Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-20Bitstream added on 2014-06-13T20:48:00Z : No. of bitstreams: 1 amaral_fcl_me_bauru.pdf: 878445 bytes, checksum: 4f078f3133073c4bc5a0882fbff35667 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A proposta deste trabalho consiste em investigar o comportamento de transformadores de distribuição de 25 KVA e de 45 KVA submetidos a ensaios de impulsos atmosféricos. Essa investigação consistiu da verificação da influência dos valores de tempos de frente e de cauda, da forma de onda do impulso, na amplitude das correntes produzidas nos enrolamentos do transformador durante o ensaio. Tais correntes são usualmente empregadas para avaliar o desempenho elétrico dos transformadores e, nessa dissertação, foram usadas para o treinamento e tese de Redes Neurais Artificiais desenvolvidas como ferramentas inteligentes computacionais. Neste contexto, o desempenho de duas Redes Neurais foi avaliado. A primeira rede usou como variável de entrada, os valores de tempo de frente, de caula e da tensão máxima (crista) e, como saída, a corrente máxima no transformador. Na segunda rede neural, a entrada correspondente ao valor da tensão máxima, da primeira rede neural, é substituída pelo valor da taxa de crescimento da tensão. Com base nos resultados obtidos, pode-se verificar que, para determinados valores de tempos de frente e de cauda, a amplitude da corrente máxima, aumenta ou diminui, apresentando um comportamento não-linear. A utilização das Redes Neurais desenvolvidas neste trabalho poderá auxiliar na escolha das características das formas de onda de impulso que tornem mais sensíveis os ensaios de impulsos atmosféricos em transformadores de distribuição. O objetivo é que esse aumento da sensibilidade do ensaio minimize o empirismo e erros de avaliação, contribuindo para tornar mínima a taxa de falha em transformadores / The proposal of this work is to investigate and to analyze the behavior of 25 kVA and 45 KVA distribution transformers under impulses/surge tests. This research consited in a verification of the influence of front and and tail time values, from surge waverfom, in the current magnitude produced in transformer windings during the test. Such currents are usually employed to evalute the perfomers and, in this dissertation, were used for the training and test the Artificial Neural Networks, developed as intelligent computational tools. In this context, the performance of two Neural Networks was evaluated. This first network has used as entry variables: front and tail time and the maximun voltage (crest) values and, as an exist, the maximum current in transformer. In the second neural network, the entry corresponding to the maximum voltage value, from the first neural network, is replaced by the value of the rate of growth of the voltage. Based on the obtained results, one may find out, for certain values front and tail times values, the amplitude of maximum current, increases or decreases, presenting a non-linear behavior. The use of Neural Networks developed in this work can help someone to choose the best impulse waveform characteristics which make the impulse test in distribution transformers more sinsitive. The objective is that the rising the test sensitivity will minimize the empiricism and errors of assessment, helping to reduce the failure rate in transformers

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-22T15:53:26Z No. of bitstreams: 1 williammassayukisakaguchiyamashita.pdf: 9277047 bytes, checksum: 3a0de46103c4b3001459c13047dfdb1a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T14:09:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 williammassayukisakaguchiyamashita.pdf: 9277047 bytes, checksum: 3a0de46103c4b3001459c13047dfdb1a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T14:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 williammassayukisakaguchiyamashita.pdf: 9277047 bytes, checksum: 3a0de46103c4b3001459c13047dfdb1a (MD5) Previous issue date: 2014-03-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Nas últimas décadas, a incidência global da dengue tem crescido dramaticamente favorecida pelo aumento da mobilidade humana e da urbanização. O estudo da população do mosquito é de grande importância para a saúde pública em países como o Brasil, onde as condições climáticas e ambientais são favoráveis para a propagação desta doença. Este trabalho baseia-se no estudo de modelos matemáticos que tratam do ciclo de vida do mosquito da dengue usando equações diferencias parciais. Nós investigamos a existência de solução na forma de onda viajante para ambos os modelos. Nós usamos um método semi-analítico combinando técnicas de Sistemas Dinâmicos (como a seção de Poincaré e análise local com base no Teorema de Hartman-Grobman) e integração numérica usando Matlab. / In recent decades the global incidence of dengue has grown dramatically by increased human mobility and urbanization. The study of the mosquito population is of great importance for public health in countries like Brazil, where climatic and environmental conditions are favorable for the propagation of this disease. This work is based on the study of mathematical models dealing with the life cycle of the dengue mosquito using partial differential equations. We investigate the existence of a solution in the form of travelling wave for both models. We use a semi-analytical method combining dynamical systems techniques (e.g. Poincaré section and local analysis based on Hartman-Grobman theorem) and numerical integration using Matlab.

