Verificación de efectividad de blindaje electromagnético porteorema de reciprocidad [por] Manuel Reta Hernández

Tesis (Maestría en Ciencias de la Ingeniería con especialidad en Sistemas Eléctricos de Potencia)

Verificación de efectividad de blindaje electromagnético por teorema de reciprocidad [por] Guillermo Romo Guzmán

Tesis (Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica, con especialidad en Sistemas Eléctricos de Potencia) U.A.N.L.

Técnico en montaje y mantenimiento de instalaciones de frío, climatización y producción de calor : ciclo formativo de grado medio : módulo Electrotecnia.

Resumen basado de la publicación

Electrotecnia básica para ingenieros. Primera parte : electromagnetismo y electrocinética.

El libro trata en su primera parte, y a lo largo de diez capítulos, los conceptos generales sobre los campos electromagnéticos y la corriente eléctrica, las deducciones prácticas a partir de estos conceptos: teoremas y leyes fundamentales del electromagnetismo, y la energía en el campo electromagnético. En una segunda parte, desarrolla a lo largo de nueve apéndices, conceptos y cuestiones a cerca de: la teoría de campos, el fenómeno eléctrico, la electrotecnia y la corriente eléctrica, el fenómeno magnético, los medios, teoremas y leyes fundamentales de los campos electromagnéticos constantes, el fenómeno de la inducción electromagnética y, acerca de las energías eléctrica y magnética I y II.

Dificultades de aprendizaje de los estudiantes universitarios en la teoría del campo magnético y elección de los objetivos de enseñanza.

Contiene un anexo con algunas preguntas del cuestionario. Resumen tomado de la revista

Nuevas metodologías docentes en Ingeniería Eléctrica mediante la aplicación del Método de los Elementos Finitos.

El proyecto se centra en analizar los distintos fenómenos que se dan en el ámbito de la Ingeniería Eléctrica mediante una herramienta de simulación adecuada que permita al alumno la formulación clara de los problemas planteados. Se contemplan módulos teóricos que ilustren las explicaciones del profesor y programas y ejemplos de aplicación que aportan al alumno un punto de vista más real de los problemas de este área, que se contempla en su caso con una prueba objetiva de ensayos en laboratorio. Se contiene un resumen general de los conceptos fundamentales electromagnéticos, cálculos y ensayos dieléctricos, estudio de circuitos magnéticos de imanes permanentes y finalmente un análisis exhaustivo del comportamiento eléctrico y magnético de las máquinas eléctricas más comunes. En cada caso se presenta un doble estudio : Método analítico convencional y con aplicación del Método de los Elementos Finitos en los módulos de simulación 'Cosmos', con el que se han generado los materiales del texto. Se incluyen datos experimentales que ilustran los resultados obtenidos con el método de elementos finitos.

Interacciones CTS en el aprendizaje del electromagnetismo : una experiencia para el desarrollo de actitudes de responsabilidad.

Se expone una experiencia pedagógica sobre las interacciones Ciencia-Tecnología-Sociedad (CTS), desarrollada durante el curso 2004-2005, en la asignatura de Física y Química, con veinticinco alumnos de tercero de ESO de un colegio sevillano. Asimismo, se muestran las actitudes y valores de responsabilidad en torno al conflicto social derivado de la emisión de radiaciones electromagnéticas (REM). Se describe la experiencia siguiendo un guión de trabajo: se analiza la situación de partida en tres aspectos: se desarrolla el currículum de la asignatura de Física y Química; se acerca la Ciencia al alumnado; y se ofrece al alumnado esta materia que le interesa. Asimismo, se establecen los objetivos, entre los que están, el tratar de promover, en el alumnado, una capacidad de participación responsable y solidaria en torno a la problemática de las REM; comprender los aspectos científicos básicos; conocer los posibles efectos de las REM sobre la salud y el medio ambiente; analizar y valorar el problema de la emisión de REM artificiales; y desarrollar el sentido crítico y responsable ante situaciones de controversia. Además, se expone la metodología y desarrollo de la experiencia: en grupos de cuatro o cinco miembros, se usa el aula y la sala de informática para buscar y recopilar información para elaborar el informe del estudio. Así, se estudian las nociones básicas sobre Electromagnetismo; se analizan los posibles efectos de los campos electromagnéticos sobre la salud; la consulta de la legislación vigente y de sentencias judiciales; el conocimiento de las actuaciones, que sobre el tema llevan a cabo los diferentes agentes sociales. Por otra parte, se presentan los resultados del desarrollo de actitudes del alumnado. Se destaca la realización de un cuestionario pre-test y otro post-test, en donde el alumnado, entre otras cuestiones, se preocupa más sobre el tema de las REM y su inseguridad, y fomentar la información sobre los posibles efectos. Por último, se expone la valoración final de toda la investigación. Se apoya con los resultados de las encuestas y cuestionario entregados a los alumnos.

