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Un enfoque de aprendizaje profundo para estimar la frecuencia respiratoria del fotopletismograma
Get PDFThis article describes the methodology used to train and test a Deep Neural Network (DNN) with Photoplethysmography (PPG) data performing a regression task to estimate the Respiratory Rate (RR). The DNN architecture is based on a model used to infer the heart rate (HR) from noisy PPG signals, which is optimized to the RR problem using genetic optimization. Two open-access datasets were used in the tests, the BIDMC and the CapnoBase. With the CapnoBase dataset, the DNN achieved a median error of 1.16 breaths/min, which is comparable with analytical methods in the literature, in which the best error found is 1.1 breaths/min (excluding the 8 % noisiest data). The BIDMC dataset seems to be more challenging, as the minimum median error of the literature’s methods is 2.3 breaths/min (excluding 6 % of the noisiest data), and the DNN based approach achieved a median error of 1.52 breaths/min with the whole dataset.Este trabajo presenta una metodología para entrenar y probar una red neuronal profunda (Deep Neural Network – DNN) con datos de fotopletismografías (Photoplethysmography – PPG), con la finalidad de llevar a cabo una tarea de regresión para estimar la frecuencia respiratoria (Respiratory Rate – RR). La arquitectura de la DNN está basada en un modelo utilizado para inferir la frecuencia cardíaca (FC) a partir de señales PPG ruidosas. Dicho modelo se ha optimizado a través de algoritmos genéticos. En las pruebas realizadas se usaron BIDMC y CapnoBase, dos conjuntos de datos de acceso abierto. Con CapnoBase, la DNN logró un error de la mediana de 1,16 respiraciones/min, que es comparable con los métodos analíticos reportados en la literatura, donde el mejor error es 1,1 respiraciones/min (excluyendo el 8 % de datos más ruidosos). Por otro lado, el conjunto de datos BIDMC aparenta ser más desafiante, ya que el error mínimo de la mediana de los métodos reportados en la literatura es de 2,3 respiraciones/min (excluyendo el 6 % de datos más ruidosos). Para este conjunto de datos la DNN logra un error de mediana de 1,52 respiraciones/min
Control pasivo tolerante a fallos de sensado en dispositivos de compensación dinámicos - SVC mediante una estrategia híbrida
Get PDFFor this research, a passive fault tolerant control system is developed for a static reactive compensator coupled to a microgrid in connected mode, oriented to those faults that result as a consequence of common damages in their sensing systems. The proposed method uses a robust optimal controller by H and artificial neural networks as a nonlinear estimation method. Simulations, validation, plant identification and controller design are carried out using a microgrid Benchmark system, programmed in Matlab/Simulink. The research shows valuable results such as: the improvement in the reliability and resilience of static compensators against sensing failures, improvements in the behavior of the output signal of the static compensator controller exposed to sensing failures and the decrease in error with respect to classic controller.Para esta investigación se desarrolla un sistema de control tolerante a fallos pasivos para un compensador reactivo estático acoplado a una micro-red en modo conectado, orientado a aquellos fallos que resultan como consecuencia de daños comunes en sus sistemas de sensado. El método planteado utiliza un controlador óptimo robusto por H y redes neuronales artificiales como método de estimación no lineal. Las simulaciones, la validación, la identificación de la planta y el diseño del controlador se llevan a cabo por medio de un sistema Benchmark de una micro-red, programado en Matlab/Simulink. La investigación muestra valiosos resultados como: el mejoramiento en la confiabilidad y resiliencia de los compensadores estáticos ante fallas de sensad, mejoras en el comportamiento de la señal de salida del controlador del compensador estático expuesto a los fallos de sensado, disminución el error con respecto al controlador clásico
Análisis del Rendimiento de D-BLAST MIMO sobre SDR-USRP
Get PDFThis paper describes the implementation of technique based on D–BLAST spatial multiplexing over Software Defined Radio (SDR) equipment; specifically, using Universal Software Peripheral Radio (USRP) Ettus Research x310; with the aim of solve the problem of spatial diversity that the MIMO Alamouti scheme has, since it is not possible to increase the number of antennas of the transmitter with respect to the receiver. The simulation scenario was in an indoor environment using graphical programming tools with the Labview Communications Software, achieving a more robust coding design based on the nonlinearity of matrix equations, in this way, the effects of interference were mitigating through the redundancy of information due to the increase of the antennas at the transmitter. The experimental results evaluated were bit error rate (BER) and symbol error rate (SER) to determine the effectiveness of spatial diversity. The gain achieved was around 10dB and 7dB in MIMO 2×2 and MIMO 3×2 respectively, using the symmetric D–BLAST