En els darrers quinze anys la velocitat de bit dels sistemes de comunicació ionosfèrica s'ha incrementat significativament, passant dels 75 bps als 14400 bps en un ample de banda de 3 KHz. Les millores experimentades en el modelatge i simulació de canal, el desenvolupament dels sistemes ALE i l'aplicació de tècniques digitals (software radio, modulacions de banda ampla, etc.) són, entre altres, alguns dels motius que han permès aquest increment en les prestacions dels equips, fent-los aptes per comunicacions de llarga distància amb requeriments de velocitat de bit moderada.En particular, la propagació ionosfèrica és una tècnica especialment interessant per enllaços des de l'Antàrtida, on la comunicació amb satèl·lits geostacionaris no és sempre possible.El Departament de Comunicacions i Teoria del Senyal de l'Escola d'Enginyeria La Salle (Universitat Ramon Llull) està involucrat, juntament amb l'Observatori de L'Ebre, en un projecte de recerca que té per objectiu l'estudi de l'enllaç ionosfèric que s'estableix entre la Base Antàrtica Espanyola i Roquetes. L'enllaç, que té una longitud de més de 12700 quilòmetres, ha de servir per transmetre les dades procedents d'un sensor geomagnètic situat a la Base, cap a l'Observatori.Aquesta tesi estudia diversos aspectes d'aquest projecte, principalment pel que fa a la caracterització de canal i al disseny de la capa física adaptada per transmissió eficient de dades.En referència a la caracterització de canal es mostren els resultats d'una campanya de 60 dies de sondeig duta a terme durant l'estiu austral 2006/07 en la que s'han realitzat proves de banda estreta i banda ampla per tal d'obtenir, entre altres, la disponibilitat de l'enllaç, relació senyal a soroll i dispersió temporal i freqüencial.En l'àmbit de la transmissió de dades es proposa, justifica i verifica experimentalment una part d'una capa física basada en espectre eixamplat per seqüència directa especialment adaptada a enllaços a llocs remots: (i) Sense atribució de freqüències; (ii) Amb potència de transmissió relativament baixa; (iii) Infraestructura de radiació limitada. La proposta contempla el funcionament amb relacions SNR negatives, dispersió temporal i freqüencial moderada, robustesa a la interferència i baixa densitat espectral de potència. / En los últimos quince años la velocidad de bit de los sistemas de comunicación ionosférica se ha incrementado significativamente, pasando de los 75 bps a los 14400 bps en un ancho de banda de 3 kHz. Las mejoras experimentadas en el modelado y simulación del canal, el desarrollo de los sistemas ALE y la aplicación de técnicas digitales (software radio, modulaciones de banda ancha, etc.) son, entre otros, algunos de los motivos que han permitido este incremento en las prestaciones de los equipos, haciéndolos aptos para comunicaciones de larga distancia con requerimientos de velocidad de bit moderada.En particular, la propagación ionosférica es una técnica especialmente interesante para enlaces desde la Antártida, donde la comunicación con satélites geostacionarios no es siempre posible.El Departamento de Comunicaciones y Teoría de la Señal de la Escuela de Ingeniería La Salle (Universidad Ramon Llull) está involucrado, junto al Observatorio del Ebro, en un proyecto de investigación que tiene por objetivo el estudio del enlace ionosférico que se establece entre la Base Antártica Española y Roquetes. El enlace, que tiene una longitud de más de 12700 kilómetros, debe servir para transmitir los datos procedentes de un sensor geomagnético situado en la Base, hacia el Observatorio.Esta tesis estudia varios aspectos de este proyecto, principalmente por lo que respecta a la caracterización del canal y al diseño de la capa física adaptada para la transmisión eficiente de datos.En lo referente a la caracterización del canal se muestran los resultados de una campaña de 60 días de sondeo llevada a cabo durante el verano austral 2006/07 en la que se han realizado pruebas de banda estrecha y banda ancha para obtener, entre otros, la disponibilidad del enlace, relación señal a ruido y dispersión temporal y frecuencial.En el ámbito de la transmisión de datos se propone, justifica y verifica experimentalmente una parte de una capa física basada en espectro ensanchado por secuencia directa especialmente adaptada a enlaces a lugares remotos: (i) Sin atribución de frecuencias; (ii) Con potencia de transmisión relativamente baja; (iii) Infraestructura de radiación limitada. La propuesta contempla el funcionamiento con relaciones SNR negativas, dispersión temporal y frecuencial moderada, robustez a la interferencia y baja densidad espectral de potencia. / In the last