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Physiological concentrations of zinc have dual effects on myenteric P2X guinea pig receptors
No full text"En este trabajo caracterizamos los efectos farmacológicos de las concentraciones
fisiológicas de zinc sobre los receptores mientéricos nativos del intestino delgado
del cobayo y las isoformas P2X2 presentes en la mayoría de las neuronas
mientéricas. Este es el primer estudio que describe efectos opuestos —inhibitorio y
potenciador del zinc en estos receptores P2X. No fue posible determinar si ambos
efectos dependen de la concentración, aunque el efecto inhibitorio parece ser
mediado por antagonismo competitivo y depende de la concentración. El efecto
potenciador parece ser mediado por los cambios alostéricos inducidos por el zinc
en los canales mientéricos P2X y se observa con mayor frecuencia en las neuronas
mientéricas con bajas concentraciones de zinc. El efecto inhibitorio es más común
en las variantes P2X2-1 y P2X2-2 que en los canales mientéricos. Sin embargo, en
las variantes el efecto potenciador es de igual magnitud que el efecto inhibitorio. Es
probable que el efecto inhibitorio y potenciador sean mediados por diferentes sitios
de unión que parecen estar presentes en ambas variantes de P2X. En conclusión,
en los receptores P2X nativos mientéricos el zinc tiene efectos farmacológicos
cuantitativamente diferentes en comparación con los observados en los canales en
los canales homoméricos P2X2-1 Y P2X2-2. Los efectos potenciadores e
inhibitorios del zinc sobre estos receptores son mediados por dos sitios de unión
diferentes. Todos nuestros datos sugieren que los receptores P2X mientéricos tiene
una farmacología más compleja que los de los receptores P2X2 recombinantes, lo
que probablemente esté relacionado con otras subunidades que se expresan en las
neuronas mientéricas. Debido a que estos efectos duales ocurren a concentraciones
fisiológicas de zinc, sugerimos que podrían participar en procesos fisiológicos y
patológicos.""We hereby characterized the pharmacological effects of physiological concentrations of zinc on native myenteric P2X receptors from guinea-pig small intestine and on P2X2 isoforms present in most myenteric neurons. This is the first study describing opposite —inhibitory and potentiating— effects of zinc on these P2X receptors. It was not possible to determine whether both effects were concentration dependent, yet the inhibitory effect was mediated by competitive antagonism and was concentration dependent. The potentiating effect appears to be mediated by allosteric changes induced by zinc on P2X myenteric channels, which is more frequently observed in myenteric neurons with low zinc concentrations. In P2X2-1 and P2X2-2 variants, the inhibitory effect is more common than in P2X myenteric channels. However, in the variants, the potentiatory effect is of equal magnitude as the inhibitory effect. Inhibitory and potentiatory effects are likely mediated by different binding sites that appear to be present on both P2X2 variants. In conclusion, in myenteric native P2X receptors, zinc has quantitatively different pharmacological effects compared to those observed on homomeric P2X2-1 and P2X2-2 channels. Potentiatory and inhibitory zinc effects upon these receptors are mediated by two different binding sites. All our data suggest that myenteric P2X receptors have a more complex pharmacology than those of the recombinant P2X2 receptors, which is likely related to other subunits known to be expressed in myenteric neurons. Because these dual effects occur at zinc physiological concentrations, we suggest that they could be involved in physiological and pathological processes.
