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Edición No. 1 Año 2013
TEORÍA DE CONTROL II (SAIA) EDITORES, REDACCION Y ESTILO.
ALEX REYES JOSE PEÑA ANTONIO ISEA ALEXANDER ESCALONA
Revista dedicada al estudio de la Ingeniería Eléctrica. Correo: teoocontrol@gmail.com
La Revista Electrónica “TEOCONTROL” lanza su primera edición el día 20 de Abril del 2013, la que fue creada con la intención de fomentar el interés en el área de Ingeniería Eléctrica en los estudiantes como en los docentes ya que la revista contiene mucha información sobre tecnologías, avances y conocimientos en el campo de la Ingeniería Eléctrica y Sistemas de Control, lo que la hace una revista informativa y entretenida para sus lectores.
Año: 2013 Abril Barquisimeto Estado Lara Volumen I. No. 1 Periodicidad Semestral.
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Editorial TEOCONTROL es la primera publicación lanzada por el grupo en 2013. Su objetivo es ser un óptimo punto de encuentro entre fabricantes, distribuidores, instituciones y usuarios de productos eléctricos. Así, en cada edición se evidencia compromiso de brindar la mejor y más actualizada información técnica. TEOCONTROL es la revista que el lector necesita, por los significativos aportes de sus informes técnicos y los últimos avances tecnológicos, así como también las primicias sobre productos y capacitación. A la par de sus contenidos, TEOCONTROL posee un diseño que la mantiene a la vanguardia en imagen, utilizando las más modernas tecnologías para lograr un producto final de excelencia.
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Área de Conocimientos El Muestreo Digital Es una de las partes que intervienen en la digitalización de las señales. Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de una señal analógica, siendo el intervalo entre las muestras constante. El ritmo de este muestreo, se denomina frecuencia o tasa de muestreo y determina el número de muestras que se toman en un intervalo de tiempo. El muestreo está basado en el Teorema de Muestras, que es la base de la representación discreta de una señal continua en banda limitada. Es útil en la digitalización de señales (y por consiguiente en las telecomunicaciones) y en la codificación del sonido en formato digital. Independientemente del uso final, el error total de las muestras será igual al error total del sistema de adquisición y conversión más los errores añadidos por el ordenador o cualquier sistema digital. Para dispositivos incrementales, tales como motores paso a paso y conmutadores, el error medio de los datos muestreados no es tan importante como para los dispositivos que requieren señales de control continuas. USOS DEL MUESTREO DIGITAL:
de alta definición para DVD y BD-ROM (Blu-ray Disc).
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Teorema de Nyquist El Ingeniero sueco Harry Nyquist formuló el siguiente teorema para obtener una grabación digital de calidad: “La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”. Este teorema recibe también el nombre de “Condición de Nyquist”.
Es decir, que la tasa de muestreo se debe realizar, al menos, al doble de la frecuencia de los sonidos más agudos que puede captar el oído humano que son 20 mil hertz por segundo (20 kHz). Por ese motivo se escogió la frecuencia de 44,1 kHz como tasa de muestreo para obtener “calidad de CD”, pues al ser un poco más del doble de 20 kHz, incluye las frecuencias más altas que el sentido del oído puede captar.
El teorema trata con el muestreo, que no debe ser confundido o asociado con la cuantificación, proceso que sigue al de muestreo en la digitalización de una señal y que, al contrario del muestreo, no es reversible (se produce una pérdida de información en el proceso de cuantificación, incluso en el caso ideal teórico, que se traduce en una distorsión conocida como error o ruido de cuantificación y que establece un límite teórico superior a la relación señal-ruido). Dicho de otro modo, desde el punto de vista del teorema, las muestras discretas de una señal son valores exactos que aún no han sufrido redondeo o truncamiento alguno sobre una precisión determinada, esto es, aún no han sido cuantificadas. El teorema demuestra que la reconstrucción exacta de una señal periódica continua en banda base a partir de sus muestras es matemáticamente posible si la señal está limitada en banda y la tasa de muestreo es superior al doble de su ancho de banda.
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Conversión analógica-digital La conversión analógica-digital (CAD) consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.
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Control digital desde su Historia… El control automático no se habría podido desarrollar sin un paso previo dado por los controladores con la aparición de los computadores digitales los que abrieron un campo muy amplio de avance. K. Åström hace una reseña de hitos históricos en el llamado control digital que hablan de esta evolución. Hasta el surgimiento de los sistemas digitales el único elemento de cálculo con que contaba la Ingeniería de Control eran los computadores analógicos electrónicos. Lo mismo ocurría con la implementación de los reguladores. Estos se construían con elementos analógicos mecánicos, neumáticos o electrónicos. Pero el desarrollo de la electrónica y de los computadores digitales llevó a cambiar rápidamente la concepción. Los primeros computadores digitales fueron usados en sistemas de control de procesos extremadamente complejos. Con la reducción constante de los precios y tamaño, hoy se implementan reguladores digitales individuales por lazo de control. Los computadores digitales son usados también como herramienta para el análisis y diseño de los sistemas automatizados. La automática o ciencia del control cuenta con elementos mucho más poderosos que en el pasado. Los computadores digitales están en constante progreso especialmente con los avances en la tecnología de la integración en muy alta escala (VLSIT). Se esperan importantes cambios en los próximos años. En un primer momento se intentaba trasladar todos los algoritmos y mecanismos de diseño del campo analógico a los elementos digitales. Pero la teoría del control ha avanzado creando técnicas imposibles de implementar en forma analógica. Por lo tanto existen dos formas de analizar los sistemas discretos. Una, como una aproximación de los reguladores analógicos, pero ésta es una visión pobre y los resultados a lo sumo son iguales a los obtenidos anteriormente. La segunda es ver a los sistemas discretos de control como algo distinto y de esta manera obtener conclusiones más poderosas.
