y transmitancia óptica y otros en el uso de medidas de transmitancia óptica únicamente. En el presente trabajo se desarrolla un método para obtener las constantes ópticas de películas delgadas empleando un estimador global insesgado sin usar modelos de dispersión. Para ello son necesarias medidas adicionales con el fin de incrementar la redundancia. En este caso se mide transmitancia óptica con ángulo de incidencia oblicua variable empleando luz polarizada en películas delgadas de óxido de indio dopado con estaño y terbio. Para emplear la función error total necesitamos un modelo del sistema óptico el cual describe la transmitancia total con un ángulo de incidencia para una película delgada. Para esto se aplica el método de matriz de transferencia para describir el espectro de transmitancia experimental. La base de este método es la evolución del campo electromagnético atreves de una pila de capas. Esta evolución describe dos tipos de interacciones por capa. La primera interacción es la luz interactuando con la interface de dos medios diferentes y esta información se describe mediante una matriz 2x2, los elementos de está matriz dependen de los coeficientes de Fresnel de transmisión y reflexión. La segunda interacción es la penetración de la onda electromagnética en el volumen de la capa y esta información se describe mediante una matriz de 2x2, los elementos de la matriz dependen de la fase y la amortiguación de la amplitud de la onda electromagnética. Cada capa contiene una información que se representa por medio de una matriz 2x2. El espectro de La transmitancia y reflectancia de una pila de capa se representa por el producto ordenado de las matrices que describen los efectos individuales de las fronteras y las de propagación dentro de cada capa. Para obtener el espesor "d", índice de refracción n(λi) y el coeficiente de extinción k(λi) se emplea el método de optimización. El método de optimización consiste en minimizar la función error y obtener las constantes ópticas bajo ciertas restricciones. Para un valor "d ", el índicie de refracción complejo n(λi) + ik(λi) se calcula minimizando la función error en cada longitud de onda. La función error depende de la medida experimental y del modelo teórico para cada longitud de onda. Si aumentamos en la función error la cantidad de medidas independientes en cada longitud de onda y se emplea el método de optimización mayor será la consistencia en la determinación de n(λi) + ik(λi). Para obtener el espesor de la película delgada “d” mediante el método de optimización es necesario garantizar la minimización la función error total. La función error total depende del parámetro "d " y de las medidas independientes. La función error total es equivalente a la suma de la función error de todos los puntos medidos. Para obtener el verdadero espesor de la película delgada se requiere los siguientes pasos. Primero, minimizar la función error total para un espesor “d”. Segundo, realizar el mismo procedimiento para un conjunto de espesores. Tercero, el mejor valor "d " es el mínimo valor del conjunto de resultado al minimizar la función error total aplicado a un conjunto de espesores. Finalmente, el mejor valor "d " se aplica directamente en la función error en cada longitud de onda para determinar n(λi) y k(λi). La obtención de estas constantes ópticas se compara con los resultados del método de la envolvente mejorada.

El presente trabajo describe la generación de pérdidas en la plancha de fierro, por inducción de campo magnético, ante conductores energizados que atraviesan la plancha. Para detallar el fenómeno se utilizó formulación matemática, simulación numérica y experimentación. Para cada metodología se utilizó distintos escenarios de conductores energizados a distintas corrientes eléctricas (1000 A, 1500 A, 2000 A, 2500 A y 3000 A). Primero, se analizó una plancha de fierro, cuyo resultado mostró que solo las pérdidas por acoplamiento magnético, si no son controladas, afectan a la eficiencia del transformador, además, por experimentación se evidenció la generación de puntos calientes. Segundo, se analizó la mitigación de estas pérdidas con un inserto de acero inoxidable AISI 304, lo cual provocó que las pérdidas no se incrementen; por lo tanto, la eficiencia no se ve afectada. Además, producto de la mitigación de pérdidas, se verificó por prueba la eliminación de puntos calientes. Los resultados a distintas corrientes (1000 A, 1500 A, 2000 A, 2500 A y 3000 A) son presentados en gráficas que muestran los resultados en las distintas metodologías. / The present document describes the generation of losses in the iron plate, due to magnetic field induction, when energized conductors cross the plate. Mathematical formulation, numerical simulation and experimentation were used to detail the phenomenon. For each methodology, different scenarios of energized conductors at different electric currents (1000 A, 1500 A, 2000 A, 2500 A and 3000 A) were used. First, an iron plate was analyzed, the result showed that losses due to magnetic coupling, if not controlled, affect the efficiency of the transformer, also by experimentation, the generation of hot spots was evidenced. Second, the mitigation of these losses was analyzed with an AISI 304 stainless steel insert, which caused the losses not to increase; therefore, the efficiency is not affected. In addition, as a result of the loss mitigation, the elimination of hot spots was verified by test. The results at different currents (1000 A, 1500 A, 2000 A, 2500 A and 3000 A) are presented in graphs showing the results in the different methodologies.