fifteen years the data rate of the ionospheric communication systems has increased significantly from 75 bps to 14400 bps in a 3 KHz bandwidth. The improvements achieved in the field of channel modeling and simulation, ALE systems and the application of digital techniques (e.g. software radio, wideband modulations, etc.) have permitted the design of new equipment with better performance. As a result, the establishment of low power, very long radio links with moderate data rate has become feasible.In special, the ionospheric propagation technique is very appropriate for radio links from the Antarctica, where the communication to geostationary satellites is not always possible.The Communications and Signal Theory Department of La Salle School of Engineering (Universitat Ramon Llull) and the Observatori de l'Ebre are involved in a research project dealing with the study of an ionospheric radio link between the Spanish Antarctic Base and Roquetes. The link is 12700 Km. long and is going to be used to transmit the low data rate information from a geomagnetic sensor installed in the Spanish Antarctic Base.This thesis has been carried out in the framework of this project, and its goals are related to the channel characterization and the partial design of a physical layer adapted to an efficient transmission of information over that link.Regarding the channel characterization, the results of a 60-days sounding survey corresponding to the 2006/07 southern summer are shown. These results include, among others, link availability, signal to noise ratio and delay and Doppler spread.In the field of data transmission a new physical layer is proposed and experimentally verified, on the basis of the channel measurements and adapted to the requirements and the special conditions in the Antarctica. This physical layer is based on direct sequence spread spectrum and his main characteristics are: (i) Intended for an HF communication without a fixed frequency allocation; (ii) Low emitted power; (iii) Simple radiation infrastructure. The proposal takes into account the operation with negative signal to noise ratios, moderate delay and Doppler spreads, robustness against interference and low power spectral density.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents innovative methods for detection and correction of the distorted portions of the secondary current waveforms, which occur due to the core saturation of current transformers (CTs). The detection technique is based on the analysis of the plans formed by the secondary current (i2) and their difference-functions (deln). The distance between consecutive points in these plans has a significant increase when saturation occurs, bucking the trend during the undistorted intervals, which are not corrupted by CT saturation. Additionally, the proposed correction of these signals is based on a technique of curve fitting by least squares, which uses the frequency signal estimated from the secondary current signals as a parameter of compensation. The aforementioned frequency signal is estimated using the Mathematical Morphology operators of dilation and erosion, which are used to estimate future values of the α and β signals obtained from the Clarke Transform. Computational simulations of short circuits were performed to obtain the secondary current signals distorted by CT saturation. The detection method was evaluated in terms of the ability to identify saturation intervals and its speed of response. Moreover, the correction technique was evaluated in terms of the compensation accuracy and its processing time. Calculations of transient error and the use of a full cycle Fourier filter were the basis for the qualitative analysis of the performance of the correction technique. The tests revealed that the combination of the proposed techniques ensures excellent accuracy during correction signals distorted by saturation, showing that the proposals constitute a robust tool for use in numerical relays, increasing the reliability of protection schemes in situations involving the saturation of TCs. / Este trabalho apresenta métodos inovadores para detecção e correção dos trechos distorcidos da forma de onda dos sinais da corrente secundária, que ocorrem em virtude da saturação do núcleo dos transformadores de corrente (TCs). A técnica de detecção é fundamentada na análise dos planos formados pela corrente secundária (i2) e suas funções-diferença (deln). A distância entre pontos consecutivos nesses planos tem um aumento significativo quando a saturação ocorre, contrariando a tendência durante os intervalos não distorcidos por saturação. Além disso, a proposta para correção desses