Un sistema discreto se inserta en el lazo de control a fin de reemplazar el regulador pero e1 proceso físico continúa siendo continuo, en la mayoría de los casos de interés. La señal de salida se muestrea cada cierto tiempo (llamado período de muestreo) y se discretizada mediante un conversor analógico digital. Esta información es procesada y convertida nuevamente a analógica mediante un conversor digital analógico. Por lo tanto internamente, el computador se independiza del tipo de señal con que está trabajando y ve todas las magnitudes como una serie de valores discretos (de precisión finita). Por esto resulta cómodo trabajar con ecuaciones en diferencia en lugar de ecuaciones diferenciales como se hacía con los métodos analógicos. Analizando la historia del control digital se puede fijar como momento inicial los años '50 donde aparecen las primeras computadoras dedicadas al control proceso. Eran muy grandes en cuanto a volumen, tenían un gran consumo y generalmente su fiabilidad no era muy grande.
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En 1956 se instala en la compañía Texaco un sistema que controla 26 caudales, 72 temperaturas y 3 composiciones. Este computador realizaba una suma en 1 ms y una multiplicación en 20 ms. Su tiempo medio entre fallas (TMEF ó MTBF) que mide la fiabilidad de un equipo era de 50 a 100 hs solo para la cpu. Como características de la época se puede decir que no estaba avanzada aún la implementación de modelos en tiempo real. Lo que se usaba eran complejos modelos basados en el comportamiento físico del proceso. Había además un escaso desarrollo en materia de sensores. También se advierte por ese entonces un fuerte rechazo a la introducción de nuevas tecnologías. En 1962, en la Imperial Chemical Industries (en Inglaterra) se instala un control digital con 224 entradas comandando 129 válvulas. Se utiliza por ese entonces, como argumentación el concepto de Control Digital Directo (CDD o DDC), es decir que una única computadora controla toda una planta o proceso. Una suma se hacía en .1 ms y se multiplicaba en 1 ms. El TMEF había ascendido a unas 1000 hs. Se comenzaba a reemplazar tableros de instrumentos por teclado y pantallas. Ya se observa una ventaja importante: la fácil reconfiguración del sistema. En 1965 comienza la era de las mini computadoras. Una mini computadora típica tenía una longitud de palabra de 16 bits, de 8 a 124k de memoria fija más una unidad de disco. Aparecen los circuitos integrados con lo que se reducen notablemente los costos y los tamaños. Aumenta la velocidad y la fiabilidad: una suma se ejecuta en 0,002 ms y en 0,007 ms una multiplicación. El TMEF sube a 20000 hs. Ya es posible pensar en aplicar el control digital a proyectos pequeños con lo que se observa un crecimiento de las aplicaciones de 5000 a 50000 en 5 años. El costo medio de una aplicación (en 1975) es de unos 10000 dólares llegando el costo total del proyecto a 100000 dólares. En 1965 comienza la era de las mini computadoras. Una mini computadora típica tenía una longitud de palabra de 16 bits, de 8 a 124k de memoria fija más una unidad de disco. Aparecen los circuitos integrados con lo que se reducen notablemente los costos y los tamaños. Aumenta la velocidad y la fiabilidad: una suma se ejecuta en 0,002 ms y en 0,007 ms una multiplicación. El TMEF sube a 20000 hs. Ya es posible pensar en aplicar el control digital a proyectos pequeños con lo que se observa un crecimiento de las aplicaciones de 5000 a 50000 en 5 años. El costo medio de una aplicación (en 1975) es de unos 10000 dólares llegando el costo total del proyecto a 100000 dólares. En 1975 hacen su aparición las microcomputadoras con un costo medio de 500 dólares y un consumo despreciable. Ahora cambia el concepto del sistema y se habla de control dedicado es decir dar a cada variable o grupo de ellas un control específico y personalizado. También en este momento se observa un gran desarrollo de la teoría de control. Con vistas al futuro se pueden prever avances en varios campos y con diversos ritmos. Uno de ellos es el propio conocimiento del proceso. Sus progresos son lentos pero constantes. Se ven potenciados actualmente por la facilidad en la recolección de datos y su posterior análisis. Asociado a esto están las técnicas de medición que se sofistican día a día al haber cada vez más sensores inteligentes incluso que incorporan computadores a bordo. Edición No. 1 Año 2013
Quizás el avance más espectacular sea en el terreno de la tecnología de los computadores. Se observan avances en varias áreas: desarrollos electrónicos en materia de integración (vlsi), en el dominio de las comunicaciones, en la presentación de la información, la aparición de nuevos lenguajes y en la arquitectura propia de los computadores. En cuanto al control avanzado, la teoría de control también prevé adelantos principalmente en las áreas de identificación de sistemas, algoritmos de control optimización, control adaptivo, control inteligente y sistemas multivariables. Pero ya nunca más se podrá despegar el futuro de esta temática al del avance de los computadores digitales.
