Existe un silencio sísmico en algunas regiones del Perú, principalmente en Lima Metropolitana y Callao, Áncash e Ica. De acuerdo a estudios realizados por el Instituto Geofísico del Perú, sus efectos secundarios proyectan la ocurrencia de un tsunami seguido de múltiples eventos como deslizamientos y licuación de suelos. Actualmente el Perú, no cuenta con un Sistema de Alerta Temprana (SAT) operativo para lograr el impacto esperado en la diseminación del mensaje. La Televisión Digital Terrestre dispone del desarrollo de un SAT basado en la tecnología Emergency Warning Broadcast System (EWBS), sin embargo, carece de receptores capaces de recibir las señales de emergencia en interiores como hogares, comisarías, estaciones de bomberos, hospitales, colegios y universidades. El presente trabajo de investigación hace una revisión tanto local como internacional de los Sistemas de Alerta Temprana para tsunamis en la etapa de difusión y comunicación, así como de los conceptos teóricos necesarios para el diseño de un receptor capaz de controlar y mostrar el mensaje de alerta temprana por los televisores digitales. Se concluyó la viabilidad del desarrollo de un receptor prototipo para la etapa de difusión y comunicación de un Sistema de Alerta Temprana para tsunamis. Debido a que las funcionalidades descritas en el estándar ISDB-Tb no son obligatorias para los fabricantes. Por lo tanto, los televisores carecen de la funcionalidad de recibir alertas tempranas por EWBS. Se propuso el modelo solución basado en el estudio de los receptores desarrollados tanto a nivel local como internacional. Asimismo, se identificaron los alcances y limitaciones del receptor prototipo. Por último, se identificó los tres subsistemas principales del receptor prototipo, los cuales son el subsistema de comunicaciones, el subsistema sonoro y el subsistema visual. Los cuales se integrarían en un único sistema para conformar al receptor prototipo de alertas tempranas para tsunamis.

El propósito de este trabajo fue diseñar y fabricar un sistema prototipo de medición que adquiera, de manera experimental, la magnitud de la fuerza necesaria para remover fluidos viscosos adheridos a una superficie plana. Para esto, se estableció el comportamiento de un fluido en función de su viscosidad y la variación de ésta con respecto a la temperatura y presión. Además, se definieron los distintos tipos de fluidos no newtonianos, centrándose en los fluidos viscosos alimenticios, puesto que sus requerimientos por lo general, en cuanto a calidad, son más rigurosos en comparación de otros fluidos usados en la industria. También, se presentó el estado de la tecnología para equipos de enfriamiento de fluidos viscosos y equipos de medición de viscosidad. Luego, se propuso un modelo físico para la remoción de un fluido adherido a una superficie plana y se diseñó, bajo la norma VDI 2221, el sistema prototipo de medición. Después de lo mencionado, se verificó las características mecánicas principales del equipo del sistema prototipo fabricado, puesto que pueden o no cumplir las condiciones de diseño requeridas. Se denominó equipo del sistema prototipo de medición al dispositivo mecánico diseñado montado sin los sensores de medición (sensor de fuerza y sensor de movimiento) y sistema prototipo de medición al equipo acoplado con los sensores de medición mencionados. Habiendo verificado las características mecánicas del sistema prototipo de medición fue posible calcular su incertidumbre mediante ensayos experimentales. Esto ayudó a conocer si los datos adquiridos para la fuerza de remoción son exactos y precisos. Finalmente, con la incertidumbre calculada se hizo pruebas con un fluido de concentración y viscosidad conocidas (fluido caracterizado), y, se evaluó y comparó tanto la exactitud como la precisión de los resultados experimentales adquiridos. / Tesis