El medio ambiente urbano y su influencia sobre el rendimiento escolar y la salud de los estudiantes.

Propone la realización de una investigación sobre la influencia del medio ambiente urbano en relación con el rendimiento y salud de los escolares. Los objetivos son abordar la investigación científica trabajando de forma ordenada, analizar algunos elementos tecnológicos; expresar y comunicar las ideas y decisiones adoptadas durante la investigación, mantener una actitud de indagación y curiosidad ante las aplicaciones científicas; valorar el trabajo en equipo; adquirir capacidad crítica y de respeto por las normas de seguridad e higiene para conseguir un entorno agradable y sano. Se desarrollan contenidos del área de tecnología de la E.S.O con unos planteamientos metodológicos basados en la explicación de conceptos, para luego ser desarrollados en la práctica mediante manejo de aparatos, análisis de los datos obtenidos, identificación de problemas y adopción de soluciones. Los contenidos se estructuran en torno al ruido, la radiactividad, el contenido de oxígeno en el aire, los campos electromagnéticos y su alteración. En la evaluación se tiene en cuenta la observación directa, la calificación de los informes realizados por los alumnos-as y la entrevista personal. La implicación es alta y ha tenido buena aceptación..

El medio ambiente urbano y su influencia sobre el rendimiento escolar y la salud de los estudiantes.

Se investiga la influencia del medio ambiente urbano sobre el rendimiento escolar y sobre la salud de los alumnos. Los elementos estudiados son, el ruido, la radiactividad, el contenido de oxígeno en el aire, los campos electromagnéticos y la alteración del campo magnético terrestre. Los objetivos son, conocer el entorno tecnológico, estimular un uso responsable de los objetos tecnológicos, y fomentar los hábitos saludables en la organización de la vida diaria. La metodología consiste en clases teóricas en el aula sobre los contenidos descritos, prácticas de manejo de diversos aparatos, y análisis de los datos obtenidos. Los instrumentos de evaluación son la observación directa, pruebas escritas, calificación del informe del alumno y autoevaluación del mismo.

Can you feel the force?

Ofrece información, experiencias, preguntas y respuestas acerca de la física. En primer lugar se presenta una reseña histórica para ayudar a los estudiantes en la comprensión de la materia. En puedes sentir la fuerza, se definen algunos términos y explican las leyes de Newton. En cuál es el problema, explora imanes, y los estados de la materia, y en puede ver la luz analiza la teoría de partículas, el color, rayos electromagnéticos, y la velocidad de la luz. Hay experimentos que ayudan a explicar la materia, fricción, gravedad, la velocidad, la electricidad, la presión del aire y la presión del agua. En la sección quién es quién están los perfiles de 16 científicos, de Aristóteles a Dirac ,y sus descubrimientos. Hay un glosario.

Introducción de experimentación básica en el programa de teoría electromagnética de la ETSIT de Madrid.

