Diseño y construcción de un kit de filtros pasivos para la mitigación de corrientes armónicas

Tesis (Ingeniero Eléctrico).--Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Eléctrica

Controladores repetitivos aplicados a filtros ativos de potência sob variações de carga e de frequência da rede

This work presents the development and modification of techniques to reduce the effects of load variation and mains frequency deviation in repetitive controllers applied to active power filters. To minimize the effects of aperiodic signals resulting from the connection or disconnection of non-linear loads is developed a technique which recognizes linear and nonlinear loads, and operates to reset the controller only when the error due to the transition of considerable value, and the transition is from non-linear to linear load. An algorithm to adapt the gain of the repetitive controller, based on a sigmoid function adaptation, in order to minimize the effects caused by random noise in the measurement system is also used. This work also analyzes the effects of frequency variation and presents the main methods to cope with this situation. Some solutions are the change in the number of samples per period and the variation of the sampling rate. The first has the advantage of using linear design techniques and results in a time invariant system. The second method changes the sampling frequency and leads to a time variant system that demands a difficult analysis of stability. The proposed algorithms were tested using the methods of truncation of the number of samples and the method of changing the sampling rate of the system to compensate possible frequency variations of the grid. Experimental results are presented to validate the proposal.

Arquitetura híbrida com DSP e FPGA para implementação de controladores de filtros ativos de potência

The presence of non-linear loads at a point in the distribution system may deform voltage waveform due to the consumption of non-sinusoidal currents. The use of active power filters allows significant reduction of the harmonic content in the supply current. However, the processing of digital control structures for these filters may require high performance hardware, particularly for reference currents calculation. This work describes the development of hardware structures with high processing capability for application in active power filters. In this sense, it considers an architecture that allows parallel processing using programmable logic devices. The developed structure uses a hybrid model using a DSP and an FPGA. The DSP is used for the acquisition of current and voltage signals, calculation of fundamental current related controllers and PWM generation. The FPGA is used for intensive signal processing, such as the harmonic compensators. In this way, from the experimental analysis, significant reductions of the processing time are achieved when compared to traditional approaches using only DSP. The experimental results validate the designed structure and these results are compared with other ones from architectures reported in the literature.

Implementación de un detector de coral utilizando filtros Gabor Wavelets y máquinas de aprendizaje

Este trabajo se enfoca en la implementación de un detector de arrecife de coral de desempeño rápido que se utiliza para un vehículo autónomo submarino (Autonomous Underwater Vehicle, AUV, por sus siglas en inglés). Una detección rápida de la presencia de coral asegura la estabilización del AUV frente al arrecife en el menor tiempo posible, evitando colisiones con el coral. La detección de coral se hace en una imagen que captura la escena que percibe la cámara del AUV. Se realiza una clasificación píxel por píxel entre dos clases: arrecife de coral y el plano de fondo que no es coral. A cada píxel de la imagen se le asigna un vector característico, el mismo que se genera mediante el uso de filtros Gabor Wavelets. Éstos son implementados en C++ y la librería OpenCV. Los vectores característicos son clasificados a través de nueve algoritmos de máquinas de aprendizaje. El desempeño de cada algoritmo se compara mediante la precisión y el tiempo de ejecución. El algoritmo de Árboles de Decisión resultó ser el más rápido y preciso de entre todos los algoritmos. Se creó una base de datos de 621 imágenes de corales de Belice (110 imágenes de entrenamiento y 511 imágenes de prueba).

Desenvolvimento e caracterização de filtros cerâmicos para aplicações a altas temperaturas

Ceramic filters are cellular structures that can be produced by various techniques, among which we highlight the replication method, or method of polymeric sponge. This method consists of impregnating polymeric foam with ceramic slurry, followed by heat treatment, where will occur decomposition of organic material and the sinter of the ceramic material, resulting in a ceramic whose structure is a replica of the impregnated sponge. Ceramic filters have specific properties that make this type of material very versatile, used in various technological applications such as filters for molten metals and burners, make these materials attractive candidates for high temperature applications. In this work we studied the systems Al2O3-LZSA ceramic filters processed in the laboratory, and commercial Al2O3-SiC ceramics filters, both obtained by the replica method, this work proposes the thermal and mechanical characterization. The sponge used in the processing of filters made in the laboratory was characterized by thermogravimetric analysis. The ceramic filters were characterized by compressive strength, flexural strength at high temperatures, thermal shock, permeability and physical characterization (density and porosity) and microstructural (MEV and X-rays). From the results obtained, the analysis was made of the mechanical behavior of these materials, comparing the model proposed by Gibson and Ashby model and modified the effective area and the tension adjusted, where the modified model adapted itself better to the experimental results, representing better the mechanical behavior of ceramic filters obtained by the replica method