In Peru, mining is one of the main drivers behind most developments in engineering, an area of high dynamic forces and high pollution. As an illustration, shovel excavators transport tons of sediment each day while cylinder screens sort the stones by size. Typically, ball or cylindrical bearings support these screens and companies, such as SKF, replace the bearings in regular intervals. Thus, the idea is to implement a system, which can dynamically adapt to loads and dynamical load changes to reduce maintenance intervals and vibrations. Ultimately, for a prototype this thesis presents two design proposals of a homopolar, hybrid active magnetic bearing. Moreover, the selection of an inductive type sensor should represent an adequate solution for determining the shaft position. / In Peru ist der Bergbau einer der Haupttreiber für die meisten Entwicklungen im Ingenieurwesen, einem Bereich mit hohen dynamischen Kräften und hoher Verschmutzung. Beispielsweise transportieren Schaufelbagger täglich Tonnen von Sedimenten, während Zylindersiebe die Steine nach Größe sortieren. Typischerweise werden diese Siebe von Kugel- oder Zylinderlager getragen, welche von Unternehmen wie SKF in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Die Idee ist also, ein System zu implementieren das sich dynamisch an Lasten und dynamische Laständerungen anpassen kann, um Wartungsintervalle und Vibrationen zu reduzieren. Letztendlich stellt diese Arbeit zwei Entwürfe für einen Prototyp eines homopolaren, hybriden aktiven Magnetlagers vor. Darüber hinaus soll die Auswahl eines induktiven Sensors eine geeignete Lösung zur Bestimmung der Wellenposition darstellen. / Tesis

This thesis work begins with the revision of state of the art about active magnetic bearings (AMB), the mathematical methods used to obtain geometric and physical parameters that will influence in the mechanical, electrical design and control system proposed by this prototype. The control system will activate the magnetic bearing to center its shaft, for which it is joined a variable load in order to study the best control performance under different load over the rotor proposed by requirements. When the rotor is not controlled in its own axis even though variable load, a position error will occur that will be corrected by the program of a control system that will center the shaft (rotor). For this design was evaluated generalized AMB models [2], [3], [4] to validate the best identification for this design, furthermore as a consequence to get the best performance for the control system as it was achieved by generalized models and it was evaluated the advantage of this AMB machine through “Two hybrid electromagnet actuators” and variable load fixed to its shaft. For this reason, it was necessary to test a simple AMB with only one electromagnet actuator [4], due to compare enhancement of hybrid characteristics for the electromagnet actuators, for which, also it was evaluated how many actuators could be necessary to join to an AMB system with the target to get the control. It means, in this work there are comparisons between a simple AMB, generalized AMB models and this design, owing to show the achievements of this design. In order to show experimental results in state of the art, it is known that Siemens presented Simotics Active Magnetic Bearings technology for wear free operation in large – machine applications, regulated magnetic fields hold the rotor in suspension precisely without oil or contact, to make this task, sensors capture the position of the shaft 16000 times per second and a regulator adjusts the magnetic field to keep the rotor hovering precisely in the bearing center [1]. By other side the author [4] describes the experimental results in which is proposed that at low speed the bearing parameters are mainly determined by the controller characteristics. While at high speed, the bearing parameters are not only related to the control rule but also related to the speed. This may be due to the influence of eddying effect. [4] Furthermore, by author [3], the algorithm to get fast responses in front of disturbances, the disadvantages of these algorithms are given by not enough memory space to execute them, due to computing time is short compared with rotor displacement response time, and it is defined that it could be possible to execute the control algorithm through a real-time operating system to obtain the desired response [3]. Finally, in reference [6] it is described about filtering every noise as additive white Gaussian noise, by a predictive filter, which is obtained by analyzing Least Mean Square (LMS) and feedback/feedforward algorithm.

