Ingeniería Eléctrica
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Item Mejora de procesos en la Escuela de Ingeniería Eléctrica mediante el diseño e implementación de un sistema de información(2017) Apú Chinchilla, Arturo; Eduarte Rojas, Erick Josué; Meléndez Bolaños, Fabián; Rincón Riveros, Luis FelipeItem Ubicación óptima de monitores de tensión para esquemas de control de tensión en redes de distribución(2016) Acuña Espinoza, Jorge Luis; Valverde Mora, Gustavo A.En el presente trabajo se propone e implementa un nuevo algoritmo de ubi- cación de monitores de tensión en una red eléctrica de distribución. Este algoritmo se basa en análisis del sistema en distintas condiciones de falla. Lo que se pretende con el mismo es entregar al usuario la ubicación óptima de los monitores en su red, bajo un criterio determinado, ya sea un número específico de monitores o lograr una métrica específica con ellos. Una de las principales características de este método es que incorpora restricciones físicas, ya que se toma en cuenta ubicación de los posibles puntos de instala- ción de los monitores, en este caso en particular la ubicación de los postes. Además se incorporan métodos para expansión de la red, contemplando como punto de partida, la ubicación óptima inicial de los elementos. Este algoritmo pretende ser utilizado en distintas redes eléctricas para ubicar medidores de la mejor forma posible que permitan los controles de tensión del sistema, así como mejoras en el monitoreo y la información de la red en la que se encuentran. El algoritmo fue desarrollado con el uso conjunto de los programas Matlab R2015a, QGIS 2.16.3 y OpenDSS. Para utilizarlo adecuadamente se requiere un modelo del sistema eléctrico en el programa OpenDSS, así como las coordenadas de las barras del sistema y ubicaciones de los postes, las cuales son analizadas mediante QG IS. El procesamiento de los datos se realiza mediante el programa Matlab, el cual interactúa con OpenDSS para generar la información del sistema y finalmente otorga un archivo .con las ubicaciones de los monitores.Item Retroalimentación auditiva en la interfaz cerebro computador(2016) Rivera Valverde, Francisco; Sánchez Blagoeva, Gabriel Santos; Zavala Morales, QueeneEl empleo de métodos no invasivos como el Electroencefalograma - EEG para comprender mejor el cerebro humano no es una práctica nueva, más poca es la investigación dedicada a la percepción e imaginación auditiva. Dicha área de sistemas de Interfaz Cerebro Computador - BCI que emplean EEGs para obtener datos ha tenido muchos problemas en distinguir apropiadamente percepción de la imaginación (Olthuis, 2011 ). Si se pudiese comprender con detalle la manera en que el cerebro procesa el sonido, las aplicaciones de tal concepto, no solo comercialmente, sino para mejorar la vida de personas con limitaciones auditivas, hacen esta investigación atractiva. En aras de proveer herramientas para la mejor interacción entre sistemas BCI y sistemas de sonido, se puede emplear el concepto de lazo de control cerrado por realimentación. Bajo dicho principio, un sistema alcanza el estado estable a un nivel deseado con mayor facilidad ya que la realimentación le permite saber al sistema cómo auto-corregirse para llegar al valor deseado. Mapeando dicho concepto a las capacidades de un sistema BCI, se puede implementar en un sistema a tiempo real, un lazo de realimentación auditiva si se toma como entrada la tensión generada por un electrodo. Dicha tensión, puede mapearse a una serie de tonos, en el rango de voz humana, que luego se le provee a los sujetos de prueba mediante audífonos. El presente documento analiza de manera cuantitativa si existe o no una afección de emplear realimentación auditiva mediante varios experimentos que juegan con la respuesta en frecuencia de la señal de los electrodos. Para realizar dichas mediciones cuantitativas, se emplean diferentes marcos de referencia como lo son señales de control binarias, referencias esperadas y criterios de estabilidad en el tiempo...Item Diseño, construcción y pruebas preliminares de una cabeza con percepción multimodal para el robot humanoide del ARCOS-Lab(2017) Oviedo Villalobos, Greivin A.La presente tesis documenta el desarrollo teórico y la construcción de la cabeza del robot humanoide del ARCOS-Lab de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica. Este proyecto toma como