Equipo autónomo portátil para la realización de prácticas avanzadas de máquinas eléctricas con determinación instantánea de las características de funcionamiento.

Realizado en el laboratorio de máquinas eléctricas del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Valladolid, el proyecto tuvo por objeto la construcción de un equipo para la realización de prácticas de máquinas eléctricas en régimen dinámico que integre los aparatos de medida y el equipo informático necesario para el tratamiento de los datos adquiridos. El software necesario se desarrolló sobre un montaje provisional; con la experiencia adquirida se realizaron las modificaciones de diseño convenientes y se hizo el montaje definitivo. Con el equipo terminado, se han impartido prácticas en las asignaturas de Máquinas Eléctricas y Electrotecnia, aunque está previsto utilizarlo en todas las asignaturas relacionadas con Máquina Eléctricas. Como resultados, cabe destacar que complementa eficazmente las clases teóricas, que motiva a los alumnos en el aprovechamiento de las prácticas, y que proporciona una herramienta muy versátil al profesor tutor de prácticas. A partir de transformadores y transductores comerciales de medida, se ha elaborado un equipo de medida, y se han diseñado e implantado los programas necesarios para la realización de prácticas de máquinas asíncronas, máquinas de corriente continua y motores paso a paso.

Del libro de texto al libro electrónico.

Conocer, comprender y actuar desde el punto de vista de la profesión de educador frente a los desafíos de las nuevas tecnologías dentro del amplio campo de la educación, pero tratando de centrarse en el libro y la lectura que es el recurso didáctico más utilizado en la educación desde su invención, el libro de texto y su adaptación en formato digital. Se ha trabajado de forma teórica en toda la investigación. El trabajo está dividido en cuatro capítulos principales. El primer capítulo trata la historia del libro, su futuro, la utilización didáctica y la introducción a la propuesta de la transformación del libro de texto a formato digital. El capítulo segundo trata sobre las nuevas tecnologías aplicadas a la sociedad del conocimiento y la educación, los medios y recursos didácticos y la tipología de los medios didácticos. En el capítulo tres se explica el libro electrónico o ebook, las herramientas de lectura y mediación, los formatos de ebooks que existen, las ventajas y desventajas del mismo y las posibilidades educativas. Por último, en el cuarto capítulo se explica la propuesta de transformación del libro de texto a formato electrónico, las características principales, el diseño de libros de texto electrónicos y la fundamentación pedagógica y tecnológica. El libro electrónico juega un papel esencial, y el ebook se presenta como una innovación, un modo de facilitar el acceso a la cultura. El ebook representa otra forma de exhibir el contenido de una obra a través de los nuevos procesos de edición, en este caso, electrónica, pues contiene diferentes elementos multimedia, como texto, imágenes estáticas o en movimiento, vídeo, elementos sonoros, hipervínculos, etc. La edición electrónica expande el mercado, lo amplía, siendo uno de sus grandes aportes. La edición digital y su circulación por internet, permite acceder a los contenidos los 365 días del año las 24 horas y recibirlos en la comodidad de su casa o en el aula, esté donde esté. El servicio, la agilidad, los menores costos, irán construyendo esta nueva opción como muy ventajosa y de gran masividad. Las nuevas generaciones, demandarán por éste medio caso todas las necesidades y servicios. Por lo tanto, el libro electrónico logra introducirse en el campo educativo. Sin embargo su aplicación es aún limitada, dado que esta tecnología no es accesible a todos los estudiantes, sobre todo aquellos que viven en áreas más desfavorecidas lejos de tener acceso a computadoras y mucho menos a internet, incluso en aquellas instituciones que ya han implementado el ebook pero se utiliza como material secundario o de consulta, dado que el libro de texto tradicional ocupa un lugar central en este ámbito.

