Postgrado - Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

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https://hdl.handle.net/20.500.12590/17989

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    Desarrollo de una red de sensores MEMS para el monitoreo en tiempo real de salud estructural utilizando internet de las cosas
    (Universidad Católica San Pablo, 2024) Charca Morocco, Hernan Wilson; Mayhua Lopez, Efrain Tito
    El monitoreo de la salud estructural es importante para garantizar el mantenimiento estructuras civiles como edificios, torres y puentes. Con el tiempo, estas estructuras pueden sufrir daños graduales debido a factores como la antigüedad, la humedad, eventos sísmicos y eventos inesperado. En este contexto, el análisis modal operacional permite determinar parámetros dinámicos, como frecuencias naturales, relaciones de amortiguamiento y formas modales, utilizando solo las respuestas estructurales como las aceleraciones. Estos parámetros dinámicos son importantes para detectar cambios en la estructura, lo que puede evidenciar daños o deterioro. Para identificar los parámetros dinámicos, es necesario que el sistema esté sometido a entradas aleatorias, como cargas de impacto, vibraciones forzadas o vibraciones ambientales. Para tal fin, se ha desarrollado un sistema de monitoreo basado en tecnología de Internet de las cosas. Este sistema está compuesto por una red de tres nodos sensores inalámbricos sincronizados que registran vibraciones ambientales, una puerta de enlace encargada de centralizar y transmitir los datos capturados, una base de datos en la nube alojada en InfluxDB Cloud para almacenamiento, un script con algoritmos de análisis de datos para extraer parámetros dinámicos y un panel de visualización implementada en Grafana, que facilita la visualización de los parámetros dinámicos. El sistema utiliza componentes de bajo costo que se caracteriza por su bajo consumo energético, adecuado para diversas aplicaciones de monitoreo de salud estructural. Además, permite reducir la dependencia del monitoreo tradicional basado en inspecciones visuales y de equipos de alto costo, ofreciendo una solución más eficiente y accesible. La red de nodos sensores inalámbricos basada en LoRa demostró ser de bajo consumo energético (Inodo = 0,792 mA), eficiente en la transmisión de datos mediante un protocolo de transmisión desarrollado denominado AXSHM. El sistema fue validado en un pórtico metálico de tres niveles (1.2 metros de altura y 0.8 metros de ancho) sometido a vibraciones ambientales. Para el análisis, se implementaron dos algoritmos: el método de identificación de subespacio estocástico y el método mejorado de descomposición en el dominio de la frecuencia. Los resultados experimentales muestran que el método de identificación de subespacio estocástico es más efectivo para identificar parámetros modales, especialmente en presencia de ruido, proporcionando frecuencias naturales confiables: 6.129 Hz (modo 1), 18.604 Hz (modo 2) y 28.649 Hz (modo 3). Este sistema ofrece una alternativa robusta y precisa para el monitoreo estructural en tiempo real.
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    Sistema de monitoreo automático basado en IOT para cultivo de forraje verde hidropónico
    (Universidad Católica San Pablo, 2025) Alatrista Riveros, Carlos; Mayhua Lopez, Efrain Tito
    El forraje verde hidropónico (FVH) representa una solución efectiva para enfrentar la escasez de alimento en las zonas altoandinas, donde la variabilidad climática limita la disponibilidad de pastos naturales. Durante los inviernos, las heladas y la nieve dificultan el acceso del ganado a su principal fuente de alimento. A través de la germinación de semillas de cebada en un ambiente semi-cerrado y empleando técnicas hidropónicas, es posible obtener FVH de manera cíclica, proporcionando un alimento fresco, nutritivo y sostenible no sólo para ganado altoandino, sino también para ganado vacuno, ovino, aves y animales menores. Este trabajo desarrolla un sistema automatizado con integración IoT para monitorear y gestionar variables clave del cultivo, como humedad, temperatura del cultivo y foliar, además de otras como pH, conductividad eléctrica e iluminación solar. Basándose en el cálculo de la Diferencia de Presión de Vapor (DPV), el sistema ajusta automáticamente el riego y la ventilación para mantener condiciones ideales que favorecen el crecimiento del FVH, reducen el estrés de las plantas y mejoran el uso del agua. Las pruebas realizadas demostraron que el sistema es capaz de registrar las variables en la nube, visualizarlas en tiempo real mediante una interfaz web y ajustar automáticamente los parámetros según los umbrales establecidos. Además, el diseño aprovecha la relación inversa entre humedad y DPV para optimizar el rendimiento del cultivo, eliminando problemas comunes de riego como el exceso o la falta de agua, característicos de métodos tradicionales, como el riego temporizado. Como resultado, se logró en ciclos de 12 días, un incremento significativo en la biomasa del FVH de cebada, alcanzando hasta un 460 % de aumento en el rendimiento desde la germinación hasta la cosecha. Este sistema automatizado no solo garantiza la sostenibilidad del cultivo, sino que también facilita su implementación en entornos con cierta variabilidad climática, mejorando las prácticas agrícolas en zonas vulnerables.