El objetivo de esta tesis se centra en extender el tratamiento circuital característico de los problemas cerrados al análisis de problemas abiertos. Las ventajas que se derivan de tal extensión son las mismas que encontramos en un problema cerrado: la sistematicidad en el tratamiento de los problemas, la facilidad para combinar distintas técnicas y el poder disponer de una caracterización unitaria de cada estructura e independiente de la excitación aplicada. Para ello se emplea la matriz de admitancias generalizadas como vehículo de conexión entre problemas que han sido analizados con diversas técnicas / Valero Nogueira, A. (1997). Resolución de problemas electromagnéticos complejos mediante análisis circuital generalizado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/5949

Desde los primeros estudios desarrollados por S.B. Cohn a finales de los años 60, los resonadores dieléctricos, con factor de calidad elevado, han sido utilizados para el diseño de filtros paso-banda de microondas. A partir de la aparición en los años 70 de materiales dieléctricos con las propiedades eléctricas y estabilidad térmica idónes, los resonadores dieléctricos se convirtieron en elementos clave en numerosos diseños de filtros. De hecho, esta tecnología se encuentra frecuentemente en sistemas de comunicaciones míviles y por satélite debido a sus ventajas en términos de reducción de masa y volumen, bajas pérdidas, y estabilidad térmica. Por todo ello, el análisis y diseño riguroso de este tipo de filtros ha suscitado un gran interés en la literatura técnica. El objetivo principal de esta tesis doctoral es el desarrollo de una técnica modal eficiente para caracterizar el comportamiento electromagnético de cavidades resonantes cargadas con dieléctricos. Para ello, se presenta una nueva formulación de ecuación integral en el espacio de estados basada en el método BI-RME (del inglés, boundary integral-resonant mode expansion). En dicha formulación, para resolver la ecuación integral de volumen planteada, el resonador dieléctrico se caracteriza de manera rigurosa por medio de las densidades de carga y corriente de polarización equivalentes definidas en el volumen del objeto dieléctrico. Siguiendo este método, los modos resonantes de las cavidades se obtienen a través de la solución de un problema lineal de autovalres. Así mismo, se obtiene la matriz generalizada de admitancias de la cavidad resonante cargada con dieléctrico como una expansión en serie de polos en el dominio de la varable de Laplace. De esta manera, la respuesta electromagnética de las cavidades resonantes puede resolverse en un rango amplio de puntos de frecuencia haciendo uso de un reducido esfuerzo computacional, y evitando así, cálculos intensos en cada punto de frecuencia. / Gil Raga, J. (2010). Full-wave analysis and design of passive microwave and millimetre-wave devices based on dielectric-loaded cavity resonators [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7442

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

Las películas de óxido de indio dopado con estaño fueron producidas por pulverizaci ón catódica de radio frecuencia sobre sustratos de sílice fundida en condiciones de baja temperatura de sustrato. Las muestras fueron tratadas térmicamente dentro de una atmósfera inerte a diferentes temperaturas para evaluar la evolución de las constantes ópticas y propiedades electricas respecto a la temperatura de calentamiento, con la nalidad de proporcionar un rango más amplio de las propiedades ópticas y eléctricas del material. Se evalúan los modelos de Drude, Hamberg y Sernelius para la absorción de portadores de carga en la región infrarroja y la capacidad de determinar la resistividad eléctrica a partir de medidas de transmitancia óptica. La resistividad eléctrica, composición elemental, índice de refracción, coe ciente de extinci ón, energía de Urbach, ancho de banda óptico, tamaño de grano y el parámetro de red se determinaron sistemáticamente a través de las técnicas de van der Pauw, espectroscopía de rayos x de energía dispersiva, transmitancia óptica, y difracción de rayos x para cada temperatura de recocido. Adicionalmente, se realizaron medidas de efecto Hall y elipsometría espectral en una muestra sin tratamiento térmico y una muestra recocida, para nes comparativos. Finalmente, se evalua el corrimiento de Burstein-Moss con los parámetros obtenidos.