punto de partida la necesidad que tiene el robot de percibir su entorno para poder realizar tareas de manera cognitiva; uno de los escenarios en los cuales se encontrará el robot trabajando es una cocina donde se podrían realizar diversas actividades en las cuales el robot podría participar: por ejemplo, el robot podría ayudar en la elaboración de espagueti o cocinar un huevo. Para este tipo de tareas el robot requerirá de múltiples hpos de sensores que le permitan percibir información de temperatura, color, textura y forma. Los sentidos, en analogía con un ser humano, que el robot necesita para obtener información del entorno se estudiaron desde lo más general con el fin de que la estructura construida no vaya a limitar las futuras ampliaciones funcionales que se darán conforme evolucione el robot humanoide. Para este proyecto se le da prioridad a la visión, tanto descriptiva como analítica, y a la propiocepción. En referencia a un ser humano, la vista descriptiva incluye formas texturas y colores y la analítica estimaciones de distancia y temperatura, y aunque este último parámetro lo percibimos principalmente mediante la piel, el robot lo hace mediante imágenes infrarrojas; por otra parte la propiocepción humana no requiere del sentido de la vista, sin embargo, en el caso del robot sí se encuentran relacionados ya que una vez que la cabeza se integre al robot se va a requerir de una calibración. Por otra parte en el proyecto se considera de forma teórica la audición ya que va a ser de utilidad para tareas futuras. De acuerdo a la definición de requerimientos de percepción se desarrolló un diseño ftmcional para la cabeza del robot y con base...Item Análisis de estrategias de diseño de sistemas digitales mediante el desarrollo de una Unidad de Procesamiento de Gráficos (GPU) en FPGA, utilizando soluciones tipo ASIC y SoC(2010) Alpízar Soto, Celso Antonio; Rodríguez Rodríguez, Roberto AlonsoEn esta memoria de seminario de graduación se detalla el desarrollo de una Unidad de Procesamiento Gráfico implementada en un soft procesar procesador MicroBlaze dentro de una FPGA(Field Programble Gate Array es un dispositivo semiconductor lógico programable por el usuario) Spartan 3E 1600. Como parte de este trabajo se escribió un manual de como sintetizar el procesador Mi-croBlaze en una tarjeta FPGA Spartan 3E 1600, en dicho documento se detallan las confi- guraciones necesarias para su implementación. Igualmente se presenta un programa de ejemplo en el que dependiendo de la configuración de los interruptores ( dip switchs), así será el comportamiento de los Leds de la tarjeta FPGA. Se realizó una investigación bibliográfica sobre el procesamiento de imágenes digitales y los distintos modelos de color en los que éstas son almacenadas. Para ello se utilizó el modelo de color RGB y el formato de imágenes TIFF sin compresión para guardar y procesar las imágenes. Se determinaron los distintos filtros y operaciones que fueron implementados en la GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico), se determinó que algunas de las operaciones necesarias en la implementación de la GPU eran pasar la imagen de color a blanco y negro, calcular el negativo de la imagen, obtener el histograma, ecualizar el histograma de la imagen, filtros Pasa Bajos y filtros Pasa Altos. Cabe señalar que las imágenes digitales pueden ser afectadas por distintas clases de ruido que las distorsionan, por esa razón se desarrollaron los filtros Pasa Bajos que sirven para filtrar imágenes con interferencia o ruido; y los filtros Pasa Altos cuya función es realzar las imágenes borrosas. Se utilizó una distribución de Linux basada en el sistema operativo μCLinux llamada Pe-taLinux compatible con el procesador MicroBlaze. En este sistema operativo se implementó la GPU mediante un archivo ejecutable...Item Control de un robot humanoide haciendo uso de una interfaz cerebro-computador con ondas P300(2016) Agüero Rojas, Eliécer; Yu Lo, LochiEn el presente trabajo, se desarrolló un sistema para controlar, con ondas eléctricas cerebrales, el movimiento y capacidades específicas del robot humanoide NAO. El sistema se basa en un interfaz cerebro-computador de tecnología electroencefalograma que permite correlacionar los potenciales evocados P3; para ser comandos de control del robot. Al robot se le indica en qué dirección moverse, permite contestar preguntas de sí o no