Plantilla para elaborar Trabajo de investigación de Ingeniería de Software para optar el grado de bachiller en Ingeniería de Software en el Programa Académico de Ingeniería de Software. Facultad de Ingeniería. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.

Plantilla para elaborar Trabajo de investigación de Ingeniería Electrónica para grado de bachiller en Ingeniería Electrónica en el Programa Académico de Ingeniería Electrónica. Facultad de Ingeniería. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.

Plantilla para elaborar Trabajo de investigación de Ingeniería Industrial para optar el grado de bachiller en Ingeniería Industrial en el Programa Académico de Ingeniería industrial. Facultad de Ingeniería. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.

Plantilla para elaborar Trabajo de investigación de Ingeniería Mecatrónica para optar el grado de bachiller en Ingeniería Mecatrónica en el Programa Académico de Ingeniería Mecatrónica. Facultad de Ingeniería. Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / En el contexto socio económico actual de Chile la mayoría de los sistemas tradicionales de control de crecidas son reactivos y resulta imprescindible, en respuesta a un nivel recurrente sin prevenciones claras, ofrecer soluciones a los problemas asociados a fenómenos de crecidas e inundaciones, cambiando el modelo de acción defensiva por un modelo de acción proactiva. En los últimos años se han realizado estudios de pronóstico de crecidas más adecuados a la realidad dentro del campo de las redes neuronales artificiales, mayormente prealimentadas. Continuando los estudios, en esta memoria se utilizan redes neuronales de tipo recurrente, redes dinámicas que liberan el supuesto de que los parámetros característicos de la cuenca sean estacionarios, capaces de modelar la alta NO linealidad del fenómeno y almacenar la historia relevante de la crecida. Se aplican específicamente para el pronóstico en la parte alta de la cuenca del río Mapocho, perteneciente a la hoya hidrográfica del río Maipo. Las variables relevantes son definidas a partir de registros de caudales, precipitaciones y temperaturas en tiempo horario. Posteriormente, se elige como red neuronal óptima aquella que entrega el menor error en el caudal pronosticado, cuya arquitectura, configuración y tipo de entrenamiento constituye un modelo de pronóstico. Se concluye la eficiencia y menor complejidad de considerar una crecida con amplias componentes de frecuencia como set de datos de entrenamiento, en comparación a un set de crecidas “pegadas”, independiente del tipo de red neuronal utilizada y marcadamente en el caso de una red neuronal recurrente. Los pronósticos de caudal obtenidos mediante redes neuronales recurrentes de Elman son de buena calidad tanto en valor como en el tiempo de ocurrencia. Se obtienen errores menores que para otros modelos de pronóstico como son las redes recurrentes de Hopfield, las redes prealimentadas y los modelos paramétricos. En el caso de crecidas pluviales, en la cuenca del Estero Arrayán en La Montosa se obtienen pronósticos certeros hasta con 12 horas de anticipación y en la cuenca del río Mapocho en Los Almendros se recomienda realizar pronósticos sólo hasta con 6 horas de anticipación. En el caso de crecidas de deshielo, en ambas cuencas es posible obtener pronósticos certeros con más de 24 horas de anticipación.

