Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.015
A. D. Ramírez Galindo, Juan Carlos Olivares Galván, Manuel A. Corona Sánchez, R. Escarela Pérez, Enrique Melgoza Vazquez, Felipe de Jesús Gonzalez Montañez
In the last two decades, transcranial magnetic stimulation (TMS) has been used in research protocols and clinical treatment of neurological disorders. In this work, we analyze the heating of a transcranial magnetic stimulation equipment, with the aim of reducing it using a novel design of stimulation coils. The operation of the equipment is limited by the overheating of the stimulation coils, such that the continuous use of the equipment during the therapy is impossible, and the device´s life time is affected. The first stage of the analysis consists of studying the response of the electrical excitation circuit through simulations, considering the use of concentric inductors to divide the magnitude of the current. This is complemented by multiphysical analysis with coupling between the magnetic field and heat transfer of two different coil geometries, showing the spatial distribution of the generated magnetic field and temperature rise in the space surrounding the stimulation coil. The main contribution of this research is the design of a stimulation coil using the finite element method, reducing the device´s operating temperature considering a practical coil geometry.
{"title":"Efficient coil design for transcranial magnetic stimulation using computational tools","authors":"A. D. Ramírez Galindo, Juan Carlos Olivares Galván, Manuel A. Corona Sánchez, R. Escarela Pérez, Enrique Melgoza Vazquez, Felipe de Jesús Gonzalez Montañez","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.015","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.015","url":null,"abstract":"In the last two decades, transcranial magnetic stimulation (TMS) has been used in research protocols and clinical treatment of neurological disorders. In this work, we analyze the heating of a transcranial magnetic stimulation equipment, with the aim of reducing it using a novel design of stimulation coils. The operation of the equipment is limited by the overheating of the stimulation coils, such that the continuous use of the equipment during the therapy is impossible, and the device´s life time is affected. The first stage of the analysis consists of studying the response of the electrical excitation circuit through simulations, considering the use of concentric inductors to divide the magnitude of the current. This is complemented by multiphysical analysis with coupling between the magnetic field and heat transfer of two different coil geometries, showing the spatial distribution of the generated magnetic field and temperature rise in the space surrounding the stimulation coil. The main contribution of this research is the design of a stimulation coil using the finite element method, reducing the device´s operating temperature considering a practical coil geometry.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"59 38","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140795777","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
The objective of this article is to present a composite material as a reusable element applied to the aerospace sector. The material is proposed to be part of a two-stage rocket, which will be subjected to both a thermal load due to liftoff and an axial load. For this, the material was simulated through a stress test following the ASTM standard and thermal expansion was studied through three theories. The answer was analyzed using two software: firstly, we used MATLAB® to analytically model the stress test and we focused on determining which would be the best proportion based on the rule of mixtures; likewise, we studied the effect of thermal expansion and proposed a cycle (takeoff-landing), in which material wear was considered as residual stress. The result of this first analysis was to obtain the best ratio (fiber-matrix) to subsequently model it in ANSYS®. In this software, the material was modeled defining itself as a laminated composite; we studied the difference between the number of sheets. Similarly, we analyze the material from an axial load test and adding the thermal load. As a result, it was found that the theoretical material could achieve maximum performance using four fiber sheets. Analytically calculated strains were analyzed through the mixture rule in MATLAB® and compared with those calculated numerically in ANSYS®. From this comparison, an accuracy of 99% was obtained using a polymeric composite laminated with four fiber sheets
