Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Desarrollo de un simulador para el estudio de transitorios de proceso en generadores de vapor por recuperación de calor (HRSG'S)(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2012-12-01) Vega Fonseca, José Luis; Dieck Assad, Graciano; Hernández Ramírez, Isaías; Mendoza Domínguez, Alberto; Programa de Graduados; Escuela de Ingeniería y Tecnologías de Información; Campus MonterreyLa búsqueda de la mejora continua, disminución en costos y la contaminación ambiental, así como una inevitable disminución de los combustibles fósiles, han llevado a la ingeniería a desarrollar métodos para incrementar la eficiencia de los procesos de generación de energía, entre los cuales está la cogeneración. Aprovechando el calor residual de una turbina de gas mediante un HRSG es posible producir energía térmica útil, principalmente en forma de vapor, y posteriormente utilizar esta energía adicional en algún proceso industrial o para incrementar la generación de energía eléctrica. El comportamiento de la termohidráulica de los equipos de recuperación de calor HRSG, es un proceso complejo que involucra fenómenos de transferencia de calor, dinámica de fluidos y procesos termodinámicos acoplados, así como algunas de las condiciones de control del sistema, por lo que la evaluación de estos fenómenos durante los procesos de estado estable y transitorios es de vital importancia en el análisis del comportamiento de la dinámica de un equipo de recuperación de calor durante la operación de este. Este trabajo muestra la modelación y simulación numérica de un recuperador de calor (HRSG) basándose en los principios fundamentales de la termohidráulica que intervienen en el proceso de generación de vapor, para evaluar el comportamiento global de un sistema sencillo a partir de modelos matemáticos basados en principios físicos que gobiernan el diseño y funcionamiento de los sistemas recuperadores de calor. El trabajo se enfoca en analizar los procesos transitorios de los módulos del HRSG compuestos por el economizador, evaporador, sobrecalentador, domo y sistema de control, ante cambios de carga en el sistema. La principal aportación de este trabajo consistió en el desarrollo de una herramienta numérica (simulador numérico) a partir de modelos seleccionados de la literatura basados en las ecuaciones fundamentales de energía, masa y momento, así como en los principales mecanismos de transferencia de calor, con el fin de evaluar los procesos dinámicos de un HRSG durante operación normal o anormal, así como la respuesta de sus variables principales como: presión, temperatura y flujo másico del vapor, entre otras. Los casos analizados fueron rampas entre los estados estables de 50 a 75%, 100 a 75% y una doble rampa de 50 a 75 a 100%, donde el programa proporciona resultados aceptables (menor al 5.5% de diferencia con respecto a los datos de diseño). Las variables analizadas fueron: temperatura de gases, temperatura de fluido, presión del domo, nivel de líquido en el domo y flujo másico de vapor en cada módulo comparadas con los valores de diseño de un equipo real de HRSG proporcionados por CERREY S.A. de C.V. Es importante mencionar que durante el desarrollo de este trabajo se observaron diferentes áreas de oportunidad para obtener un programa con mayor precisión, por lo cual se plantea una seria de recomendaciones para trabajos futuros como: • Un modelo más robusto del evaporador • Ampliar el sistema de control • Implementar correlaciones más precisas de transferencia de calor en bancos de tubos. • Incluir equipos auxiliares como quemadores, abanicos, bombas, válvulas de alivio, etc. La posibilidad de simular diferentes escenarios de operación de un HRSG, es clave para determinar procedimientos de campo, mejora de diseños y desarrollo de la tecnología que controla este proceso. Un simulador permite hacer pruebas de cualquier magnitud sin llegar a situaciones reales que pongan en peligro la integridad del equipo, la seguridad del personal y el suministro de la energía.