Características del Control Digital Como características básicas del control digital se pueden mencionar las siguientes: • No existe límite en la complejidad del algoritmo. Cosa que sí sucedía anteriormente con los sistemas analógicos. •
Facilidad de ajuste y cambio. Por el mismo motivo anterior un cambio en un control analógico implica, en el mejor de los casos, un cambio de componentes si no un cambio del controlador completo.
•
Exactitud y estabilidad en el cálculo debido a que no existen derivas u otras fuentes de error.
•
Uso del computador con otros fines (alarmas, archivo de datos, administración, etc.) Costo vs. número de lazos. No siempre se justifica un control digital ya que existe un costo mínimo que lo hace inaplicable para un número reducido de variables.
En cuanto a la arquitectura de un lazo de control es de la forma en que lo muestra la Ilustración abajo señalada. El proceso en la mayoría de los casos es continuo, es decir se lo debe excitar con una señal continua y genera una salida continua. Esta señal, como en cualquier lazo de control es censada por algún dispositivo que a su vez entrega una señal continua proporcional a la magnitud medida. Por otra parte está el computador que solo trabaja con valores discretos. Para compatibilizar ambos existen dos elementos: el CDA y el CAD que realizan la conversión de magnitudes.
Tendencia al control distribuido o jerárquico. Se ha pasado de la idea de usar un único controlador o computador para toda una planta a la de distribuir los dispositivos inteligentes por variable o grupos de estas e ir formando estructuras jerárquicas. Edición No. 1 Año 2013
Controladores digitales Los controladores digitales son pequeñas instalaciones inteligentes que se componen de una entrada de un sensor, un indicador digital y una salida de regulación. Existen controladores digitales para diferentes trabajos de medición y regulación. Los controladores digitales se configuran a través de las teclas del propio controlador. Existe la posibilidad de establecer valores nominales para definir así el proceso de regulación. Varios controladores digitales disponen, además de la salida de regulación, salidas para señales normalizadas, a las que puede conectar un sistema de visualización para controlar el proceso de regulación.
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Si se desea colocar el contenido armónico de la señal muestreada f*(t) basta con evaluar el aporte de los Determinar la transformada de Laplace de la polos y ceros de F*(s) en s=jw. Haciendo este reemplazo señal que se obtiene al muestrear la señal en continua f(t)=1-e-t. Teniendo presente que:
El espectro resulta que: F*(s) puede solucionarse utilizando esta ecuación:
Debido a la repetición periódica de los polos y ceros de la banda base a lo largo de todo el plano s, también es periódico el contenido armónico de f*(t). Las figuras 1.6 a) y b) muestran la locación de polos y ceros de la transformadas F(s) y F*(s) de las señales analógicas y muestreada respectivamente. Se observa que es posible definir una región del plano s, normalmente
Se ve así, claramente, que el muestreo introduce un cambio sustancial en el espectro de la señal f(t), que determina una distorsión debido a la participación de componentes que no estaban en la entrada.
denominada banda base, limitada por dos rectas horizontales definidas por.
Que se repite periódicamente cada wt. Se observa también que la locación de los polos de F*(s) en la banda base con la de los polos de F(s).
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CONFERENCIA SOBRE LA INFLUENCIA DEL PERÍODO DE MUESTREO EN EL COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA DE REGULACIÓN PID DIGITAL PARA EL CONTROL DE FLUJO Evento programado por la ilustre Universidad Central de Venezuela. A cargo del Ingeniero Franklin Mora y el Ingeniero Luis Vergara Asistencia Gratuita Fecha: 24 de Agosto ¡ASISTE!
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Válvulas de control en sistemas hidráulicos En esta oportunidad veremos cómo funcionan las válvulas de control por medio de un modelado para obtener ahorros significativos en los sistemas hidráulicos de aire acondicionado. Por Julio Londoño* Debido al crecimiento de los proyectos LEED, que pone mucho énfasis en el modelado del perfil de consumo de energía del edificio como componente clave para demostrar los ahorros, y el seguimiento que se le debe dar a los edificios durante su operación; se han empezado a ver algunas diferencias entre lo calculado en los modelos y el comportamiento real de estos. Cuando se construye el modelo es muy importante conocer el impacto que cada sistema tiene sobre este, además de entender cómo las aplicaciones de modelado calculan cada comportamiento. Uno de estos sistemas son las válvulas de control, normalmente estas son percibidas como un elemento pasivo en el perfil de consumo, pero en realidad tienen un impacto muy grande en el consumo de energía del edificio afectando directamente la bomba de distribución y en el comportamiento y la eficiencia total de la planta de enfriamiento. Es por esto que en el modelo del edificio se debe considerar el tipo de válvulas que se van a instalar. Los paquetes de modelado actuales asumen condiciones ideales en el sistema hidráulico, similares a aquellas obtenidas cuando se usan válvulas independientes de presión, pero si se instalan válvulas convencionales (Dependientes de Presión) más arreglo con válvula de balanceo, el modelo se debe ajustar para modelar las pérdidas de energía que conlleva el uso de este tipo de válvulas. Este artículo se enfocará en las válvulas de control de sistemas hidráulicos de aire acondicionado y como se deben modelar de acuerdo al tipo de válvula instalada. Suposiciones en el modelado: La mayoría de los paquetes de modelado están basados en suposiciones para hacer sus cálculos, si bien se hacen levantamientos muy detallados para construir el modelo, algunos de los parámetros son calculados basados en suposiciones. A continuación veremos algunas de las suposiciones que usan las aplicaciones para modelar el sistema hidráulico y el consumo eléctrico de las bombas. Suposición 1: La bomba de distribución recorre la curva del sistema: Para la selección de la bomba se usan dos criterios, el requerimiento de flujo y la caída de presión
El flujo se obtiene mediante la sumatoria de los requerimientos de agua de cada serpentín. Para obtener la caída de presión el ingeniero usa el anillo de agua más largo, de esta manera se asegura que el serpentín más lejano, o mejor aún aquel que primero se pueda quedar sin agua, tenga la presión necesaria para obtener el flujo de agua mínimo requerido. Con la información de caída de presión, llamada cabeza de bomba y dada en unidades de longitud, y la información de flujo, dada en unidades de flujo volumétrico, se crea la curva del sistema. La curva del sistema se sobrepone sobre las diferentes curvas de las bombas y así se selecciona la más apropiada para la aplicación. En sistemas de volumen variable, que son controlados mediante medición de la presión diferencial, los paquetes de modelado hacen la suposición que la bomba recorre la curva del sistema. De esta manera y usando la ley de afinidad calculan el consumo eléctrico de la bomba para una velocidad o un flujo dados.