{"title":"Modeling and analysis of a theoretical composite material for aerospace use","authors":"A. Saldaña Heredia, Víctor Martínez Calzada, Cristina Lizete Cosgalla Marín, Adriana Rodríguez Torres","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.011","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.011","url":null,"abstract":"The objective of this article is to present a composite material as a reusable element applied to the aerospace sector. The material is proposed to be part of a two-stage rocket, which will be subjected to both a thermal load due to liftoff and an axial load. For this, the material was simulated through a stress test following the ASTM standard and thermal expansion was studied through three theories. The answer was analyzed using two software: firstly, we used MATLAB® to analytically model the stress test and we focused on determining which would be the best proportion based on the rule of mixtures; likewise, we studied the effect of thermal expansion and proposed a cycle (takeoff-landing), in which material wear was considered as residual stress. The result of this first analysis was to obtain the best ratio (fiber-matrix) to subsequently model it in ANSYS®. In this software, the material was modeled defining itself as a laminated composite; we studied the difference between the number of sheets. Similarly, we analyze the material from an axial load test and adding the thermal load. As a result, it was found that the theoretical material could achieve maximum performance using four fiber sheets. Analytically calculated strains were analyzed through the mixture rule in MATLAB® and compared with those calculated numerically in ANSYS®. From this comparison, an accuracy of 99% was obtained using a polymeric composite laminated with four fiber sheets","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"27 10","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140761627","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.009
Brandon Alexis López Reynaga, María Elena Acevedo Mosqueda, Marco Antonio Acevedo Mosqueda, Sandra Luz Gómez Coronel
La actividad diaria es de gran importancia para llevar una vida saludable. El monitoreo de esa actividad permite a una persona saber si es necesario incrementar sus movimientos diarios para, al menos, cubrir la actividad mínima diaria para vivir con salud. El monitoreo de la actividad humana tiene varias aplicaciones, en este trabajo, el objetivo es la salud. El primer paso para lograr el objetivo es el de identificar los movimientos que realiza una persona. El conjunto de datos utilizado se obtuvo del repositorio de datos de UCI. La propuesta consiste en aplicar tres algoritmos de clasificación: K-NN, Regresión Logística y Redes Neuronales Convolucionales para identificar seis movimientos que son: caminar, subir escaleras, bajar escaleras, tomar asiento, ponerse de pie y acostarse. El método de validación empleado fue Hold-Out (80-20). Los mejores resultados se obtuvieron con las Redes Neuronales Convolucionales y se usaron las métricas: Exactitud: 99.03%, Precisión: 99.08% y F1-score: 99.12%. La aplicación de estos métodos logró que se mejorara el porcentaje de exactitud en la clasificación de actividades físicas.
日常活动对健康生活至关重要。通过对活动的监测，人们可以知道是否有必要增加日常活动，至少达到健康生活所需的最低日常活动量。人类活动监测有多种应用；在这项工作中，重点是健康。实现目标的第一步是识别一个人所做的动作。所使用的数据集来自 UCI 数据库。该提案包括应用三种分类算法：K-NN、逻辑回归和卷积神经网络来识别六种动作，即行走、爬楼梯、下楼梯、坐、站和躺。使用的验证方法是保持不变（80-20）。卷积神经网络获得了最佳结果，使用的指标为：准确率：99.03%、准确率：99.08% 和 F1 分数：99.12%。这些方法的应用提高了体育活动分类的准确率。
{"title":"Clasificación de actividades humanas aplicando Inteligencia Computacional","authors":"Brandon Alexis López Reynaga, María Elena Acevedo Mosqueda, Marco Antonio Acevedo Mosqueda, Sandra Luz Gómez Coronel","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.009","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.009","url":null,"abstract":"La actividad diaria es de gran importancia para llevar una vida saludable. El monitoreo de esa actividad permite a una persona saber si es necesario incrementar sus movimientos diarios para, al menos, cubrir la actividad mínima diaria para vivir con salud. El monitoreo de la actividad humana tiene varias aplicaciones, en este trabajo, el objetivo es la salud. El primer paso para lograr el objetivo es el de identificar los movimientos que realiza una persona. El conjunto de datos utilizado se obtuvo del repositorio de datos de UCI. La propuesta consiste en aplicar tres algoritmos de clasificación: K-NN, Regresión Logística y Redes Neuronales Convolucionales para identificar seis movimientos que son: caminar, subir escaleras, bajar escaleras, tomar asiento, ponerse de pie y acostarse. El método de validación empleado fue Hold-Out (80-20). Los mejores resultados se obtuvieron con las Redes Neuronales Convolucionales y se usaron las métricas: Exactitud: 99.03%, Precisión: 99.08% y F1-score: 99.12%. La aplicación de estos métodos logró que se mejorara el porcentaje de exactitud en la clasificación de actividades físicas.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"1022 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140774369","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.012
