Resúmenes

Sistemas de instrumentación y medida | INS-1

Horario de 11:30 a 13:00, miércoles 7 de julio
Moderador: Jesús Ureña Ureña – Universidad de Alcalá
Detección de cambios en la rutina diaria a través de localización BLE

Ismael Miranda Gordo, Ana Jiménez Martín, David Gualda Gómez, Sara García de Villa, Sergio Lluva Plaza y Juan Jesús García Domínguez

Este trabajo presenta un sistema para detectar cambios de rutina diaria en un entorno controlado, como un hogar sensorizado. Las variaciones en la rutina pueden ser indicativo del deterioro físico o cognitivo en personas mayores, lo que lo hace muy atractivo para apoyar una vida independiente y un envejecimiento saludable. Nuestra propuesta se basa en un sistema de localización simbólica en interiores basado en balizas transmisoras Bluetooth de baja energía (BLE), de bajo coste y fácil instalación, junto con un receptor móvil. La localización simbólica se estima mediante la potencia de la señal recibida (RSSI) y el algoritmo K-vecinos más cercanos (KNN), que se fusiona con la aceleración medida por el receptor móvil. La localización se utiliza para calcular el tiempo que un usuario pasa en cada una de las habitaciones monitorizadas, creando una rutina basada en el tiempo. La localización simbólica obtenida presenta una exactitud por encima del 96 %. El seguimiento diario posterior permite detectar variaciones con respecto a una rutina definida que puede servir de alarma para el usuario, familiares o cuidadores.
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Influence of IMU’s measurement noise on the accuracy of stride-length estimation for gait analysis

Luisa Ruiz, Guillermo García-Villamil Neira, Antonio Ramón Jiménez Ruiz, Fernando Seco Granja and Cristina Rodríguez Sánchez

Inertial Measurement Units (IMUs) are used to analyse human gait in health monitoring applications. Parameters such as step or stride length, speed, cadence or balance/support times, are important to determine degenerative states in people, e.g. frailty. The estimation with accuracy and precision of significant gait parameters is important to reliably discriminate between groups of patients, e.g. separating groups affected by pathologies from those without problems. In this work, we analyze how the noise content in a IMU (Bias stability and Random walk), measured by Allan variance analysis, as well as, the selected measurement range in accelerometers and gyroscopes, can influence the stride length (SL) estimation, which is one of the most discriminant gait parameters in the literature. IMUs from different manufacturers have been characterized for noise performance, and then compared for accuracy in stride length estimation, by mounting them in the feet of several subjects in gait analysis tests. For this purpose, we used an inertial integration method with zero velocity updates at stance detection (INS-ZUPT), checking its accuracy against a set of ground marks of known length as a true reference. Our results show that stride-length estimation algorithms are relatively tolerant of the IMU’s measurement noise and range; however, step detection algorithm performance, ZUPT corrections, quality of IMU calibrations and the secure IMU attachment on the foot to avoid oscillations, are all important issues  for accurate Stride-Length estimation.
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HelpResponder: Sistema de monitorización para intervención y evacuación en situaciones de emergencia

Pablo Villoria, Joaquín Vaquero-López, Alberto Rodríguez-Moreno, S Borromeo y M.C. Rodríguez-Sánchez

Los principales problemas en una situación de emergencia (incendios, derrumbes, explosiones, etc.) son la detección del foco, localización del Equipo de Intervención (EI), evolución del incendio y el camino de evacuación. Sobre todo en espacios exteriores en ausencia de señal GNSS. Es de gran importancia trabajar sobre esta problemática con carácter preventivo y en tiempo real para evitar accidentes o lesiones físicas tanto de los profesionales como de las personas a evacuar. Todo esto nos lleva a la necesidad de investigar y desarrollar HelpResponder, para ofrecer sistemas de apoyo que permitan monitorizar un espacio interior en una situación de emergencia previamente a la intervención y durante la intervención. Se presenta una solución capaz de monitorizar la detección de focos de interés en situaciones de emergencia en espacios hostiles derivados del fuego por altas temperaturas sin visibilidad. Este sistema ha sido probado y validado en varios entornos hostiles reales haciendo recreaciones de una situación real de emergencia. Permite mejorar los tiempos de respuesta de los bomberos en la exposición en la emergencia disminuyendo la probabilidad de accidentes y los riesgos asociados a la falta de información.
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Posicionamiento de dispositivos Android en espacios interiores extensos y transición a exteriores mediante fusión sensorial

Alejandro García Requejo, María del Carmen Pérez Rubio, David Gualda Gómez, José Manuel Villadangos Carrizo, Álvaro Hernández Alonso y Jorge de Vicente Ranera

En este artículo se propone una aplicación que permite la localización en espacios interiores de dispositivos portables, tipo teléfono móvil o tableta, y la transición suave a espacios exteriores. Para ello se fusionan distintas tecnologías y métodos: Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS), Sistemas Locales de Posicionamiento Ultrasónicos (U-LPS), medidas de una Unidad de Medición Inercial (IMU) portada por el usuario y técnicas de Graph-Matching. Los U-LPSs, formados por un conjunto de balizas ultrasónicas, se ubican en aquellas zonas del espacio interior donde se demande mayor precisión, como habitaciones o entradas y salidas, realizándose la navegación entre distintos U-LPSs por medio de la IMU. El error acumulativo de la IMU se corrige al llegar a un nuevo U-LPS; además, si se conoce el mapa del entorno interior, permite integrar técnicas de Graph-Matching. En exteriores se utilizan señales GNSS junto con las medidas inerciales. Para la integración de medidas se propone un Filtro de Kalman Extendido (EKF) que realiza la fusión de las señales dadas por el sistema ultrasónico, las señales inerciales de la IMU y la posición GNSS dada por el chipset integrado en el dispositivo portable. De este modo se permite a través de una aplicación Android instalada en el dispositivo portátil del usuario la localización de éste en espacios exteriores, interiores y la transición entre ambos entornos.
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Técnicas de control en convertidores de potencia | TCC-1

Horario de 11:30 a 13:00, miércoles 7 de julio
Moderador: Francisco Javier Azcondo – Universidad de Cantabria
Grid-connected LCL Filter Design with Different Damping Methods

Seyedamin Valedsaravi, Abdelali El Aroudi, José Antonio Barrado, Mohsen Hamzeh, Ángel Cid-Pastor and Luis Martínez-Salamero

Damping is necessary in grid-connected converters with LCL filters to avoid their destabilizing resonant behavior.
This paper presents three different damping methods for a grid-connected inverter with an LCL filter.
The first one is a Passive Damping (PD) method in which a parallel resistor is added to the LCL filter capacitor. The second one consists of emulating this resistor by using capacitor current feedback which is called Active Damping (AD). The third and the novel damping technique presented in this paper consists of inserting a AC-DC converter acting as a Loss Free Resistor (LFR) in parallel with the filter capacitor leading to the same stabilizing/damping effects as with the passive resistor and the capacitor current feedback. The stability analysis of the closed loop system with the previous damping techniques has been performed and the stability region in the parametric space has been determined.
The theoretical results are validated by numerical simulations performed in PSIM© software.
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Impact of PLL Control on Small-Signal Stability of Wind DFIGs Connected to Weak Grids

Régulo Ávila-Martínez, Luis Rouco, Javier García-Aguilar, Javier Renedo, Lukas Sigrist and Aurelio García-Cerrada

Research into doubly-fed induction generator (DFIG) technology has yet to solve the instability that arises when DFIGs are connected to weak grids. To investigate this problem, this work used the modal analysis technique to study the impact of the phase-locked loop (PLL) control on the small-signal stability of wind-driven DFIGs and examine the sensitivity to the grid-impedance. Using a highly-detailed model, this study explains how stability can be guaranteed in terms of the ratio between the bandwidth of generator current controllers and the bandwidth of the phase-locked loop controller. Finally, the study provides practical recommendations for PLL design, based on the research findings.
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Control en modo deslizante de variables de estado complejas para motores síncronos de imanes permanentes

Arnau Dòria Cerezo, Víctor Repecho y Domingo Biel

Este artículo presenta el diseño de un control en modo de deslizamiento de variable compleja en una máquina de imanes permanentes. La técnica permite realizar el diseño del control en modo deslizante expresando las ecuaciones eléctricas del motor en coordenadas dq, manteniendo las propiedades de robustez y buena dinámica características de este control no lineal y permitiendo una asignación sencilla de los estados de control en coordenadas trifásicas.
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Impacto del uso de un DPWM con alta resolución de ancho de pulso al emplear controladores de GaN comerciales

Marcos Fernández Gómez, Cristina Fernández Herrero, Pablo Zumel Vaquero y Jaime López López

El aumento constante de la frecuencia de conmutación de los convertidores de potencia con la intención de miniaturizarlos, conlleva la necesidad de aumentar la resolución de los moduladores digitales por ancho de pulso (DPWM) que se utilizan para controlarlos. En este artículo se propone una arquitectura híbrida de DPWM que permite controlar dos interruptores complementarios con una alta resolución del ancho de pulso, lo que permite un ajuste fino tanto del ciclo de trabajo como del tiempo muerto. Las señales obtenidas de esta arquitectura han sido configuradas para generar la señal principal y complementaria para un medio puente de 1 MHz. Estas señales que se generan, implementadas en una FPGA Xilinx Artix-7 de bajo costo poseen una resolución de 80 ps. Utilizando esta arquitectura de disparos, se pretende evaluar cómo se comportan algunos controladores de GaN comerciales al dispararlos con la arquitectura de modulador de alta resolución presentada.
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Aplicaciones didácticas | ADIC-1

Horario de 11:30 a 13:00, miércoles 7 de julio
Moderador: Iñigo Javier Oleagordia Aguirre – Universidad del País Vasco
Formación de Ingenieros en Fiabilidad y Mantenimiento

Jorge Marcos Acevedo, Miguel Diaz-Cacho Medina, René Lastra Cid y Antonio José Fernández Pérez

En este trabajo, se analiza la problemática de la formación de los técnicos de mantenimiento y se propone un plan de estudios de Ingeniería de Mantenimiento (Grado y Master). Asimismo, se analiza la utilización de la metodología PBL para la formación de los Ingenieros de Mantenimiento en colaboración con el sector empresarial. Finalmente, se exponen los resultados obtenidos con la aplicación de esta metodología en otras asignaturas de ingeniería y las conclusiones finales.
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Diseño de un MOOC en Calidad de la Energía Eléctrica

Isabel M. Moreno-Garcia, Aurora Gil-de-Castro, Antonio Moreno-Muñoz, Elena Gutiérrez-Ballesteros, Félix García-Torres y Rafael Savariego-Fernández

La adaptación de las enseñanzas técnicas al contexto del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) en la rama de la ingeniería ha supuesto la aparición de numerosas titulaciones para posgraduados en la modalidad de másteres, tanto de especialización como habilitantes en competencias. Sin embargo, en la mayoría de los casos esto conlleva un mayor número de horas presenciales e incompatibilidad de horarios entre los diferentes estudios. La formación flexible de los cursos online masivos y abiertos, conocidos como MOOCs (Massive Online Open Courses) es una de las respuestas a su popularidad. Se han convertido en un elemento fundamental en el cambio del modelo educativo. Este trabajo describe el diseño y planificación de un MOOC en Calidad de la Energía Eléctrica. El artículo muestra la implementación de uno de los módulos que lo integran dedicado al estudio de los huecos de tensión.
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Análisis de Técnicas para la motivación del alumnado en plataformas MOOC desde la perspectiva del liderazgo funcional del docente