total del sistema.
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Figura 1
El beneficio más grande de las válvulas independientes de presión es siempre suministrar un flujo constante sin importar las variaciones de presión en el sistema, si este tipo de válvulas son instaladas, entonces las variaciones de presión no afectarán el desempeño del sistema y los cálculos del modelado son válidos.
Pero en la vida real esto no funciona así; las pérdidas de presión y la cabeza de la bomba varían dependiendo de la ubicación en el sistema de las válvulas que estén abiertas. La cabeza de la bomba es diferente si las válvulas más lejanas a la bomba están abiertas y las más cercanas están cerradas y viceversa. En lugar de recorrer una curva uniforme, la cabeza de la bomba fluctúa en un área, mostrada en la figura 2.
Figura 2
Pero, si se instalan válvulas dependientes de presión (ejemplo: tipo Globo) estas variaciones de presión ocasionarán que las válvulas pierdan autoridad y disminuya su capacidad de efectuar un control preciso; pues tienen que controlar un flujo a una presión mayor. Esto conlleva a permitir sobre flujo de agua, que es penalizado en el consumo de energía de la bomba y en un pobre intercambio de calor en el serpentín de la manejadora. Esta penalidad en el consumo de energía no es calculada en los paquetes de modelado actuales. Suposición 2 Las válvulas de control tienen una curva equiporcentual y son estables a cargas parciales: Las válvulas de control se diseñan con una característica de flujo que sigue una curva equiporcentual asumiendo una presión diferencial constante en todo el recorrido de la bola o del embolo si es de globo. Esta curva es controlada por el movimiento de la válvula y es opuesta a la curva característica de flujo de los serpentines, de tal manera que ambas curvas sean opuestas y el resultado sea un intercambio de calor lineal.
Figura 3
Como se ve en la figura 2, si bien las aplicaciones de modelado asumen una curva uniforme, en algunas ocasiones durante la operación normal se requiere una cabeza de bomba mayor. Estos cambios en la cabeza de la bomba exponen a las válvulas a fluctuaciones de presión diferencial fuera de los valores para las que fueron seleccionadas.
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Cuando la válvula de control está completamente abierta, esta suministra un flujo específico para una presión diferencial dada (Presión diferencial de cálculo o de diseño). Se asume que cuando la válvula empieza a cerrar; el flujo sigue la característica equiporcentual. También se asume que el control de la bomba va a modular para mantener la presión diferencial de diseño constante a través de la válvula.
Figura 5
Figura 4
Pero el aumento en la presión, además del sobre flujo, también hace que la válvula pierda su valor inicial de Cv, pierda autoridad y quede sobredimensionada. Una válvula sobredimensionada ofrece un control muy pobre convirtiendo una válvula modulante en una tipo on/off. La oscilación en las válvulas hace que la transferencia de calor en el serpentín se deteriore, este fenómeno se empeora a cargas parciales especialmente en aquellas válvulas que están más cerca de la bomba, debido a que estas están expuestas a mayores presiones diferenciales. Esta es una de las principales causes del síndrome de bajo delta T. Pero esto en la vida real no ocurre, un sistema de volumen variable es muy dinámico, si bien el control de la bomba mantiene la presión diferencial en el punto donde está instalado el transductor de presión, esta presión varía en otros puntos del sistema debido al constante movimiento de las válvulas. El movimiento de las válvulas se debe a cambios en la carga o por comportamiento inestable de las mismas. Ahora bien, cuando aumenta la presión, las válvulas van a dejar pasar más agua de la que deberían, la figura 5 muestra el comportamiento del flujo para varias posiciones de válvula cuando varía la presión diferencial. Debido a esto la válvula raramente suministra el flujo exacto dado por la curva Flujo vs. Posición mostrada en la figura 4.