- Mathematical model and design of a CMOS-MEMS infrared thermopile(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-12-01) Martínez Torteya, Antonio; MARTINEZ TORTEYA, ANTONIO; 297242; Dieck Assad, Graciano; Martínez Chapa, Sergio Omar; Camacho León, Sergio; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Castañón Ávila, Gerardo AntonioThe development of a non-invasive technique to measure blood glucose concentration has led to numerous research efforts. Pulse Glucometry, a novel technique based on differential near infrared radiation absorption spectroscopy, has shown promising results in achieving this goal. However, in order for this technique to have a direct impact in the diabetic population, it must be implemented in a portable device. Because of this, the development of an infrared micro sensor, among other devices, is needed. Thermopiles have several advantages for working as infrared sensors and have already been used for applications in environmental monitoring and biomedical diagnostics. When designing thermopiles, it is of great importance to acknowledge the changes in the output voltage that the varying of each design variable may generate. This thesis has developed an accurate mathematical model for a thermopile with a bridge or cantilever structure, with a maximum error of 4.69% when compared with a finite element analysis simulation. The parameters that govern the behavior of the sensor were classified as fabrication process, material and design dependent parameters. Using the proposed analytical model, several analyses were made in order to find parameter-specific design optimization rules. The most relevant results were found for the design dependent parameters, the ones with the most ease of handling. It was shown for a previously fabricated thermopile, that by applying the proposed design optimization rules, the sensitivity would increase by a factor of 28. It was also shown that a thermopile with an area 147 times smaller could be fabricated without any loss of sensitivity. This thesis also presents a viable step by step fabrication process for such device. The process is divided in two stages a fabrications process compatible with the ones used in the integrated circuits industry and a post-processing stage for depositing materials not used in the first process and releasing the structure. Future work concerning this thesis is mainly focused in the integration of this device with a diffraction system and an infrared radiation source.
- Development of a multiplexed potentiostat for individually addressable microelectrode arrays-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-05-01) Palacios Aguilera, Nuria Berenice; Dieck Assad, Graciano; Martínez Chapa, Sergio Omar; Videa Vargas, Marcelo; ITESM-Campus MonterreyThis thesis illustrates the theoretic framework and the development of a multiplexed potentiostat for individually addressable microelectrode arrays. The initial research covers the study of previous literature research, search for commercially available potentiostat systems, and research about the main electrochemical techniques. The design stage begins showing the electrochemical cell electronic model to continue with the design of an individual potentiostat system using high sensitivity instrumentation amplifier configurations. Then, a multiplexed potentiostat system is developed including filters to eliminate noise and peaks result from switching between the voltage signals. The system will be able to measure currents from 1 pA up to 1.5 µ A, using the cyclic voltammetry technique with scan rates of about 2000 mV/s. The simulations were performed using ICFlow from Mentor Graphics and HIT-Kit 3.7 from Austria Microsystems. Moreover, this thesis discusses some further work in order to enhance the performance of the multiplexed potentiostat.
- Design of an analog CMOS interface for resonant microsensors(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-05-01) Saracho Martínez, Luis Ernesto; Dieck Assad, Graciano; Martínez Chapa, Sergio Omar; Ávila Ortega, Alfonso; Graduate Program in Mechatronics and Information Technologies; Monterrey CampusThe aim of this thesis is to design a CMOS analog integrated circuit for conditioning a MEMS sensor frequency signal of up to 100 kHz, with an amplitude up to 1 μVP . The circuit is designed with the CMOS AMS® 0.35 μm technology process parameters. In order to facilitate the design process, a modular methodology is used. The design starts with the requirements of the complete system, such as gain, bandwidth, power dissipation, etc., and follows with the schematic design of each individual stage. The amplifier design is based on the synthesis of an OTA device which meets signal specifications of typical MEMS transducers for both, frequency and level voltage inputs, which are around 50 kHz, and 10 μVP, respectively. Analytical and simulation results show differences of less than 10 % in the instrumentation amplifier gain, less than 5 % in the gain bandwidth approximation, and less than 7 % in the slew rate parameter for the instrumentation amplifier and the associated devices of the frequency signal conditioning circuit designed for MEMS resonant sensors. The simulation analysis of all stages is performed in both, individual fashion and also in integrated form to verify the complete system operation of the frequency conditioning monitor circuit. Finally, this thesis develops the layout of the circuit, following the same modular methodology, and obtaining reusable modules of the synthesized CMOS stages.