Realizar demostraciones directas, de forma que el alumno tenga evidencia experimental de las mismas. Planear un montaje de laboratorio que permita analizar aspectos cualitativos y cuantitativos de los fenómenos electromagnéticos. Conocer la opinión de los alumnos, mediante encuesta, acerca de introducir en las asignaturas algunas experiencias que ilustren a nivel práctico los fenómenos electromagnéticos fundamentales. Llevar a cabo dichas experiencias de laboratorio. El cuestionario se repartió en los cuatro grupos del curso tercero existentes en el curso académico 1984-85, siendo 173 el número total de cuestionarios contestado, lo que supone el 24,6 por ciento sobre el número total de alumnos matriculados (702) en tercer curso, y el 34,6 por ciento sobre el número de alumnos (500) que se estiman asisten regularmente a clase. Informe que comprende los diversos experimentos llevados a cabo por profesores y alumnos de la ETSIT de madrid. Dichos experimentos versan sobre: corriente de desplazamiento, inducción electromagnética, efecto pelicular en un cilindro conductor, estudio sobre una práctica de reflectometría en el dominio del tiempo, experimento de Faraday, práctica de campos electromagnéticos y medida del coeficiente de inducción mutua. Los primeros trabajos están realizados por los profesores y se refieren a aspectos teóricos del experimento, los siguientes versan sobre su diseño y construcción, y los últimos han sido encomendados a alumnos de tercer curso, formándose 3 grupos de trabajo de 2 alumnos por grupo. Se les concedió absoluta libertad para improvisar, ampliar o modificar las experiencias y se les pidió la realización de una memoria. Se realizó también una encuesta con el fin de conocer la opinión de los alumnos acerca de la introducción en dos asignaturas de un pequeño número de experiencias prácticas. La encuesta indica que la acogida a la idea de la realización de experiencias ha sido favorable. Se ha constatado interés en el alumno no solo por las experiencias de laboratorio, sino también por otro tipo de demostraciones que proporcionen información complementaria sobre el papel, aplicabilidad y utilidad del electromagnetismo en el mundo tecnológico actual. La realización de las experiencias ha sido altamente satisfactoria, ya que interesan al alumno y facilitan y completan el conocimiento de la asignatura. También se señala el papel que la libertad de actuación juega en la eficacia del aprendizaje. El alumno ha recibido cierta sorpresa al constatar que lo aprendido en clase puede comprobarse con un montaje simple que utiliza un equipo relativamente rudimentario. La comprobación experimental de la influencia de la frecuencia sobre el comportamiento de los circuitos ha llamado poderosamente su atención. Se ha detectado una cierta falta de léxico científico en la descripción por parte del alumno de los fenómenos observados.

Diseño y realización de experimentos de Física para uso del profesor en la elaboración de su proyecto docente.

Elaborar un material didáctico experimental para que pueda ser utilizado por el profesorado de Física General (nivel: BUP, COU y primero de licenciatura). Diseñar, realizar y evaluar experimentos caseros e integradores. 1. Experimentos caseros: alumnos de Física General de la UNED, de BUP y COU. 2. Experimentos integradores: alumnos de la facultad de Ciencias de la UNED. Se han diseñado dos tipos de experimentos: caseros e integradores. Para los experimentos caseros se han seleccionado algunos fenomenos que han marcado pautas de progreso en el desarrollo de la ciencia. Comienzan con la mecánica, haciendo especial énfasis en la interacción gravitatoria de Newton y los modelos mecánicos de intercambio de energía. A continuación abordan los fenómenos eléctricos, magnéticos y ópticos. La evaluación se realizará a través de los profesores-tutores de ciencias en los centros asociados de la UNED. Los experimentos integradores se plantean como pequeños trabajos de investigación que pueden ser interpretados con los conocimientos de Física y Matemáticas del Primer Ciclo de Licenciatura; los fenómenos electromagnéticos y ópticos son los más desarrollados. La evaluación se lleva a cabo con alumnos de la Facultad de Ciencias de la UNED. Fórmulas, figuras. 1. Experimentos caseros: se han elaborado manuales para la realización de los siguientes 16 experimentos. 1.1. El péndulo simple. 1.2. Péndulos encadenados. 1.3. Péndulos acoplados. 1.4. Elasticidad. 1.5. Péndulo de torsión. 1.6. Fuerzas entre cargas eléctricas. 1.7. Fuerzas entre imanes. 1.8. Imanes y corrientes. 1.9. Circuitos de corriente continua. 1.10. Propagación de la luz a través de los diferentes medios. 1.11. La polarización de la luz. 1.12. Difracción de la luz. 1.13. Absorción y emisión de la luz por los átomos. 1.14. Sólido, líquido y gas. 1.15. El gas ideal. 1.16. Y los líquidos reales. 2. Experimentos integradores: se han desarrollado 8 de los 9 experimentos. Su relación es la siguiente: 2.1. Permitividad eléctrica y permeabilidad magnética del vacío. 2.2. Resistencia eléctrica de conductores óhmicos. 2.3. Fuerzas entre imanes. 2.4. La luz en la superficie de separación de dos medios. 2.5. El arco iris. 2.6. Polarización de la luz. 2.7. Interferencias luminosas. 2.8. Difracción de la luz. 2.9. Espectroscopia. Además se ha comprobado que los alumnos que han realizado estos trabajos, motivados, no los rechazan a pesar del gran esfuerzo teórico y experimental que tienen que llevar a cabo; por la dificultad de la tarea, tienden a trabajar en equipo; la redacción de la memoria final desarrolla su capacidad de análisis y síntesis; aprueban más facilmente las asignaturas correspondientes.