Félix García Torres, Isabel Moreno García, Aurora Gil, Joaquín Garrido, Juan José Márquez y Antonio Moreno Muñoz

La motivación de alumnado es un factor relevante en el éxito conseguido en cualquier curso o actividad educacional. Las plataformas MOOC (Massive Online Open Courses) generan varias dificultades añadidas para el docente a la hora de conseguir la correcta motivación del alumnado. El presente trabajo hace un análisis de las técnicas de motivación desde el punto de vista del docente, exponiendo diversas tácticas para la correcta motivación del alumnado desde el punto de vista del correcto liderazgo del docente. El análisis es realizado desde el modelo de liderazgo funcional, donde se concibe el liderazgo no como persona sino como un conjunto de comportamientos que ayudan a un grupo de realizar su tarea o alcanzar su objetivo. El modelo dice que la función de liderazgo satisface las necesidades en las zonas de individuo, tarea y grupo. Con el objetivo de ver como desde el liderazgo del docente puede incrementar la motivación para el uso de las plataformas MOOC se hace un análisis de las distintas técnicas de motivación aplicadas tanto al área de individuo, de tarea y grupo.
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Asignatura de diseño magnético orientada a la formación curricular en electrónica de potencia

J. Acero y C. Carretero

En este artículo se propone una asignatura para una titulación de nivel de máster sobre diseño de dispositivos magnéticos específicamente orientada a un currículo formativo en electrónica de potencia. La propuesta trata de cubrir aspectos de interés para esta disciplina como una revisión de los fundamentos y del estado del arte de los dispositivos magnéticos, cálculo de pérdidas en núcleos y bobinados, diseño de inductancias y transformadores, y análisis y diseño de sistemas inductivos de transferencia de energía inalámbrica considerando dos aplicaciones de referencia: calentamiento por inducción y cargadores de baterías. El diseño de la asignatura comprende actividades formativas como clases magistrales, resolución de problemas, prácticas de laboratorio (que incluyen simulación por elementos finitos), trabajos académicos dirigidos y evaluación. Los resultados de aprendizaje previstos comprenden el análisis, simulación, diseño y caracterización experimental de dispositivos magnéticos para aplicaciones electrónicas de potencia así como la comunicación de resultados.
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Sistemas de instrumentación y medida | INS-2

Horario de 15:00 a 16:00, miércoles 7 de julio
Moderador: José Antonio García Souto – Universidad Carlos III de Madrid
Diseño de un simulador para sistemas de localización acústicos subacuáticos basados en secuencias de espectro ensanchado

Jorge de Vicente Ranera, María del Carmen Pérez Rubio, Joaquín Aparicio Sosa, David Gualda Gómez, Santiago Murano, Álvaro Hernández Alonso y Alejandro García Requejo

Las señales acústicas en entornos subacuáticos cada vez tienen más relevancia debido a la necesidad de localizar vehículos submarinos o redes de sensores. Para desplegar cualquier sistema de posicionamiento, el primer paso es la realización de pruebas simuladas para conocer las necesidades y restricciones impuestas por el medio. Debido a la dificultad de desplegar demostradores prácticos en entornos subacuáticos, resulta de especial utilidad disponer de modelos de simulación que permitan generar un amplio banco de pruebas, como paso previo a la realización de pruebas experimentales. La herramienta de simulación presentada en este trabajo permite el diseño de las señales emitidas por los transductores, la configuración de la emisión, la batimetría y los diferentes parámetros que caracterizan el entorno, así como la selección y ubicación del hidrófono receptor. Se utilizará un modelo de trazado de rayos para la simulación de la propagación de señales acústicas y se mostrarán los resultados en diferentes etapas del procesamiento: banda base, señal modulada, señal recibida y estimación de la posición.
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Evaluación de una Arquitectura CNN para la Identificación de Cargas en NILM

Laura de Diego-Otón, Álvaro Hernández, Rubén Nieto y Mª Carmen Pérez-Rubio

Las técnicas utilizadas para la desagregación de energía a menudo buscan identificar el uso de las diferentes cargas de una instalación con el objetivo de optimizar su eficiencia energética. La posibilidad de monitorizar de forma no intrusiva el grado de autonomía o independencia de una persona a través de la inferencia de sus rutinas dentro de la vivienda, tomando como fuente de información el uso de los distintos electrodomésticos, ofrece un nuevo enfoque en el desarrollo de herramientas de soporte para la supervisión de personas de edad avanzada o con leve deterioro cognitivo dentro de sus hogares. Dentro de este contexto, este trabajo se centra en la fase de identificación de los electrodomésticos (cargas) en uso de la vivienda. En él se expone una nueva propuesta en la que, a partir de la señal de corriente eléctrica muestreada a alta frecuencia (en el rango de kHz) en un único punto a la entrada de la vivienda (normalmente mediante un contador inteligente), el proceso de clasificación de cargas se lleva a cabo por medio de una red neuronal convolucional (Convolutional Neural Network, CNN), diseñada de forma que su carga computacional asociada sea la mínima posible. Para la validación de la propuesta se han utilizado las muestras ofrecidas por la base de datos BLUED (Building-Level fUlly labeled Electricity Disaggregation), habiéndose obtenido valores del parámetro F1 que alcanzan el 90 % en los resultados experimentales.
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Smart Campus: IoT para la Gestión Eficiente de Edificios

Joaquín Vaquero, Javier Orellana Sanz, Cristina Rodríguez Sánchez, Myriam Mateos Fernández, Pablo Villoria Hernández, José Miguel Luna López y María del Prado Díaz de Mera

En este trabajo se presenta el despliegue de una infraestructura IoT para la monitorización de variables ambientales en los campus de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC). Se enmarca dentro de un proyecto más amplio, denominado Smart Campus para la creación de entornos seguros, saludables, eficientes energéticamente, sostenibles y adaptativos a las necesidades presentes y futuras de la universidad, utilizando las tecnologías de la información y la comunicación (TIC). Se ha instalado una red de nodos sensores inalámbricos conectados a una infraestructura LoRaWAN abierta y accesible. Los datos recogidos se almacenan y se tratan con el objetivo de optimizar el funcionamiento de los sistemas de control existentes en los edificios. Es lo que se denomina gestión eficiente de activos. Se presentan los primeros resultados recogidos del proyecto piloto instalado en el campus de Fuenlabrada de la URJC, en Madrid.
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Aplicaciones a los sistemas de energía eléctrica | ASEE-1

Horario de 15:00 a 16:00, miércoles 7 de julio
Moderador: Enrique Romero Cadaval – Universidad de Extremadura
Resilience-oriented Schedule of Microgrids with Hybrid Energy Storage System using Model Predictive Control

Javier Tobajas, Pedro Roncero-Sánchez, Félix García, Emilio Nieto and Javier Vázquez

Microgrids can be regarded as a promising solution to increase the power systems resilience in an energy paradigm based on renewable generation. Their main advantage is given by their ability to work as islanded systems under power grid outages. Microgrids are usually integrated in electrical markets carrying out a schedule according to economic aspects while resilience criteria are neglected. In this paper, a resilience-oriented optimization for microgrids with hybrid Energy Storage System (ESS) is developed and validated via numerical simulations. With the aim of improving the autonomy of the microgrid while achieving fast transition response, a hybrid ESS composed of hydrogen and batteries is considered. In order to take into account possible transitions between grid-connected and islanded modes in all the sample instants of the schedule horizon (SH), the control problem is formulated using Stochastic Model Predictive Control (SMPC) techniques. The control problem is developed considering a healthy operation of the hybrid ESS avoiding degradation issues. Due to the presence of logic and dynamic control variables, the plant is modeled by using the Mixed Logic Dynamic (MLD) framework.
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Modelo simple de partícula única para la interpretación de resultados de carga rápida en baterías de intercalación

Juan A. López Villanueva, Salvador Rodríguez Bolívar y Luis Parrilla Roure

Se propone un modelo basado en una aproximación de partícula única simplificado en el cual el comportamiento global de la celda se calcula mediante una sola partícula representativa con una resistencia en serie. El objetivo del modelo es la interpretación de los transitorios de carga a distintas tasas. Se ha aplicado un método de ajuste a los resultados experimentales con el fin de obtener los parámetros óptimos del modelo con los cuales se consigue el mejor acuerdo. Se ha observado que el modelo es aceptable para el propósito con el que se ha desarrollado, consiguiéndose un razonable compromiso entre complejidad y exactitud. Una vez validado el modelo y obtenidos los valores de sus parámetros, puede utilizarse para evaluar y comparar distintos algoritmos de carga rápida.
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Comparative Study of Energy Management Strategies in Collaborative Microgrids of Domestic Prosumers

Angela Romera-Codina, Herminio Martínez-García, Encarna García-Vílchez and Francisco Casellas-Beneyto

An optimization model is proposed to manage a residential microgrid including a charging spot with a vehicle-togrid system and renewable energy sources. We consider the microgrid operated in grid-connected mode. The model is executed one-day-ahead and generates a schedule for all components of the microgrid. The microgrids are ubicated in Xermade, Galicia, Spain.
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Técnicas de conversión de potencia | TCP-1

Horario de 15:00 a 16:00, miércoles 7 de julio
Moderador: Marta Hernando Álvarez – Universidad de Oviedo
Estudio de los modos de conducción del convertidor Buck-Boost versátil

Javier Sebastián, Duberney Murillo-Yarce, Carlos Restrepo, Pablo F. Miaja y Diego G. Lamar

En este artículo se estudian los modos de conducción de convertidor Buck-Boost versátil. Este convertidor puede operar en Modo Buck y en Modo Boost, siendo los modos de conducción muy distintos según sea el modo de operación. Así, el convertidor presenta sólo dos modos de conducción cuando opera en modo Boost, siendo su comportamiento claramente similar al del convertidor Boost convencional. Muy al contrario, cuando opera en modo Buck presenta múltiples modos de conducción, que son reportados por primera vez en este trabajo.
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Estudio estático completo del convertidor Single Active Bridge

Javier Sebastián, Alberto Rodríguez, Diego González-Lamar, María Rodríguez-Rogina, Iban Ayarzaguena, Igor Larrazabal, David Ortega y José Manuel Bermejo

En este artículo se va a realizar un estudio exhaustivo del comportamiento estático del convertidor denominado Single Active Bridge (SAB). Este convertidor es una versión unidireccional del convertidor denominado Dual Active Bridge (DAB), de enorme difusión en los últimos años.  El estudio se centra en identificar los modos de conducción de este convertidor, en cuantificar los esfuerzos de corriente en sus semiconductores y en identificar las similitudes y diferencias de este convertidor con el convertidor Reductor (Buck converter) y el convertidor en Puente Completo con Control de Fase Desplazada, (Phase-Shifted Controlled Full Bridge converter).
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Diseño e implementación de un regulador de paneles solares para un micro satélite

Cristian Torres Vergara, José Manuel Blanes Martínez, Ausiàs Garrigós Sirvent, David Marroquí Sempere y José António Carrasco Hernández