Desenvolvimento de filtros cerâmicos impregnados com nanopartículas de prata para desinfecção de água potável

Brazil has vast amounts of hydric resources, whose quality has been deteriorating due to pollutant dumping. Household waste disposal is one of the main sources of water pollution, stimulating bacteria proliferation and introducing microorganisms, including those from fecal matter. Conventional water disinfection methods are a solution, but on the downside, they lead to the formation byproducts hazardous to human health. In this study, aiming to develop bactericidal filters for the disinfection of drinking water; silver nanoparticles were deposited on alumina foams through three routes: sputtering DC, dip coating and in situ chemical reduction of silver nitrate. The depositions were characterized through X-ray diffraction, scanning electron microscopy and EDS element mapping. The influence of the depositions on permeability and mechanical properties of the ceramic foams was assessed and, in sequence, a preliminary antibacterial efficiency analysis was carried out. Characterization results indicate that the chemical reduction routes were efficient in depositing homogeneously distributed silver particles and that the concentration of the metallic precursor salt affects size and morphology of the particles. The antibacterial efficiency analysis indicates that the chemical reduction filters have potential for water disinfection

New signal processing algorithms for automated external defibrillators

[ES]La fibrilación ventricular (VF) es el primer ritmo registrado en el 40\,\% de las muertes súbitas por paro cardiorrespiratorio extrahospitalario (PCRE). El único tratamiento eficaz para la FV es la desfibrilación mediante una descarga eléctrica. Fuera del hospital, la descarga se administra mediante un desfibrilador externo automático (DEA), que previamente analiza el electrocardiograma (ECG) del paciente y comprueba si presenta un ritmo desfibrilable. La supervivencia en un caso de PCRE depende fundamentalmente de dos factores: la desfibrilación temprana y la resucitación cardiopulmonar (RCP) temprana, que prolonga la FV y por lo tanto la oportunidad de desfibrilación. Para un correcto análisis del ritmo cardiaco es necesario interrumpir la RCP, ya que, debido a las compresiones torácicas, la RCP introduce artefactos en el ECG. Desafortunadamente, la interrupción de la RCP afecta negativamente al éxito en la desfibrilación. En 2003 se aprobó el uso del DEA en pacientes entre 1 y 8 años. Los DEA, que originalmente se diseñaron para pacientes adultos, deben discriminar de forma precisa las arritmias pediátricas para que su uso en niños sea seguro. Varios DEAs se han adaptado para uso pediátrico, bien demostrando la precisión de los algoritmos para adultos con arritmias pediátricas, o bien mediante algoritmos específicos para arritmias pediátricas. Esta tesis presenta un nuevo algoritmo DEA diseñado conjuntamente para pacientes adultos y pediátricos. El algoritmo se ha probado exhaustivamente en bases de datos acordes a los requisitos de la American Heart Association (AHA), y en registros de resucitación con y sin artefacto RCP. El trabajo comenzó con una larga fase experimental en la que se recopilaron y clasificaron retrospectivamente un total de 1090 ritmos pediátricos. Además, se revisó una base de arritmias de adultos y se añadieron 928 nuevos ritmos de adultos. La base de datos final contiene 2782 registros, 1270 se usaron para diseñar el algoritmo y 1512 para validarlo. A continuación, se diseñó un nuevo algoritmo DEA compuesto de cuatro subalgoritmos. Estos subalgoritmos están basados en un conjunto de nuevos parámetros para la detección de arritmias, calculados en diversos dominios de la señal, como el tiempo, la frecuencia, la pendiente o la función de autocorrelación. El algoritmo cumple las exigencias de la AHA para la detección de ritmos desfibrilables y no-desfibrilables tanto en pacientes adultos como en pediátricos. El trabajo concluyó con el análisis del comportamiento del algoritmo con episodios reales de resucitación. En los ritmos que no contenían artefacto RCP se cumplieron las exigencias de la AHA. Posteriormente, se estudió la precisión del algoritmo durante las compresiones torácicas, antes y después de filtrar el artefacto RCP. Para suprimir el artefacto se utilizó un nuevo método desarrollado a lo largo de la tesis. Los ritmos desfibrilables se detectaron de forma precisa tras el filtrado, los no-desfibrilables sin embargo no.

