Tesis de Postgrado

En los sistemas de potencia existe una relaci´on directa entre la potencia activa y la frecuenciade la red. Al momento de ocurrir un desbalance entre la potencia generada y consumida, seproduce una fluctuaci´on de frecuencia, cuya tasa de cambio depende principalmente de la inerciamec´anica de las unidades generadores. Considerando lo anterior, en una red de baja inercia sepueden generar con mayor facilidad desviaciones de frecuencia que puedan activar los mecanismosde seguridad antes que los sistemas de control de frecuencia act´uen, comprometiendo la operaci´ony la calidad del servicio el´ectrico prestado a los usuarios. Si estos sistemas son alimentados porestaciones DC de alto voltaje (HVDC), como puede ser el caso de una isla, y la potencia nominal esmayor que la de las unidades generadores, los sistemas HVDC pueden cumplir un rol fundamentalen la regulaci´on de frecuencia.En este trabajo se desarrolla un sistema HVDC basado en un convertidor modular multinivel(MMC) que permita atenuar las variaciones de frecuencia en una red de baja inercia cuando var´iala potencia consumida. El sistema de control se basa en modificar la referencia de potencia activaque genera o consume la estaci´on HVDC para reducir las perturbaciones de carga en generador.Adicionalmente, se obtiene un modelo de la red en estado estacionario, calculando la relaci´onentre la potencia activa y reactiva en los terminales del convertidores para distintos niveles decarga. Esta relaci´on se utiliza para generar un lazo de control que permita a la estaci´on HVDCactuar r´apidamente sobre la potencia activa en lugar del generador.Se obtiene un modelo del MMC adecuado para simulaciones de sistemas de potencia quepermita largos tiempos de simulaci´on. Utilizando este modelo se simul´o una red con un cambioen la potencia activa consumida y voltaje de referencia de los capacitores de los subm´odulos, yse comprob´o el adecuado funcionamiento del control propuesto.Las condiciones de operaci´on de una red compuesta por una unidad generadora y la estaci´onHVDC son analizadas utilizando un modelo simplificado del sistema de potencia. Se extiende elsistema de control considerando la magnitud y ´angulo de la impedancia de una secci´on adicionalde l´inea de transmisi´on que conecta el convertidor al punto de acoplamiento com´un.Los resultados obtenidos muestran que el control propuesto permite disminuir las fluctuacionesde frecuencia en aproximadamente un 80% respecto a un controlador gen´erico cuando seopera bajo condiciones nominales. Cuando el convertidor debe invertir el flujo de potencia debidoa un cambio de carga, la calidad de la regulaci´on se ve afectada, disminuyendo las fluctuacionesa un 52%. Una de desventaja de este m´etodo de control es la dependencia de los par´ametrosactuales de la red para en la etapa de dise˜no. Sin embargo, al realizar un an´alisis de desempe˜no, el comportamiento del controlador es superior a un controlador est´andar a´un cuando lospar´ametros se conocen con cierta incertidumbre.

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El grafeno es un material cristalino bidimensional, formado por una mono capa de átomos de carbono en una estructura tipo panal de abeja. Fue aislada por primera vez el año 2004 [1] y desde entonces ha llamado la atención de la comunidad científica por sus excepcionales propiedades físicas y químicas. Ellas han inspirado el desarrollo de aplicaciones en una amplia gama de campos no obstante, la adopción del grafeno en la sociedad dependerá en gran medida de encontrar métodos de producción eficientes, escalables y seguros. En virtud de lo anterior la presente tesis se centró en el estudio de métodos alternativos a los tradicionales para la producción de grafeno, en especial en aquellos con alto potencial de escalabilidad. Específicamente se exploró el uso del método de llama, dado que ha demostrado resultados sobresalientes en las síntesis de otras nano-estructuras, sin embargo en la producción de grafeno aún quedan desafíos por abordar. Se estudió sistemáticamente el crecimiento de material grafítico a través del método de llama de difusión inversa. A partir de este estudio se desarrolló una nueva vía de crecimiento de grafeno sobre láminas de cobre, esta vez basado en la deposición de vapores químicos a presión atmosférica (AP-CVD), empleando metano como gas precursor. El nuevo método de síntesis se desarrolla en condiciones extremadamente desfavorables para el crecimiento de grafeno, tales como cámara abierta y sin la adición de hidrógeno, gas imprescindible para el crecimiento de grafeno por AP-CVD, como agente reductor y co-catalizador. Esto se consiguió a través de una novedosa configuración del substrato el cual está constituido por dos láminas cobres paralelas y separadas por cierta distancia. En ellas se descompone el metano presente, cuando son calentadas vía inducción electromagnética a una temperatura cercana a los 1000 °C. Las especies de la descomposición, específicamente hidrógeno, se enriquece en la zona entre las láminas, debido a termo difusión o efecto Soret. Considerando el fuerte gradiente térmico entre los sustratos y la cámara, y la ingente diferencia en masas de los componentes gaseosos. Ello resulta en la presencia hidrógeno en cantidades suficientes para reducir el óxido nativo de la superficie del cobre e inhibir la acción de especies oxidativas, siempre presentes en la cámara, lográndose así el crecimiento de grafeno en las caras internas de estas láminas. Con el nuevo método, se reducen los costos de síntesis y los riesgos en la manipulación de hidrógeno gaseoso altamente explosivo. En conclusión, se facilita la producción de grafeno a nivel industrial. Como resultado de esta investigación se ha presentado una solicitud de patente de inversión para el método/sistema desarrollado en la presente tesis, en el Instituto de propiedad industrial (INAPI). Adicionalmente parte de los resultados experimentales derivados de este trabajo se presentaron en la revista internacional Aip Advances, bajo el título "Single step vacuum-free and hydrogen-free synthesis of graphene".