En la presente tesis se estudia la síntesis enzimática en dos etapas de mezclas de acilglicéridos con un alto valor nutricional. El producto obtenido consiste principalmente en triglicéridos estructurados, triglicéridos de cadena media y 1,3-diglicéridos. En el Capítulo 1 se define el concepto de acilglicérido y se describen las principales características de los acilglicéridos utilizados en alimentación humana. Además, se presentan las propiedades buscadas en nuevos glicéridos y el uso de lipasas para la obtención de los mismos, con especial énfasis en el mecanismo de acción y especificidad de estas enzimas. El Capítulo 2 resume los materiales y métodos utilizados para llevar a cabo las reacciones de síntesis durante esta tesis. También se presentan las técnicas utilizadas para analizar los productos de reacción y los protocolos de inmovilización de lipasas. El Capítulo 3 contiene los principales resultados de la síntesis enzimática de 1,3-dicaprina por esterificación de glicerol con ácido cáprico catalizada por Lipozyme RM IM. Se lleva a cabo un diseño de experimentos y se estudian múltiples respuestas. Además, se analiza en detalle la migración de acilo (una reacción secundaria) y se propone un modelo teórico para explicar la participación de la lipasa en esta reacción. iii En el Capítulo 4 se presentan los resultados obtenidos al realizar la separación y purificación de 1,3-dicaprina sintetizada con la reacción descripta en el Capítulo 3. Se estudia la separación de acilgliceroles en un proceso en varias etapas empleando solventes de baja toxicidad. Como paso previo, se analiza la neutralización y separación del ácido cáprico remanente. El Capítulo 5 se centra en el estudio de biocatalizadores para la obtención de mezclas de glicéridos estructurados de alto valor nutricional a través de la esterificación de 1,3-dicaprina con ácido palmítico. Se analiza la actividad y selectividad de enzimas comerciales, en forma libre e inmovilizada. Además, se realiza un exhaustivo análisis de las características de la mezcla de acilglicéridos obtenida con cada biocatalizador. Finalmente, se proponen y discuten varias técnicas para estudiar la composición de estas muestras. En el Capítulo 6 se lleva a cabo un análisis detallado de la isomerización de acilos observada en la etanólisis de triglicéridos. En el mismo se examinan los principales factores que afectan a la reacción de migración de acilo durante la etanólisis de triglicéridos modelo catalizadas por Novozym 435. El Capítulo 7 contiene los resultados más relevantes de la síntesis de 1,3-dicaproil-2-palmitoil glicerol a partir de la esterificación de 1,3-dicaprina con ácido palmítico catalizada por la lipasa de Burkholderia cepacia inmovilizada por adsorción física sobre quitosano. En primer lugar, se estudia la obtención del biocatalizador. A continuación, el mismo se analiza en reacción mediante un diseño de experimentos y se determinan las condiciones óptimas para la síntesis del triglicérido estructurado deseado. Por último, el Capítulo 8 presenta las conclusiones más importantes y relevantes del trabajo experimental llevado a cabo. En este capítulo también se indican los posibles trabajos futuros derivados de la presente tesis.

La amplificación de señales encuentra diversas aplicaciones en dispositivos de audio, video, instrumentación, entre otras. Existen distintos parámetros que cuantifican el desempeño de un amplificador, aunque la eficiencia en la conversión de potencia es muy importante tanto en dispositivos portátiles como en aplicaciones de alta potencia. Los amplificadores conmutados (clase D) tienen una eficiencia máxima teórica del 100% y es principalmente por esto que encuentran cada vez más aplicaciones. Para poder utilizar etapas conmutadas es necesario modular las señales antes del proceso de amplificación propiamente dicho. El esquema de modulación define no sólo la calidad de la señal resultante, sino también parámetros ligados a la etapa de potencia como por ejemplo la velocidad de conmutación y la complejidad del circuito demodulador. La modulación por ancho de pulsos es de fácil implementación y la más usada en los últimos años, sin embargo no es posible obtener señales libres de distorsión en una banda específica. Además la implementación digital introduce importantes productos de distorsión en la banda de interés lo que complica considerablemente el esquema de modulación original para obtener resultados razonables. Una alternativa a la modulación por ancho de pulsos es la denominada modulación click. Este esquema permite obtener señales binarias, aptas para manejar etapas conmutadas, con alta pureza espectral y libres de distorsión. Sin embargo esta técnica fue desarrollada enteramente para señales de tiempo continuo