technique.Este artículo describe la implementación de la técnica basada en multiplexación espacial D–BLAST sobre equipos de radio definido por software (SDR) específicamente usando USRP Ettus Research x310; con el objetivo de afrontar el problema de la diversidad espacial que posee el esquema de MIMO Alamouti, al no poder incrementar el número de antenas del transmisor respecto al del receptor. El escenario de simulación fue en un ambiente indoor usando las herramientas de programación gráfica con el software Labview Communications, logrando un diseño más robusto de codificación basado en la no linealidad de ecuaciones matriciales, mitigando, de este modo, a través de la redundancia de información los efectos de la interferencia que genera el incremento propio de las antenas en el transmisor. Los resultados experimentales evaluados fueron la tasa de error de bit (BER) y la tasa de error de símbolo (SER) para determinar la efectividad de la diversidad espacial. La ganancia lograda fue alrededor de 10 dB y 7 dB en MIMO 2×2 y MIMO 3×2 respectivamente, usando la técnica D–BLAST simétrica
Análisis estructural de un bus de dos pisos de larga distancia durante colisiones
Get PDFIn this study, an analyze of frontal and lateral rollover collisions of a double-decker bus is carried out in accordance with Regulations 66 and 29 of the United Nations Economic Commission of Europe (UN/ECE), and the Ecuadorian Standardization Service Institute (INEN) with its normative 1323:2009. The INEN is on charge of regulating the approval of buses for Ecuadorian transportation passengers. The constant improvement of the active and passive safety of buses about accidents is currently a great social impact topic. In this context, the presented article analyzes the collision of a double-decker bus by applying the finite element method (FEM), in which is submitted to different collision scenarios such as, frontal impact and lateral overturning. In order to study the effects of different types of structure accidents which the regulations does not specific for this kind of vehicles. The obtained results allows to have different considerations at the design moment.Este estudio presenta un análisis de colisiones de impacto frontal y volcamiento lateral de un autobús de dos pisos, conforme al Reglamento 66 y 29 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (UN/ECE), y el Servicio Ecuatoriano de Normalización (INEN) con su normativa 1323:2009, encargado de regular los autobuses para el transporte de pasajeros en el Ecuador. En la actualidad la mejora constante de la seguridad activa y pasiva de los autobuses con respecto a los accidentes es un tema de gran impacto social. En este contexto se analiza la colisión de un autobús de dos pisos aplicando el método de elementos finitos (MEF), el cual es sometido a diferentes escenarios de colisión como es de un impacto frontal y un volcamiento lateral, con la finalidad de estudiar los efectos de un accidente de este tipo de estructuras donde la normativa no es específica para esta clase de vehículos. Los resultados obtenidos permiten tener en cuenta consideraciones importantes al momento del diseño de estos elementos
Caracterización de DELUX: Dispositivo de esterilización por luz ultravioleta para máscaras PFF2/N95 contra COVID-19
Get PDFThe World Health Organization (WHO) has declared a public health pandemic state due to the transmission of the new coronavirus on March 11th, 2020. COVID-19, that is caused by SARS-CoV-2, has a very broad clinical spectrum, with predominantly respiratory symptoms developments. The role of the health professionals in fighting the pandemic requires the use of Personal Protective Equipment (PPE). PFF2 / N95 masks are suitable PPEs for this purpose. Due to the high demand for PFF2 / N95 masks to fight the pandemic, there was a shortage of this PPE worldwide. This work aims to present a characterization of the device called DELUX, utilized for UVC (ultraviolet C light spectra) sterilization of PFF2 / N95 masks, and allowing to extend the time of safe use of this PPE in emergency conditions. The photometric validation of the device resulted in the verification of the emission spectrum of the lamps used in the device, and the measurement of the optical power, demonstrating the adequacy of irradiation with UVC light, with a 15-minute cycle, and safely. Biological validation showed that DELUX is capable of inactivating SARS-CoV-2 present on the surface of PFF2 / N95 masks, thus being efficient for their sterilization. The safety offered by the sterilization cycle allows to extend the safe use of those masks.La Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró un estado pandémico de salud pública debido a transmisión del nuevo coronavirus el 11 de marzo de 2020. La COVID-19, causada por el SARS-CoV-2, tiene un espectro clínico muy amplio, con predominio de desarrollos sintomáticos respiratorios. El papel de los profesionales de salud en la lucha contra la pandemia requiere un equipo de protección personal (EPP). Las máscaras PFF2 / N95 son EPP adecuados para este propósito. Debido a gran demanda de máscaras PFF2 / N95 para combatir la pandemia, hubo escasez en el mercado. Este trabajo tiene como objetivo caracterizar un dispositivo denominado DELUX para la esterilización por UVC (espectros de luz ultravioleta C) de mascarillas PFF2 / N95, ampliando su tiempo de uso seguro en condiciones de emergencia. La validación fotométrica del dispositivo permitió la verificación del espectro de emisión de las lámparas empleadas en el dispositivo y la medición de la potencia óptica, demostrando la idoneidad de la irradiación con luz UVC, en ciclos de 15 minutos, de forma segura. La validación biológica mostró que DELUX es capaz de desactivar el SARS-CoV-2 presente en la superficie de las mascarillas PFF2 / N95, siendo así eficiente para su esterilización extendiendo el tiempo de utilización de estas mascarillas