Miriam Laura Juárez Hernández, Miguel Ángel Martínez Cruz, Alfredo Trejo Martínez, Daniel González Villanueva, Mauricio Chávez Pichardo
El desarrollo de nuevos materiales compuestos es un campo en constante evolución ya que se siguen explorando varias opciones para lograr materiales con propiedades mejoradas, sustentables ambientalmente para la fabricación de nuevos materiales con aplicación en diferentes sectores. Este trabajo propone el desarrollo y caracterización de un material compuesto de matriz polimérica a base de fibra y matriz para la fabricación de una loseta con mayor resistencia mecánica que las convencionales. Para la fabricación de esta loseta se seleccionaron desechos orgánicos, mismos que pasaron por un proceso de deshidratación y trituración con lo que se obtuvieron tamices que proporcionaron geometría y homogenización, subsiguientemente se realizó un proceso de moldeo por transferencia con el fin de obtener el material a caracterizar. Se efectuaron ensayos de pruebas destructivas que permitieron medir las propiedades mecánicas del material en condiciones de esfuerzo y deformación con el objetivo de evaluar sus características.
{"title":"Caracterización de material compuesto de matriz polimérica para la fabricación de recubrimiento de interiores","authors":"Miriam Laura Juárez Hernández, Miguel Ángel Martínez Cruz, Alfredo Trejo Martínez, Daniel González Villanueva, Mauricio Chávez Pichardo","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.012","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.012","url":null,"abstract":"El desarrollo de nuevos materiales compuestos es un campo en constante evolución ya que se siguen explorando varias opciones para lograr materiales con propiedades mejoradas, sustentables ambientalmente para la fabricación de nuevos materiales con aplicación en diferentes sectores. Este trabajo propone el desarrollo y caracterización de un material compuesto de matriz polimérica a base de fibra y matriz para la fabricación de una loseta con mayor resistencia mecánica que las convencionales.\u0000Para la fabricación de esta loseta se seleccionaron desechos orgánicos, mismos que pasaron por un proceso de deshidratación y trituración con lo que se obtuvieron tamices que proporcionaron geometría y homogenización, subsiguientemente se realizó un proceso de moldeo por transferencia con el fin de obtener el material a caracterizar. Se efectuaron ensayos de pruebas destructivas que permitieron medir las propiedades mecánicas del material en condiciones de esfuerzo y deformación con el objetivo de evaluar sus características.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"86 ","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140762081","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.010
Miguel Angel Zamora Juárez, Víctor Hugo Guerra Cobián, Adrián Leonardo Ferriño Fierro
El análisis hidrodinámico de una Obra de Toma de Agua Potable (OTAP) y una sección de tubo de conducción en una presa de México fue evaluada usando el método de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). El objetivo del estudio fue visualizar el comportamiento del flujo en la estructura de la OTAP y de 36 metros del tubo que conduce hacia una planta de bombeo. La metodología estableció cuatro escenarios en función del nivel de almacenamiento H_OTAP y el caudal de extracción Q_out para satisfacer parte de la demanda de agua. El balance de caudal mostró que las entradas 01 y 02 aportan un promedio combinado de 61.34% del caudal de entrada a la torre. Sin embargo, la ubicación y orientación de la entrada 01, con respecto a la dirección del flujo en el tubo, induce un efecto de vorticidad y turbulencia que puede inducir efectos de vibración y desgaste en la conexión de la torre y el tubo a largo plazo. Los valores de velocidad y condiciones operativas permitieron caracterizar el flujo como turbulento y sub-crítico (Re=1.01x10^-6,Fr=0.29), respaldado por la estimación analítica y numérica de velocidad del agua a la salida con un error relativo de 4.44%. El efecto del paso de tiempo indicó un impacto mayor (3.61%) que los modelos de turbulencia (2.61%) en la solución numérica. Con base en los resultados se proporcionaron fundamentos para proponer un elemento disipador de energía en la parte inferior de la torre y reducir el nivel de vorticidad a lo largo del tubo, con el fin evitar vibraciones y desgaste por fatiga en la entrada del tubo de conducción de agua de la OTAP.