y tiene problemas difíciles de resolver en su versión de tiempo discreto que, sumados a su alta complejidad, han postergado su uso comercial. Esta Tesis se centra en el desarrollo de un modulador enteramente discreto. La arquitectura aquí presentada permite obtener señales binarias con banda base separada y libres de distorsión partiendo de señales muestreadas. Aunque la técnica se basa principalmente en el esquema del modulador click de tiempo continuo, se introducen numerosos cambios y mejoras que permiten el desarrollo de una estructura de cálculo íntegramente digital, haciendo que la modulación de señales en tiempo discreto y sin distorsión se convierta en un objetivo alcanzable. / Signal amplification has a wide variety of applications ranging from audio, video and even instrumentation devices. Many parameters are used to define the performance of an amplifier, although one of the most important is the efficiency in the energy conversion process for both mobile and high-power devices. Switching amplifiers (class-D) are perfect for this task because of their high efficiency, 100 % theoretically, and that is the main reason that have increased their widespread use over the last years. The signal has to be modulated to drive a switching-mode amplification stage. The modulation process not only dictates the achievable quality of the modulated signal, it also sets some parameters of the power stage such as the switching rate and the complexity of the demodulation circuit. Pulse width modulation is one of the most widely used modulation techniques because it is very simple to implement, however it is impossible to completely avoid distortion problems on a given frequency band. Moreover, its digital counterpart suffers from intermodulation products in the baseband that are difficult to remove unless additional processing capabilities are added. Click modulation is an interesting alternative to pulse width modulation. Using this method it is possible to generate binary signals without any distortion components on a user-defined frequency band. Despite its obvious advantage, click modulation was designed to work with continuous-time signals. Its discrete-time version suffers from aliasing and distortion if it is not properly implemented which, added to the fact that it is a complex and computationally-intensive algorithm, has postponed its widespread used over other modulation techniques. This Thesis focuses on the development of an entirely digital click modulator. The proposed architecture allows obtaining binary signals with separated baseband and free of distortion, using discrete-time signals and transforms. Although it is based in the continuous-time click modulator, many changes and improvements are added and as a result an entirely digital modulator is presented which makes discrete-time, distortion-free signal modulation an achievable objective.

En los últimos años, se ha desarrollado un gran interés por la producción de polímeros denominados funcionales o specialties. Los mismos se destacan por poseer algunas propiedades particulares que dan lugar a aplicaciones muy puntuales, lo que permite que estos productos tengan un elevado valor agregado. Deben poseer una estructura molecular específica, por lo que requieren una cuidadosa selección de la técnica de polimerización. Las denominadas polimerizaciones radicalarias por desactivación reversible (RDRP) constituyen una alternativa atractiva para su síntesis, ya que permiten obtener esta clase de polímeros en condiciones operativas y de pureza de reactivos compatibles con la práctica industrial. Existe una compleja interrelación entre las propiedades finales de los polímeros obtenidos por RDRP y las condiciones de operación y diseño del proceso. Por este motivo, es muy provechoso contar con una herramienta de cálculo que permita dilucidar estas relaciones, y facilitar la implementación práctica de las RDRP. En esta tesis se estudia el modelado matemático de la variante de RDRP denominada polimerización por adición-fragmentación reversible (RAFT). En primer lugar, se presenta el desarrollo de un modelo estocástico eficiente en un lenguaje de programación novedoso, que permite obtener resultados confiables en bajos tiempos de cómputo. El modelo permite predecir tanto las propiedades medias como la distribución de pesos moleculares completa. Se lo aplicó para simular polimerizaciones RAFT de acuerdo a las tres teorías cinéticas más aceptadas para este proceso. Los resultados del modelo estocástico se validaron por comparación con los obtenidos por métodos determinísticos. En segundo lugar, se implementó un modelo determinístico para la polimerización en masa de acetato de vinilo por el proceso RAFT. Los parámetros cinéticos del modelo se