Este trabajo presenta el convertidor de potencia que se ha desarrollado para la plataforma del proyecto MicroDEEP, un microsatélite que permitirá explorar el espacio profundo, y que mediante un proceso de electrólisis separará agua en oxigeno e hidrogeno para posteriormente combinarlos y conseguir así la propulsión necesaria.
La potencia necesaria para alimentar tanto al electrolizador como al resto de sistemas a bordo será de alrededor de 60W y esta será extraída directamente de los paneles solares del satélite y almacenada en las baterías. El convertidor propuesto está formado por 6 fases, cada una de ellas alimentada a partir de una cadena de 10 células solares. Cada una de estas fases está compuesta por un convertidor Buck controlado por un doble lazo de control, dependiente tanto de la tensión en las baterías como de la potencia extraída de los paneles solares. Para maximizar esta potencia extraída cada una de las fases cuenta con un circuito seguidor de máxima potencia. Además, el convertidor cuenta con un sistema redundado de protección ante sobretensiones que apagará los convertidores en caso de que la tensión en las baterías sea excesiva.
Este trabajo muestra el diseño de cada una de las partes que forman el convertidor, así como la implementación de este y las pruebas realizadas sobre el mismo, con las que se concluye que se dispone de un convertidor fiable y tolerante al fallo de cualquiera de sus componentes, capaz de gestionar la potencia proporcionada por los paneles solares, cargar las baterías y alimentar al resto de componentes a bordo de un mini satélite.
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Sesión de pósteres | SP-1

Horario de 16:15 a 17:45, miércoles 7 de julio
Moderador: Javier Vázquez del Real – Universidad de Castilla-La Mancha
Implementación de un módulo de medida de distancias para el desarrollo de iniciativas docentes con Arduino
Aplicaciones didácticas

Jordi Palacín, David Martínez, Elena Rubies, Eduard Clotet y Marcel Tresanchez

Este artículo presenta la implementación de un módulo de medida de distancias de bajo coste para ser utilizado en la plataforma Arduino. El módulo sensor incluye señal digital para la detección de los obstáculos mediante el ajuste de potenciómetros, señal analógica del valor de la distancia y obtención del valor en milímetros de la distancia mediante comunicación serie UART. El módulo sensor desarrollado pretende ser una alternativa a los módulos sensores de distancia que existen actualmente en el mercado. En el artículo se realiza una descripción de la placa electrónica diseñada, se describen las características del sensor VL53L1X y se detalla la implementación del software desarrollado y sus comandos de comunicación. Finalmente, se presentan los resultados de calibración para la puesta en marcha del sensor. Además, el módulo sensor pretende utilizarse como herramienta docente para el desarrollo de un robot móvil en una de las asignaturas de la Universidad.
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Desarrollo y Optimización de un Equipo Biomédico para Terapia Fotodinámica
Ingeniería biomédica

Marta Valledor, Adrián Vizcaíno Rodríguez, Andrea L. Larraga-Urdaz, José J. Costa-Fernández, María Luisa Fernández-Sánchez y Francisco Javier Ferrero Martín

Este trabajo es el resultado de la colaboración entre ingenieros electrónicos, químicos y médicos. En este entorno multidisciplinar se ha desarrollado y validado un prototipo que permite automatizar los protocolos de iluminación de un fármaco fotosensibilizador, la Fotoenticine. La Terapia Fotodinámica (TFD) es una herramienta biomédica en la cual un compuesto o estructura sensible a la luz, comúnmente llamado fotosensibilizador (FS), es capaz de producir especies reactivas de oxígeno (ROS) después de ser irradiado con luz en presencia de oxígeno. Debido a que los ROS presentan un gran efecto citotóxico para las células, pueden ser usados como agentes terapéuticos para el tratamiento de ciertos tipos de cáncer. Para garantizar la máxima eficacia del tratamiento, es imprescindible realizar un estudio exhaustivo de las condiciones de irradiación del fotosensibilizador. Los equipos existentes son muy limitados respecto a los parámetros que se pueden configurar, son de difícil manejo y sólo trabajan a longitudes de onda fijas. El equipo aquí propuesto permite configurar y automatizar la energía irradiada de forma sencilla, así como usar diferentes longitudes de onda de excitación gracias a sus LEDs intercambiables.  Por todo ello, un equipo de estas características se convierte en una herramienta fundamental para el desarrollo de las terapias fotodinámicas.
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Laboratorio de Instrumentación Biomédica el el Grado en Ingeniería de la Salud
Ingeniería biomédica

Rafael de Jesús Navas González

En este trabajo se presenta cómo se han organizado las prácticas de laboratorio de la asignatura Instrumentación Biomédica que se imparte en la mención Ingeniería Biomédica, del Grado en Ingeniería de la Salud en la Universidad de Málaga. Tras varios años de impartición de este curso, un ejercicio de reflexión sobre los resultados de aprendizaje y las opiniones de los estudiantes, recogidas a través de encuestas SEEQ, se ha concluido que un enfoque práctico podría ser más adecuado para alcanzar unos objetivos de aprendizaje más apropiados al contexto académico de la asignatura. Los resultados del curso 2018/19 avalan el cambio de enfoque de la asignatura.
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Implementation of a trajectory simulator for an omnidirectional mobile robot
Aplicaciones tecnológicas

Eduard Clotet, David Martinez, Elena Rubies, Tomas Pallejà, Marcel Tresanchez, Francisco Clarià and Jordi Palacin

Fostered by their high mobility capabilities, the use of omnidirectional wheels in vehicles which are required to navigate through complex environments is on the rise. The main benefit of using omnidirectional wheels is that they are designed to provide three degrees of freedom, allowing a vehicle to move in any direction while changing its orientation. The main inconvenience of using omnidirectional wheels is that the trajectory described by a holonomic vehicle cannot be predicted through the use of its forward kinematic model, which does not take into account the capacity of the vehicle to change its orientation by altering its angular velocity. This paper presents the implementation of a virtual environment designed to simulate the motion capabilities of holonomic robots equipped with omnidirectional wheels in a kiwi drive distribution. This is achieved by generating a mathematical model that describes the motion system of the simulated robot, and the use of its inverse kinematic model in a discrete simulation to calculate the evolution of the position and orientation of the robot over time. The implemented simulator also allows to modify the basic parameters of the robot such as the radius of the wheels or the distance between each wheel and the center of the robot. Additionally, external factors such as inertia or mechanical malfunctions can be introduced into the simulation, which can be used to study how different factors alter the mobility of an omnidirectional robot.
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Implementación y calibración de un circuito detector de fase como sensor QCM para caracterización de las propiedades de un fluido
Sistemas de instrumentación y medida

Jacobo Costas Costas, Loreto Rodríguez-Pardo, Hubert Perrot, Ana María Cao Paz, José Fariña y Daniel Rose

En este trabajo se implementa un sistema sensor microbalanza de cuarzo o QCM basado en un detector de cambio de fase. Hasta la actualidad, el método de detección de fase en sensores QCM se ha utilizado para aplicaciones de medida de masa. En este trabajo el sistema se caracteriza el sistema para su utilización en aplicaciones de medida de las propiedades de un líquido (densidad y viscosidad). Inicialmente se describe la implementación del sistema. Una vez implementado, se realiza una calibración del mismo con soluciones de viscosidades crecientes, obteniéndose la ecuación de sensibilidad de la tensión de salida a los cambios en la raíz cuadrada del producto densidad-viscosidad del líquido para medios altamente viscosos.
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Evaluación del error de posicionamiento en VLP basado en sensor PSD usando una calibración débil
Sistemas de instrumentación y medida

Álvaro De La Llana Calvo, José Luis Lázaro Galilea, Alfredo Gardel Vicente, Ignacio Bravo Muñoz y Borja Rubiano Muriel

En este trabajo se realiza una evaluación del error de posicionamiento de una propuesta sistema de posicionamiento en interiores (IPS) basado en señal óptica usando emisores LED y un detector PSD (Position Sensitive Detector). Se realiza una propuesta de calibración débil mediante el uso de algoritmos genéticos con el objetivo de poder obtener los parámetros del sistema en el propio entorno, con pocas medidas y de forma rápida sin necesidad de realizar una calibración formal. En los resultados se realiza una comparativa de los errores de posicionamiento usando la calibración débil y la calibración formal. Se ha observado que los errores al usar una calibración débil son únicamente unos 2 cm superiores a los obtenidos con la calibración formal y en valor absoluto por debajo de los 3.5 cm. Sin embargo el error de posicionamiento sigue siendo bajo, válido para muchas aplicaciones, y las ventajas de la calibración débil son muy importantes.
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Diseño de un oscilador ABO Cascodo a 5MHz para su utilización como sensor QCM de alta resolución
Sistemas de instrumentación y medida

Francisco Quintela Vieitez, Loreto Rodríguez Pardo, Ana María Cao Paz y José Fariña

En este trabajo se presenta el diseño, implementación y caracterización de un circuito electrónico oscilador a 5 MHz para su utilización como sensor microbalanza de cuarzo de alta resolución para aplicaciones microgravimétricas en medio líquido. El oscilador está basado en la topología de osciladores en puente activo cascodo (ABO Cascodo) y es capaz de mantener la condición de oscilación de Barkhausen con uno de los electrodos del resonador de cuarzo sumergido en medio líquido, en condiciones de fuerte amortiguamiento. Se determinó experimentalmente la sensibilidad, el ruido en frecuencia a corto plazo y la resolución del sensor, encontrándose que el oscilador es capaz de detectar variaciones de masa del orden de 0.142 ng/cm2 en medios de características similares al agua destilada.
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Análisis, Diseño, Control e Implementación de un Sistema Inteligente de Regadío
Sistemas de instrumentación y medida

Eduardo J. Moya de La Torre, Alfonso Poncela Méndez y F. Javier García Ruíz

Este artículo presenta la formar de controlar, de forma inteligente, un sistema de riego de bajo coste, principalmente, mediante sensores y una placa base Arduino Mega2560 R3, entre otros módulos; partiendo desde su diseño, pasando por su desarrollo y hasta llegar a su implementación.
La comprobación de la toma de datos se mostrará por pantalla, tanto en la establecida físicamente en la maqueta, como mediante WiFi por un servidor en la IP local del mismo. Para ello, es necesario ser consciente de la fecha y horas actuales que lo configura un ‘Reloj de Tiempo Real’; al mismo tiempo, sirve para delimitar las franjas horarias óptimas de riego. Además, el uso de LEDs determina en cada caso el estado de la variable que se esté comprobando si nos encontramos físicamente en el regadío. La fuente de alimentación variable de 3.3 o 5 V permite mantener una tensión constante sin que haya fluctuaciones en la misma. Del mismo modo, dos transformadores AC/DC sustentan el que permanezcan encendidos los módulos en todo momento, activando uno la fuente anterior y otro la placa Arduino.
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Sistema IOT multisensor para la monitorización de la actividad doméstica de personas mayores
Sistemas de instrumentación y medida

Miguel Aguilar Janita, Javier Jiménez González, Antonio Manuel Nogales Lozano, Jara Trujillo Mulero, Jesús Vázquez Morales, Alejandro Vegas Díaz y Fernando Javier Álvarez Franco

En ese trabajo se presenta un sencillo sistema de monitorización de la actividad de personas que viven solas en su domicilio, basado en el uso de sensores y plataformas de proceso de bajo coste disponibles en el mercado, así como en la reciente plataforma de Arduino IOT Cloud para el desarrollo de aplicaciones de Internet de las cosas. Este sistema permite determinar el tiempo de permanencia del usuario en las distintas estancias de su domicilio, así como alertar sobre el riesgo de posibles caídas, informando en tiempo real de ambas circunstancias en una plataforma accesible a través de cualquier dispositivo con acceso a Internet. Las pruebas preliminares del prototipo instalado en un entorno real arrojan una tasa de acierto en la detección de presencia en las distintas habitaciones en torno al 95%, con una latencia media en la actualización de información en la plataforma menor de un segundo.
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Sistemas de instrumentación y medida | INS-3