Caracterización electromagnética de estructuras planares mediante la paralelización del Método de los Momentos

Programa de doctorado: Tecnología de las comunicaciones

Evaluación y análisis de la trazabilidad metrológica en redes para la verificación y calibración de instrumental GNSS (Global Navigation Satellite System)

Los estudios realizados hasta el momento para la determinación de la calidad de medida del instrumental geodésico han estado dirigidos, fundamentalmente, a las medidas angulares y de distancias. Sin embargo, en los últimos años se ha impuesto la tendencia generalizada de utilizar equipos GNSS (Global Navigation Satellite System) en el campo de las aplicaciones geomáticas sin que se haya establecido una metodología que permita obtener la corrección de calibración y su incertidumbre para estos equipos. La finalidad de esta Tesis es establecer los requisitos que debe satisfacer una red para ser considerada Red Patrón con trazabilidad metrológica, así como la metodología para la verificación y calibración de instrumental GNSS en redes patrón. Para ello, se ha diseñado y elaborado un procedimiento técnico de calibración de equipos GNSS en el que se han definido las contribuciones a la incertidumbre de medida. El procedimiento, que se ha aplicado en diferentes redes para distintos equipos, ha permitido obtener la incertidumbre expandida de dichos equipos siguiendo las recomendaciones de la Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement del Joint Committee for Guides in Metrology. Asimismo, se han determinado mediante técnicas de observación por satélite las coordenadas tridimensionales de las bases que conforman las redes consideradas en la investigación, y se han desarrollado simulaciones en función de diversos valores de las desviaciones típicas experimentales de los puntos fijos que se han utilizado en el ajuste mínimo cuadrático de los vectores o líneas base. Los resultados obtenidos han puesto de manifiesto la importancia que tiene el conocimiento de las desviaciones típicas experimentales en el cálculo de incertidumbres de las coordenadas tridimensionales de las bases. Basándose en estudios y observaciones de gran calidad técnica, llevados a cabo en estas redes con anterioridad, se ha realizado un exhaustivo análisis que ha permitido determinar las condiciones que debe satisfacer una red patrón. Además, se han diseñado procedimientos técnicos de calibración que permiten calcular la incertidumbre expandida de medida de los instrumentos geodésicos que proporcionan ángulos y distancias obtenidas por métodos electromagnéticos, ya que dichos instrumentos son los que van a permitir la diseminación de la trazabilidad metrológica a las redes patrón para la verificación y calibración de los equipos GNSS. De este modo, ha sido posible la determinación de las correcciones de calibración local de equipos GNSS de alta exactitud en las redes patrón. En esta Tesis se ha obtenido la incertidumbre de la corrección de calibración mediante dos metodologías diferentes; en la primera se ha aplicado la propagación de incertidumbres, mientras que en la segunda se ha aplicado el método de Monte Carlo de simulación de variables aleatorias. El análisis de los resultados obtenidos confirma la validez de ambas metodologías para la determinación de la incertidumbre de calibración de instrumental GNSS. ABSTRACT The studies carried out so far for the determination of the quality of measurement of geodetic instruments have been aimed, primarily, to measure angles and distances. However, in recent years it has been accepted to use GNSS (Global Navigation Satellite System) equipment in the field of Geomatic applications, for data capture, without establishing a methodology that allows obtaining the calibration correction and its uncertainty. The purpose of this Thesis is to establish the requirements that a network must meet to be considered a StandardNetwork with metrological traceability, as well as the methodology for the verification and calibration of GNSS instrumental in those standard networks. To do this, a technical calibration procedure has been designed, developed and defined for GNSS equipment determining the contributions to the uncertainty of measurement. The procedure, which has been applied in different networks for different equipment, has alloweddetermining the expanded uncertainty of such equipment following the recommendations of the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement of the Joint Committee for Guides in Metrology. In addition, the three-dimensional coordinates of the bases which constitute the networks considered in the investigationhave been determined by satellite-based techniques. There have been several developed simulations based on different values of experimental standard deviations of the fixed points that have been used in the least squares vectors or base lines calculations. The results have shown the importance that the knowledge of experimental standard deviations has in the calculation of uncertainties of the three-dimensional coordinates of the bases. Based on high technical quality studies and observations carried out in these networks previously, it has been possible to make an exhaustive analysis that has allowed determining the requirements that a standard network must meet. In addition, technical calibration procedures have been developed to allow the uncertainty estimation of measurement carried outby geodetic instruments that provide angles and distances obtained by electromagnetic methods. These instruments provide the metrological traceability to standard networks used for verification and calibration of GNSS equipment. As a result, it has been possible the estimation of local calibration corrections for high accuracy GNSS equipment in standardnetworks. In this Thesis, the uncertainty of calibration correction has been calculated using two different methodologies: the first one by applying the law of propagation of uncertainty, while the second has applied the propagation of distributions using the Monte Carlo method. The analysis of the obtained results confirms the validity of both methodologies for estimating the calibration uncertainty of GNSS equipment.