estimaron utilizando datos experimentales obtenidos en un trabajo de colaboración con la Universidad Federal de Rio de Janeiro. Se utilizó dicho modelo para analizar la influencia de las condiciones operativas sobre las propiedades moleculares del producto. Cabe destacar que el mayor conocimiento adquirido a través de modelos matemáticos ayuda a diseñar, optimizar, y controlar los procesos industriales, así como asegurar la calidad de los productos. Específicamente, los resultados de esta tesis muestran que tanto los modelos estocásticos como los determinísticos constituyen herramientas poderosas para mejorar la comprensión de los procesos de polimerización RAFT. Ambos modelos tienen gran potencial para el diseño de procesos de producción orientados a obtener polímeros con propiedades especificadas de antemano. / The production of functional or specialty polymers has attracted great interest in the last few years. These polymers are high value-added materials because they show some particular properties that make them suitable for high-end niche applications. Since they must have a specific molecular structure, the selection of the polymerization technique used to synthesize them is critical. The so-called Reversible Deactivation Radical Polymerizations (RDRP) are an attractive alternative, since they allow obtaining specialty polymers under mild operating conditions and without requiring extreme purity in the reactants. These characteristic makes RDRP compatible with industrial practice. There is a complex relationship between the final properties of polymers obtained by RDRP and the process operating and design conditions. For this reason, it is valuable to have a mathematical tool to be able to study these relationships, in order to ease the practical implementation of RDRP. This thesis focuses on the mathematical model of the RDRP variant called reversible addition-fragmentation polymerization (RAFT). First, an efficient stochastic model is presented, implemented in a novel programming language. The implemented model allows obtaining reliable results in short computational times. It allows predicting average molecular properties as well as complete molecular weight distributions. It was applied to the simulation of the RAFT process according to the three most accepted kinetic theories. The model was validated by comparison of its predictions with those obtained by deterministic methods. Second, a deterministic model for the bulk polymerization of vinyl acetate by the RAFT process was implemented. The kinetic parameters of the model were estimated using experimental data obtained in a collaborative work with Universidade Federal do Rio de Janeiro. The model was used to analyze the influence of operating conditions on the molecular properties of the product. It must be emphasized that the knowledge gained through mathematical models helps to design, optimize and control the industrial processes, as well as to ensure quality specifications of the product. In particular, the results presented in this thesis show that both stochastic and deterministic mathematical models are powerful tools in the study of RAFT polymerization processes. They have great potential in the design of production processes for materials with pre-specified properties.

La revolución tecnológica iniciada a mediados del siglo pasado con la invención del transistor, a puesto en nuestras manos un sinnúmero de dispositivos electrónicos que están transformando la sociedad moderna. El teléfono inteligente posiblemente es el más notorio de ellos. Todo indica que en el futuro cercano se incrementaría la cantidad de elementos de uso masivo que harán uso de comunicaciones inalámbricas y en los que la antena será uno de sus componentes fundamentales. Los consumidores presionan para que estos dispositivos sean cada vez más pequeños, tengan menor consumo de energía y puedan transmitir mayores tasas de información, requerimientos que en última instancia se trasladan a sus antenas. En contraposición, sus prestaciones dependen en gran medida de su tamaño en relación a la longitud de onda, y por lo tanto reducir sus dimensiones implica deteriorar su ganancia, e ciencia o ancho de banda. Hay en ellas, como siempre sucede en la ingeniería, un balance entre lo que la aplicación requiere y lo que la física permite. Esta tesis trata sobre estas antenas, denominadas eléctricamente pequeñas y se enfoca en dos aplicaciones: las comunicaciones satelitales y los sistemas UHF RFID; proponiendo soluciones novedosas para mejorar sus prestaciones como así también facilitar su diseño. Se presentarán dos antenas cuyo rasgo distintivo es que irradian ondas con polarización circular y están diseñadas a partir de elementos sencillos, los dipolos acortados. Una