sinais utiliza uma técnica de ajuste de curvas por Mínimos Quadrados, a qual emprega o sinal de frequência estimado a partir dos sinais da corrente secundária como parâmetro de compensação. O referido sinal de frequência é estimado por uma metodologia fundamentada em Morfologia Matemática, cujos operadores de dilatação e erosão são utilizados para estimação de valores futuros dos sinais α e β, obtidos a partir da Transformada de Clarke. Simulações computacionais de curtos-circuitos foram realizadas para a obtenção dos sinais da corrente secundária distorcida por saturação. O método de detecção foi avaliado em termos da capacidade de reconhecimento dos intervalos de saturação e velocidade de resposta. Ainda, a técnica de correção foi avaliada com relação à precisão da compensação e do tempo de processamento. Cálculos de erro transitório e a utilização de um filtro de Fourier de ciclo completo foram a base para a análise qualitativa do desempenho da técnica de correção. Os testes revelaram que a combinação entre as técnicas propostas garante excelente precisão durante a correção dos sinais distorcidos por saturação, mostrando que as propostas constituem uma ferramenta robusta para aplicação em relés numéricos, aumentando a confiabilidade dos esquemas de proteção em situações que envolvam a saturação dos TCs.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims to evaluate the performance of some methods used to detect and correct the distorted portions of the secondary current signal waveform, which occur due to the core saturation of current transformers. Such methods are presented didactically divided among techniques existing in the specialized literature and new methodologies proposed. Involving various mathematical tools, methods of correction and detection were combined for the analyzed cases. Computer simulations of faults were made to obtain secondary current signals distorted by saturation, allowing the evaluation of these methodologies. The detection methods were evaluated in terms of the ability to identify saturation intervals and speed response. Moreover, the correction techniques were evaluated in terms of compensation accuracy and their processing time. Transient error calculations and the use of a full cycle Fourier filter were the basis for the qualitative analysis of the correction techniques performance. In each case analyzed, different performances were verified for the combinations tested. It was found that differences in detection time instants of the distorted portions provide different rates of error to the methodologies that are associated with saturation detectors. In this context, one of the techniques proposed for detection of distorted sections showed good precision, ensuring low errors for one of the associated correction methodologies in all the analyzed cases. Also, it was found that methods based on Least Squares have good accuracy for the correction of signals distorted by saturation. / Este trabalho visa avaliar o desempenho de alguns métodos para detecção e correção dos trechos distorcidos da forma de onda dos sinais de corrente secundária, que ocorrem em virtude da saturação do núcleo dos transformadores de corrente. Tais métodos são apresentados didaticamente, divididos entre técnicas existentes na literatura especializada e novas propostas. Envolvendo variadas ferramentas matemáticas, as metodologias de correção e detecção foram combinadas para análise de casos. Simulações computacionais de curtoscircuitos foram realizadas para a obtenção dos sinais da corrente secundária distorcida por saturação. Os métodos de detecção foram avaliados em termos da capacidade de reconhecimento dos intervalos de saturação e velocidade de resposta. Além disso, as técnicas de correção foram avaliadas em termos da precisão da compensação e do tempo de processamento. Cálculos de erro transitório e a utilização de um filtro de Fourier de ciclo completo foram a base para a análise qualitativa do desempenho das técnicas de correção. Em cada caso analisado, diferentes desempenhos foram verificados. Observou-se que diferenças nos instantes de detecção dos trechos distorcidos propiciam diferentes margens de erro às metodologias de correção, que são associadas aos detectores de saturação. Nesse contexto, uma das técnicas propostas para detecção dos trechos distorcidos apresentou boa precisão, garantindo que uma das metodologias de compensação, a qual foi associada, obtivesse erros relativamente baixos para todos os casos analisados. Também, verificou-se que as metodologias fundamentadas em Mínimos Quadrados possuem boa precisão durante a correção dos sinais distorcidos por saturação.