Efecto de la radiación visible sobre la supervivencia de Acinetobacter baumannii sobre soportes inertes

Acinetobacter baumannii es una bacteria de gran importancia clínica debido a las infecciones nosocomiales a las que se asocia. La amenaza que supone en el ámbito hospitalario está directamente relacionada con su capacidad para sobrevivir a condiciones hostiles tales como cambios de temperatura, estrés lumínico y sequedad. En este contexto, se ha estudiado el efecto de la radiación visible sobre poblaciones de A. baumannii (ATCC 19606) mantenidas a temperatura ambiente en medio líquido (condiciones de ayuno) y sobre soporte sólido (condiciones de ayuno y sequedad). Para determinar la posible pérdida de cultivabilidad y la entrada en estado viable no cultivable (VNC), las poblaciones de A. baumannii se inocularon en solución salina estéril o se fijaron a filtros de acetato de celulosa estériles y se incubaron a 20ºC en condiciones de oscuridad (control) o exposición a luz visible. A lo largo de la supervivencia, utilizando microscopía de epifluerescencia, se cuantificaron las células totales, viables y cultivables. Además, se determinó la capacidad de formar biofilms de estas poblaciones. Bajo condiciones de oscuridad, tanto en soportes sólidos como en medio líquido, no se detectó pérdida de cultivabilidad, actividad o integridad celular durante al menos 7 días. Sin embargo, la luz visible tuvo un efecto negativo sobre las poblaciones de A. baumannii expuestas tanto en medio líquido como sobre soporte sólidos. En medio líquido, si bien la radiación luminosa no afectó a la integridad celular, al finalizar el periodo de exposición (7 días) el número de células cultivables descendió 1,5 log y el 27% de la población se encontraba en estado VNC. En condiciones de sequedad, la pérdida de cultivabilidad se detectó ya desde el primer día de exposición, situándose por debajo del límite de detección tras 5 días; la densidad de células viable también disminuyó, de modo que tras 7 días de exposición el 4% de la población era VNC. Además, la capacidad de formar biofilms se vio negativamente afectada a lo largo de la permanencia tanto en luz como en oscuridad. El efecto negativo de la luz fue especialmente relevante en poblaciones mantenidas en soportes sólidos. Bajo condiciones de ayuno, A. baumannii es capaz de persistir durante periodos de tiempo de al menos una semana incluso en ausencia de humedad. Sin embargo, la exposición de radiación luminosa induce la entrada en estado VNC en estas mismas condiciones, siendo este efecto negativo más acusado en condiciones de ayuno y sequedad.

Kosmetikoen osagai hautatuak determinatzeko kromatografia elektrozinetiko mizelarrean oinarritutako metodoen garapena eta aplikazioa

361 p.

Investigação da microarquitetura óssea através de microtomografia 3D

A microtomografia computadorizada (uCT) é uma técnica de ensaio não destrutivo, frequentemente utilizada no estudo da estrutura interna de ossos, com uma resolução espacial da ordem de mícrons. Neste trabalho, seis pares de amostras ósseas (fêmur de rato) foram estudados através da uCT. Os ensaios foram conduzidos na presença ou não de filtros de alumínio (espessura de 0,25; 0,50 e 0,75 mm), utilizando-se três níveis de resolução (33,3; 15,0 e 9,5 um). Os parâmetros de arquitetura óssea BS (área óssea da amostra), BV (volume ósseo da amostra), TS (área superficial da amostra), TV (volume da amostra), BV/TV (razão entre o volume ósseo e o volume da amostra), BS/BV (razão entre a área óssea da amostra e o volume ósseo da amostra), Tb.N (densidade trabecular), Tb.Th (espaçamento entre as trabéculas), Tb.Sp (separação trabecular), conectividade e anisotropia foram determinados através das análises em duas (2D) e/ou três (3D) dimensões. A comparação entre os valores dos parâmetros obtidos através dessas análises foi realizada através do teste t pareado e da correlação de Pearson. Com base nos resultados, foi possível determinar a influência da resolução da imagem na qualidade dos parâmetros da arquitetura óssea obtidos através das análises 2D e/ou 3D. Os dados mostram que a presença de filtro de alumínio também afeta a qualidade desses parâmetros. Assim, os melhores resultados são obtidos com resolução máxima e filtro de alumínio com espessura de 0,25 ou 0,50 mm.