- Diseño de un sistema de control mioeléctrico manos libres en tecnología CMOS para el encendido automático de una electrolaringe(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2007-02-01) Pineda Rico, Zaira; Pineda Rico, Zaira; 179372; Dieck Assad, Graciano; ITESM-Campus MonterreyEn los últimos años las señales electromiográficas han sido ampliamente utilizadas como señales de control en el diseño de prótesis de brazos y piernas. Sabiendo que la electrolaringe es una prótesis de voz usada por más de la mitad de personas que sufren una laringotomía [2] y que se caracteriza por ser un dispositivo de encendido manual, en este trabajo se propone la implementación de un sistema de automatización manos libres. El sistema utiliza circuitos con capacitores conmutados para su fabricación en tecnología CMOS. El diseño del sistema se divide en dos etapas: la etapa de adquisición y acondicionamiento de la señal electromiográfica y la etapa de control de la electrolaringe. Para la etapa de control se propone el uso de dos alternativas confiables: un microcontrolador y un FPGA (Field Programmable Gate Array). Cada una de las etapas del sistema de adquisición y acondicionamiento fue simulada con la plataforma ICStudio de Mentor Graphics. El sistema de control fue simulado para ambas alternativas usando el software de BASCOM-AVR de Atmel y ModelSim SE de Mentor Graphics, respectivamente. El sistema completo propone un diseño sencillo, considerando los retos que representa el diseño de sistemas portátiles miniaturizados, con la finalidad de hacer de éste un producto disponible en el mercado capaz de brindar comodidad de uso y confiabilidad a los pacientes.
- Desarrollo de un sistema de control activo de ruido(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2006-03-01) Flotte Hernández, Oscar René; DIECK ASSAD, GRACIANO; 228028; Dieck Assad, Graciano; Soto Rodríguez, Rogelio; Rodríguez Dagnino, Ramón Martín; Programa de Graduados de la División de Tecnologías de Información y Electrónica; Campus MonterreyEn la actualidad existen diversas maneras de controlar el ruido acústico en el ambiente. Entre estas maneras destacan la utilización de control pasivo utilizando materiales absor-bentes, de silenciadores reactivos o bien se recurre al reacomodo de piezas en maquinaria con problemas de ruido. Sin embargo cuando estos medios no funcionan de manera eficiente por las características del problema (espacio disponible, bajas frecuencias, costos de construcción, etc) es necesario utilizar un sistema de Control Activo de Ruido. Estos sistemas están basados en el fenómeno de interferencia destructiva y de superposición para eliminar el ruido enviando otro ruido igual pero de diferente fase que el primero. En este proyecto se desarrolla un sistema de Control Activo de Ruido (ANC) que puede ser utilizado para trabajar en una red de ducto. Se tratan y explican las bases teóricas de acústica y de desarrollo de sistemas digitales, los algoritmos de control y convergencia de parámetros, se desarrolla toda la infraestructura electrónica y, por último, se muestra y prueba el prototipo final en un ducto de prueba en un laboratorio para obtener las conclusiones del proyecto. El algoritmo de control utilizado es el de Mínimos Cuadrados (LMS, Least Mean Square) y sus variantes FX-LMS y FBFX-LMS y se utilizó un Procesador Digital de Señales de punto fijo como es el TMS320C50 de Texas Instruments® para correr el algoritmo computacional. Por último, el capítulo 7 es un resumen que trata de dos tesis doctorales sobre el tema de control activo de ruido desde el punto de vista de control de vibración de estructuras bidimensionales y la utilización de materiales con actuadores piezoeléctricos para formar actuadores híbridos pasivos/activos