Caracterización y mejora de equipo para hipertermia magnética

El presente Trabajo de Fin de Grado es fruto de la colaboración en una investigación sobre la hipertermia magnética entre el Centro de Electrónica Industrial de la ETSII UPM (CEI) y el Centro de Tecnología Biomédica UPM (CTB). La hipertermia magnética es un tratamiento contra el cáncer que se encuentra en fase de desarrollo en distintos lugares alrededor del mundo. Se trata de una terapia que consiste en elevar la temperatura de las células cancerígenas hasta valores de entre 42 y 46ºC con el fin de destruirlas. Esto es posible pues por lo general, las células cancerígenas presentan una mayor sensibilidad ante efectos de hipertermia que el resto de células, por lo que una vez alcanzada la temperatura deseada se destruirían las células anómalas y las sanas quedarían intactas. Si se induce al paciente fiebre hasta los 39 ºC, tan sólo sería necesario alcanzar incrementos de temperatura de 3 o 4ºC para que el tratamiento tuviera éxito. El calentamiento se produce gracias al movimiento de nanopartículas magnéticas (NPMs) situadas en dichas células mediante técnicas médicas ya estudiadas. A su vez este movimiento se da gracias a la aplicación de un campo magnético sobre las NPMs. El equipo electrónico del que se dispone en esta investigación y que genera el campo magnético, está constituido esencialmente por un inversor de potencia en puente completo con carga inductiva, una placa de control y una fuente de tensión continua. A lo largo de este trabajo se abordarán y estudiarán varias cuestiones en línea con la continuidad de la investigación en este tratamiento y en aspectos de la misma como el estudio del equipo disponible y su mejora. En primer lugar se lleva a cabo un estudio de caracterización térmica del equipo del que se dispone, con el objetivo de conocer los parámetros de los que depende su funcionamiento y que permitirán verificar y dar consistencia a los resultados de los posteriores ensayos que con él se harán. Así mismo se realiza una fase de ensayos con el objetivo de optimizar el equipo, determinando cuales son los parámetros más relevantes y los valores de los mismos, que llevan al equipo a su máximo rendimiento en términos de incrementos de temperatura de las NPMs y por tanto hacia el éxito de la terapia. Tras la caracterización y optimización del equipo de hipertermia, se diseña una nueva fase de ensayos que tiene como fin la comparación de los resultados experimentales con el modelo físico teórico de calentamiento de las NPMs. Además se busca la comprobación de ciertas hipótesis extraídas de los mismos resultados experimentales, como la influencia de la forma de onda de la señal excitadora en el incremento de temperatura. Finalmente y con el fin de mejorar el rendimiento del equipo, se elabora un conjunto de posibles geometrías para la carga inductiva que incluya un núcleo de hierro, pues hasta el momento la bobina de la que se disponía tenía núcleo de aire. Se simulan las nuevas geometrías de la bobina con núcleo de hierro y se estudia cómo influyen los cambios en el campo magnético. Los avances en la investigación llevados a cabo en este Trabajo de Fin de Grado han permitido dar un paso más en el rendimiento, la fiabilidad de resultados y la mejora del equipo de hipertermia magnética, abriendo las puertas a ensayos in vitro y posteriormente in vivo para una terapia que podría estar más cerca de dar tratamiento eficaz a una de las enfermedades más implacables de nuestro tiempo.

Implementación de una actividad educativa en modo colaborativo con apoyo de Smartphones : una experiencia universitaria.

Resumen tomado del autor. Incluye cuestionario de evaluación funcional de smartphones

Medios electrónicos : gráficas y sonido en las funciones periódicas.

Resumen de los autores. Este artículo pertenece a un número en homenaje a Gonzalo Sánchez Vázquez

In situ (enciclopèdia audiovisual de les ciències i les tècniques) :electrònica. 'In situ (enciclopedia audiovisual de las ciencias y las técnicas) : electrónica'.

Este vídeo forma parte de la Enciclopedia Audiovisual de las Ciencias y las Técnicas, y se estructura en capítulos de cuatro minutos. Cada capítulo expone el estudio de un objeto o fenómeno científico y propone: recordatorios, definiciones, exploraciones para entender mejor un funcionamiento, animaciones para representar fenómenos complejos, descubrimientos y aplicaciones y puntos que remiten a otros capítulos de la enciclopedia directamente relacionados con el tema que se trata. Los capítulos incluidos en este volumen son: el lector láser; el televisor; el magnetoscopio; la cámara de vídeo; el tubo catódico; el receptor de radio; el amplificador; los circuitos integrados; el transistor; el efecto transistor; el diodo; los semiconductores y, el circuito lógico.