{"title":"Análisis hidrodinámico por CFD de una obra de toma de agua potable en una presa de almacenamiento","authors":"Miguel Angel Zamora Juárez, Víctor Hugo Guerra Cobián, Adrián Leonardo Ferriño Fierro","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.010","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.010","url":null,"abstract":"El análisis hidrodinámico de una Obra de Toma de Agua Potable (OTAP) y una sección de tubo de conducción en una presa de México fue evaluada usando el método de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). El objetivo del estudio fue visualizar el comportamiento del flujo en la estructura de la OTAP y de 36 metros del tubo que conduce hacia una planta de bombeo. La metodología estableció cuatro escenarios en función del nivel de almacenamiento H_OTAP y el caudal de extracción Q_out para satisfacer parte de la demanda de agua. El balance de caudal mostró que las entradas 01 y 02 aportan un promedio combinado de 61.34% del caudal de entrada a la torre. Sin embargo, la ubicación y orientación de la entrada 01, con respecto a la dirección del flujo en el tubo, induce un efecto de vorticidad y turbulencia que puede inducir efectos de vibración y desgaste en la conexión de la torre y el tubo a largo plazo. Los valores de velocidad y condiciones operativas permitieron caracterizar el flujo como turbulento y sub-crítico (Re=1.01x10^-6,Fr=0.29), respaldado por la estimación analítica y numérica de velocidad del agua a la salida con un error relativo de 4.44%. El efecto del paso de tiempo indicó un impacto mayor (3.61%) que los modelos de turbulencia (2.61%) en la solución numérica. Con base en los resultados se proporcionaron fundamentos para proponer un elemento disipador de energía en la parte inferior de la torre y reducir el nivel de vorticidad a lo largo del tubo, con el fin evitar vibraciones y desgaste por fatiga en la entrada del tubo de conducción de agua de la OTAP.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"74 ","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140765931","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.016
Hector Pedro GARCIA JIMENEZ, J. R. Aguilar Cisneros, Carlos Alberto Fernández y Fernández, Jesus JUAREZ VAZQUEZ
In spite of all technological advances incorporated in vehicles by the automotive industry in making vehicle production safer and more efficient to mitigate accidents and/or collisions, for example, Intelligent Transportation Systems (ITS) to provide services relating to different modes of transport and traffic management, which enable users to be better informed and make safer to reduce car accidents, additional to this efforts, the use of Smartphones are already being used on cars to perform a valuable solution for powering ITS and can be integrated on vehicles, despite these technological advances, automobile accidents continue in ascent and continue to be responsible for thousands of casualties each year. To diminish them, several technical solutions have been developed, however, additional research is required in this area. With the purpose of helping to reduce distracted driving caused by visual, auditory, physical, and cognitive distractors, the present research paper was approached, which was divided into two main processes, the first one, a systematic literature review of the main factors that are responsible for vehicle distraction during driving, and a survey process to discover distracted driving causes. As a result of this research, a technological solution was designed to reduce distracted driving situations. From the results obtained, the option of developing a prototype of a smart automotive dash instrument that helps to reduce distracted driving is proposed. This paper presents the first phases of development of the software life cycle addressed for the design of the prototype, as future work on the development and tests of the prototype are considered.