Análisis estructural y modal de las placas adaptación para martillos hidráulicos y minicargadores en condiciones reales de operación
Get PDFIn Perú the necessity of facility projects such as gas line installation for residents has increased the demand for use of Hydraulic Hammers (HH) with Skid Steers due to the lower amount of investment needed in comparison to other packs of machinery and the versatility. The ability to interchange hydraulic hammers and buckets to complete the demolition and cleaning stages offers higher productivity than manual operations for contractors. For that reason, the virtual design software Inventor Professional was used to design a suitable adapter plate with adequate resistance and durability which has a direct impact on the structure of the hydraulic hammer and the hydraulic arm of the skid steers. Simultaneously, a basic animation was developed to explain the effect of the operation style over the hydraulic hammer and the adapter plate. Finally, for this development, the construction of an adapter plate as a fuse in the system was considered in case operators exceed the resistance capacity of the hydraulic hammer structure.En Perú la necesidad de proyectos de servicios como la instalación de redes de gas para los residentes ha incrementado la demanda del uso de martillos hidráulicos (HH) con minicargadores debido a la baja inversión en comparación con otros equipos de maquinaria y la versatilidad. La facilidad para intercambiar martillos hidráulicos con cucharones para completar las etapas de demolición y limpieza ofrecen una alta productividad en comparación con una operación manual para los contratistas. Por esa razón, el software de diseño virtual Inventor Professional fue usado para diseñar una placa de adaptación con la resistencia y durabilidad adecuadas lo cual tiene un impacto directo sobre la estructura del martillo hidráulico y el brazo hidráulico del minicargador. Simultáneamente, se desarrolló una animación básica para explicar el efecto del estilo de operación sobre los martillos hidráulicos y las placas de adaptación. Finalmente, para este desarrollo, se consideró la construcción de la placa de adaptación como un fusible en el sistema en caso de que los operadores excedan la capacidad de resistencia de la estructura del martillo hidráulico
Deposición convectiva rápida a escala nanométrica de materiales compuestos activos para la fabricación de transistores orgánicos de efecto de campo
Get PDFOrganic field-effect transistors based on composite materials has been manufactured using the rapid convective deposition technique. The manufacturing was carried out under environmental conditions (air, light and humidity). All manufactured transistors show a typical field-effect behavior with features of a p-type semiconductor, and exhibit field-effect mobilities around 10-2 cm2/V.s, fully comparable with transistors manufactured using thermal evaporation of the same active material. The deposition technique demonstrates that devices may be manufactured with high reproducibility and in all cases with a low threshold voltage of approximately 1V. Therefore, it is demonstrated here that rapid convective deposition can be used to manufacture organic field-effect transistors on large surface areas, showing high reproducibility among devices and high stability at environmental conditions.Transistores orgánicos de efecto de campo basados en un material compuesto han sido fabricados por medio de la técnica de deposición convectiva rápida. La fabricación fue llevada a cabo bajo condiciones ambientales (aire, luz y humedad). En todos los casos, los transistores fabricados muestran un claro comportamiento de efecto de campo con características de semiconductor tipo-p, y exhiben movilidades en el orden de 10-2 cm2/V.s, totalmente comparables con transistores obtenidos por evaporación térmica del mismo material activo. La técnica de deposición demuestra que se pueden obtener dispositivos con alta reproducibilidad y que en todos los casos muestran una baja tensión umbral de alrededor 1 V. Por lo tanto, se demuestra que la deposición convectiva rápida puede ser usada para la fabricación de transistores orgánicos de efecto de campo sobre áreas amplias, con indicadores de reproducibilidad entre dispositivos y alta estabilidad en condiciones ambiente
Análisis numérico de los mapas de patrones de flujo del refrigerante R600a en un colector/evaporador de una bomba de calor asistida por energía solar