Equipos e instalaciones electrotécnicas : desarrollo curricular del ciclo formativo de grado medio de FP.

Este material curricular contiene la definición y el desarrollo de los procesos de enseñanza-aprendizaje de Equipos e Instalaciones Electrotécnicas, ciclo formativo de grado medio de la Formación Profesional Específica (FPE). Para su confección se ha partido de los elementos recogidos en los correspondientes Reales Decretos de enseñanzas mínimas y del currículo del MEC. Su finalidad es orientar al profesorado que imparte las enseñanzas de FPE contempladas en la LOGSE. Se define el proceso de aprendizaje que se ha de llevar a cabo a lo largo del período de impartición de los módulos profesionales de los que consta la propuesta de programación. Se establece un conjunto de unidades ordenadas que describen el proceso de aprendizaje definido. A continuación, se desarrolla la programación: se definen y clasifican los contenidos de cada una de las unidades, se establecen las actividades a llevar a cabo y se formulan aspectos relativos a la evaluación. Se acompañan ejemplificaciones de determinadas unidades de trabajo.

Equipos electrónicos de consumo I : desarrollo curricular del ciclo formativo de grado medio de FP.

Este material curricular contiene la definición y el desarrollo de los procesos de enseñanza-aprendizaje de Equipos Electrónicos de Consumo, ciclo formativo de grado medio de la Formación Profesional Específica (FPE). Para su confección se ha partido de los elementos recogidos en los correspondientes Reales Decretos de enseñanzas mínimas y del currículo del MEC. Su finalidad es orientar al profesorado que imparte las enseñanzas de FPE contempladas en la LOGSE. Se define el proceso de aprendizaje que se ha de llevar a cabo a lo largo del período de impartición de los módulos profesionales de los que consta la propuesta de programación. Se establece un conjunto de unidades ordenadas que describen el proceso de aprendizaje definido. A continuación, se desarrolla la programación: se definen y clasifican los contenidos de cada una de las unidades, se establecen las actividades a llevar a cabo y se formulan aspectos relativos a la evaluación. Se acompaña la ejemplificación de una unidad de trabajo.

Instalador de equipos y sistemas de comunicaciones.

Contenido ocupacional y formativo del certificado de profesionalidad de 'Instalador de equipos y sistemas de comunicaciones', perteneciente a la familia profesional 'Montaje e instalación'. Se recoge: 1) El Real Decreto que establece dicho certificado. 2) Las realizaciones profesionales y criterios de ejecución de cada una de las unidades de competencia que constituyen el perfil profesional de la ocupación. 3) Los objetivos generales y específicos, criterios de evaluación y contenidos teórico-prácticos de los módulos que componen el itinerario formativo, así como la duración del mismo. 4) Por último, se recogen los requisitos personales exigidos a profesorado y alumnado y los requisitos materiales necesarios (instalaciones, equipo y maquinaria, herramientas, etc.).

Equipos electrónicos de consumo II : desarrollo curricular del ciclo formativo de grado medio de FP.

Este material curricular contiene la definición y el desarrollo de los procesos de enseñanza-aprendizaje de Equipos Electrónicos de Consumo II, ciclo formativo de grado medio de la Formación Profesional Específica (FPE). Para su confección se ha partido de los elementos recogidos en los correspondientes Reales Decretos de enseñanzas mínimas y del currículo del MEC. Su finalidad es orientar al profesorado que imparte las enseñanzas de FPE contempladas en la LOGSE. Se define el proceso de aprendizaje que se ha de llevar a cabo a lo largo del período de impartición de los módulos profesionales de los que consta la propuesta de programación. Se establece un conjunto de unidades ordenadas que describen el proceso de aprendizaje definido. A continuación, se desarrolla la programación: se definen y clasifican los contenidos de cada una de las unidades, se establecen las actividades a llevar a cabo y se formulan aspectos relativos a la evaluación. Se acompaña la ejemplificación de una unidad de trabajo.

Apuntes básicos sobre programación de autómatas. OMRON : C20H.