First applications of the electromagnetic suspension principle have been in experimental physics, and suggestions to use this principle for suspending transportation vehicles for high-speed trains go back to 1937. There are various ways of designing magnetic suspensions for a contact free support, the magnetic bearing is just one of them [BCK+09]. Most bearings are used in applications involving rotation. Nowadays, the use of contact bearings solves problems in the consumer products, industrial machinery, or transportation equipment (cars, trucks, bicycles, etc). Bearings allow the transmition of power from a motor to moving parts of a rotating machine [M+92]. For a variety of rotating machines, it would be advantageous to replace the mechanical bearings for magnetic bearings, which rely on magnetic elds to perform the same functions of levitation, centering, and thrust control of the rotating parts as those performed by a mechanical bearing. An advantage of the magnetic bearings (controlled or not) against purely mechanical is that magnetic bearings are contactless [BHP12]. As a consequence these properties allow novel constructions, high speeds with the possibility of active vibration control, operation with no mechanical wear, less maintenance and therefore lower costs. On the other hand, the complexity of the active (controlled) and passive (not controlled) magnetic bearings requires more knowledge from mechanics, electronics and control [LJKA06]. The passive magnetic bearing (PMB) presents low power loss because of the absence of current, lack of active control ability and low damping sti ness [FM01, SH08]. On the other hand, active magnetic bearing (AMB) has better control ability and high sti ness, whereas it su ers from high power loss due to the biased current [JJYX09]. Scientists of the 1930s began investigating active systems using electromagnets for high-speed ultracentrifuges. However, not controlled magnetic bearings are physically unstable and controlled systems only provide proper sti ness and damping through sophisticated controllers and algorithms. This is precisely why, until the last decade, magnetic bearings did not become a practical alternative to rolling element bearings. Today, magnetic bearing technology has become viable because of advances in microprocessing controllers that allow for con dent and robust active control [CJM04]. Magnetic bearings operate contactlessly and are therefore free of lubricant and wear. They are largely immune to heat, cold and aggressive substances and are operational in vacuum. Because of their low energy losses they are suited for applications with high rotation speeds. The forces act through an air gap, which allows magnetic suspension through hermetic encapsulations [Bet00]. / Tesis

In this thesis the algorithms and strategies for active magnetic bearing should be analysed, implemented and simulated in Matlab as well as experimentally tested in the real-time computation system for a prototype of active magnetic bearing. Develop a general method and algorithm identi cation for active magnetic bearings prototype and get real system parameters that allow generate the equation of state of the system to control its further development. The specific objectives in this Thesis are: Develop a data acquisition system for the AMBs. Analyse the mathematical model of the system from the real system. Conduct experiments of a physical model for data collection. Develop an identification algorithm for the parameters of the real AMBs. Validate system developed by testing the prototype. / Tesis

El estudio que da lugar a la presente Tesis Doctoral está motivado por la necesidad de escalar los reactores para llevar a cabo la regeneración electroquímica de carbones activados (CAs), así como por la necesidad de optimizar las variables experimentales más relevantes de este proceso con el fin de conseguir una tecnología eficiente con el menor coste posible. El CA es un material ampliamente utilizado en la industria por su capacidad de adsorción, pero, para que sea viable económicamente, es necesario que se desarrollen tecnologías que sean capaces de recuperar las propiedades texturales iniciales y, por tanto, que se pueda reutilizar. En este sentido, la tecnología aplicada actualmente a nivel industrial es la regeneración térmica. Una alternativa que puede suponer una mejora desde el punto de vista medioambiental y económico se encuentra la regeneración electroquímica que está desarrollada a escala de laboratorio. Por tanto, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral es el estudio de la regeneración electroquímica de CAs gastados en condiciones reales en diferentes estaciones de tratamiento de agua potable empleando diferentes reactores electroquímicos a distinta escala. La presente Tesis Doctoral se basa en la regeneración electroquímica de CAs a escala de planta piloto. En primer lugar, se estudia el proceso de escalado del reactor electroquímico desde un nivel de laboratorio (6 g de capacidad) hasta escala de planta piloto (15 kg de capacidad), teniendo un reactor intermedio a escala de banco (3.5 kg de capacidad). Para ello, se diseñan dos reactores en configuración de placas paralelas y un prototipo alternativo en configuración de electrodos cilíndricos concéntricos. En segundo lugar, se optimizan las diferentes variables experimentales con el objetivo de alcanzar la mayor eficiencia de regeneración al menor coste posible. Los parámetros objeto de estudio son: tipo de regeneración, configuración del reactor electroquímico, tipo, concentración y caudal de electrolito, tiempo de tratamiento y composición del material de los electrodos. Además, se han regenerado diferentes CAs usados durante 3-10 años en varias industrias de