Orientador: Michael John Brennan / Abstract: The advances in microelectromechanical systems to power supply devices for monitoring the structural integrity, mainly for applications in remote areas or with difficult access, have made energy harvesting from ambient vibration a highly researched topic. Although several electromechanical mechanisms have been proposed for applications in a variety of fields, harvesting energy from railway track vibrations is relatively new, and only a small amount of research is ongoing in this topic. This thesis aims to determine the factors that govern the sleeper vertical vibration induced by a passing train, develop a methodology to emulate this vibration in a laboratory-based system and to derive a model of a load resistance attached to a linear electromagnetic transducer to determine the optimum energy harvested. The study shows the importance of knowing the vibration behaviour of the sleeper in order to tune the energy harvester to the correct excitation frequency. A comparison between piezoelectric and electromagnetic transducers is performed using a two-port network model to determine which transducer performs better for low frequency vibration. To emulate sleeper vibration due to a passing train using an electrodynamic shaker, a compensator filter is designed to remove the system dynamics. An analytical investigation into the energy dissipated by a load resistance attached to an electromagnetic transducer when subject to a time-limited base excitation, which may include the transie... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Avanços em sistemas micro eletromecânico para fornecer energia à dispositivos para monitoramento de integridade estrutural, principalmente para aplicações em áreas remotas ou de difícil acesso, fez de extração de energia a partir de vibrações contidas no ambiente um tópico de pesquisa em destaque. Apesar de que diversos mecanismos eletromecânicos já foram propostos em uma variedade de aplicações, extração de energia à partir de vibrações em linhas férreas é, relativamente, novo e somente algumas pesquisas estão sendo realizadas sobre esse tópico. Esta Tese busca determinar os fatores que governam a vibração vertical do dormente induzida devido a passagem de um trem, desenvolver uma metodologia para emular esta vibração em um sistema em laboratório e derivar um modelo para um transdutor linear eletromagnético com uma carga resistiva acoplada. O estudo mostrou a importância de conhecer o comportamento vibracional do dormente de modo a sintonizar o extrator de energia com a frequência correta de excitação. Uma comparação entre transdutores piezoelétrico e eletromagnético é realizado utilizando um modelo quadripolo para determinar qual transdutor tem um melhor desempenho para vibrações em baixa frequência. Para emular a vibração do dormente devido a passagem de um trem em um agitador eletrodinâmico, um filtro compensador é projetado para remover a dinâmica do sistema. Uma investigação analítica da energia dissipada pela carga resistiva acoplada à um transdutor eletromagnético qua... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

La tomografía de impedancia eléctrica (EIT) permite estimar la conductividad eléctrica interna de un cuerpo. Consiste en aplicar una corriente eléctrica sobre su frontera y medir el potencial eléctrico resultante mediante un arreglo de sensores. Es considerada como una potencial herramienta de diagnóstico médico, caracterizada principalmente por su portabilidad y relativo bajo costo. Si bien se encuentra aún en etapa de desarrollo, está comenzando a ser utilizada en centros de salud para la caracterización del aparato cardio-respiratorio y existe un creciente interés en su aplicación a las neurociencias. Por ejemplo, es posible utilizar la EIT para construir modelos virtuales de la cabeza más precisos mediante la estimación de la conductividad eléctrica de los principales tejidos de la cabeza como un conjunto de parámetros relativamente pequeño, modalidad denominada EIT paramétrico. También se puede utilizar la EIT para generar un mapa de la distribución de conductividad eléctrica interna de un objeto, llamado problema de reconstrucción en EIT. Los cambios de la conductividad eléctrica en la cabeza pueden estar asociados a la actividad neuronal, a focos epilépticos, a accidentes cerebro-vasculares o a tumores. Ambas modalidades de EIT requieren la resolución del problema directo (PD), que consiste en el cálculo de la distribución de potencial eléctrico en el objeto originada por la inyección de corriente sobre su superficie, suponiendo que la conductividad interna es conocida. La estimulación de corriente continua transcraneal (tDCS) es físicamente muy similar a la EIT, pero la corriente eléctrica es aplicada sobre el cuero cabelludo de modo de alterar la tasa de disparos de poblaciones de neuronas en una región de interés. Es una potencial alternativa al empleo de psicofármacos para tratar desórdenes como epilepsia o depresiones. En esta tesis se desarrollan y analizan nuevos métodos para distintos problemas de EIT, centrándose mayormente en aplicaciones a la cabeza humana, y de tDCS. En primer lugar, se describen soluciones analíticas y numéricas para el PD en EIT, estas últimas basadas en el método de los elementos finitos. Luego, se desarrolla un nuevo procedimiento para resolver el PD con bajo costo computacional basado en la formulación del PD en electroencefalografía (EEG). Se propone un nuevo método para determinar la forma de onda de la fuente de corriente que permite desafectar la actividad propia del cerebro con un bajo número de muestras temporales. En EIT paramétrico, se utiliza la cota de Cramér-Rao (CRB) para determinar pares de electrodos convenientes para la inyección de corriente y para analizar límites teóricos en la estimación de las conductividades del cráneo