Horario de 9:15 a 10:45, jueves 8 de julio
Moderador: Jorge Marcos Acevedo – Universidad de Vigo
Herramienta de simulación para la evaluación de secuencias de espectro ensanchado en sistemas de posicionamiento ultrasónicos

Jorge de Vicente Ranera, María del Carmen Pérez Rubio, David Gualda Gómez, Santiago Murano, Álvaro Hernández Alonso y Alejandro García Requejo

Muchos sistemas de posicionamiento ultrasónicos en interiores se basan en la emisión de señales codificadas para obtener el tiempo de vuelo, o diferencia de tiempos de vuelo, de estas y con ello estimar la posición del receptor, alcanzando precisiones centimétricas. Sin embargo, el funcionamiento de estos sistemas se ve limitado por diferentes fenómenos tales como el ruido ambiente, el multicamino, el ancho de banda y direccionalidad de los emisores y el receptor, o el efecto cerca-lejos, entre otros. Por tanto, en función de la aplicación y el entorno, se requiere un estudio previo de la distribución de balizas, la elección de las señales a emitir y su modulación, selección de transductores y el posterior diseño de las arquitecturas tanto hardware como software para el procesamiento de las señales recibidas, que implica un tiempo de desarrollo considerable. En este trabajo se propone una herramienta de simulación flexible que permite al usuario particularizar el sistema de posicionamiento según las necesidades de la aplicación a desarrollar, como paso previo a la realización de pruebas experimentales. La herramienta facilita el diseño de la señal a emitir (codificación y modulación), permitiendo incluir el efecto de los transductores a emplearse, distribución de balizas o emisores, selección del mecanismo de acceso al medio, efectos de propagación del canal y el análisis de distintos algoritmos de posicionamiento. Se muestran resultados en cada una de las fases de la simulación junto con parámetros estadísticos relevantes. La herramienta se ha desarrollado utilizando MATLAB App-Designer, proporcionando una interfaz fácil de usar, permitiendo ahorrar tiempo a cualquier investigador de este campo.
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Evaluación de un Sistema de Posicionamiento con Medidas Simultáneas de Ultrasonidos e Infrarrojos

Elena Aparicio-Esteve, Jesús Ureña, José M. Villadangos y Álvaro Hernández

En algunas tareas de automatización de procesos con vehículos móviles no tripulados o monitorización precisa de movimientos de personas, realizadas en entornos interiores, se requieren sistemas de posicionamiento con una precisión centimétrica en un alto porcentaje de las medidas. Como alternativa o complemento a los sistemas basados en RF (donde UWB puede alcanzar este orden de precisión), se encuentran los sistemas basados en ultrasonidos o infrarrojos. Aun requiriendo vista directa entre las balizas emisoras y los receptores, estos sistemas proporcionan un buen confinamiento de las señales en un entorno reducido (típicamente a nivel de la habitación), lo que les confiere una alta confiabilidad ante interferencias externas. En este trabajo se presenta la evaluación comparativa de un sistema de posicionamiento que emplea ambas tecnologías. Se presenta la arquitectura general de ambos sistemas y las prestaciones de alcance y precisión obtenidos. Dentro de la zona de cobertura común de ambos sistemas se muestran resultados reales que son similares en cuanto a precisión (por debajo de 15 cm entre el 80 y 95% de los casos), por lo que la coexistencia de ambas tecnologías se puede emplear para cubrir amplias zonas minimizando interferencias entre balizas (alternando tecnologías), o para aumentar la disponibilidad de medidas en caso de cubrir la misma área.
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Estimación de la Normalidad en las Actividades de la Vida Diaria a través del Consumo Eléctrico

Francisco Carpio Velasco, Juan Jesús García Domínguez y Álvaro Hernández Alonso

Las actividades de la vida diaria (ADL) son importantes para monitorizar la calidad de vida sobre todo en personas adultas mayores, pudiendo ser consideradas como indicadores del estado de salud cognitiva, de forma que su evaluación es una medida de la independencia en la vida diaria que éstas llevan. Dada su importancia, se ha tratado ya en el pasado de automatizar su evaluación mediante distintas soluciones tecnológicas, que normalmente pasan por la instalación de múltiples sistemas sensoriales, que interfieren en la vida personal de los implicados, la mayoría de las veces de forma intrusiva. En este trabajo, se propone una técnica para detectar patrones de comportamiento en una persona que vive sola, basada en sus actividades de la vida diaria vinculadas al consumo eléctrico. En concreto, la propuesta utiliza los datos de consumo de potencia activa de varios de sus electrodomésticos y, a través de herramientas estadísticas como la correlación de Spearman, los histogramas y los diagramas de caja, permite analizar las ADLs para identificar los patrones de comportamiento del ocupante, mientras se detectan alteraciones en las rutinas habituales en el comportamiento del ocupante de la vivienda.
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Medida de alta temperatura mediante fibra óptica de silice recubierta de oro

Dragos A. Poiana, Oscar E. Bonilla Manrique y José A. García Souto

Este artículo presenta un sistema de medida en tiempo real que permite utilizar fibra óptica recubierta de oro para medir temperatura hasta 1000ºC. El sistema es capaz de proporcionar información sobre la temperatura a la que se encuentra una región o el conjunto de la fibra de medida, principalmente para establecer umbrales de alarma. El empleo de fibra óptica asegura inmunidad electromagnética y resistencia química para entornos agresivos. En la implementación realizada se ha probado con focos de calor que alcanzan temperaturas en el rango de 100ºC a 480ºC.
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Aplicaciones didácticas | ADIC-2

Horario de 9:15 a 10:45, jueves 8 de julio
Moderador: Cristina Fernández Herrero – Universidad Carlos III de Madrid
Propuesta y diseño de un nanosatélite de comunicaciones para fines educativos

Carlos Orts, David Marroquí, José Antonio Carrasco, Ausiàs Garrigós, José Manuel Blanes y Cristian Torres

La metodología docente basada en proyectos ha demostrado ser una alternativa a la docencia tradicional donde los estudiantes adoptan un papel proactivo y práctico en el proceso de aprendizaje. En el pasado se han realizado distintos proyectos relacionados con el ámbito espacial, sin embargo, por las dificultades de trabajar con satélites comerciales o de investigación, y su baja disponibilidad, resulta difícil su uso práctico.
Con el objetivo de acercar la tecnología espacial al ámbito docente universitario, es necesario disponer de “satélites de uso docente” específicamente diseñado para tal efecto. Por ello, este trabajo propone el diseño de un nanosatélite para docencia basado en el estándar CubeSat. La propuesta incluye la selección de los sistemas fundamentales, órbita, lanzaderas y un estudio de riesgos, entre otros.  De manera complementaria y para facilitar la labor docente, se introduce un simulador del nanosatélite con sus mismas funcionalidades.
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Virtualización de las Practicas de Teoría Básica de Control

Tomàs Pallejà Cabré, Marcel Tresanchez Ribes y Albert Saiz Vela

Debido a las restricciones de movilidad provocadas por la COVID-19 muchos docentes se han visto obligados a adaptar las prácticas de laboratorio, tradicionalmente presenciales, a un formato virtual. El presente trabajo detalla el proceso de virtualización de una práctica de laboratorio basada en el uso de un entrenador para implementar controladores PID. Además, se incluye una encuesta de satisfacción del alumnado y un estudio comparativo de las calificaciones de la práctica en los cursos 19/20 (presencial) y 20/21 (virtual) cuyos resultados muestran claramente que la realización de prácticas en formato virtual, a pesar de que los estudiantes consideran que sirven para afianzar sus conocimientos teóricos, no aporta una mejora sustancial en su rendimiento académico a la vez que manifiestan que su proceso de aprendizaje hubiera sido mucho mejor mediante la realización de prácticas presenciales.
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Prácticas de Identificación de Sistemas para una Asignatura Avanzada de Control de Procesos

Luis Mérida-Calvo, Saddam Gharab y Vicente Feliu-Batlle

Este artículo presenta el desarrollo de unas prácticas de identificación de sistemas para la asignatura de Control de Procesos y Automatización de la Producción impartida en el segundo cuatrimestre del primer curso del Máster en Ingeniería Industrial de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Ciudad Real. A través de ellas se pretende proporcionar a los alumnos conocimientos básicos sobre las técnicas de identificación de procesos tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. También se busca proporcionar a los alumnos criterios de decisión que garanticen la obtención de modelos matemáticos cuyos resultados describan fielmente las respuestas de los equipos experimentales. Los conocimientos impartidos se ponen en práctica en dos prototipos de laboratorio de diferente naturaleza, de los que se obtienen sus modelos matemáticos y se analizan las respuestas de los mismos comparándolos con los resultados experimentales.
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Mentoría entre Iguales. Docencia y Aprendizaje entre Estudiantes

Iñigo J. Oleagordia Aguirre, Izaskun Garrido Hernández, Aitor J. Garrido Hernández, Francisco J. Asensio de Miguel y José I. San Martín Díaz

En este trabajo se describe una experiencia piloto de mentoría entre iguales (peer mentoring) llevada a cabo en la Escuela de Ingeniería de Bilbao (EIB). El objetivo global es mejorar la calidad del proceso de enseñanza y aprendizaje en la asignatura de Instrumentación Electrónica. Se parte de la idea del aprovechamiento de recursos humanos existentes en la propia EIB. Por eso, se plantea la pertinencia de aprovechar la experiencia y competencias de diversos alumnos en la institución para la puesta en marcha de un proceso de asesoramiento universitario. Estos alumnos conocen bien la cultura institucional y poseen un buen conocimiento del contenido curricular de la asignatura en cuestión, pudiendo encargase del seguimiento de la formación y adquisición de competencias de otros compañeros/as. Este artículo muestra el protagonismo e influencia que pueden ejercer estos alumnos denominados mentores entre iguales (peer mentoring) como estrategia docente previo análisis de las necesidades del alumnado. Se abordan aspectos tales como la comprensión de su rol, las características que les son atribuidas, la metodología requerida para el desempeño de las funciones de asesoramiento, las actividades encomendadas, los resultados de aprendizaje y la evaluación realizada.
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Dispositivos semiconductores y componentes pasivos | DISP-1

Horario de 9:15 a 10:45, jueves 8 de julio
Moderador: Diego González Lamar – Universidad de Oviedo
Tecnología de los condensadores del tren de tracción del EV: condensadores del bus DC

Asier Matallana, Ander DeMarcos, Jon Andreu, Endika Robles, Markel Fernández y Adriano Navarro

Los organismos e instituciones internacionales consideran la electrificación del sector del transporte un factor clave para hacer frente a los retos ambientales y energéticos de los próximos años. Para que los vehículos eléctricos (EVs) sean sostenibles, deben cumplir una serie de metas, fijadas por diversos organismos gubernamentales, en cuanto a densidad de potencia, reducción de pérdidas, tamaño, costes y fiabilidad. Para esta última, el tiempo de vida de los componentes que integran el tren de tracción del EV es fundamental, siendo los condensadores elementos críticos de las etapas del convertidor de potencia del EV, debido a la cantidad de fallos que producen.
Por estos motivos, este trabajo analiza la tecnología de los condensadores del tren de tracción del EV, especialmente la del condensador del bus DC, indicando sus parámetros más críticos y la influencia de las condiciones de operación. Todo ésto, para conseguir mejores prestaciones de los condensadores, tratando de reducir y evitar sus principales causas de ruptura.
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Fiabilidad y tiempo de vida de los condensadores del bus DC

Ander DeMarcos, Asier Matallana, Jon Andreu, Unai Ugalde, Iker Aretxabaleta y Asier Dávila