Excitación y control de IGBTs de un inversor trifásico sinusoidal

El origen del proyecto se encuentra en la mejora de un inversor trifásico sinusoidal comercial sobre la base del estudio de las técnicas de excitación óptimas para los IGBTs que lo componen en su etapa de potencia. En las primeras fases de planteamiento del proyecto se propone una idea mucho más ambiciosa, la realización de un nuevo convertidor de emergencia, destinado al sector ferroviario, para dar servicio de climatización. Este convertidor está formado por la asociación en cascada de un bloque DC/DC elevador y un bloque inversor DC/AC trifásico controlado mediante PWM con modulación sinusoidal. Se pretendía así dar solución a las siguientes problemáticas detectadas en los convertidores comercializados hasta el momento: un bloque elevador excesivamente sobredimensionado, subsistemas de control independientes para los dos bloques que configuran el convertidor, adicionalmente, la tarjeta driver se rediseña con cada cambio de especificaciones por parte de un nuevo cliente y finalmente, las comunicaciones tanto de diagnosis como de mantenimiento necesitaban una importante actualización. Inicialmente, se ha realizado un estudio teórico de los bloques elevador e inversor para poder realizar el diseño y dimensionamiento de sus componentes tanto semiconductores como electromagnéticos. Una vez completada la parte de potencia, se estudia el control que se realiza mediante medidas directas y simulación tanto de la estrategia de control del elevador como del inversor. Así se obtiene una información completa de la funcionalidad de las tarjetas existentes. Se desea realizar el diseño de una única tarjeta controladora y una única tarjeta de drivers para ambos bloques. Por problemas ajenos, en el transcurso de este proyecto se cancela su realización comercial, con lo que se decide al menos crear la placa de control y poder gobernar un convertidor ya existente, sustituyendo la tarjeta de control del bloque elevador. Para poder fabricar la placa de control se divide en dos tarjetas que irán conectadas en modo sándwich. En una tarjeta está el microcontrolador y en otra está todo el interface necesario para operar con el sistema: entradas y salidas digitales, entradas y salidas analógicas, comunicación CAN, y un pequeño DC/DC comercial que proporciona alimentación al prototipo. Se realiza un pequeño programa funcional para poder manejar el convertidor, el cual con una tensión de 110V DC, proporciona a la salida una tensión de 380V AC. Como ya se ha expuesto, debido a la cancelación del proyecto industrial no se profundiza más en su mejora y se decide proponerlo para su evaluación en su fase actual. ABSTRACT. The beginning of the project is found in the improvement of a commercial sine wave three phase inverter which is based in a study about optimal excitation techniques to IGBTs which compose in the power stage. In the early phases of project it is proposed a much more ambitious idea, the fact of a new emergency converter, proposed for the rail sector to work in an air condition unit. This converter is formed by an association of a block cascaded DC/DC booster and a block DC/AC inverter three-phase controlled by a sine wave modulation PWM. The purposed was to give a solution to following problems detected in commercial converters nowadays: an excessively oversized block boost, independent control subsystems for two blocks that configure the converter. In addition, driver board is redesigned with each specifications change demand it a new customer, and finally, the communications, diagnostic and maintenance that needed a important upgrade. Initially, it has been performed a theoretical study of boost and the inverter blocks to be able to perform the component’s design and the size (semiconductor and electromagnetic fields). Once finished power study, it is analysed the control performed using direct measures and simulation of boost control strategy and inverter. With this it is obtained complete information about existing cards functionality. The project is looking for the design of just one controller card and one drivers´ card for both blocks. By unrelated problems, during the course of this project a commercial realization. So at least its decided to create control board to be able to existing converter, replacing boost block’s control board. To be able to manufacture control board it is divided in two cards connected in sandwiching mode. In a card is microcontroller and in another is all needed interface to operate with the system: digital inputs and outputs, analogical inputs and outputs, CAN communication, and a small DC / DC business that provide power supply to the prototype. It is performed a small functional program to handle the converter, which with an input voltage 110V DC provides an output voltage 380V AC. As already has been exposed, due to industrial project cancellation it is decided no to continue with all improvements and directly to evaluate it in the current phase.