{"title":"Towards development of a smart automotive dash instrument as a way to decrease distracted driving","authors":"Hector Pedro GARCIA JIMENEZ, J. R. Aguilar Cisneros, Carlos Alberto Fernández y Fernández, Jesus JUAREZ VAZQUEZ","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.016","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.016","url":null,"abstract":"In spite of all technological advances incorporated in vehicles by the automotive industry in making vehicle production safer and more efficient to mitigate accidents and/or collisions, for example, Intelligent Transportation Systems (ITS) to provide services relating to different modes of transport and traffic management, which enable users to be better informed and make safer to reduce car accidents, additional to this efforts, the use of Smartphones are already being used on cars to perform a valuable solution for powering ITS and can be integrated on vehicles, despite these technological advances, automobile accidents continue in ascent and continue to be responsible for thousands of casualties each year. To diminish them, several technical solutions have been developed, however, additional research is required in this area. With the purpose of helping to reduce distracted driving caused by visual, auditory, physical, and cognitive distractors, the present research paper was approached, which was divided into two main processes, the first one, a systematic literature review of the main factors that are responsible for vehicle distraction during driving, and a survey process to discover distracted driving causes. As a result of this research, a technological solution was designed to reduce distracted driving situations. From the results obtained, the option of developing a prototype of a smart automotive dash instrument that helps to reduce distracted driving is proposed. This paper presents the first phases of development of the software life cycle addressed for the design of the prototype, as future work on the development and tests of the prototype are considered.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"44 8","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140767069","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.013
Luis Fernando Díaz Díaz, Jorge Lara Cardoso, Concepción Hernández Flores, Marco Antonio Arjona López
Este artículo presenta un inversor trifásico de puente H en cascada (PHC) de 7 niveles con capacidad de múltiples algoritmos simultáneos de seguimiento del punto de máxima potencia (PMP) en sistemas fotovoltaicos asimétricos de media tensión sin transformador. La contribución del presente trabajo de investigación es la propuesta de una novedosa estrategia de control de balanceo basada en la modificación de la modulación de ancho de pulso desplazada en fase (PWM-DF). Esta estrategia permite superar la limitante en trabajos previos de solo poder conectar arreglos con un número igual de paneles fotovoltaicos en serie/paralelo en cada puente H, y que todos ellos solo deban operar bajo condiciones iguales de irradiancia solar. Es importante resaltar que para la implementación de estos algoritmos simultáneos MPPT no se utiliza el clásico convertidor elevador de voltaje en cada puente H, lo que representa un ahorro económico y un aumento en la eficiencia del sistema. Por otro lado, la topología PHC-7 estudiada está basada en interruptores IGBT comerciales de 6.5kV, los cuales permiten la conexión directa del inversor a la red eléctrica de 13.8kV, eliminando así la necesidad de un transformador elevador, y con ello su peso, volumen y alto costo. Los resultados de simulación obtenidos en Matlab/SimPowerSystems validan el correcto y alto desempeño de los diferentes algoritmos MPPT operando al mismo tiempo con un conjunto de arreglos fotovoltaicos asimétricos teniendo una capacidad combinada de generación de 3MW. Con el inversor PHC-7 utilizado se logró alcanzar una eficiencia total de 98% en la potencia transferida a la red eléctrica y una muy buena calidad de la corriente de la red con tan solo 0.2% de distorsión armónica, además de que los IGBTs operaron por debajo del 86% de su voltaje colector-emisor máximo.