Exposição ao material particulado 2,5 m coletado em vias de alto tráfego da cidade do Rio de Janeiro: avaliação mutagênica, genotóxica e determinação de risco à saúde induzido por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos

A mutagenicidade do material particulado é atribuída primeiramente aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Investigamos a atividade mutagênica do material particulado (MP2,5) em amostras coletadas em três pontos da cidade do Rio de Janeiro. As coletas foram realizadas com auxílio de um amostrador de grande volume na Avenida Brasil, no campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro e no Túnel Rebouças em filtros de fibra de vidro. Metade de cada filtro foi submetido à extração por sonicação com o solvente diclorometano. Seis HPA foram identificados e quantificados por cromatografia gasosa com espectrometria de massa (GC/MS). Após a análise química as concentrações dos HPA obtidos foram correlacionados ao fatores físicos, além de ser realizado avaliação de risco para cada HPA estudado. Linhagens de Salmonella typhimurium (TA98 e derivadas TA98/1.8-DNP6, YG1021 e YG1024) foram utilizadas no ensaio de mutagenicidade e tratadas (10-50 g/placa) com extrato orgânico na presença e na ausência de metabolização exógena. Células de raiz de cebola foram tratadas com extratos orgânicos nas concentrações (5-25g/mL). A alta umidade encontrada no Túnel Rebouças pode ter influenciado na deposição de cinco dos seis HPA estudados em material particulado. Além disso, em diferentes condições de tráfego, motoristas de ônibus que cruzam a Avenida Brasil e o Rebouças túnel estão expostos ao risco induzidos por HPA na ordem de 10-6. Mutagenicidade foi detectada tanto na presença quanto na ausência de metabolização, para as linhagens YG1021 e YG1024 nos três pontos, sugerindo a presença de nitro e amino derivados de HPA. As amostras do Túnel Rebouças apresentaram os maiores valores para rev/g e rev/m3. Estes resultados podem estar relacionados ao longo trajeto e a restrita ventilação. Efeito citotóxico foi detectado pelo ensaio Allium cepa nos três pontos de monitoramento. Além disso os extratos orgânicos provenientes das coletas da Avenida Brasil, UERJ e do Túnel Rebouças induziram efeito clastogênico em células de raiz de Allium cepa

Aplicação da metodologia de GPR (Radar de Penetração no Solo) com tratamento no programa Reflexw dos cordões cenozóicos da planície costeira de Itaguaí, Rio de Janeiro

Esta pesquisa investigou a formação de depósitos arenosos localizados na planície costeira da Baixada de Sepetiba, em Itaguaí, estado do Rio de Janeiro. A deposição sedimentar e a evolução desta área, na Baixada de Sepetiba tem sido estudada nas três últimas décadas, principalmente, porque é um ambiente de depósitos arenosos antigo de idade Holocênica a Pleistocênica que corresponde a uma linha de praia, originada com eventos transgressivos e/ou regressivos que tiveram seu ápice durante o Quaternário. A metodologia de Radar de Penetração no Solo (GPR) é usada, principalmente nos casos de trabalho em que se estuda um ambiente costeiro arenoso. Este campo da Geofísica tem sido usado para examinar características, tais como: a espessura de depósitos arenosos, a profundidade de um aqüífero, a detecção de uma rocha ou um aqüífero, e determina a direção de progradação. Esta pesquisa usa técnicas de radar de penetração no solo (GPR) para analisar as estruturas, em subsuperfície desde que o ambiente estudado seja definido como linha de costa, as margens de uma lagoa mixohalina, chamada Baía de Sepetiba. Neste trabalho realizamos um total de 11 perfis, que foram processados pelo software ReflexWin. Durante o processamento do dado aplicamos alguns filtros, tais como: subtract-mean (dewow), bandpassfrequency e ganhos. E as melhores imagens dos perfis foram realizadas usando-se uma antena de 200 MHz (canal 1) e outra antena de 80 MHz. Neste caso, obtivemos imagens de alta resolução a uma profundidade de até 25 metros.

Avaliações técnico-operacionais em estações de tratamento de água dos municípios das regiões leste e dos lagos do Estado do Rio de Janeiro, com propostas de melhorias para futura implantação de sistema de gestão ambiental baseado nas normas ISO 14.000.

Na gestão de recursos hídricos, as questões relacionadas aos impactos ambientais causados pelas Estações de Tratamento de Água não podem ser negligenciadas, devendo ser avaliadas em todos seus aspectos. Neste trabalho foram avaliadas as condições técnicasoperacionais e a gestão de seis Estações de Tratamento de Água de pequeno porte situadas nas regiões leste e dos lagos do estado do Rio de Janeiro. Os resultados apresentam dados de produção de água tratada, perdas de água contabilizadas com lavagem de filtros e descargas de decantadores e as não contabilizadas, gastos de energia e produtos químicos, produção de resíduos e seu destino final, bem como levantamento da capacitação do pessoal de operação, comparados com valores de literatura para ETAs consideradas eficientes. A partir da discussão dos resultados concluiu-se que há necessidade de correções de operação e manutenção das ETAs e monitoramento da qualidade das águas bruta e tratada, recomendando-se que a empresa de saneamento, efetivamente, implante melhorias para uma posterior implantação, em cada unidade, de um sistema de gestão ambiental, baseado nas normas ISO 14.000.