y busca ser una aplicación que mejore la calidad de vida de personas con enfermedades neurodegenerativas como la Esclerosis Lateral Amiotrófica. Esto, ya que dichos pacientes tienen sus capacidades cognitivas y cerebrales en perfecto estado en la mayoría de los casos, mas pierden control de sus movimientos, incluyendo su capacidad de comunicarse. Dichas falencias afectan tanto física- como psicológicamente a los pacientes y un sistema que sea controlado con sus ondas eléctricas cerebrales les dota de capacidades semejantes a las que han perdido, por lo que, podría apoyarles de manera importante. Para ello, los objetivos del presente trabajo fueron completados exitosamente, integrando y comprobando la funcionalidad del sistema con sujetos experimentales; a quiénes se les aplicó un protocolo de laboratorio desarrollado en este trabajo para dicho propósito. El sistema consiste en el hardware del electroencefalograma, interpretado por el software específico para control del robot humanoide, al cual se le programan seis rutinas de movimientos distintos y la capacidad de responder preguntas binarias de afirmación o negación. En el desarrollo, se utilizó hardware y software de licenciamiento abierto y de bajo o ningún costo (ModularEEG y BCI2000, respectivamente; y Python para el robot), de forma que pueda ser replicado por diferentes investigadores. Las rutinas del robot se programaron para proporcionar la oportunidad al usuario de movilizar...Item Diseño de un método de control de tensión por zonas con generadores distribuidos en redes de distribución(2017) Vargas Ramírez, Luis EmilioEn la presente investigación se realizó el diseño de un método de control de tensión porzonas para generadores distribuidos, en redes de distribución. La propuesta se desarrolló desde el enfoque del agrupamiento de barras y contempló en su diseño las limitaciones de los generadores para controlar tensión, así como características de la topología de la red en donde se encuentren estos generadores. La característica principal de este método de control es que contempla una regulación de tensión por bandas, en lugar de seguir un único valor de referencia y que permite asignar responsabilidades de control a cada generador. De los motivos principales que dieron inicio a esta investigación resalta el hecho de que en la actualidad es poco común que los generadores distribuidos contribuyan al control de tensión. En el capítulo 1 se detallan los objetivos planteados para el desarrollo del trabajo, así como los alcances y su justificación. El capítulo 2 presenta las principales investigaciones realizadas en el tema del agrupamiento y del control de tensión por diferentes autores a nivel internacional. También resalta teoría básica sobre la generación distribuida y el control de tensión en sistemas de potencia. Por su parte, el capítulo 3 incluye la propuesta de diseño tanto del controlador de tensión por bandas, como del método de control por zonas. Además presenta la lógica de control que sigue el esquema una vez que se tiene una formación de zonas. En el capítulo 4 se presentan todas simulaciones que respaldan el desarrollo y la imple- mentación del controlador, haciendo el análisis a partir de dos circuitos de distribución de Costa Rica. Se utilizó un circuito de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, denominado San Rafael, además de la red de distribución de la cooperativa COOPESANTOS. Para evaluar el desempeño del método se compararon...Item Desarrollo de algoritmo de control adaptativo basado en eventos(2016) Sirias Mata, NathalieEl presente trabajo tuvo como principal objetivo el diseñar un sistema de control adap- tativo basado en eventos. El control adaptativo debe su nombre a la presencia de algún mecanismo que permite al controlador adaptarse a las variaciones en los parámetros de la planta. Uno de los esquemas comúnmente utilizados es el regulador auto-sintonizable, que cuenta con un bloque de estimación de un modelo del proceso, y un bloque de di- seño del controlador. La estimación del modelo puede llevarse a cabo con un estimador de mínimos cuadrados recursivos, y después se utilizaría el modelo para ajustar los parámetros del controlador. Sin embargo, la calidad de la estimación de los parámetros puede disminuir cuando el sistema está en estado estacionario. Este fenómeno es conocido como saturación del estimador. No se cuenta