{"title":"Inversor CHB-7 con capacidad de múltiples algoritmos MPPT simultáneos en sistemas fotovoltaicos asimétricos de media tensión","authors":"Luis Fernando Díaz Díaz, Jorge Lara Cardoso, Concepción Hernández Flores, Marco Antonio Arjona López","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.013","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.013","url":null,"abstract":"Este artículo presenta un inversor trifásico de puente H en cascada (PHC) de 7 niveles con capacidad de múltiples algoritmos simultáneos de seguimiento del punto de máxima potencia (PMP) en sistemas fotovoltaicos asimétricos de media tensión sin transformador. La contribución del presente trabajo de investigación es la propuesta de una novedosa estrategia de control de balanceo basada en la modificación de la modulación de ancho de pulso desplazada en fase (PWM-DF). Esta estrategia permite superar la limitante en trabajos previos de solo poder conectar arreglos con un número igual de paneles fotovoltaicos en serie/paralelo en cada puente H, y que todos ellos solo deban operar bajo condiciones iguales de irradiancia solar. Es importante resaltar que para la implementación de estos algoritmos simultáneos MPPT no se utiliza el clásico convertidor elevador de voltaje en cada puente H, lo que representa un ahorro económico y un aumento en la eficiencia del sistema. Por otro lado, la topología PHC-7 estudiada está basada en interruptores IGBT comerciales de 6.5kV, los cuales permiten la conexión directa del inversor a la red eléctrica de 13.8kV, eliminando así la necesidad de un transformador elevador, y con ello su peso, volumen y alto costo. Los resultados de simulación obtenidos en Matlab/SimPowerSystems validan el correcto y alto desempeño de los diferentes algoritmos MPPT operando al mismo tiempo con un conjunto de arreglos fotovoltaicos asimétricos teniendo una capacidad combinada de generación de 3MW. Con el inversor PHC-7 utilizado se logró alcanzar una eficiencia total de 98% en la potencia transferida a la red eléctrica y una muy buena calidad de la corriente de la red con tan solo 0.2% de distorsión armónica, además de que los IGBTs operaron por debajo del 86% de su voltaje colector-emisor máximo.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"368 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140791543","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2024-04-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.014
Virgilio Alfonso Murillo Rodríguez, O. A. Guirette Barbosa, José Manuel Robles Solís
Actualmente, el crecimiento acelerado en la integración de nuevos consumidores al sector eléctrico debido a la incorporación de nuevas empresas principalmente en el sector industrial ha llevado a la generación de un mejor control tanto en el suministro del servicio eléctrico como en las condiciones de operación y funcionamiento del usuario, siendo una responsabilidad conjunta el mantener una adecuada calidad en el servicio. Las perturbaciones en el sistema eléctrico sin ningún tipo de regulación presentan diferentes anomalías como perturbaciones, fallas, mal funcionamiento e interrupciones importantes en el sistema eléctrico, generando grandes gastos y pérdidas económicas. Esta investigación incorpora una nueva solución a través de la automatización de los elementos de regulación para mantener niveles adecuados de calidad del sistema y evitar daños y fallos en los equipos, ofreciendo un modelo rentable sometido a un sistema de simulación fiable en el software Etap (Modelado, análisis y optimización de sistemas energéticos), simulando el diseño del flujo eléctrico en la operación de los equipos emulando la interacción de los elementos de regulación. Los resultados mostraron mejor estabilidad en las perturbaciones del sistema cuando dos esquemas interactúan en la automatización: 1. - Operando sólo la batería de condensadores se mejoran las fluctuaciones totales de corriente del sistema, así como el factor de potencia, del 85,83% al 93,42%, mejorando asimismo la forma de onda en el sistema eléctrico principal; 2. - Mejorando las fluctuaciones de corriente del sistema, así como el factor de potencia, del 85,83% al 94,81%, mejorando asimismo la forma de onda en el sistema eléctrico principal, cuando se opera el filtro de tensión y corriente junto con el sistema fotovoltaico al mismo tiempo.