Growth of Trichoderma atroviride and importance of the nano-motor Kinesin-1 in its development
Full text link"The vegetative growth of filamentous fungi comprises cell elongation and branching. This complex process involves Intracellular transport of molecules, vesicles and organelles within the cell interior, assisted by motor proteins, which, under the study of Nanosciences, are considered the smallest motors. Here, the growth process of Trichoderma atroviride was studied. First, a novel tool for automated tracking of growth in fungal cells (called hyphae) is introduced. This tool allows performing quantitative analysis of growth rate and morphology. An image-processing routine that detects in real-time the tip of a hypha and tracks it as the hypha elongates was developed. Tracking records allowed to determine that T. atroviride hyphae grow with characteristic elongation rates of ~ 0.07 μm/s. Prior to the occurrence of an apical branching event the parental hypha stopped growing during a few minutes. From tracking data, it was found that the persistence length (a measure of filament extension before presenting a change in direction) associated to T. atroviride hyphae is 362 μm. Second, the absence of Kinesin-1, one of the main nano-motors transporters of essential growth vesicles (reported for other filamentous fungi), and how it affects hyphal elongation, branching and morphology of T. atroviride was studied. By developing a Kinesin-1 deletion mutant strain it was shown that T. atroviride elongation rate drops up to ~ 60%, while branching highly increases. Several experiments following T. atroviride growth stages were carried out (germination, vegetative growth and conidiation) and determined that: The absence of Kinesin-1 modifies T. atroviride germination resulting in delayed conidia germination times. Also, about 50% of conidia presented bipolar germination. Vegetative growth was highly reduced with characteristic elongation rates of ~ 0.03 μm/s. Conidiation was also reduced in ΔKinesin-1 producing ~30x108 conidia vs ~8x108 WT. Altogether, these preliminary results show how integration of image analysis and computer control enable quantitative microscopic observations of fungal hyphae dynamics and how the absence of the nano-motor protein Kinesin-1 results in severe modifications of hyphal elongation, branching, conidiation and morphology.""El crecimiento vegetativo de los hongos filamentosos se define por el
alargamiento y la ramificación celular. Este crecimiento es un proceso complejo
que involucra el transporte intracelular de moléculas, vesículas y organelos,
mediado principalmente por nano-motores. En este proyecto, se estudió el
proceso de crecimiento de Trichoderma atroviride en dos aspectos principales:
Primero, se presenta una herramienta para el seguimiento automático del
crecimiento de células de hongos filamentosos (llamadas hifas) para realizar un
análisis cuantitativo de la tasa de crecimiento y aspectos de su morfología. Se
desarrolló una rutina de procesamiento de imágenes que detecta en tiempo
real la punta de una hifa y la rastrea a medida que la hifa se alarga. Los
registros de seguimiento permitieron determinar que las hifas de T. atroviride
crecen con tasas de elongación características de ~ 0.07 μm / s. Se encontró
que antes de que ocurriera un evento de ramificación apical, la hifa parental
detiene su crecimiento durante unos minutos. Finalmente, se determinó que la
longitud de persistencia (una medida de la extensión del filamento antes de
presentar un cambio en la dirección) asociada a las hifas de T. atroviride es de
362 μm. Segundo, se estudió que la ausencia de la Cinesina-1, uno de los
principales nano-motores transportadores de vesículas de crecimiento
esenciales (reportados para otros hongos filamentosos), afecta la elongación
de las hifas, la ramificación y la morfología de T. atroviride. Al desarrollar en el
laboratorio una cepa mutante ΔCinesina-1, se observó que la tasa de
elongación de T. atroviride disminuye hasta en un 60%, mientras que la
ramificación aumenta considerablemente. Se llevaron a cabo varios
experimentos morfológicos siguiendo las etapas de crecimiento de T. atroviride
(germinación, crecimiento vegetativo y conidiación) y se encontró que: la
ausencia de la Cinesina-1 afectó la germinación de T. atroviride dando como
resultado que el ~ 50% de los conidios presentan germinación bipolar. El
crecimiento vegetativo se vió altamente disminuido con tasas de elongación
características de ~ 0.03 μm/s. El proceso de conidiación también se vió
afectado en la cepa ΔCinesina-1 produciendo ~ 30x108 conidias vs ~ 8x108 en
la cepa silvestre. En conjunto, estos resultados preliminares muestran cómo la
integración del análisis de imágenes y el control por computadora permiten
realizar observaciones microscópicas cuantitativas de la dinámica de las hifas
de los hongos y cómo la ausencia de la proteína nano-motora Cinesina-1
produce modificaciones en la elongación de hifas, la ramificación, la conidiación
y la morfología.