de ellas, destinada a un satélite pequeño, aprovecha la propia estructura metálica del satélite para mejorar las prestaciones de los dipolos cruzados. La otra, destinada a un tag de UHF RFID, se distingue por incorporar una red de adaptación de impedancias simple y que permite la fabricación de la antena con costos bajos, requerimiento fundamental de los sistemas de identifi cación automática. Diseñar una antena con estas características requiere conocer a priori la impedancia del chip, para lo cual se ideó un procedimiento que, a diferencia de los métodos convencionales, permite caracterizarla completamente. En tanto que para la antena se desarrolló una técnica de medición basada en un balun de bajo costo construido en placas de circuito impreso. / The technological revolution that began in the middle of the last century with the invention of the transistor put in our hands countless electronic devices that are transforming modern society. The smartphone is possibly the most notorious of them. Everything points to the fact that shortly the number of mass-use items that will make use of wireless communications, and where the antenna will be one of its fundamental components will increase. Consumers are pushing for these devices to become smaller, have lower power consumption, and can transmit higher rates of information, requirements that ultimately transfer to their antennas. In contrast, its performance depends to a large extent on its size relative to the wavelength, and therefore reducing its dimensions involves impairing its gain, e ciency, or bandwidth. There is in them, as always happens in engineering, a balance between what the application requires and what physics allows. This thesis deals with these antennas, called electrically small and focuses on two applications: satellite communications and UHF RFID systems; proposing novel solutions to improve its performance as well as facilitate its design. Two antennas will be presented, whose distinctive feature is that they radiate waves with circular polarization and are designed from simple elements, the shortened dipoles. One of them, intended for a small satellite, takes advantage of the satellite's metal structure to improve the performance of the crossed dipoles. The other, intended for an RFID UHF tag, is distinguished by incorporating a simple impedance matching network, and which allows the manufacture of the antenna with low costs, a fundamental requirement of automatic identi cation systems. Designing an antenna with these characteristics requires a priori knowledge of the chip impedance, for which a procedure was designed that, unlike conventional methods, allows it to be fully characterized. While for the antenna, a measurement technique was developed based on a low-cost balun built on printed circuit boards.

Se presenta un estudio de la pirólisis de biomasa lignocelulósica para la obtención de biolíquidos. Específicamente se estudia la cáscara de girasol, biomasa abundante en la región de Bahía Blanca. También se estudian: orujo de aceituna, aserrín de pino y cáscara de maní. En el Capítulo 1 se describe el estado del aprovechamiento de biomasa. Se describen los componentes principales de la biomasa y los procesos de aprovechamiento de biomasa para obtener biolíquidos. Se plantean los objetivos de la tesis. En el Capítulo 2 se analiza la composición de las biomasas que se emplearán en el estudio. Se determinan las concentraciones de celulosa, hemicelulosa y lignina, y de metales alcalinos. Se realiza un estudio TGA y se estudia el efecto de pre- tratamientos, como el lavado con ácidos fuertes y con álcali. En el Capítulo 3 se realizan pirólisis en dos reactores diferentes y se cuantifican las tres fases, líquida, sólida y gaseosa. Se estudia mediante cromatografía gaseosa acoplada a espectroscopia de masas, la composición de los biolíquidos obtenidos. Se finaliza con un análisis de la inestabilidad del líquido pirolítico, concluyendo que espontáneamente se forman gomas como una segunda fase sólida. En el Capítulo 4 se detalla la preparación y caracterización de catalizadores heterogéneos que se emplean en las pirólisis: óxido de cerio, óxido de niobio y MCM -41 en su forma silícea pura y con la presencia de Fe y Al. La caracterización se lleva a cabo mediante TPR, sortometría de N2 a 77K, TEM, FTIR, medidas de acidez potenciométricas y TPD de NH3. En el Capítulo 5 se detalla la pirólisis en presencia de los catalizadores. Se evalúan las cantidades relativas de las tres fases, gaseosa, líquida y sólida y la influencia de las limitaciones difusionales de calor y materia que surgen en las condiciones elegidas. Se lleva a cabo un análisis químico de los biolíquidos de las diferentes pirólisis. Se establece una tendencia