tratamiento de aguas y químicas. Por último, se realiza un ensayo de adsorción en disolución de un contaminante emergente como el bisfenol A sobre los CAs regenerados electroquímicamente con el fin de demostrar que pueden volver a aplicarse como material adsorbente de garantías. Los resultados de esta investigación han conducido a las siguientes conclusiones generales: 1. El proceso de escalado desde la celda electroquímica filtro-prensa con una capacidad de 6 g de CA hasta dos reactores electroquímicos con configuración de placas paralelas con capacidad para 3.5 y 15 kg de CA no puede ser directo debido al tamaño inviable del reactor y de las necesidades de la fuente de alimentación. Para evitar estos problemas, se propone un escalado modificado en el que los parámetros de distancia entre electrodos, tiempo de residencia, volumen específico de electrolito en el tanque y concentración de electrolito, se cambian para alcanzar unos parámetros de diseño aceptable para la construcción y funcionamiento de los reactores. 2. Se han diseñado y construido dos reactores electroquímicos con configuración de electrodos planos paralelos con capacidad para 3.5 y 15 kg, respectivamente. La regeneración electroquímica del CA usado en condiciones reales se puede lograr con una recuperación de la porosidad superior al 95% utilizando ambos reactores. 3. Las condiciones experimentales que permiten alcanzar, con estos CAs saturados en condiciones reales, una eficiencia de regeneración superior al 95% en un reactor electroquímico filtro-prensa son: ácido sulfúrico 0.05 M como electrolito, densidad de corriente de 0.025 A/cm2, con separación de compartimentos y el CA colocado en el compartimento catódico. 4. Las condiciones más favorables para lograr una eficiencia de regeneración, con estos CAs saturados en condiciones reales, superior al 95% empleando un reactor de electrodos de placas paralelas a escala laboratorio con capacidad para 3.5 kg de CA son: configuración con separación de compartimentos, regeneración catódica, densidad de corriente de 0.025 A/cm2 y ácido sulfúrico 0.5 M como electrolito. Sin embargo, tras el tratamiento electroquímico, se produce una oxidación parcial del CA. Finalmente, se concluye que el acero inoxidable puede utilizarse como material catódico y que, a partir de la cuarta hora de tratamiento, el aumento en la eficiencia de regeneración es despreciable. 5. La regeneración electroquímica también se puede lograr de manera satisfactoria utilizando el reactor diseñado a escala de planta piloto con electrodos de placas paralelas. En las condiciones experimentales adecuadas (0.5 M y 750 L/h como caudal de electrolito, Pt/Ti como ánodo y acero inoxidable como cátodo, 70 A de intensidad durante 2 h) se obtiene una recuperación de la porosidad superior al 95%. Por otra parte, la oxidación producida por el tratamiento electroquímico tiene poca influencia ya que la mayor cantidad de grupos oxigenados producidos en la superficie el material se debe al uso de este en la ETAP, puesto que el tratamiento con CA se encuentra tras el tratamiento de desinfección del agua, y las especies oxidantes alcanzan el CA produciendo su oxidación. 6. Se ha diseñado y construido un reactor electroquímico con configuración de electrodos cilíndricos concéntricos de capacidad 10 kg de CA. La regeneración electroquímica del CA usado en condiciones reales se puede obtener con una recuperación de la porosidad superior al 95% utilizando este reactor electroquímico a escala de planta piloto. 7. Las condiciones experimentales óptimas para lograr un 95% de eficiencia de regeneración con el reactor a escala de planta piloto de electrodos concéntricos cilíndricos son: ácido sulfúrico 0.25 M como electrolito y un flujo de 750 L/h, Pt/Ti como ánodo, acero inoxidable como cátodo y 27 A de intensidad durante 2 h. Por otra parte, se debe destacar que los reactores propuestos a escala de planta piloto presentan una reducción del consumo energético del 98% en comparación con la fabricación de CA y, superior al 90%, en comparación con la tecnología de regeneración térmica convencional. 8. Del proceso de validación en la celda filtro-prensa se concluye que, para lograr una eficiencia de regeneración satisfactoria, el área superficial del CA gastado debe ser superior a 600 m2/g, mismo valor solicitado por empresas de regeneración térmica. En el caso de CAs impregnados con álcalis, se puede lograr una buena recuperación de la porosidad. Sin embargo, habría que aplicar un tratamiento de impregnación posterior para tener las mismas características que el material de partida. Por otra parte, los CAs que no pueden regenerarse térmicamente difícilmente pueden regenerarse por el método electroquímico. Finalmente, hay que destacar que cada CA gastado necesita unas condiciones experimentales de regeneración particulares, especialmente dependiendo de la industria que lo genera. 9. La validación del prototipo a escala de banco con capacidad para 3.5 kg pone de manifiesto que los CAs fabricados mediante aglomeración se regeneran con mayor facilidad que los preparados por el método de activación directa; además, al igual que en el caso del estudio en célula filtro-prensa, el área superficial del CA usado debe ser superior a 600 m2/g para conseguir una buena eficiencia en la regeneración. De esta forma, se comprueba la viabilidad del método electroquímico para la regeneración de CA usado en condiciones reales a nivel industrial; por tanto, se puede considerar como una alternativa al método de regeneración térmica actual. 10. La adsorción de bisfenol A en CAs regenerados electroquímicamente demuestra que, aun presentando una cinética más lenta que la observada en el CA original, se pueden reutilizar para la adsorción de compuestos orgánicos.