{"title":"Mejora de las perturbaciones de un sistema eléctrico mediante la automatización de los elementos de regulación","authors":"Virgilio Alfonso Murillo Rodríguez, O. A. Guirette Barbosa, José Manuel Robles Solís","doi":"10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.014","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2024.25.2.014","url":null,"abstract":"Actualmente, el crecimiento acelerado en la integración de nuevos consumidores al sector eléctrico debido a la incorporación de nuevas empresas principalmente en el sector industrial ha llevado a la generación de un mejor control tanto en el suministro del servicio eléctrico como en las condiciones de operación y funcionamiento del usuario, siendo una responsabilidad conjunta el mantener una adecuada calidad en el servicio. Las perturbaciones en el sistema eléctrico sin ningún tipo de regulación presentan diferentes anomalías como perturbaciones, fallas, mal funcionamiento e interrupciones importantes en el sistema eléctrico, generando grandes gastos y pérdidas económicas. Esta investigación incorpora una nueva solución a través de la automatización de los elementos de regulación para mantener niveles adecuados de calidad del sistema y evitar daños y fallos en los equipos, ofreciendo un modelo rentable sometido a un sistema de simulación fiable en el software Etap (Modelado, análisis y optimización de sistemas energéticos), simulando el diseño del flujo eléctrico en la operación de los equipos emulando la interacción de los elementos de regulación. Los resultados mostraron mejor estabilidad en las perturbaciones del sistema cuando dos esquemas interactúan en la automatización: 1. - Operando sólo la batería de condensadores se mejoran las fluctuaciones totales de corriente del sistema, así como el factor de potencia, del 85,83% al 93,42%, mejorando asimismo la forma de onda en el sistema eléctrico principal; 2. - Mejorando las fluctuaciones de corriente del sistema, así como el factor de potencia, del 85,83% al 94,81%, mejorando asimismo la forma de onda en el sistema eléctrico principal, cuando se opera el filtro de tensión y corriente junto con el sistema fotovoltaico al mismo tiempo.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"230 3","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140776022","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-10-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2023.24.4.025
Alejandro Trejo León, Fabiola Martínez Zúñiga, Rodrigo Sebastián Del villar Ramírez, Jorge Roberto Sosa Pedroza
Se presenta en este trabajo el diseño de un arreglo de antenas de parche de geometría optimizada con un reflector plano; Los parches fueron caracterizados con un ancho de banda de 1 GHz y una impedancia de entrada de 50 Ω y la interconexión del arreglo se logra por medio de una red de microcinta. La red que alimenta los parches se modela para ser parte del arreglo plano. El arreglo ha sido diseñado con un ancho de banda de 200 MHz para transmisión y recepción del satélite Morelos III con 1.6265 GHz a 1.6455 GHz del enlace ascendente y de 1.525 GHz a 1.544 GHz para el enlace descendente.
{"title":"Arreglo plano de 32 elementos para comunicaciones satelitales en banda L","authors":"Alejandro Trejo León, Fabiola Martínez Zúñiga, Rodrigo Sebastián Del villar Ramírez, Jorge Roberto Sosa Pedroza","doi":"10.22201/fi.25940732e.2023.24.4.025","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2023.24.4.025","url":null,"abstract":"Se presenta en este trabajo el diseño de un arreglo de antenas de parche de geometría optimizada con un reflector plano; Los parches fueron caracterizados con un ancho de banda de 1 GHz y una impedancia de entrada de 50 Ω y la interconexión del arreglo se logra por medio de una red de microcinta. La red que alimenta los parches se modela para ser parte del arreglo plano. El arreglo ha sido diseñado con un ancho de banda de 200 MHz para transmisión y recepción del satélite Morelos III con 1.6265 GHz a 1.6455 GHz del enlace ascendente y de 1.525 GHz a 1.544 GHz para el enlace descendente.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"146 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134934497","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-10-01DOI: 10.22201/fi.25940732e.2023.24.4.026
Alejandro de la Cruz Rogel Ramírez, José Antonio Zamora Plata