Los brasinoesteroides son un grupo de fitohormonas que participan en diversosprocesos fisiológicos en las plantas, cumpliendo un rol clave en la regulación delcrecimiento vegetal. En esta tesis se planteó el objetivo de sintetizar nuevos análogosde brasinoesteroides con cadena lateral corta de tipo 24-nor, manteniendo la funcióndiol en C22-C23 y usando ácido hiodesoxicólico como material de partida. Así, en estetrabajo, se describe la síntesis de compuestos tipo 2-desoxibrasinoesteroides, 3a-hidroxi, 6-oxa o 7-oxalactona, con cadena lateral tipo 24-nor,22S,23-dihidroxi/diacetil.Mediante diferentes rutas de síntesis, se logró obtener un total de 26 compuestos detipo brasinoesteroides, de los cuales 6 corresponden a nuevos análogos debrasinoesteroides (Figura 1). Además, se obtuvo la caracterización completa de loscompuestos sintetizados mediante el uso de técnicas espectroscópicas combinadas (IR,1D y 2D-RMN y EMAR).Adicionalmente, se realizaron distintos ensayos biológicos a los análogos sintetizados.En primer lugar, se midió la actividad antifúngica de 14 de los análogos sintéticos de brasinoesteroides mediante el test radial de inhibición del crecimiento micelial in vitrodel hongo patógeno Botrytis cinerea. Del total evaluado, los análogos 84 y 112presentaron elevada actividad contra el hongo (= 95 % de inhibición a 100 y 150 ppm).Por otra parte, se cuantificó la actividad promotora de elongación celular vegetal de 7de los análogos de brasinoesteroides, mediante el test RLIT de inclinación de lámina dearroz. Entre los resultados obtenidos, destacan los compuestos análogos 84, 111 y 112,que presentaron elevada actividad promotora, superando incluso al brasinólido,fitohormona utilizada como control positivo de ensayo.Por último, se evaluó la actividad citotóxica de 18 de los análogos sintéticos obtenidoscontra las líneas celulares tumorales PC-3, HT-29, MCF7 y contra la línea celular notumoral CoN, mediante un ensayo colorimétrico con Sulforodamina B (SRB). Del total delos compuestos evaluados; el análogo 112 presentó frente a PC-3 valores de IC50 de 38,6µM e índice de selectividad de 2,313, mientras que los análogos 86 y 87 presentaronfrente a HT-29 valores de IC50 de 21,4 µM y 33,5 µM e índice de selectividad de 2,099 y4,801, respectivamente.

Esta tesis describe los lineamientos, el diseño experimental y los resultadosiniciales de evaluaciones aerodinámicas estacionarias y dinámicas de lahiperfunción vocal. Este trabajo tiene como objetivo avanzar en la comprensióny evaluación clínica de la hiperfunción vocal, mediante el mejoramiento de losmétodos actuales de ltrado inverso para las señales de flujo oral y de aceleraciónde la piel del cuello, incorporando herramientas de análisis estadístico en estaestructura. Nuevos algoritmos de filtrado inverso, incluyendo uno basado ensegmentos de señal, son explorados y aplicados de manera automática paraestimar múltiples medidas aerodinámicas de la función vocal que luego sonutilizadas con métodos clínicos con el fi n de diferenciar la hiperfunción vocalrespecto a un comportamiento normal de la voz. Para lograr este objetivo, serealiza una evaluación clínica de la función vocal a través de grabacionesaerodinámicas, vibroacústicas y acústicas, en condiciones de laboratorio. Variosmétodos son explorados para mejorar la estimación de medidas aerodinámicas,incluyendo vocales sostenidas y habla continua. Una selección de técnicas de filtrado inverso fueron refi nadas para estimar el flujo de aire glotal en vocesnormales y patológicas, donde muchas de ellas constituyen las condiciones másdesafi antes para el filtrado inverso, como son las voces femeninas en hablacontinua. La hipótesis latente considera que los métodos de fi ltrado inversosupraglotal pueden ser perfeccionados en condiciones difíciles al limitar el anchode banda de la señal al primer formante. En este contexto, múltiples métricas deerror son propuestas y estudiadas con el fin de estimar la calidad del filtradoinverso, las cuales son fundamentadas en el comportamiento esperado de la señal filtrada y el contraste con simulaciones numéricas del impulso glotal en estadoestacionario. Agregado a lo anterior, el esquema de fi ltrado inverso basado en laimpedancia subglotal (del inglés impedance-based inverse fi ltering, IBIF) esexplorada en el contexto de habla continua. Las técnica de fi ltrado inversosupraglotal automática fue implementada en un enfoque basado en segmentos deseñal con el fi n de evaluar las incertezas de los parámetros del modelo IBIF y lasmedidas aerodinámicas derivadas de una señal de aceleración de la piel delcuello. Se utilizó un análisis estadístico robusto para reducir la influencia deeventos esporádicos y valores atípicos para la estimación objetiva de estosparámetros. Tomando en cuenta las incertezas de la señal del flujo de aire glotaly de aceleración de la piel del cuello, es posible mejorar el fi ltrado inversosubglotal, y en este sentido, se discuten las direcciones futuras de este enfoquepara avanzar en el monitoreo ambulatorio aerodinámico de la función vocal.Finalmente, se obtuvo un conjunto de datos actualizado de medidasaerodinámicas con los métodos supraglotal y subglotal propuestos, junto con unenfoque robusto para diferenciar pacientes hiperfuncionales de controlespareados, utilizando modelos estadísticos multivariados basados en grabacionesdel flujo de aire oral y de aceleración del cuello.