La presente tesis expone el diseño energético y las pruebas respectivas sobre un prototipo de tostador solar de granos de cacao de manera que pueda ser replicado en el sector rural del Perú. Esto tiene como finalidad brindarle al agricultor una tecnología nueva de tostado que esté de acuerdo con la calidad del mercado. El tostador usa la potencia térmica otorgada por un concentrados Scheffler de 8m2 de superficie llegado a aprovechar 3.8 kW de potencia, haciendo posible tostar 3 kg de granos de cacao en media hora, es decir, 6 kg en una hora en dos etapas. En los capítulos iniciales se muestra una descripción del funcionamiento y aplicaciones de uso del concentrador Scheffler. También la metodología del diseño para definir un proyecto definitivo óptimo. Luego se realiza un análisis térmico del tostador, evaluando las temperaturas, potencia entregada por el sol y la potencia recibida, con la finalidad de obtener expresiones que permitan simular el comportamiento del tostador antes de construir un primer prototipo. De la misma manera, se realiza un análisis de las partes más importantes de la máquina como son la estructura, el motor y el sistema de transmisión. Finalmente, el prototipo construido se somete a diversas pruebas para así validar todo el análisis teórico realizado y comprobar que, efectivamente, el tostador cumple con la meta principal que es tostar granos de cacao.

O trabalho aqui apresentado descreve algumas pesquisas em teste de circuitos integrados. Estas pesquisas consistem, por um lado, na análise de falhas e por outro, na validação de protótipos, ambas fazendo uso de técnicas de teste com feixe de elétrons. A primeira parte deste trabalho apresenta uma revisão dos princípios do teste com feixe de elétrons, bem como descreve as pesquisas correntemente em desenvolvimento no laboratório TIM3-INPG. Também são abordados temas como o tratamento de imagem em contraste de potencial e projeto visando a testabilidade de circuitos no teste com feixe de elétrons. Quanto a este último assunto, sua inclusão neste trabalho visou apresentar, aqueles que trabalham na área de projetos de circuitos, desconhecedores dos problemas do MEV, idéias de como realizar seu projeto a fim de tornar a tarefa de depuração do protótipo pelo feixe de elétrons o mais fácil possível. A segunda parte descreve experimentos práticos na área de validação de protótipos, onde duas técnicas pertinentes foram utilizadas e o estudo de um caso real foi apresentado. A primeira técnica é baseada na adaptação de uma ferramenta de comparação de múltiplas imagens adjacentes, que foi originalmente desenvolvida para o processo de análise de falhas. A segunda técnica utilizada faz uso de um sistema especialista que, baseado no conhecimento adquirido do circuito, gera o diagnóstico automático de falha. Os desempenhos destas duas ferramentas são apresentados e discutidos, bem como é fornecido o diagnóstico de falha para o circuito protótipo utilizado. Como conclusão, são propostos futuros desenvolvimentos no processo de validação de protótipo. Estes melhoramentos objetivam tanto a completa automação do processo quanto o enriquecimento da informação provida no final do processo de diagnóstico de falha, de forma a obter-se um ambiente de teste para validação de protótipos apresentando um alto grau de integração e automação. / The work reported herein describes some IC testing research. This research concerns on one hand, failure analysis and on the other hand IC prototype validation, both making use of e-beam testing techniques. The first part of this work presents a review of e-beam testing as well as describes the researches currently in progress at the TIM3-INPG Laboratory. Subjects like voltage contrast image treatment and design for testability in e-beam testing are also discussed. Considering the last theme, it was included in this work in order to provide to the IC designers, whose knowledge about the SEM problems is not enough, some ideas on the way of how to accomplish their design to make the prototype validation process as easy as possible. The second part describes practical experiments in the prototype validation domain, where two approaches were used and a real case study was presented. The first approach is based on the multiple adjacent images comparison process adaptation, firstly developed to be used in the failure analysis process. The second technique makes use of an expert system, based on the acquired knowledge of the device under test in order to provide the fault diagnosis. The performances of these two approaches are presented and discussed, as well as, the fault diagnosis to the prototype circuit is presented. As conclusion, it is proposed further developments in the prototype validation approach. These improvements deal with the automation of the entire process as well as the enhancement of the information provided at the end of the fault diagnosis process, in order to obtain a testing environment for prototype validation with high integration and automation degrees.