Los condensadores del bus DC son una parte importante de los convertidores de potencia, ya que son los elementos más críticos en cuanto a fiabilidad. En este trabajo se revisan los modos y mecanismos de fallo en los condensadores del bus DC. Además, se analizan los modelos de tiempo de vida y se detalla la metodología a seguir para la obtención de estos modelos. Por otro lado, se identifican los factores de estrés que influyen en el tiempo de vida, siendo la temperatura del hot-spot el factor dominante.
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Comparativa de métodos de caracterización de inductores de alta frecuencia en gran señal

Jaime López-López, Cristina Fernández y Pablo Zumel

El creciente interés en la miniaturización de los convertidores de potencia ha empujado el desarrollo de inductores de alta frecuencia integrados en Power Supply on Chip o Power Supply in Package. Caracterizar correctamente la impedancia de este tipo de inductores es un reto complejo, ya que dicha impedancia depende de la corriente, del factor de calidad Q y del rango de frecuencia en el que vaya a operar. En este artículo se presenta una comparación de diferentes métodos de medida utilizados para caracterizar inductores de alta frecuencia y alto factor de calidad.
La comparación se basa en un análisis sistemático del proceso de medida, cuantificando la influencia de los parámetros que afectan al resultado.
Cuatro setups se han analizado y comparado y, para validar los cálculos, se ha caracterizado la resistencia de un inductor comercial. La similitud entre los resultados obtenidos mediante las ecuaciones analíticas, la simulación y las medidas validan el análisis presentado y las conclusiones obtenidas.
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Sistemas de instrumentación y medida | INS-4

Horario de 11:15 a 13:00, jueves 8 de julio
Moderador: Francisco Javier Ferrero Martín – Universidad de Oviedo
Determinación de la orientación en localización en interiores utilizando la iluminación de la infraestructura y sensores PSD

Álvaro De-La-Llana-Calvo, José Luis Lázaro-Galilea, Alfredo Gardel-Vicente, Ignacio Bravo-Muñoz, Andreea Iamnitchi, Rubén Gil-Vera y David Hernández-Puerta

En localización en interiores existen aplicaciones en las que tan importante como conocer la posición es saber la orientación del agente a localizar. En este trabajo se presentan los resultados de la estimación de orientación a partir de un Sistema de Posicionamiento Local basado en sensores PSD y la luz visible emitida desde la iluminación de la sala o edificio en el que se encuentra. Para ello se requerirá que sobre el sensor PSD se reciba señal de 2 fuentes de luz simultáneamente. Como se mostrará en el artículo, el error en la determinación del ángulo de rotación del agente que incorpora el sensor es menor a 0,2º. La exactitud de la medida se ha evaluado experimentalmente en un espacio de 2,5 m de altura sobre un área de 2,2 m2, aproximadamente, utilizando equipos geodésicos de alta gama para establecer el Ground Truth de referencia.
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Detección no supervisada de transiciones dentro del hogar mediante tecnología BLE

Raúl Montoliu y Emilio Sansano

Este artículo presenta un conjunto de métodos no supervisados basados en tecnología Bluetooth Low Energy (BLE) para obtener la posición y las transiciones que realiza un usuario entre las zonas done suele permanecer más tiempo en su propio hogar. En particular, se estudian dos métodos diferentes para detectar la posición del usuario, el primero basado en proximidad y el segundo basado en técnicas fingerprinting con auto entrenamiento. Los métodos presentados permiten un despliegue muy fácil de usar por parte del usuario y con un coste económico muy reducido. Para comprobar el funcionamiento de las técnicas presentadas, se han realizado un conjunto de experimentos donde un usuario real ha capturado datos durante varios días en su hogar. Los resultados obtenidos demuestran que el método basado en fingerprinting es el más efectivo a la hora de detectar con exactitud la posición del usuario y las transiciones que realiza entre las diferentes zonas de interés del hogar.
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Design of a Fiber-optic Interrogation System for Sensing in CubeSats

Daniel Ansia Dibuja, Andrea Domingo Martín and José A. García Souto

A compact and independent interrogation system for a CubeSat nanosatellite is presented. The system was implemented for tunable laser diode spectroscopy. The system is modulated in alternating current and works tuning a vertical- cavity surface-emitting laser as well as using electromagnetic absorption for measuring on the device under test and electromagnetic dispersion for calibration purposes. It can be tuned within a range of 9 nm and automatically calibrates its emission wavelength through the usage of an HCN reference cell. It is able to perform a full-range sweep or tune specific wavelengths for a faster measurement.
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Evaluación comparativa de IMUs para el análisis de movimiento

Sergio Lluva Plaza, José Manuel Villadangos Carrizo, Juan Jesús García Domínguez y Ana Jiménez Martín

En la actualidad las Unidades de Medida Inercial (IMUs) se están empezando a utilizar ampliamente como sistemas para proporcionar al personal médico datos objetivos de la actividad física de los pacientes. Estos dispositivos permiten realizar un seguimiento de la actividad física de las personas, bien para propósitos de prevención de enfermedades o de rehabilitación, ya sea con pruebas de corta duración o mediante la monitorización durante varios días para extraer las actividades de la vida diaria (ADL). Para ello es necesario escoger IMUs que cumplan una serie de características y, a menudo, se suele optar por soluciones basadas en dispositivos de gama media-alta, las cuales son sencillas de utilizar, pero suelen tener un coste elevado. En este trabajo se realiza una comparación del dispositivo multisensorial NGIMU, de elevado coste, con otras dos IMUs a nivel de chip, de reducido precio, que requieren de hardware adicional para obtener la información requerida. Se extraen los datos en crudo del acelerómetro y del giróscopo de cada IMU, que serán las entradas a varios algoritmos para obtener características y datos de salida asociados a la actividad física tras realizar pruebas en entornos controlados. De esta manera se puede evaluar si estos dispositivos de bajo coste proporcionan una información de suficiente precisión para la medida de la actividad física de pacientes.
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Técnicas de control en convertidores de potencia | TCC-2

Horario de 11:15 a 13:00, jueves 8 de julio
Moderador: Abdelali El Aroudi – Universitat Rovira i Virgili
Recuperación de energía de frenado y mejora del THDi en el arranque de máquinas con carga de alta inercia con DSC en el PLL

Marcos Merino, Francisco J. Azcondo, Christian Brañas, Rosario Casanueva, F. Javier Diaz, Paula Lamo y Alberto Pigazo

Es común que, en las máquinas eléctricas rotativas, el frenado regenerativo se lleve a cabo aprovechando la capacidad de los convertidores de potencia bidireccionales. Sin embargo, en el caso de máquinas eléctricas, que mueven cargas mecánicas de gran inercia y requieren de un arranque muy suave y un frenado brusco, y, más concretamente, en maquinaria industrial, donde varias de estas cargas mecánicas interactúan en diferentes instantes de tiempo, la solución bidireccional implica sobredimensionar el convertidor que alimenta a la máquina, en comparación con las necesidades en régimen estacionario, lo que supone un importante coste adicional y descargar un pico de energía a la red que puede no ser asumible. En consecuencia, en este tipo de maquinaria industrial se prefiere disponer de rectificadores de diodos de puente completo con resistencia de frenado disipativa. Sin embargo, esta estrategia impide devolver energía a la red durante el frenado y se penaliza la eficiencia energética del conjunto de la máquina. En este trabajo se propone asociar al rectificador pasivo un elemento de almacenamiento de la energía de frenado y un inversor conectado a la red para reducir el pico de consumo máximo de energía durante el arranque, permitiendo compatibilizar una elevada eficiencia global de la maquinaria y un coste de fabricación contenido. Asimismo, se realiza un estudio del efecto de las componentes de secuencia negativa en el funcionamiento del inversor. La propuesta se valida mediante un prototipo de laboratorio.
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Analysis of the Effect of Control Bandwidth on Inverter Interactions Using Small-Signal Stability Analysis

Luis Ismael de la Barba Suárez, Lukas Sigrist, Aurelio García Cerrada, Luis Rouco Rodríguez and Régulo Enrique Ávila Martínez

The penetration of power inverter connected renewable energy sources in the grid and in particular in distribution grids is growing day by day. This paper investigates, the stability of converters interacting in electrical islands through a small-signal model. More precisely, the impact of the bandwidth of the cascaded inverter controls of inverters operating in islanded grids is addressed by using modal analysis. The study relies on a detailed fundamental model of the power inverter and grid dynamics. The study shows that control interactions depend to a large extent on the system configuration, i.e., whether grid-forming and/or grid-feeding inverters are present in the islanded grid.
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Operación en régimen permanente convertidor Multi Active Bridge Modular

Leonardo Ortega, Cristina Fernández, Andrés Barrado y Pablo Zumel

Los convertidores multipuerto son elementos esenciales en muchos sistemas de distribución de potencia con múltiples fuentes y cargas. El convertidor Modular Multi Active Bridge (MMAB) es una alternativa interesante como convertidor multipuerto modular y escalable en aplicaciones de movilidad eléctrica, avión más eléctrico, etc. El control de los flujos de potencia presenta cierta complejidad por el acoplamiento de las variables de control, constituyendo un sistema multivariable. En el presente trabajo se realiza un análisis en régimen permanente para encontrar las zonas de operación más representativas las cuales están ligadas a puntos críticos de control debido al acoplamiento de los lazos. El grado de desacoplamiento se comprueba mediante la matriz de Bristol y mediante números de condición (CN). Los resultados se validan para varios casos mediante simulaciones en MATLAB.
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Implementación de un estimador de posición a velocidad nula en una PMSM basado en control en modo deslizante

Jabir Waqar, Víctor Repecho y Domingo Biel

En este trabajo se presenta el diseño de una técnica de estimación de la posición de rotor en un PMSM operando en modo deslizante. El estimador se basa en evaluar las variaciones de inductancia de estator debidas a la posición del rotor (saliency) y permite obtener la posición en el rango de bajas velocidades de la máquina e incluso cuando el motor se encuentra parado. El algoritmo de estimación ha sido implementado y validado en ensayos en el laboratorio que incluyen el arranque de la máquina, la regulación de velocidad y el control de par.
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Ingeniería biomédica | IBIO-1

Horario de 11:15 a 13:00, jueves 8 de julio
Moderador: José Miguel Burdio Pinilla – Universidad de Zaragoza
Comparative study of gaits and geometry for optimal displacement and efficiency of Purcell’s three-link microswimmers

Cristina Nuevo-Gallardo, José Emilio Traver, Inés Tejado, Blas M. Vinagre and Paloma Rodríguez

This paper studies the displacement and efficiency of a Purcell’s three-link microswimmer in low Reynolds number regime, capable to move by the implementation of a motion primitive or gait. The comparative study is accomplished attending to the geometry of the swimmer and the motion primitives, considering the shape of the gait, its amplitude, and the angular velocity of the lateral links. Three traditional gaits are compared with other three primitives proposed by the authors. Results demonstrate that the highest displacement is obtained by the square and rectilinear gaits, whereas the best efficiency in terms of energy consumption is achieved by the circular and petal primitives. Thus, the conclusions of this study can help designers to select the optimal method of motion for trajectory tracking for such a kind of Purcell’s swimmers depending on the desired control objective.
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Análisis del patrón de marcha mediante una solución portable basada en sensores inerciales

Guillermo García-Villamil, Antonio Ramón Jiménez Ruiz, Marta Neira, Elisabet Huertas Hoyas y Mª Cristina Rodríguez-Sánchez