Get PDFThis research work presents a detailed description of the flow patterns maps generated in a horizontal pipe of the collector/evaporator of a direct-expansion solar-assisted heat pump, using R600a refrigerant as working fluid. The study was performed in a pipe with an internal diameter of 3.8 mm and a length of 1000 mm, mass velocities varying between 197.59 and 267.26 kg·m-2·s-1 and heat flux between 72.83 and 488.27 W·m-2; during the experimental tests, an incident solar radiation between 0 and 652.9 W·m-2 was present. The Wojtan, Ursenbacher and Thome correlation was considered for the analysis and the model used does not require iterative calculations; moreover, it carries out a detailed analysis of the different zones present along the pipe. The predominant zones in this study are intermittent, annular and dryout, found in the five tests, however, due to the working conditions in all tests with the exception of test A, mist and stratified-wavy flow were found.En la presente investigación se detallan los mapas de patrones de flujo que se generan en una tubería horizontal de un colector/evaporador componente de una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar, utilizando el refrigerante R600a como fluido de trabajo. El estudio se realizó en una tubería de 3,8 mm de diámetro interno y 1000 mm de longitud, las velocidades de masa variaron entre 197,59 y 267,26 kg·m-2·s-1, el flujo de calor entre 72,83 y 488,27 W·m-2, durante las pruebas experimentales se presentó una radiación solar incidente entre 0 y 652,9 W·m-2. Se consideró para el análisis la correlación de Wojtan, Ursenbacher y Thome, el modelo utilizado no requiere de cálculos iterativos, además, plantea un análisis detallado de las diferentes zonas presentes a lo largo de la tubería, evidenciando una mayor precisión en los resultados. Las zonas predominantes en los resultados de este estudio son intermitente, anular y secado, encontrados en las cinco pruebas, sin embargo, por las condiciones de trabajo en todas las pruebas a excepción de la prueba A, se encontró el flujo niebla y estratificado-ondulado
Influencia del homogeneizado previo al laminado en frío en la microestructura del AA3003
Get PDFThe aluminum alloy AA3003 produced by a direct chill continuous casting process has a microstructure that significantly affects its potential use in engineering applications. This work studies the effects of the homogenizing heat treatment on the microstructure of AA3003 with cold working. Six conditions were studied, combining the variables initial condition (with and without homogenizing) and amount of cold working. All conditions were evaluated by means of optical and scanning electron microscopy, in combination with backscattered electrons and energy dispersive X ray spectroscopy techniques. Results suggest that for both initial conditions, the secondary phases present are Al6(Mn,Fe) and ?-Al(Mn,Fe)Si, which vary in number, size, and shape. The homogenization caused the dissolution and precipitation of dispersoids, in addition to the spheroidization of primary particles, and minor variation of the size of secondary particles during cold working. Secondary phases are composed of primary and secondary particles, which differ in their Fe and Mn content, resulting in a lower Mn/Fe ratio for the primary particles (0,57 for the as?received condition and 0,80 for the homogenized condition), whereas the dispersoids have a higher Mn/Fe ratio (1,56 after the homogenization). Homogenization increased ductility and reduced the likelihood of cracking during cold working. This was evidenced by the results obtained for strength, hardness, and ductility.La aleación de aluminio AA3003 proveniente de colada continua posee una microestructura que afecta significativamente su uso potencial en aplicaciones de ingeniería. Este trabajo estudia los efectos de la homogeneización sobre la microestructura del AA3003 con trabajo en frío. Se estudiaron seis condiciones combinando las variables: condición inicial (con y sin homogeneizado) y cantidad de trabajo en frío. Se evaluaron todas las condiciones mediante microscopía óptica y electrónica de barrido, combinadas con técnicas de electrones retrodispersados y espectroscopía de dispersión de rayos X. Los resultados sugieren que, para ambas condiciones iniciales, las fases secundarias presentes son Al6(Mn,Fe) y ?-Al(Mn,Fe)Si. La homogeneización causó la disolución y precipitación de los dispersoides, la esferoidización de las partículas primarias y permitió que la variación del tamaño de las partículas secundarias fuese mínima durante el trabajo en frío. Además, se obtuvo que las fases secundarias están compuestas de partículas primarias y secundarias, que difieren en su contenido de Fe y Mn, lo que resulta en una relación Mn/Fe más baja para las partículas primarias (0,57 para la condición recibida y 0,80 para la condición homogeneizada), mientras que los dispersoides tienen una mayor relación Mn/Fe (1,56 después de la homogeneización). La homogenización aumentó la ductilidad y redujo la probabilidad de agrietamiento del material durante el trabajo en frío, lo cual se evidenció en los resultados obtenidos de resistencia, dureza y ductilidad