general entre las características fisicoquímicas de los catalizadores y la composición de los líquidos. La influencia de la acidez de cada catalizador en la composición del líquido es notoria. En el Capítulo 6 se evalúa la posibilidad de realizar tratamientos a los biolíquidos, fundamentalmente para elevar su estabilidad durante el almacenamiento. Se siguen tratamientos para disminuir la acidez, como realizar un contacto del bio-líquido con sólidos alcalinos. Esto redunda en una notable disminución del pH, aunque algunos compuestos del biolíquido quedan retenidos en el sólido. Por otro lado, se siguen tratamientos de hidrogenación sobre los biolíquidos, empleando catalizadores heterogéneos en un reactor batch. El objetivo es disminuir la concentración de algunos compuestos que participan en reacciones no deseadas durante el almacenamiento. Solamente es posible tratar catalíticamente el líquido obtenido durante la pirólisis de la cáscara de girasol previamente lavada con ácido sulfúrico, empleando niobia. En el Capítulo 7 se presentan las conclusiones finales, determinándose que es posible densificar la cáscara de girasol, transformándola en biolíquidos, mediante pirolisis. Sin embargo es inevitable que aparezcan propiedades no deseadas. Dependiendo de la aplicación potencial del bio-líquido deberían seleccionarse las condiciones experimentales para llevar a cabo la pirolisis (pre-tratamiento, catalizador empleado, tratamiento posterior). / The present study regards the pyrolysis of lignocellulosic biomass for obtaining bio-oils. Specifically, the sunflower husks (which is an abundant waste in the region of Bahía Blanca city) are studied. In addition other waste materials are considered: pine sawdust, olive pomace and peanut husks. In Chapter 1, the employment of biomass is analyzed. The components of lignocellulosic biomass are described. The objectives of this work are presented. In Chapter 2 the composition of the different biomasses are reported. The concentration of cellulose, hemicelluloses and lignin are determined, as well as the one of alkaline metals. A TGA study is carried out. The effects of different pre-treatments on biomass are studied. These treatments are a washing with sulfuric acid and with caustic soda. In Chapter 3 pyrolysis are carried out in two different reactors and the yield to bioliquids, charcoal like solid and gases is determined. A study employing GC, coupled with mass detection is carried out. A study of the instability of the liquids is performed, showing that spontaneously gums are formed in a separated phase during storage. In Chapter 4 a description of the preparation and characterization of the heterogeneous catalysts that are employed in contact with biomass during pyrolysis is carried out. The studied catalysts are: ceria, niobia, and MCM-41 type catalysts (in a pure siliceous form and containing Al and Fe). The characterization is performed by means of TPR, sortometry of N2 at 77K, TEM, FTIR , NH3 TPD and potenciometric titration. In Chapter 5 the catalytic pyrolysis is described. The amount of gas, liquid and solid produced in the different cases is reported, discussing the effect of mass and heat difussional barriers on the results. The chemical analysis of the composition of the bio-oils is carried out. Some trends regarding the relationship between the physicochemical properties of the catalysts and the composition of the liquids are established. An influence of the acidity of the catalysts on the properties of the bio-oils is observed. In Chapter 6 the possibility of carrying out upgrading treatments to the bio-oils is evaluated. Some simple treatment of bio-oils are performed in order to decrease their acidity, for example contacting the bio-oils with alkaline solids. This procedure leads to a notable diminution of pH, although certain compounds of the liquids remains retained in the solid. Besides, a catalytic hydrogenation of the bio-oils is performed using heterogeneous catalysts in a Batch reactor. It is not possible to perform catalytic treatments to the bio-oils sunflower seed husks since the catalysts became deactivated. The only possibility is to upgrade the bio-oil obtained from the pyrolysis of the husks previously washed with sulfuric acid. Such a liquid can be upgraded by a catalytic reduction in a batch reactor using niobia based catalyst. In Chapter 7 the final conclusions are presented, indicating that it is possible to obtain a densification of sunflower seed husks, obtaining bio-oils from pyrolysis. However it is not possible to avoid all the disadvantages of the bio-oils. The experimental parameters of pyrolysis (pre-treatment, employment of a heterogeneous catalyst, upgrading) should be selected based on the use of the bio-oil.