Ejemplar fotocopiado

Simulación de una maqueta con autómatas y la tarjeta de I-O de Investrónica : memoria descriptiva y resumen.

Mención Honorífica de los Premios a la Innovación Educativa del CIDE 2000

Electrónica digital y microprogramada : equipos electrónicos de consumo : ciclo formativo de grado medio.

Este material didáctico, que obtuvo una mención en el Noveno Certamen de Materiales de Desarrollo Curricular, pretende facilitar y orientar el trabajo del profesorado en el aula. La metodología permite al alumno analizar circuitos relacionados con la electrónica digital y microprogramada. Se parte de actividades de aplicación o globalizadoras, para que el alumno adquiera los conocimientos que le permitan conseguir las capacidades necesarias para trabajar con las aplicaciones. Además, se realizan actividades de soporte o de aula, que sirven para reforzar los contenidos para aplicarlos después en las actividades globalizadoras. Se divide en orientaciones didácticas, que incluyen la metodología, temporalización, contenidos, material y orientaciones; actividades de soporte y de aplicación en forma de ficha, con los objetivos, proceso de trabajo, material, esquemas y evaluación de la actividad; y actividades de repaso y apoyo..

Proprioceptive force estimation and control for teleoperation in radioactive environments

A medida que se incrementa la energía de los aceleradores de partículas o iones pesados como el CERN o GSI, de los reactores de fusión como JET o ITER, u otros experimentos científicos, se va haciendo cada vez más imprescindible el uso de técnicas de manipulación remota para la interacción con el entorno sujeto a la radiación. Hasta ahora la tasa de dosis radioactiva en el CERN podía tomar valores cercanos a algunos mSv para tiempos de enfriamiento de horas, que permitían la intervención humana para tareas de mantenimiento. Durante los primeros ensayos con plasma en JET, se alcanzaban valores cercanos a los 200 μSv después de un tiempo de enfriamiento de 4 meses y ya se hacía extensivo el uso de técnicas de manipulación remota. Hay una clara tendencia al incremento de los niveles de radioactividad en el futuro en este tipo de instalaciones. Un claro ejemplo es ITER, donde se esperan valores de 450 Sv/h en el centro del toroide a los 11 días de enfriamiento o los nuevos niveles energéticos del CERN que harán necesario una apuesta por niveles de mantenimiento remotos. En estas circunstancias se enmarca esta tesis, que estudia un sistema de control bilateral basado en fuerza-posición, tratando de evitar el uso de sensores de fuerza/par, cuyo contenido electrónico los hace especialmente sensitivos en estos ambientes. El contenido de este trabajo se centra en la teleoperación de robots industriales, que debido a su reconocida solvencia y facilidad para ser adaptados a estos entornos, unido al bajo coste y alta disponibilidad, les convierte en una alternativa interesante para tareas de manipulación remota frente a costosas soluciones a medida. En primer lugar se considera el problema cinemático de teleoperación maestro-esclavo de cinemática disimilar y se desarrolla un método general para la solución del problema en el que se incluye el uso de fuerzas asistivas para guiar al operador. A continuación se explican con detalle los experimentos realizados con un robot ABB y que muestran las dificultades encontradas y recomendaciones para solventarlas. Se concluye el estudio cinemático con un método para el encaje de espacios de trabajo entre maestro y esclavo disimilares. Posteriormente se mira hacia la dinámica, estudiándose el modelado de robots con vistas a obtener un método que permita estimar las fuerzas externas que actúan sobre los mismos. Durante la caracterización del modelo dinámico, se realizan varios ensayos para tratar de encontrar un compromiso entre complejidad de cálculo y error de estimación. También se dan las claves para modelar y caracterizar robots con estructura en forma de paralelogramo y se presenta la arquitectura de control deseada. Una vez obtenido el modelo completo del esclavo, se investigan diferentes alternativas que permitan una estimación de fuerzas externas en tiempo real, minimizando las derivadas de la posición para minimizar el ruido. Se comienza utilizando observadores clásicos del estado para ir evolucionando hasta llegar al desarrollo de un observador de tipo Luenberger-Sliding cuya implementación es relativamente sencilla y sus resultados contundentes. También se analiza el uso del observador propuesto durante un control bilateral simulado en el que se compara la realimentación de fuerzas obtenida con las técnicas clásicas basadas en error de posición frente a un control basado en fuerza-posición donde la fuerza es estimada y no medida. Se comprueba como la solución propuesta da resultados comparables con las arquitecturas clásicas y sin embargo introduce una alternativa para la teleoperación de robots industriales cuya teleoperación en entornos radioactivos