y del cuero cabelludo, modelizándolos como tejidos isótropos y anisótropos. A su vez, se propone el estimador de máxima verosimilitud (MLE) como herramienta para realizar las estimaciones. El MLE se aplica a mediciones simuladas y reales de EIT mostrando un desempeño muy cercano a los límites teóricos. Para el problema de reconstrucción en EIT se adapta el algoritmo sLORETA, muy utilizado en el problema de localización de fuentes de actividad neuronal en EEG. Además, se lo modifica levemente para incorporar la regularización espacial de Laplace. Por otro lado, se introduce la utilización de filtros espaciales adaptivos para localizar cambios de conductividad de pequeño tamaño y estimar su variación temporal. Los resultados muestran mejoras en sesgo y resolución, en comparación con algoritmos de reconstrucción típicos en EIT. Estas mejoras son potencialmente ventajosas en la detección de accidentes cerebro-vasculares y en la localización indirecta de fuentes de actividad neuronal. En tDCS, se desarrolla un nuevo algoritmo para la determinación de patrones de inyección de corriente basado en el principio de reciprocidad y que considera restricciones de seguridad y de hardware. Los resultados obtenidos a partir de simulaciones muestran que el desempeño de dicho algoritmo es comparable al desempeño de algoritmos de optimización tradicionales cuyas soluciones implicarían un equipamiento comparativamente más complejo y costoso. Los métodos desarrollados en la tesis son comparados con métodos pre-existentes y validados a través de simulaciones numéricas por computadora, mediciones sobre maquetas experimentales (ó fantomas) y, de acuerdo con las posibilidades experimentales y respetando los principios de la bioética, mediciones reales sobre humanos. / Electrical impedance tomography (EIT) is a technique to estimate the electrical conductivity of an object. It consists in the application of an electric current on its boundary and the measurement of the resulting electric potential with a sensor array. In clinical practise, it is considered as a potential diagnostic tool characterized by its portability and relatively low cost. While it is still in a development stage, it is starting to be used in health centers to characterize the cardio-respiratory system. In turn, there is an increasing interest of EIT in neuroscience. For example, EIT can be used to estimate the electrical conductivity of the main tissues of the head as a set of a relatively low number of parameters, which is known as bounded or parametric EIT. This is useful for several medical imaging techniques that require realistic and accurate virtual models of the head. EIT can also be used to generate a map of the internal distribution of the electrical conductivity, known as the reconstruction problem. Tracking conductivity changes inside the head is of great interest as they may be related to neuronal activity, epileptic foci, acute stroke, or tumors. Both modalities of EIT require the solution of the EIT forward problem (FP), i.e., the computation of the electric potential distribution due to current injection on the scalp assuming that the electrical conductivity is known. The transcranial direct current stimulation (tDCS) is another technique which is physically very similar to EIT. It consists in injecting a small electric current in a convenient way such that it stimulates specific neuronal populations, increasing or decreasing their firing rate. It is considered as an alternative to psychoactive drugs in the treatment of brain disorders such as epilepsy or depression. This thesis describes the development and analysis of new methods for EIT FP, parametric EIT, reconstruction in EIT, and tDCS, focusing primarily (although not exclusively) in applications to human head. We first describe analytical and numerical approaches for the EIT FP, where the numerical approach is based on the finite element method. Then, we develop a new procedure to solve the EIT FP based on the electroencephalography (EEG) FP formulation, which results in computational advantages. We propose a new method to determine the waveform of the electric current source such that the neuronal activity of the brain can be neglected with the smallest possible number of time samples. In parametric EIT, we use the Cramér-Rao bound (CRB) to determine convenient electrode pairs for the current injection and theoretical limits in the estimation of the electrical conductivity of the main tissues of the head, which we model as isotropic and anisotropic. We propose the maximum likelihood estimator (MLE) to estimate these conductivities and we test it with simulated and real EIT measurements, showing that the MLE performs close to the CRB. We adapt the sLORETA algorithm to the reconstruction problem in EIT. This algorithm is being widely used in the source localization problem in EEG. We also slightly modify it to include the Laplace smoothing prior in the solution. Likewise, we introduce the use of adaptive spatial filters in the localization of conductivity changes and the estimation of its time courses from EIT measurements. The results show improvements over typical EIT algorithms. These improvements may benefit the early detection of acute strokes and the localization of neuronal activity using EIT. In tDCS, we develop a new algorithm to determine convenient current injection patterns. It is based on the reciprocity principle and considers hardware and safety constraints. Our simulation results show that this method performs similarly to other commonly used algorithms that require more complex and costly equipments. The methods we develop and study in this thesis are compared with pre-existing methods and are validated through numerical simulations, measurements on phantoms and, according to the experimental possibilities and bioethical principles, humans.