La Organización Mundial de la Salud (OMS) define las caídas como la consecuencia de cualquier acontecimiento que precipite al sujeto al suelo en contra de su voluntad. Debido a la alta prevalencia de las caídas y al enorme impacto que tienen en la población anciana, son de los principales focos de atención de especialistas en Geriatría. En este contexto, junto a especialistas en caídas del Hospital Universitario Infanta Sofía se presenta una solución en el análisis y seguimiento de tratamientos del patrón de marcha de personas mayores con riesgo de caídas. El objetivo es ofrecer alternativas a las soluciones actuales: dispositivo portátil que mide el patrón de la marcha, así como una App móvil de análisis clínico de modo telemático. El dispositivo desarrollado permite medir parámetros de la marcha en condiciones de vida habitual cuando el sujeto camina, sin la necesidad de evaluar al paciente en la consulta y sin precisar de la colaboración del mismo, cuestión relevante en sujetos con deterioro cognitivo o movilidad reducida. El dispositivo con capacidades de medida inercial (IMU) en 6-ejes y procesamiento, junto a la aplicación de algoritmos de tipo PDR (“Pedestrian Dead Reckoning”) permite extraer parámetros específicos del patrón de marcha. Se realizó un estudio para comprobar la viabilidad de la solución propuesta como herramienta para ayudar a los evaluadores a cuantificar de forma objetiva la progresión en el tratamiento.
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Multielectrodos para la electroporación homogénea de grandes volúmenes de tejido

Pablo Briz, Borja López-Alonso, Héctor Sarnago, José Miguel Burdío y Óscar Lucía

La electroporación es un fenómeno que consiste en el aumento de la permeabilidad de la membrana celular al ser sometida a un campo eléctrico. Existen diversos campos de aplicación de este fenómeno, y uno de los más relevantes es la ablación tumoral mediante electroporación irreversible. Esto requiere la aplicación de tratamientos homogéneos, que permitan asegurar la ablación completa del tumor. Ello se puede lograr aplicando en cada punto del tejido el campo eléctrico en la orientación óptima. Sin embargo, dada la heterogeneidad y anisotropía del tejido biológico, es complicado calcular el vector de campo eléctrico óptimo. Por otro lado, utilizando electrodos de agujas paralelas es difícil realizar un tratamiento eficaz con una aplicación única, por lo que a menudo se requiere reposicionar los electrodos y repetir el proceso varias veces, para evitar dejar zonas sin tratar. Este artículo propone la aplicación de vectores de campo eléctrico en múltiples direcciones, mejorando la homogeneidad del tratamiento. Con este propósito, se presenta un multielectrodo basado en placas paralelas, que junto con un generador multisalida, permiten aplicar múltiples vectores de campo eléctrico, sin necesidad de ser reposicionados. Además, se estudian diversas estrategias de aplicación del campo eléctrico, mediante simulaciones y experimentación, cuyo análisis valida la simulación propuesta. Por último, se expone la optimización de geometría de los electrodos a partir del análisis propuesto.
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Sistema de monitorización para la mejora de la adherencia del tratamiento de rehabilitación cardíaca

Myriam Mateos-Fernandez, M.C. Rodriguez-Sanchez, S Borromeo, Raquel Campuzano y Javier Botas

Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de defunción a nivel mundial. La prevención es el método más eficaz en las enfermedades cardiovasculares, siendo el programa de Rehabilitación Cardíaca la herramienta más eficaz de prevención secundaria. El principal reto al que se enfrentan las Unidades de Rehabilitación Cardíaca es mantener la adherencia a largo plazo al cambio de hábitos de vida conseguido durante los programas de rehabilitación por parte los pacientes. Por ello, surge este proyecto, cuyo objetivo es el desarrollo de una plataforma de telemedicina que permita controlar la adherencia de los pacientes al programa de Rehabilitación Cardíaca en su fase de cronicidad de manera telemática. La plataforma que se presenta apoyará a los pacientes en su vida cotidiana para poder seguir el programa y apoyarles en su fase crónica, la cuál es de por vida. El paciente deberá introducir diariamente diferentes datos en la aplicación para que el equipo de rehabilitación cardíaca hospitalaria pueda supervisar dicha adherencia. Se está trabajando con la unidad de Rehabilitación del Hospital Fundación de Alcorcón para estudiar la adherencia al programa de rehabilitación cardiaca durante los dos primeros años de la fase crónica.
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Evaluación de ejercicios físicos pautados mediante algoritmos de Machine Learning

Sara García de Villa, Andrea Martínez Parra, Ana Jiménez Martín, Juan Jesús García Domínguez y David Casillas Pérez

Las terapias físicas realizadas en el hogar son efectivas especialmente si hay adherencia a dicha terapia y si los ejercicios prescritos se realizan de forma correcta. Esto es especialmente importante para los adultos mayores que pueden olvidar fácilmente las indicaciones dadas por los terapeutas.
Las Unidades de Medida Inercial (IMUs) se usan habitualmente para el seguimiento de la ejecución de ejercicios, dando información sobre el movimiento.
En este trabajo, se propone y estudia el uso de clasificadores de Machine Learning (ML) para, mediante una monitorización basada en IMUs, evaluar si un ejercicio dado se está realizando de forma correcta.
Los clasificadores de ML se evalúan en el contexto de clasificación binaria de un ejercicio dado, obteniendo como salida si es un movimiento correcto o incorrecto.
La propuesta se aplica a un conjunto de 7 ejercicios de brazos y piernas, propuestos con frecuencia en rutinas de terapia física, realizados por 14 voluntarios de un amplio rango de edades.
Los resultados del estudio apoyan la posibilidad de la evaluación automática de ejercicios en rutinas de terapia física, con un error de clasificación del 0.5 % con el mejor algoritmo evaluado, basado en Support Vector Machines con un kernel polinómico. La sensibilidad y especificidad alcanzan valores por encima del 99 % en la detección de movimientos erróneos.
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Aplicaciones tecnológicas | ATEC-1

Horario de 15:00 a 16:00, jueves 8 de julio
Moderador: Jesús Acero Acero – Universidad de Zaragoza
Análisis y diseño de un limitador de corriente de enclavamiento basado en un MOSFET tipo N de SiC

Abraham López, Pablo F. Miaja, Manuel Arias y Arturo Fernández

Los limitadores de corriente de enclavamiento (LCLs) son circuitos empleados habitualmente en el control de cargas de naves espaciales, con el objetivo de proteger el bus de potencia frente a sobrecargas. Los esquemas clásicos de los LCLs están basados en el uso de un MOSFET tipo P como dispositivo limitador. Sin embargo, el desarrollo de nuevos materiales semiconductores de banda prohibida ancha (WBG) abre la posibilidad de poder llegar a operar a tensiones y temperaturas cada vez mayores. Ya se encuentran trabajos recientes donde se plantea el uso de un MOSFET tipo N de carburo de silicio (SiC) como dispositivo limitador de corriente. Siguiendo en esta línea, este artículo presenta el análisis y diseño de una arquitectura de LCL basada en el uso de un MOSFET tipo N de SiC. Se presentan las distintas partes que forman la arquitectura del LCL propuesto junto con las líneas básicas de diseño para su implementación. Finalmente, se muestran algunos resultados experimentales de un LCL clase 10, siguiendo la arquitectura propuesta, para tensiones de bus de 100 V.
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Limitador de corriente con enclavamiento para aplicaciones espaciales utilizando un MOSFET-P y un JFET SiC normalmente encendido

Ausias Garrigós, David Marroquí, José Manuel Blanes, Carlos Orts, Cristian Torres y Pablo Fernández

Este trabajo presenta un circuito limitador de corriente (LCL) concebido para uso espacial que tiene la particularidad de emplear un interruptor de potencia compuesto por dos semiconductores de potencia, un transistor MOSFET-P y un transistor JFET normalmente encendido, de forma que puede utilizarse en buses de satélites de 100V-120V o superiores. En las diferentes secciones del trabajo se detalla la descripción, simulación y verificación experimental del circuito limitador con enclavamiento propuesto, diseñado para una tensión de bus de 100V, corriente de limitación entre 3.3A y 4.2A y un tiempo de limitación entre 6ms y 12ms.
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Diseño de un sistema de control multivariable mediante PID adaptativo de una planta de depósitos

Gerardo González Filgueira, Oscar Alemán Gramajo y Cristóbal Aguado Alvarez de Sotomayor

El control de procesos industriales forma parte de la industria 4.0 en sentido amplio. La comprensión de estos procesos ayuda a mejorar las ratios de eficiencia en cualquier industria. El empleo de herramientas software y hardware, permite comprobar la funcionalidad de un posible sistema real, mejorando el diseño y evitando errores antes de su implantación. Como aplicación práctica, se presenta en este trabajo el control adaptativo de una planta piloto de depósitos que se modeliza mediante un lazo de control PID que permite el estudio y aprendizaje de estos sistemas. El control adaptativo sigue los cambios de la planta y rediseña el controlador para obtener un control óptimo del sistema. El sistema utiliza aplicaciones como entorno de simulación para la validación del lazo de control propuesto, comprobación de programaciones, cambios de parámetros, y sirve como herramienta de formación docente. El funcionamiento de la planta se verifica mediante un sistema HMI para el control de una variable concreta, control de nivel en sistemas de fluidos, control de diversas variables, realizar pruebas de tendencias, o ensayos reales de mantenimiento y fallos.
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Técnicas de conversión de potencia | TCP-2

Horario de 15:00 a 16:00, jueves 8 de julio
Moderador: Andrés Barrado Bautista – Universidad Carlos III de Madrid
Diseño y operación de un convertidor DC/DC para la integración de almacenamiento de energía en un sistema de tracción ferroviario

María R. Rogina, Alberto Rodríguez, Marta Hernando, Igor Larrazabal, Andoni Pulido, David Ortega e Iban Ayarzaguena

La incorporación de sistemas de almacenamiento de energía (ESS, del inglés, Energy Storage System) puede mejorar el rendimiento energético de los sistemas ferroviarios, sobre todo, a nivel del sistema de tracción gracias a la recuperación de energía por frenado regenerativo. En este trabajo, se analiza un convertidor bidireccional y modular con aislamiento galvánico de media frecuencia basado en MOSFET de Carburo de Silicio (SiC) que conecta el ESS con una catenaria de 1500 Vdc y con la carga. Se estiman los límites de potencia y frecuencia de conmutación alcanzables con los semiconductores disponibles en la actualidad y se validan distintos modos de operación usando simulaciones.
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Circuito de disparo de corriente constante para GaN HEMTs aplicado a conversión de potencia resonante

Iulian Ovidiu Popa, Héctor Sarnago Andía, Óscar Lucía Gil y José Miguel Burdío Pinilla

La tecnología de semiconductores está evolucionando rápidamente para permitir el diseño de sistemas de conversión de potencia de alto rendimiento y fiabilidad. En particular, las tecnologías de banda ancha (WBG), como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), permiten reducir los tiempos de conmutación, aumentar la tensión de bloqueo y mejorar la temperatura de funcionamiento. Recientemente, los dispositivos de GaN de alta tensión han hecho posible el diseño de nuevas aplicaciones de alto rendimiento. Sin embargo, uno de los principales retos de diseño es que estos dispositivos requieren un control preciso de la corriente de puerta para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente. En este contexto, el diseño del circuito de disparo de puerta se vuelve más desafiante y el rendimiento final y la eficiencia disminuyen. Este artículo presenta un circuito de disparo de puerta mejorado para dispositivos GaN basado en el uso de un regulador de corriente constante (CCR). El circuito propuesto consigue una corriente constante independiente de las condiciones de funcionamiento, resolviendo las variaciones con la temperatura, el envejecimiento y las condiciones de funcionamiento que pueden degradar el rendimiento del convertidor. Además, el circuito propuesto consigue una implementación fiable y rentable, siendo aplicable a una amplia gama de aplicaciones comerciales, industriales y de automoción. En este artículo se utiliza un inversor resonante ZVS para calentamiento por inducción como aplicación para demostrar la viabilidad de este concepto.
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Analysis of GaN Series Capacitor Buck converter in point-of-load aerospace applications