O trabalho aqui apresentado descreve algumas pesquisas em teste de circuitos integrados. Estas pesquisas consistem, por um lado, na análise de falhas e por outro, na validação de protótipos, ambas fazendo uso de técnicas de teste com feixe de elétrons. A primeira parte deste trabalho apresenta uma revisão dos princípios do teste com feixe de elétrons, bem como descreve as pesquisas correntemente em desenvolvimento no laboratório TIM3-INPG. Também são abordados temas como o tratamento de imagem em contraste de potencial e projeto visando a testabilidade de circuitos no teste com feixe de elétrons. Quanto a este último assunto, sua inclusão neste trabalho visou apresentar, aqueles que trabalham na área de projetos de circuitos, desconhecedores dos problemas do MEV, idéias de como realizar seu projeto a fim de tornar a tarefa de depuração do protótipo pelo feixe de elétrons o mais fácil possível. A segunda parte descreve experimentos práticos na área de validação de protótipos, onde duas técnicas pertinentes foram utilizadas e o estudo de um caso real foi apresentado. A primeira técnica é baseada na adaptação de uma ferramenta de comparação de múltiplas imagens adjacentes, que foi originalmente desenvolvida para o processo de análise de falhas. A segunda técnica utilizada faz uso de um sistema especialista que, baseado no conhecimento adquirido do circuito, gera o diagnóstico automático de falha. Os desempenhos destas duas ferramentas são apresentados e discutidos, bem como é fornecido o diagnóstico de falha para o circuito protótipo utilizado. Como conclusão, são propostos futuros desenvolvimentos no processo de validação de protótipo. Estes melhoramentos objetivam tanto a completa automação do processo quanto o enriquecimento da informação provida no final do processo de diagnóstico de falha, de forma a obter-se um ambiente de teste para validação de protótipos apresentando um alto grau de integração e automação. / The work reported herein describes some IC testing research. This research concerns on one hand, failure analysis and on the other hand IC prototype validation, both making use of e-beam testing techniques. The first part of this work presents a review of e-beam testing as well as describes the researches currently in progress at the TIM3-INPG Laboratory. Subjects like voltage contrast image treatment and design for testability in e-beam testing are also discussed. Considering the last theme, it was included in this work in order to provide to the IC designers, whose knowledge about the SEM problems is not enough, some ideas on the way of how to accomplish their design to make the prototype validation process as easy as possible. The second part describes practical experiments in the prototype validation domain, where two approaches were used and a real case study was presented. The first approach is based on the multiple adjacent images comparison process adaptation, firstly developed to be used in the failure analysis process. The second technique makes use of an expert system, based on the acquired knowledge of the device under test in order to provide the fault diagnosis. The performances of these two approaches are presented and discussed, as well as, the fault diagnosis to the prototype circuit is presented. As conclusion, it is proposed further developments in the prototype validation approach. These improvements deal with the automation of the entire process as well as the enhancement of the information provided at the end of the fault diagnosis process, in order to obtain a testing environment for prototype validation with high integration and automation degrees.