sería imposible de otra manera. Finalmente se analizan los problemas derivados de la aplicación práctica de la teleoperación en los escenarios mencionados anteriormente. Debido a las condiciones prohibitivas para todo equipo electrónico, los sistemas de control se deben colocar a gran distancia de los manipuladores, dando lugar a longitudes de cable de centenares de metros. En estas condiciones se crean sobretensiones en controladores basados en PWM que pueden ser destructivas para el sistema formado por control, cableado y actuador, y por tanto, han de ser eliminadas. En este trabajo se propone una solución basada en un filtro LC comercial y se prueba de forma extensiva que su inclusión no produce efectos negativos sobre el control del actuador. ABSTRACT As the energy on the particle accelerators or heavy ion accelerators such as CERN or GSI, fusion reactors such as JET or ITER, or other scientific experiments is increased, it is becoming increasingly necessary to use remote handling techniques to interact with the remote and radioactive environment. So far, the dose rate at CERN could present values near several mSv for cooling times on the range of hours, which allowed human intervention for maintenance tasks. At JET, they measured values close to 200 μSv after a cooling time of 4 months and since then, the remote handling techniques became usual. There is a clear tendency to increase the radiation levels in the future. A clear example is ITER, where values of 450 Sv/h are expected in the centre of the torus after 11 days of cooling. Also, the new energetic levels of CERN are expected to lead to a more advanced remote handling means. In these circumstances this thesis is framed, studying a bilateral control system based on force-position, trying to avoid the use of force/torque sensors, whose electronic content makes them very sensitive in these environments. The contents of this work are focused on teleoperating industrial robots, which due its well-known reliability, easiness to be adapted to these environments, cost-effectiveness and high availability, are considered as an interesting alternative to expensive custom-made solutions for remote handling tasks. Firstly, the kinematic problem of teloperating master and slave with dissimilar kinematics is analysed and a new general approach for solving this issue is presented. The solution includes using assistive forces in order to guide the human operator. Coming up next, I explain with detail the experiments accomplished with an ABB robot that show the difficulties encountered and the proposed solutions. This section is concluded with a method to match the master’s and slave’s workspaces when they present dissimilar kinematics. Later on, the research studies the dynamics, with special focus on robot modelling with the purpose of obtaining a method that allows to estimate external forces acting on them. During the characterisation of the model’s parameters, a set of tests are performed in order to get to a compromise between computational complexity and estimation error. Key points for modelling and characterising robots with a parallelogram structure are also given, and the desired control architecture is presented. Once a complete model of the slave is obtained, different alternatives for external force estimation are review to be able to predict forces in real time, minimizing the position differentiation to minimize the estimation noise. The research starts by implementing classic state observers and then it evolves towards the use of Luenberger- Sliding observers whose implementation is relatively easy and the results are convincing. I also analyse the use of proposed observer during a simulated bilateral control on which the force feedback obtained with the classic techniques based on the position error is compared versus a control architecture based on force-position, where the force is estimated instead of measured. I t is checked how the proposed solution gives results comparable with the classical techniques and however introduces an alternative method for teleoperating industrial robots whose teleoperation in radioactive environments would have been impossible in a different way. Finally, the problems originated by the practical application of teleoperation in the before mentioned scenarios are analysed. Due the prohibitive conditions for every electronic equipment, the control systems should be placed far from the manipulators. This provokes that the power cables that fed the slaves devices can present lengths of hundreds of meters. In these circumstances, overvoltage waves are developed when implementing drives based on PWM technique. The occurrence of overvoltage is very dangerous for the system composed by drive, wiring and actuator, and has to be eliminated. During this work, a solution based on commercial LC filters is proposed and it is extensively proved that its inclusion does not introduce adverse effects into the actuator’s control.