con suficiente información nueva sobre la planta, el estimador se satura y empieza a generar estimaciones cada vez menos confiables. Por lo tanto, en este trabajo se propuso que la estimación de los parámetros del modelo se llevaría a cabo solo de ser necesaria, y para ello se utilizaría una señal PRBS, que sea capaz de estimular la planta y permita obtener estimaciones satisfactorias de los parámetros. Se propuso un estimador de mínimos cuadrados para sistemas de primer y segundo orden con tiempo muerto. El usuario debe indicar el tiempo muerto del modelo de la planta y a partir de allí se estima un modelo discreto, que se utiliza para estimar los parámetros del controlador de Dahlin correspondiente. Sin embargo, dicho controlador no opera en modo automático, sino que está basado en eventos. El controlador se activa...Item Análisis de una solución para fallas monofásicas de alta impedancia a tierra, en líneas de transporte críticas que no cuenten con protección diferencial de línea(2015) Alfaro Madrigal, Marianne; Cordero Leitón, JeffreyEn este estudio, se pretendió buscar una alternativa que solucione, en un sistema eléctrico sólidamente aterrizado, la falta de selectividad asociada a fallas de alta impedancia en líneas de alta tensión, que no cuentan con las condiciones de comunicación requeridas para implementar esquemas de protección diferenciales. Lo anterior, debido a que existe una problemática asociada en las líneas de transporte, así como para el sistema eléctrico de potencia, por los retardos o la no operación de las protecciones producto de dicho tipo de fallas. Se realizó un análisis que permitió seleccionar la mejor opción que complemente a la función de impedancia, para mejorar su selectividad. Para lograr este cometido, se consultaron diferentes normas internacionales y se llegó a la conclusión de utilizar la implementación de la función de sobrecorriente de falla a tierra con teleprotección, como complemento a la función de impedancia ante una falla de alta impedancia en líneas de transmisión. Se seleccionó un caso real de falla en Costa Rica, y un modelo de relé aplicable a la actual red de transporte, para efectuar las pruebas de operación a la función seleccionada como mejor alternativa. Finalmente se dan las recomendaciones de los ajustes para el adecuado funcionamiento del esquema seleccionado...Item Estudio de factibilidad de rediseño de máquina campaneadora BT15 para mejorar su consumo energético(2015) Arias Rodríguez, DiegoTechShop S.A. es una empresa ubicada en Costa Rica que diseña y fabrica máquinas campaneadoras de tubos de PVC, las cuales son exportadas a distintos países. Actualmente, la industria utiliza diversas fuentes de energía para mover mecanismos y piezas. Las campa- neadoras no son una excepción, requieren de aire comprimido para realizar algunos movi- mientos y poseen una unidad de potencia hidráulica para los demás casos. Los sistemas neumáticos e hidráulicos consumen energía de forma ineficiente y poseen un bajo costo de instalación, por el contrario, existen los sistemas electromecánicos, los cuales son eficientes aunque costosos. Existen varios tipos de sistemas electromecánicos, pero los más utilizados son los cilindros eléctricos, los sistemas con husillo y las fajas dentadas, entre otros. Indistintamente del mecanismo de transmisión mecánico, todos poseen un servomotor (de imanes permanentes, paso a paso', entre otros), un sensor de retroalimentación y un amplificador que alimenta el motor. El proyecto estudia la realidad energética de una máquina campaneadora BT15 y posee tres etapas principales, las cuales son el diagnóstico del consumo energético de una máquina con el diseño actual, el rediseño de los sistemas de movimiento lineal con el objetivo de reducir el gasto de energía y estudiar la factibilidad económica de la implementación del nuevo diseño. En la etapa de diagnóstico se calculó el consumo de energía eléctrica para cada cilindro y para los casos críticos (los tubos más pesados y menos pesados). En el caso de los neumáticos se utilizaron las características físicas y el tiempo de cada movimiento para determinar el caudal de aire, con este y con el valor de la presión se realizó el cálculo respectivo. Para los hidráulicos, se realizaron mediciones para obtener los datos de dos formas, en la primera se midió la presión del aceite necesaria para cada movimiento...