Junto con la producción de hierro y acero, se generan grandes cantidades de escoria (30-45 % y 10-20 % en peso, respectivamente). La escoria negra de aceración se produce en el horno BOF (BOFS, Basic Oxygen Furnace Slag, mayormente en México) y en el horno de arco eléctrico (EAFS, Electric Arc Furnace Slag). Este estudio tiene como objetivo la construcción de sistemas solares para calentamiento de agua, utilizando desechos industriales. Este trabajo describe el desarrollo de un revestimiento, utilizando escoria de aceración BOFS, para captación de energía solar térmica. La pintura fue elaborada mezclando partículas de BOFS de 5-25 µm, limadura de cobre y adhesivo natural, con composiciones másicas distintas. Primeramente, este experimento se realizó utilizando un tubo de cobre (3/4”, DI) revestido con cada mezcla preparada, con agua estacionaria y un tubo de policarbonato (1 ¼” DI) como cubierta transparente. Se estudiaron los efectos en el desempeño térmico de la concentración másica y el tamaño de partículas BOFS, así como el espesor del revestimiento. La temperatura máxima alcanzada fue de 64°C. Con base en estos resultados se construyó un calentador solar de agua de placa plana (de 0.5 m2) y un termotanque de 30 litros. La temperatura máxima en el colector solar fue de 65°C. Los calentadores solares de placa plana comerciales garantizan un intervalo de 45-65°C; considerando esta situación, la nueva pintura es competitiva con los revestimientos para captar energía solar térmica disponibles en el mercado. La siguiente etapa es el estudio de la aplicabilidad de esta pintura, a partir de BOFS, en un calentador solar de agua de tamaño comercial (2m2 de superficie colectora). La pintura desarrollada puede ser utilizada, por ejemplo, en calentadores solares de gua de baja temperatura, para calentamiento de aire utilizable en el acondicionamiento térmico de espacios y secado de materiales.
{"title":"Desarrollo de una pintura a partir de escoria de aceración para calentamiento solar de agua","authors":"Alejandro de la Cruz Rogel Ramírez, José Antonio Zamora Plata","doi":"10.22201/fi.25940732e.2023.24.4.026","DOIUrl":"https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2023.24.4.026","url":null,"abstract":"Junto con la producción de hierro y acero, se generan grandes cantidades de escoria (30-45 % y 10-20 % en peso, respectivamente). La escoria negra de aceración se produce en el horno BOF (BOFS, Basic Oxygen Furnace Slag, mayormente en México) y en el horno de arco eléctrico (EAFS, Electric Arc Furnace Slag). Este estudio tiene como objetivo la construcción de sistemas solares para calentamiento de agua, utilizando desechos industriales. Este trabajo describe el desarrollo de un revestimiento, utilizando escoria de aceración BOFS, para captación de energía solar térmica. La pintura fue elaborada mezclando partículas de BOFS de 5-25 µm, limadura de cobre y adhesivo natural, con composiciones másicas distintas. Primeramente, este experimento se realizó utilizando un tubo de cobre (3/4”, DI) revestido con cada mezcla preparada, con agua estacionaria y un tubo de policarbonato (1 ¼” DI) como cubierta transparente. Se estudiaron los efectos en el desempeño térmico de la concentración másica y el tamaño de partículas BOFS, así como el espesor del revestimiento. La temperatura máxima alcanzada fue de 64°C. Con base en estos resultados se construyó un calentador solar de agua de placa plana (de 0.5 m2) y un termotanque de 30 litros. La temperatura máxima en el colector solar fue de 65°C. Los calentadores solares de placa plana comerciales garantizan un intervalo de 45-65°C; considerando esta situación, la nueva pintura es competitiva con los revestimientos para captar energía solar térmica disponibles en el mercado. La siguiente etapa es el estudio de la aplicabilidad de esta pintura, a partir de BOFS, en un calentador solar de agua de tamaño comercial (2m2 de superficie colectora). La pintura desarrollada puede ser utilizada, por ejemplo, en calentadores solares de gua de baja temperatura, para calentamiento de aire utilizable en el acondicionamiento térmico de espacios y secado de materiales.","PeriodicalId":280078,"journal":{"name":"Ingeniería Investigación y Tecnología","volume":"20 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-10-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134936126","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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