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Esta oscilación constante de las válvulas hace que sea muy difícil para el control que modula la velocidad de la bomba de mantener una presión diferencial constante en el sistema y en especial en cada válvula. En los paquetes de modelado actual, tales como los desarrollados por fabricantes de equipos o los creados por el Departamento de Energía a de los Estados Unidos (DOE), se asumen condiciones hidráulicas ideales similares a las que se obtienen cuando se instalas válvulas Independientes de presión. Si se instalan este tipo de válvulas el modelado ofrecerá resultados cercanos al comportamiento real del edificio. Pero si se instalan válvulas dependientes de presión + válvulas de balanceo, por ejemplo las tipo Globo, el modelo se debe ajustar para reflejar el incremento en el uso de energía en la bomba de distribución.
Nota: en la segunda parte de este artículo veremos cómo crear nuevas curvas para la bomba de distribución. *Julio Londoño es el Product Manager de Belimo (julio.londono@us.belimo.com).
Muestreo, Control Comunicación basados Eventos Los Sistemas de Control periódicos o activados por tiempo han dominado casi de manera exclusiva la investigación en Ingeniería de Control. El control basado en eventos es una alternativa muy prometedora particularmente cuando se consideran sistemas con capacidades reducidas de computación y de comunicación. En un sistema de control basado en eventos es la ocurrencia de un evento, en lugar del paso del tiempo lo que decide cuándo se debe efectuar el muestreo.
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y en
Internacionales Evaluación de Espectroscopía de Impedancia como Método de Transducción en Biosensores Bacterianos M. L. López Rodriguez, R. E. Madrid y C. E. Giacomelli Actualmente un objetivo prioritario en los países en desarrollo es la preservación del ambiente y la salud humana de la exposición de agentes contaminantes orgánicos persistentes. En este sentido, los plaguicidas constituyen un grupo muy importante de análisis teniendo en cuenta su alta toxicidad y su inevitable uso en prácticas agrícolas. En Argentina se han reportado importantes acuíferos contaminados con plaguicidas organoclorados (POs) en distintos puntos del país a pesar de haber sido restringidos o prohibidos. Por lo tanto, es sumamente importante desarrollar herramientas adecuadas y económicas para el monitoreo y detección en forma rápida, sensible y económica de POs, particularmente de lindano (γHexaclorociclohexano). Los biosensores son sensores electro-bioquímicos que permiten identificar, transformar y cuantificar eventos biológicos y desde la obtención del primer biosensor por Clark y Lyons en los años sesenta han experimentado un enorme y continuo crecimiento. Están compuestos fundamentalmente por dos elementos conectados en serie: una capa de biorreconocimiento que es capaz de reconocer selectivamente un determinado analito; y un transductor, que transforma la señal resultante de la interacción en una señal eléctrica medible. Particularmente para la detección y cuantificación del lindano es posible utilizar microorganismos que lo degradan, tales como la especie M7 del género Streptomyces (SM7) que podría emplearse como elemento de biorreconocimiento para detectar y cuantificar este plaguicida.
La espectroscopía de impedancia electroquímica como principio de transducción ha sido ampliamente utilizada en el campo de la microbiología. Esta técnica no destructiva permite detectar, cuantificar e identificar bacterias midiendo los cambios de conductividad en el medio de cultivo. Teniendo en cuenta que los componentes del medio de cultivo afectan significativamente la actividad, el crecimiento y la producción de metabolitos de las bacterias, en trabajos previos se optimizó la composición del medio líquido para determinar la actividad de la SM7 por impedancia. Se demostró también que la bacteria conserva su actividad en condiciones adversas de cultivo, similares a las de funcionamiento futuro del dispositivo de biorreconocimiento. El objetivo de este trabajo es evaluar la espectroscopía de impedancia electroquímica como método de transducción para cuantificar lindano en medio de cultivo líquido para ser utilizado en un biosensor microbiano. En este trabajo se presentan resultados preliminares de la optimización de método de impedancia respecto a las celdas a emplear, la distancia inter-electrodo a utilizar y las mínimas concentraciones de iones cloruro medibles.
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Implementación de un algoritmo para reducción de ruido en un dispositivo de asistencia auditiva basado en un dsPIC A.J. Uriz, Student, P. D. Agüero, J. C. Moreira, J. C. Tulli y E. L. González
Las discapacidades auditivas son dolencias que afectan a un gran número de personas en nuestra Sociedad. En los últimos años se ha desarrollado una amplia variedad de dispositivos de asistencia para personas con deficiencias auditivas. Algunos de estos sistemas son desarrollados por Widex Inc. Esta compañía ofrece una amplia variedad de dispositivos de asistencia, desde audífonos analógicos hasta otros más modernos basados en procesadores digitales de señales (DSP). Estos últimos permiten obtener soluciones de mejor calidad que los analógicos. Debido a su capacidad de cómputo, los dispositivos digitales permiten llevar a cabo tareas como compresión espectral de voz, reducción de ruido y ecualización dinámica, entre otras. La característica distintiva de este tipo de desarrollos es que permiten ofrecer una solución específica para la condición auditiva de cada usuario. Una de las características más importantes de este tipo de sistemas es la relación señal a ruido (SNR) de la señal de salida. Este parámetro mide la relación entre las potencias de señal y ruido a la salida del sistema, y resulta fundamental maximizar dicho valor para el confort del usuario.