- Modelado y Simulación del Procedimiento de Electrocirugía Monopolar Laparoscópica para Estimación de Riesgos en Pacientes(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2004-01-12) Valenzuela Bautista, Omar José; Dieck Assad, Graciano; Ávila Ortega, Alfonso; Hinojosa Flores, Patricia; ItesmEsta tesis presenta un modelo de los riesgos a los que el paciente está expuesto durante una electrocirugía monopolar. Avances tecnológicos en el diseño de ESU´s (unidades de electrocirugía) proporcionan una alta confiabilidad en intervenciones quirÚrgicas mediante esta tecnología. El modelo implementado para representar los órganos internos involucrados en el procedimiento, así como el modelo para representar las extremidades del cuerpo humano están determinados por un circuito eléctrico RC. La corriente de alta frecuencia que circula por el tejido y/o la extremidad y la temperatura que alcanzan durante un tiempo de aplicación de 2 segundos demuestran que, si se realiza una laparoscopia sin el personal calificado y el equipo de instrumentación adecuado, la corriente de alta frecuencia puede causar serias quemaduras en los órganos expuestos. Las temperaturas más significativas son obtenidas con una potencia de 40 W. Cuando el hígado es expuesto a esta potencia, el efecto es la carbonización inmediata en la zona de contacto, el estómago, presenta el efecto de carbonización con 1.3 segundos de aplicación. Cuando se presenta un accidente, la temperatura más significativa se alcanza con una potencia de 40 W y un área de contacto de 2cm2, la densidad de corriente en el brazo o la pierna es mayor que el umbral de quemadura (100mA/cm2). Las temperaturas alcanzadas con esta densidad de corriente producen quemaduras profundas en el área de contacto.
- Desarrollo de un sistema industrial trifásico digital para cargar baterías comerciales(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 1994-12-01) Hidalgo González, Francisco; Villarreal, Procopio; Dieck Assad, Graciano; Viramontes Brown, Federico; Molina Hernández, Luis; Programa de Graduados en Ingeniería; División de Graduados e Investigación; Campus MonterreyEsta tesis pretende mostrar el desarrollo de un sistema industrial trifásico para cargar baterías comerciales desde su concepción y definición hasta la implementación en la industria de los acumuladores. Este cargador de baterías tiene su uso en la producción de acumuladores específicamente dentro de la fase de carga. Se utiliza en acumuladores de distintos tamaños que se usan principalmente para automóviles, camiones, vehículos especiales como montacargas o eléctricos, así como también en bancos de respaldo de voltaje, unidades ininterrumpibles y demás alimentaciones de corriente directa. La tesis comienza con una introducción donde se justifica este desarrollo, la hipótesis de trabajo y los objetivos generales del proyecto. El problema que trata de solucionarse es precisamente la carga del acumulador dado que se requiere un sistema automático si es que realmente se quiere hacer una carga controlada y que corresponda teórica y prácticamente con la curva de formado ideal de la batería. Las principales capacidades incorporadas al sistema de carga son: 1.- Es un sistema programable, muy flexible, acepta 10 tipos de curvas de formado diseñadas por el usuario en forma de pasos de corriente y duración de tiempo. 2.- Tiene una gran conectividad, incluso remota ya que se comunica vía red RS-485 a una computadora opcional con la que se puede monitorear, controlar o programar cada una de las mesas donde se forman las baterías. 3.- Es un sistema de uso continuo. 4.- Fue diseñado para tratar de reutilizar parte de la infraestructura con que ya se contaba en la planta para no incurrir en gastos mayores. 5.- Es un sistema muy preciso al incorporar tecnología digital. 6.- Es modular y cuenta con un diseño en el que las funciones están repartidas en forma distribuida. 7.- El programa que se ejecuta en la computadora está desarrollado para ambiente gráfico, usa ventanas y menús para que el operador lo utilice con facilidad. 8.- Las funciones se realizan utilizando técnicas de control distribuido y se tiene un esquem a con multiprocesamiento, cada Cargador Esclavo tiene su propio microprocesador y va unido al Control Maestro. El sistema se concluyó y se instaló como prototipo en la empresa Acumuladores Mexicanos S.A. de C.V. donde está en funciones actualmente, en un futuro se piensa mejorar el proceso de carga para elevar el nivel competitivo mejorando el sistema de carga.