Alberto Otero-Olavarrieta, Iñigo Martínez de Alegría, Asier Matallana and Estefania Planas

Recently, atmospheric research has been increasingly conducted by both industry and universities by means of small spacecrafts, such as CubeSats, which offer an affordable cost due to the availability of the satellite inner components.
Nowadays, nanosatellites include a huge variety of subsystems which require a substantial amount of computing power. Including such energy taxing components is a challenge on its own. In order to meet reasonable battery discharge rates, power converters for these devices have to meet requirements for both efficiency and reliability.
In this research, a modified Series Capacitor Buck converter, that provides substantial benefits over traditional topologies, is proposed for point-of-load applications. This novel topology offers increased reliability for power systems feeding FPGAs and microprocessors inside spacecrafts. Simulation results validate the advantages of the proposed topology.
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Aplicaciones a los sistemas de energía eléctrica | ASEE-2

Horario de 15:00 a 16:00, jueves 8 de julio
Moderador: Aurelio García Cerrada – Universidad Pontificia de Comillas
A Stochastic Framework for Energy Management System of Hydrogen-based Microgrids

Félix García Torres and Carlos Bordons

This paper presents a stochastic framework for optimizing microgrids with the functionality of providing flexibility services to System Operators (SOs) considering uncertainties in the energy forecast. The problem is conceived to be applied to complex microgrids composed by different distributed energy resources and hybrid energy storage systems (ESS). The associated optimization problem is operated in two stages: the first one performs a stochastic optimization of the microgrid to reserve an up/down regulation capacity due to the energy forecast uncertainties of the microgrid. The different microgrid devices are optimized considering their operational costs, in order to achieve their optimal operation in the Day-Ahead Market (DM). The second stage is used to re-schedule the initial planning according to signal request and an economic offer from the SO. Due to the presence of logic, integer, mixed and probabilistic variables, the control problem is developed using Stochastic Model Predictive Control (SMPC) techniques and Mixed-Integer Quadratic Programming (MIQP). \color{black}The simulation results show how the proposed methodology reduce the risk of suffering up/down-penalty deviations in the Regulation Service Market (RM), providing a more robust flexibility service to the SOs despite being subject to uncertainties in the generation systems and consumption loads of the microgrid.
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Control del convertidor modular multipuerto como etapa de entrada a un transformador inteligente

Begoña Montes Cabrera, Enrique Romero Cadaval, Selene Sánchez Cruz, M. Isabel Milanés Montero, Eva González Romera y Fermín Barrero González

Este trabajo se basa en la conexión en cascada de varios puentes en H como etapa de entrada a un transformador inteligente multipuerto. El trabajo se ha centrado en encontrar una estrategia de control adecuada para la esta etapa, que garantizase una tensión estable en el bus de continua del valor deseado, y conseguir un factor de potencia unitario. Además, se han conseguido resolver otros problemas derivados de aplicar la estrategia de control, como ha sido la aparición de un tercer armónico que distorsionaba la corriente de entrada.
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Optimization of a Microgrid Integrated with Renewable Energies with PSO

Navid Salehi, Herminio Martínez-García, Guillermo Velasco-Quesada and Encarna García-Vílchez

Nowadays, microgrids (MGs) play a crucial role in modern power systems due to possibility of integrating renewable energies into the MG system. It is expected in near future collaborating microgrids as a community has a great affect in providing efficient energy for suppliers. Therefore, optimal operation of a MG, as a first step, is an important issue in this field. In this paper, by considering an integrated MG comprised of conventional generators, photovoltaic and wind a particle swarm optimization (PSO) is applied to minimize the cost function of the MG. Finally, the simulation results are discussed and analyzed to evaluate the system operation.
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Sistemas de instrumentación y medida | INS-5

Horario de 9:15 a 10:45, viernes 9 de julio
Moderador: Cristina Rodríguez Sánchez – Universidad Rey Juan Carlos
Estudio y diseño de un sistema de localización personal basado en tecnología RFID para instalaciones nucleares

Fernando Seco, Victoria Tormo y Antonio Ramón Jiménez Ruiz

Las instalaciones experimentales modernas de energía nuclear se construyen con la seguridad como máxima prioridad. Uno de los principales requisitos es el control de la dosis máxima de radiación recibida por trabajadores o visitantes de la instalación. En este trabajo se propone un sistema de localización personal, que denominamos RFID-LPS (al estar basado en la tecnología de identificación por radiofrecuencia), que permite conocer la ubicación de todo el personal de una planta, mediante la emisión de señales de RF entre un tag portado por el usuario y un conjunto de receptores ubicados por la instalación. El sistema se ha diseñado para adaptarse a los requisitos de la futura instalación IFMIF-DONES, teniendo en cuenta dos características fundamentales: el apantallamiento de las señales de RF por la estructura del edificio, y la radiación recibida por los componentes, que reduce su vida útil. Se propone una arquitectura basada en RFID, por su facilidad de despliegue y robustez, con la incorporación de un blindaje que proteja al dispositivo de los niveles de radiación esperables (en torno a 10 mGy/h). Es de esperar que el sistema RFID-LPS, complementado con otros más tradicionales de control de acceso, aumente la seguridad del personal en la instalación IFMIF-DONES, realizando un seguimiento de la permanencia (ubicación y tiempo) del mismo en las zonas irradiadas.
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Posicionamiento por Trilateración con Balizas Bluetooth de Baja Energía Multiemisoras

Fernando J. Aranda, Felipe Parralejo, Teodoro Aguilera y Fernando J. Álvarez

El campo del posicionamiento en interiores es una de las áreas con mayor crecimiento en los últimos años. Dentro de esta área, los sistemas diseñados para smartphones son de especial importancia dado lo extendido de su uso. Los sistemas más populares en este contexto están basados en redes inalámbricas como el Wi-Fi y el novedoso Bluetooth de Baja Energía (BLE), que permite una mayor flexibilidad al ser usado como base para esta clase de sistemas. Este trabajo explora las características del posicionamiento por trilateración con balizas BLE capaces de emitir diferentes señales simultáneamente. Con este fin, se realizaron dos pruebas experimentales en entornos interiores, una sala de trabajo y un pasillo, utilizando tres smartphones diferentes y 10 balizas capaces de emitir 6 señales diferentes de forma simultánea. Los resultados obtenidos muestran que el uso de balizas multiemisoras no tiene un efecto significativo sobre el error. Por el contrario el uso de un filtro de Kalman estático sobre los RSSI mejora el posicionamiento en un 10~\% frente a otros tipos de filtrado como el valor medio y la mediana.
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Sistema Inalámbrico para la Adquisición y Monitorización de la Corriente en una Vía Férrea

Iñigo J. Oleagordia Aguirre, Izaskun Garrido Hernández, Aitor J. Garrido Hernández y José I. San Martín Díaz

Mediante el sistema inalámbrico descrito en este trabajo se realiza la medición de las corrientes DC por el carril de la vía del Metro Bilbao aportando una mejora a la casuística asociada a la distribución de las corrientes en los circuitos de la vía férrea. La captura del valor de la corriente se efectúa con seis sondas móviles inteligentes que además envían, de forma inalámbrica, las medidas que se toman en cada instante a un Host PC donde se almacenan en una base de datos. Así mismo, en la correspondiente interface de usuario se monitorizan tanto las medidas que se toman en el preciso momento como las almacenadas con anterioridad. La comunicación entre las sondas y la base de datos se realiza de forma inalámbrica empleando una WLAN privada con acceso a Internet. Cada sonda está compuesta por un sensor de corriente LEM, un conversor A/D, un circuito acondicionador de señal, y una tarjeta Raspberry PI que realiza la adquisición de la señal, el procesamiento y el referido envío de forma inalámbrica de los valores de intensidad a la base de datos.
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Nuevas tendencias en el posicionamiento en interiores basado en WiFi y aprendizaje automático: Una revisión sistemática

Vladimir Bellavista-Parent, Joaquín Torres-Sospedra y Antoni Perez-Navarro

Actualmente no hay un sistema estándar de posicionamiento en interiores, similar a GPS en exteriores. Sin embargo, las señales WiFi y Bluetooth se han usado en un gran número de propuestas para lograr el susodicho posicionamiento, muchas de las cuáles utilizan inteligencia artificial para ello. Pero ¿Cuáles son las técnicas utilizadas más habitualmente? ¿Qué precisión consiguen? ¿Dónde se han probado? Este artículo presenta una revisión sistemática de los trabajos que usan WiFi o Bluetooth como tecnología de posicionamiento y modelos de aprendizaje automático para estimar la posición en espacios interiores entre 2020 y 2021. Se han identificado 21 trabajos como relevantes, que han sido analizados de forma sistemática para una mejor comprensión de la situación actual en diferentes aspectos. Los resultados muestran que las tendencias en posicionamiento en interiores usan modelos basados en redes neuronales, evaluados sobre bases de datos públicas. A pesar de ello, muchos trabajos aún realizan una evaluación en áreas pequeñas, lo cual puede influir en la bondad de los resultados presentados.
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Movilidad eléctrica. Vehículo eléctrico | MOV-1

Horario de 9:15 a 10:45, viernes 9 de julio
Moderador: Diego González Lamar – Universidad de Oviedo
Arquitectura eléctrica para una estación de carga ultrarrápida de baterías: consideraciones generales

David Alejandro Zambrano Prada, Abdelali El Aroudi, Luis Martínez Salamero, Hugo Valderrama Blavi, José Antonio Barrado Rodrigo, Francisco González Molina, Francesc Guinjoan y Juan Antonio Garriga Castillo

Se propone la arquitectura eléctrica de una estación de carga ultrarrápida de baterías que consiste en un sistema de distribución de energía híbrido con un bus de corriente alterna y dos buses de corriente continua de tensiones diferentes. La propuesta surge de la estimación de la demanda de potencia de los vehículos eléctricos (VE) que accederían a la estación a partir de un análisis estadístico de datos reales. Posteriormente se establece la capacidad del sistema de almacenamiento de energía asociado a la arquitectura eléctrica de la estación en función del número de VE y de tres posibles estrategias de gestión del consumo de la energía eléctrica suministrada por la red.
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Influencia de la tolerancia de los componentes en el comportamiento de un sistema de transferencia inductiva de potencia con compensación LCC

Fco. Javier López-Alcolea, Javier Vázquez, Emilio J. Molina-Martínez, Pedro Roncero-Sánchez y Alfonso Parreño Torres

Los sistemas de transferencia inductiva de potencia diseñados para la recarga inalámbrica de las baterías de vehículos eléctricos incorporan redes de compensación a ambos lados del acoplamiento magnético. Gracias a ellas se consigue reducir la circulación de potencia reactiva en el primario mientras se maximiza la transferencia de potencia en el secundario. En la práctica es difícil conseguir una perfecta compensación de los bobinados debido a las desviaciones del valor nominal de los componentes eléctricos utilizados, que surgen como consecuencia de sus tolerancias de fabricación. Este trabajo estudia la influencia de estas variaciones en la red de compensación LCC mediante un análisis de Monte-Carlo realizado con MATLAB y Simulink. Las tolerancias, asignadas de forma independiente a cada componente, siguen una distribución normal en el rango [-20, 20] %. Los resultados muestran que la compensación LCC consigue controlar las corrientes que fluyen por los bobinados del acoplamiento dentro de ciertos límites, y además los incrementos que experimentan dichas corrientes pueden limitarse hasta cierto punto escogiendo condensadores con bajas tolerancias en la red de compensación.
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Design description and implementation of a SAE J2954-compliant wireless charger for a light-weight drone