La principal desventaja de esta técnica es que para cada segmento de señal a procesar es necesario realizar una cantidad considerable de operaciones matriciales, lo que trae aparejado en primer lugar grandes requerimientos de memoria de datos, y en segundo un costo computacional que lo hace inapropiado para ser implementado en tiempo real en un DSP de bajo costo. Por otro lado, las técnicas de reducción de ruido basadas en la transformada wavelet discreta (TWD), si bien son ampliamente utilizadas debido a su capacidad para trabajar con señales no estacionarias, requieren un gran número de operaciones, y además sus requerimientos de memoria de datos pueden ser excesivos para su implementación en un DSP de bajos recursos. En sistemas donde se dispone de más de un micrófono para la adquisición de sonidos, tal como en este caso, donde se existe un sistema de asistencia auditiva para cada oído, una opción razonable es aplicar el algoritmo de la correlación cruzada para mejorar la relación señal a ruido de la señal de salida del sistema. Este algoritmo tiene la ventaja de requerir muy poca memoria de datos y además opera exclusivamente en el dominio temporal. Un algoritmo similar fue utilizado en [8] para determinar la dirección de arribo de una señal a un arreglo de micrófonos implementado utilizando microcontroladores de bajo costo dsPIC. El objetivo de este trabajo es llevar a cabo la implementación de una técnica que permita mejorar la relación señal a ruido de salida de un sistema de asistencia auditiva basado en un procesador digital de señales de bajo costo. Los algoritmos son implementados en el DSP de Microchip dsPIC33FJ128GP802
Hay muchos algoritmos que permiten mejorar la relación señal a ruido en señales de audio. Uno de los más utilizados es el basado en la descomposición en valores singulares, en inglés singular value decomposition (SVD). Esta técnica representa cada segmento de la señal a procesar como una matriz, a la cual se le calculan sus valores singulares. Entonces, se suponen los valores singulares de mayor valor asociado a componentes de señal, y los más pequeños al ruido. Luego, se reconstruye la señal utilizando una determinada cantidad de los aquellos valores singulares. En consecuencia, la señal reconstruida contiene menos ruido que la original.
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Procesamiento de Señales Mioeléctricas Mediante Distribución de Tiempo – Frecuencia J. O. Pérez y H. N. Ferrao, G. E. Juárez. Las actividades musculares están asociadas intrínsecamente con las señales eléctricas que las originan, las cuales están presentes a nivel de la superficie corporal y pueden ser sensadas y adquiridas con el propósito de analizarlas o para su utilización como señales de referencia en el control de dispositivos electromecánicos, tales como prótesis y vehículos guiados por señales mioélectricas. El tipo de sensado puede ser clasificado según una caracterización de invasivo, electrodos de agujas insertos a nivel muscular, y los no invasivos o en base a electrodos de superficie. El empleo de estos últimos es preferible desde un punto de vista práctico, pero se requiere de un desarrollo electrónico más complejo por los menores niveles eléctricos disponibles y por el ruido eléctrico que inevitablemente acompaña a la señal.
La propuesta aquí presenta utiliza un tipo de transformada en tiempo frecuencia denominada Wigner-Ville, la cual originalmente fue desarrollada para señales de componentes simples, dado la aparición de términos interferentes que dificultan la clasificación para el caso de las señales de componentes múltiples como las miolélectricas. Sin embargo dada su excelente comportamiento en cuanto a resolución en frecuencia, y a que desde un punto de vista algorítmico su simplicidad de aplicación resulta atractiva, se propone una solución correctiva al problema de términos interferentes mediante el uso de filtros promediadores, cuya efectividad es verificada computacional y experimentalmente en el desarrollo del trabajo. La importancia de la investigación aplicada en esta área de las señales mioélectricas, se relaciona con su potencialidad a nivel de apoyo al diagnóstico médico, en particular con enfermedades o disfunciones musculares, y con su utilización en sistemas de prótesis avanzadas activadas por este tipo de señales.
Existen numerosos esfuerzos relacionados con la problemática de sensado y acondicionamiento de señales, siendo un área de constante mejora dados los avances a nivel tecnológico disponibles en la actualidad. A nivel de procesamiento digital de señales, la característica principal de estas ondas mioélectricas es su comportamiento no estacionario, tanto más cuanto mayor es el esfuerzo muscular realizado, esto impone restricciones a los métodos disponibles para ser utilizados en su análisis. La metodología de análisis simultáneo en tiempo y frecuencia, resulta apropiada con este fin, y ocupa la atención de numerosos grupos de investigación relacionados con el procesamiento de señales mioélectricas.
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Implementación del Control de Orientación con Realimentación de Velocidad de una Tobera Pivotante de Uso Espacial en una Ambiente de Simulación Hardware-In-The-Loop J. P. Pedroni y W. J. D. Cova. La utilización de toberas pivotantes constituye una solución muy difundida para el control del vector de empuje de vehículos lanzadores de combustible líquido. Para el abordaje de esta temática, aparecen como tecnológicamente viables los actuadores electromecánicos, empleados en calidad de efectores primarios, puesto que facilitan la implementación de montajes destinados a la validación experimental de los conceptos desarrollados. Tradicionalmente la síntesis de leyes de control a lazo cerrado involucra simulaciones para estimar la respuesta temporal del sistema con el controlador diseñado antes de su implementación definitiva, durante la cual se realizan los últimos ajustes de la ley de control.