Alicia Triviño, Fernando Moran, José Manuel González, Antonio Huertas and José A. Aguado

Unmanned aerial vehicles are clear candidates to benefit from wireless power transfer to ease their charger and even perform this task autonomously. Recently, several works have been conducted about how to implement wireless chargers for drones. In this work, we give a full description about how to design and implement a wireless charger for an EV. This includes how to configure the coils, the power converters and the signal generators for a particular light-weight drone. The design is oriented to comply with the operational frequency imposed by SAE J-2954. We expose the preliminary experimental results obtained in the laboratory.
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Técnicas de conversión de potencia | TCP-3

Horario de 9:15 a 10:45, viernes 9 de julio
Moderador: Javier Sebastián Zúñiga – Universidad de Oviedo
Convertidores Resonantes CLLLC de tres fases

Juan Ignacio Nuñez, Andrés Barrado, Antonio Lázaro Blanco y Pablo Zumel

Los convertidores CLLLC resonantes de tres fases permiten operar con densidades de potencias mayores a los convertidores resonantes monofásicos LLC y CLLLC. Estos convertidores monofásicos han sido muy estudiados en los últimos años, por ello, este artículo se centra en la comparación de las distintas topologías y conexiones que pueden ser implementadas en un convertidor resonante CLLLC de tres fases. Las estructuras estudiadas en los CLLLC de tres fases se dividen principalmente en dos topologías, dependiendo de la estructura del puente de salida. La topología con puente trifásico de salida reduce el estrés de tensión en los componentes del tanque, permitiendo además su implementación en aplicaciones de alta densidad de potencia. La topología con triple puente monofásico completo también se implementa en aplicaciones de densidad de potencia medio-altas, teniendo en cuenta que su uso se optimizará en aplicaciones que requieran en la salida la mitad de la tensión de entrada. A partir de estas dos topologías se estudian las distintas variantes en la conexión entre los tanques resonantes y los devanados de los transformadores. Finalmente, mediante simulación se obtienen las ventajas e inconvenientes que proporciona cada conexionado, estudiando la implementación óptima de los modelos que han reportado los mejores resultados.
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Análisis de topologías y técnicas de modulación para la reducción de la tensión de modo común en variadores de frecuencia

Endika Robles, Markel Fernández, Alberto Otero, Jon Andreu, Edorta Ibarra y Asier Dávila

La tensión de modo común (CMV, Common Mode Voltage) genera corrientes de fuga a través de los rodamientos de las maquinas eléctricas, pudiendo provocar fallos prematuros y reducir su ciclo de vida. Por ello, en la literatura científica existe una gran variedad de métodos para la reducción de la CMV, tales como filtros dedicados, técnicas de modulación específicas y topologías de conversión de potencia alternativas. Este trabajo se centra en estas últimas y compara, cuantitativa y cualitativamente, varias soluciones relevantes que combinan el uso de topologías de convertidor junto con técnicas de modulación. A partir de los resultados obtenidos, se demuestra que la topología VSIZVR-D2 (explicada en este trabajo junto con la técnica de modulación híbrida utilizada) permite reducir la CMV frente al resto de alternativas analizadas a lo largo de aproximadamente un 20 % del rango lineal, mejorando además la eficiencia y la distorsión armónica total. Todo ello conlleva una mejora en la fiabilidad de las maquinas eléctricas y un aumento de su vida útil.
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Análisis de la modulación GD-PWM aplicada al vehículo eléctrico

Markel Fernández, Endika Robles, Iñigo Kortabarria, Edorta Ibarra y Jon Andreu

En este artículo se analiza la técnica de modulación Generalized Discontinuous Pulse Width Modulation (GD-PWM) en un modelo de vehículo eléctrico que incorpora un sistema de propulsión de cinco fases. El objetivo de esta técnica es aunar varias modulaciones discontinuas en función del factor de potencia de la carga. Para ello, se ha desarrollado un modelo completo de un vehículo eléctrico incluyendo la electrónica de potencia, el modelo del motor y el lazo de control de par mediante el software Matlab/Simulink. Por otra parte, se ha adaptado la modulación GD-PWM para su uso en convertidores de cinco fases e implementarla en el modelo del vehículo eléctrico junto con el lazo de control. Finalmente, se presentan los resultados de las simulaciones realizadas en la plataforma de simulación OP-4510 del fabricante OPAL-RT.
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Comparativa de post-reguladores serie de un solo interruptor para lámparas LED basados en convertidores Clase-E resonantes

Pablo Quintana-Barcia, Javier Ribas, Jesús Cardesin, Antonio J. Calleja, Emilio López Corominas y Manuel Rico-Secades

Este artículo presenta una comparativa de postreguladores serie de un solo interruptor para lámparas LED basado en inversores Clase-E. Las soluciones mostradas se comportan como resistencias controlables no disipativas que ajustan la corriente que fluye por los LED. La lámpara se coloca en el lado de continua en serie con el convertidor y parte de la energía que este maneja se devuelve entrada, aumentando considerablemente el rendimiento del conjunto. Se evaluarán dos modificaciones del inversor Clase-E: con entrada en DC y salida en AC, y con entrada y salida en DC.
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Aplicaciones tecnológicas | ATEC-2

Horario de 12:15 a 13:00, viernes 9 de julio
Moderador: Pablo Zumel Vaquero – Universidad Carlos III de Madrid
Caracterización experimental de materiales con temperatura de Curie controlada para aplicaciones domésticas de calor por inducción

Alberto Pascual, Jesús Acero, Claudio Carretero y Sergio Llorente

El uso de materiales con propiedades electromagnéticas controladas como la temperatura de Curie para los recipientes de cocina, puede mejorar la eficiencia energética, los resultados de cocción y la seguridad en las aplicaciones domésticas de calentamiento por inducción.
En este artículo se presenta un sistema de medida que permite caracterizar magnéticamente los materiales ferromagnéticos. El estudio se centra en materiales con baja temperatura de Curie para los cuales se ha obtenido el valor de la permeabilidad magnética para diferentes condiciones de temperatura, corriente de excitación y frecuencia. Esta información es necesaria para realizar simulaciones de sistemas de inducción o diseñar convertidores de potencia para aplicaciones de calentamiento por inducción, ya que los datos proporcionados por los fabricantes de este tipo de aleaciones son reducidos, dando normalmente sólo el punto de Curie.
Los resultados obtenidos confirman el punto de Curie del fabricante y además proporcionan la permeabilidad magnética para su uso en simulaciones o en el diseño del sistema.
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Dispositivos Modulares de Protección y Control de Potencia para Aplicaciones Espaciales

David Marroquí Sempere, Carlos Orts, Ausias Garrigós, José Manuel Blanes y Cristian Torres Vergara

En este trabajo se explora el concepto de modularidad, o bloque de potencia, aplicado a dispositivos de protección y control para aplicaciones espaciales. Partiendo de un bloque base, se exponen las principales opciones de uso modular, paralelo y serie. A modo ilustrativo se muestran implementaciones de los dos conceptos con prototipos a 380V y alimentando cargas de hasta 760W.
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Técnicas de control en convertidores de potencia | TCC-3

Horario de 12:15 a 13:00, viernes 9 de julio
Moderador: Luis Martínez Salamero – Universitat Rovira i Virgili
Análisis de estrategias de control aplicadas al sistema de distribución de potencia de vehículos eléctricos con múltiples fuentes de energía

Víctor Diaz, Andrés Barrado, Antonio Lázaro y Cristina Fernández

Los vehículos que funcionan basados en el uso de pilas de combustible (FCEV-Fuel Cell Electric Vehicle) como fuente primaria de energía, necesitan de una o varias fuentes de energía secundarias para suministrar potencia al motor o a los motores eléctricos que propulsan el vehículo.
Esto es debido a la reducida respuesta dinámica, y las limitaciones en la dirección de la energía que presentan las pilas de combustible. Por lo tanto, es necesario estudiar diferentes arquitecturas de control para optimizar el funcionamiento del sistema completo y, por consiguiente, reducir el consumo de combustible, y mejorar las prestaciones del sistema.
En este trabajo, se han estudiado diferentes arquitecturas de control propuestas en el estado de la técnica, junto con otras propuestas originales. Estas arquitecturas se comparan mediante simulación para encontrar diferencias en su funcionamiento, sus ventajas e inconvenientes, y de este modo discernir cuál de ellas es la arquitectura de control óptima para este tipo de sistemas.
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Control adaptativo de un convertidor DC-DC multipuerto para vehículos electrificados

Josep María Olm, Enric Fossas, Víctor Repecho, Arnau Dòria y Robert Griñó

Este artículo presenta una estrategia adaptativa para regular la tensión de salida de un convertidor dc-dc multipuerto acoplado magnéticamente destinado a aplicaciones automotrices. El algoritmo propuesto brinda solidez frente a incertidumbre en la carga resistiva y presencia de cargas de potencia constantes desconocidas. El análisis teórico, que utiliza la teoría de la estabilidad de Lyapunov, se valida mediante simulaciones numéricas realistas.
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Automatización industrial. Industria 4.0 | I40-1

Horario de 12:15 a 13:00, viernes 9 de julio
Moderador: Alfonso Parreño Torres – Universidad de Castilla-La Mancha
Sistema de supervisión y control adaptativo y robusto de un servotimón en una embarcación

Gerardo González Filgueira, Oscar Alemán Gramajo y Cristóbal Aguado Alvarez de Sotomayor

En la industria 4.0, y su aplicación a la construcción naval, astillero 4.0, un gemelo digital, es la representación digital de un elemento, activo o sistema físico, describiendo sus características y propiedades como un conjunto de ecuaciones: un barco, un motor, un panel eléctrico o incluso un sistema mucho más complejo como el portuario. El gemelo digital, incluye tanto el hardware para la adquisición y procesado de los datos, como el software para representar y manejar esos datos. La simulación es parte integral del gemelo digital que se utiliza para el diseño y optimización offline. En este trabajo se presenta un sistema de supervisión y control automático del timón de un barco, así como de su velocidad de avance. Entre estas funciones se destaca el aspecto de control de gestión que contempla la supervisión del sistema y la operación de elementos sensores y actuadores. Así mismo se contempla, mediante una interfaz HMI, el sistema de monitorización de estado cuya función es el control adaptativo e inteligente de la supervisión remota del conjunto.
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Cálculo de un modelo experimental de radiación UV-C para robot de desinfección de SARS-COV-2

Rafael Martín, Francisco Ramos, Andrés Vázquez, Antonio Adán, María Dolors Vidal y Vicente Feliu

Este trabajo presenta un robot de bajo coste para desinfección de SARS-COV-2 mediante rayos UV-C. Además, se presenta un modelo computacional de radiación para los tubos fluorescentes portados por el robot, de modo que se pueda calcular la irradiancia en cualquier superficie en el alcance para controlar que la dosis de radiación a la que se someten a esas superficies es suficiente para inactivar el virus. Por último, el modelo computacional se verifica mediante dosímetros específicamente calibrados para obtener la dosis de radiación UV-C en una superficie.
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