Estas simulaciones solosoftware se llevan a cabo utilizando el modelo matemático de la planta en estudio, y los resultados serán confiables cuanto más se aproxime el modelo a la planta real. La aplicación de la tecnología de simulación hardwareinthe- loop combina el controlador implementado en un lenguaje de programación conocido con la planta real, es decir con la tobera y sus efectores. Esta técnica agiliza la implementación de controladores y la evaluación de su respuesta en etapas tempranas del desarrollo, permitiendo la corrección y ajuste de parámetros hasta, llegado el caso, el reemplazo y reestructuración de la estrategia de control. Esto resulta de gran utilidad especialmente cuando el ingeniero de control se enfrenta a plantas no lineales, tales como la que se presenta en este trabajo.
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Sistema de Monitoreo Remoto de Señales de ECG y Temperatura Corporal J. P. Tello, O. Manjarrés, M. Quijano, A. Blanco, F. Varona y M. Manrique
La monitorización inalámbrica de signos vitales es uno de los temas de gran interés a nivel académico, industrial y en general en la comunidad médica. El objetivo principal, es proveer y prestar de forma oportuna servicios a pacientes dentro y fuera de los centros de salud. Diferentes prototipos de monitorización remota de signos vitales se han propuesto y desarrollado en los últimos años, los cuales han evolucionado continuamente, desde los sistemas que utilizan radio transmisores FM, como los que utilizan tecnología Bluetooth. De igual manera los equipos de visualización también lo han hecho, como la PDA o los dispositivos de telefonía móvil. El desarrollo de un sistema de medición de señales fisiológicas usando PDA y tecnología bluetooth, tiene como propósito reducir los costos de servicio e incrementar la eficiencia en los sistemas de cuidado médico. Se presenta un sistema que mide parámetros fisiológicos y se transmiten vía bluetooth hacia una PDA, luego los datos son enviados a un servidor empleando el protocolo GPRS o WiFi, para luego ser procesados. Lee Y., presenta un prototipo no invasivo que monitorea remotamente los sonidos cardiacos en tiempo real; las señales son transmitidas usando un módulo transmisor - receptor FM hacia un computador personal. Se propone un sistema inalámbrico para monitoreo de pacientes, que integra tecnología Bluetooth. El prototipo transmite una señal de ECG a un computador con receptor bluetooth.
En este trabajo se presenta un sistema de monitorización remoto capaz de leer una señal de ECG y una señal de temperatura de un paciente y luego es transmitida vía bluetooth a un módulo de visualización que puede ser un computador personal (PC) o un dispositivo de telefonía móvil. La información capturada, es enviada a través de una red GPRS o WiFi, a una base de datos implementada en un servidor, para el almacenamiento y de ser necesario posterior consulta y visualización. Una aplicación web, permite el acceso a los datos desde cualquier dispositivo conectado a Internet. Existen diferentes errores en la captura de la señal de ECG; los técnicos como artefactos, causan interpretaciones erróneas y por tanto diagnósticos equivocados. Artefactos mecánicos o eléctricos producidos por un mal contacto o movimientos en la persona pueden simular arritmias, de igual manera movimientos excesivos, pueden causar falsas lecturas como apariciones desfasadas del segmento ST. Los procedimientos no invasivos para la obtención de señales fisiológicas se vuelven cada vez más necesarios y marcan la tendencia actual en la práctica médica, debido a la conveniencia de su implementación. El problema de la correcta adquisición de las diferentes señales biomédicas merece especial atención puesto que de este depende el éxito de los procesos como: visualización, interpretación y telediagnóstico por parte del personal médico; de ahí que un inadecuado filtrado y pre-adecuación de la señal hará muy difícil el hallazgo de información clínicamente relevante, incluso si la etapa de adquisición estuviese respaldada por una infraestructura robusta de telemedicina, limitando la correcta y oportuna interpretación y diagnóstico de pacientes.
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¿Qué es un lector digital y cuál es su función? ¿Qué es un lector digital? ¿Conoce las características y funciones de un lector digital? ¿Sabe para qué es indispensable contar con un lector digital?
Los lectores digitales son aparatos que indican con exactitud la posición de los ejes de una máquina. Consisten de una o más reglas de cristal con una cabeza lectora que mide el desplazamiento de cada uno de los ejes. Las reglas se enlazan a una pequeña caja con una pantalla en la que se puede leer la posición de cada uno de los ejes. La caja contiene algunos botones que controlan las funciones del lector. Los lectores digitales pueden calcular el centro de una pieza, la distancia entre centros de un patrón de agujeros y la corrección de la posición de acuerdo al diámetro de la herramienta. Movimientos directamente en la mesa o en los carros.
Máquina envasadora
Los lectores digitales incrementan la productividad debido a que eliminan errores de maquinado por malas mediciones, a su vez, evitan la actividad de realizar cálculos tediosos. A los lectores digitales no les afecta el juego de los tornillos de la máquina, ya que miden los movimientos directamente en la mesa o en los carros.
Proveedores de lectores digitales A continuación le presentamos a Industrias Viwa S.A de C.V, proveedor de lectores digitales: Industrias Viwa S.A de C.V, es una empresa proveedora de maquinaria industrial y equipos de control numérico computarizado, sus componentes y accesorios. El objetivo es ofrecerle soluciones para que en su fábrica o taller sea más productivo, produciendo con mayor rapidez y mejor calidad sin tener que pagar por ello un precio excesivo. Industrias Viwa S.A de C.V ofrece los lectores digitales de ACU RITE, los cuales se instalan fácilmente en sus equipos, ideales para fresadoras y mandrinadoras de 2 y 3 ejes, para tornos, electroerosionadoras, que pueden adaptarse fácilmente a casi cualquier tipo de máquina industrial.
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Novedades en la medición de densidad de líquidos ¿Para qué sirve la medición de densidad de líquidos? ¿Cómo se realiza la medición de densidad de líquidos? ¿Cuáles son los mejores hidrómetros y densímetros para mediciones de densidad de líquidos?
La medición de densidad de los líquidos tiene un gran uso para la determinación de la calidad de un producto, el control de un proceso de fermentación, el contenido de alcohol de productos destilados en porcentaje de volumen, el contenido de azúcar en bebidas carbonatadas, la calidad de los productos y lubricantes del petróleo, la composición de productos farmacéuticos, la preparación de pinturas, barnices y materiales de recubrimiento. La medición de la densidad en líquidos se realiza midiendo el impulso ascensional con un determinado cuerpo de cristal. La medición de la densidad en sólidos se realiza a través del peso y el volumen de una muestra. El dispositivo de pesado de las balanzas para medir densidad determina el peso, el volumen se calcula por el empuje de la muestra dentro de un líquido, para lo que deberá conocerse la densidad de este líquido. Para determinar la densidad y la concentración Servicios e Instrumentos de México S. A. de C. de V. líquidos (SIMEX)y disoluciones brinda la mejor calidad en servicios de equipo de existen en la industria los areómetrossu(hidrómetros) y los densímetros, que laboratorio, profesional, respaldando inversión. son flotadores de vidrio lastrados con perdigones de plomo en la parte inferior. La nueva línea DenDi-Series puede remplazar los hidrómetros de vidrio de su laboratorio basados en el método ASTM D71. La línea DenDi provee una excelente exactitud para un amplio rango de líquidos y elimina cualquier error Un hidrómetro es de un lectura instrumento para la medición de la densidad debido a los datos en su utilizado pantalla LCD. de líquidos y sólidos. También es conocido como densímetro de inmersión o areómetro
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Reconstrucción de la Señal, proceso y ejemplo…
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La Primera Biblioteca Digital abrirá sus puertas este año Cualquier estudiante de ingeniería ha pasado largas horas en la biblioteca tratando de resolver los problemas que son el pan de cada día en la carrera, pero con eso de que el papel podría tener los días contados, ¿las bibliotecas se volverán digitales y los libros cederán su lugar a los aparatos electrónicos?
Sinceramente creía que las bibliotecas mantendrían su esencia por mucho tiempo más, pero con la reciente noticia de la construcción de la primer biblioteca sin libros físicos me parece que la tecnología de lo digital si podría llegar a reemplazar pronto a las hojas de papel, para beneplácito de algunos e incomodidad de otros tantos.
San Antonio, Texas albergará la primera biblioteca pública donde todas las obras escritas estarán disponibles solamente en formato digital. Este espacio contará con 100 lectores digitales para préstamo, 50 especiales para niños, 50 computadoras, 25 laptops y 25 tabletas, de manera que el lugar estará repleto de electrónicos. Se espera que la biblioteca esté lista entre septiembre y noviembre de este año, comenzando con 10,000 títulos para ofrecer a los usuarios, cantidad que aumentará conforme se firmen convenios de colaboración con las distribuidoras de libros. ¿Serán mejores las bibliotecas digitales?, solo con el tiempo conoceremos las opiniones de los usuarios.
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Bájale un poco a la rutina y concéntrate haciendo esta Sopa de Letras… Del siguiente texto, las palabras marcadas de color rojo ubícalas en la sopa de letras… Suerte El muestreo digital es uno de los procesos involucrados en la digitalización de las señales periódicas. Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de la señal analógica. El muestreo de señales de en tiempo continuo reemplaza la señal en tiempo continuo por una secuencia de valores en puntos discretos de tiempo. El proceso de muestreo se emplea siempre que un sistema de control involucre un controlador digital, puesto que son necesarias una operación de muestreo y una de cuantificación para ingresar los datos a ese controlador.
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En este Zona descarga tus archivos gratis para su uso durante la carrera Ingeniería Eléctrica y su aplicación en el Campo Laboral… Solo Presiona la tecla “Ctrl” de tu teclado seguido de un “click” sobre las letras para ir al vínculo. Maquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia, 6ta Edición- Theodore Wildi. https://www.rapidshare.com/files/1769026825/Maquinas.Electricas.y.Sistema s.de.Potencia-FL.rar Sistemas Digitales: Principios y aplicaciones, 6ta Edición – Ronald J. Tocci & Neal S. Widmer https://www.rapidshare.com/files/1087033432/Sistemas.Dig_itales6ed_Tocc i-FL.rar Sistemas de Control Moderno, 10ma Edición- Richard C. Dorf & Robert H. Bisho https://www.rapidshare.com/files/1421451928/Sistemas.de.Control.Moderna.1 0-FL.rar Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, 4ta Edición – Wayne Tomasi https://www.rapidshare.com/files/4137683720/Sistemas.de.Comunicaciones.E lectronicas.4-FL.rar Sistemas de Comunicación Digitales y Analógicos, 7ma Edicion – Leon W. Couch https://www.rapidshare.com/files/2395516818/SistComunicacion_Digit_Analo g_7EdCouch-FL.rar Señales y Sistemas, 2da Edición – Alan V. Oppenheim & Alan S. Willsky https://www.rapidshare.com/files/58256280/Senales.y.Sistemas2O_WFL.rar
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