Cortisol en el diseño de un controlador H_∞ para la regulación de glucosa en DMT1
Full text linkTesis Doctoral sobre el efecto de las hormonas contrarreguladoras en el problema de regulación de glucosa en diabéticos tipo 1."En este trabajo de investigación, se diseñaron dos controladores para el problema de regulación de glucosa en pacientes con diabetes mellitus tipo 1. El objetivo en el diseño de los controladores es calcular la cantidad de insulina que debe ser suministrada para que la concentración de glucosa del paciente diabético tipo 1 sea como la de una persona no diabética. En el diseño se contempla la mitigación de perturbaciones debidas a la ingesta y al efecto del cortisol (hormona contrarreguladora). Los resultados de las simulaciones numéricas de los controladores bajo los escenarios propuestos permiten sugerir su posible incorporación en sistemas automáticos para el manejo de glucemia en pacientes diabéticos tipo 1. Los controladores H∞ subóptimos son diseñados para un rango de frecuencias. Por lo que los controladores que proponemos y los que encontramos en la literatura para el problema de regulación de glucosa en pacientes con DMT1 son limitados a las frecuencias de diseño, pero debido a las características intra e interpaciente y a la complejidad de la diabetes mellitus tipo 1 surge el interés de evaluar estos controladores en un rango mayor de frecuencias. Una metodología en el sentido de funciones ω-SPR es propuesta para determinar la extensión de los rangos de diseño.""In this research work, two controllers were designed for the problem of glucose regulation in patients with type 1 diabetes mellitus. The aim in the design of the controllers is to calculate the amount of insulin that must be supplied so that the glucose concentration of Type 1 diabetic patient is like that of a non-diabetic person. The design considers the mitigation of disturbances due to the intake and effect of cortisol (counterregulatory hormone). The results of the numerical simulations of the controllers under the proposed scenarios allow us to suggest they are possible incorporation in automatic systems for the management of glycemia in type 1 diabetic patients. The H∞ suboptimal controllers are designed for a range of frequencies. Therefore, the controllers that we propose and those that we find in the literature for the problem of glucose regulation in patients with T1DM are limited to the design frequencies, but due to the intra and interpatient characteristics and the complexity of type 1 diabetes mellitus. There is an interest to evaluate these controllers in a greater frequency range. A methodology in the sense of functions ω-SPR is proposed to determine the extension of the design ranges.
Desarrollo de un modelo hidrodinámico numérico para simular la circulación oceánica
Full text link"Considerando una aproximación semi-implícita de los términos de Coriolis, se propone una solución numérica de las ecuaciones de movimiento verticalmente integradas. Para probar el modelo numérico bidimensional, se llevaron a cabo varios experimentos para el cálculo de las corrientes residuales de Euler, Stokes y Lagrange en el Golfo de California. Para estimar la corriente residual de Lagrange, también se simularon trayectorias de partículas. Las componentes de marea aplicadas fueron M2, S2, K2, N2, K1, P1 y O1. En las mareas vivas, se producen fuertes velocidades de marea en la mitad norte del golfo. En esta región de geometría compleja, las profundidades cambian de unos pocos metros en la zona de la plataforma norte a más de 3000 metros en la parte sur. En la región del archipiélago, la presencia de islas altera la amplitud y la dirección de las corrientes de marea, estas producen un proceso de rectificación que se refleja en una circulación en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la isla Tiburón en la corriente residual lagrangiana. El proceso de rectificación se explica por la superposición de las corrientes residuales de Euler y Stokes. Los patrones de corriente residual muestran varios giros ciclónicos y anticiclónicos en el norte del Golfo de California. Los experimentos numéricos individuales y en combinaciones de varios constituyentes de mareas revelaron una gran variabilidad de las trayectorias lagrangianas.""Considering a semi-implicit approximation of the Coriolis terms, a numerical solution
of the vertically integrated equations of motion is proposed. To test the twodimensional numerical model, several experiments for the calculation of Euler,
Stokes and Lagrange residual currents in the Gulf of California were carried out. To
estimate the Lagrangian residual current, trajectories of particles were also
simulated. The applied tidal constituents were M2, S2, K2, N2, K1, P1 and O1. At
spring tides, strong tidal velocities occur in the northern half of the gulf. In this region
of complex geometry, depths change from a few meter in the northern shelf zone to
more than 3000 m in the southern part. In the archipelago region, the presence of
islands alters amplitude and direction of tidal currents producing a rectification
process which is reflected in a clockwise circulation around Tiburon Island in the
Lagrangian residual current. The recti fication process is explained by the
superposition of the Euler and Stokes residual currents. Residual current patterns
show several cyclonic and anticyclonic gyres in the Northern Gulf of California.
Numerical experiments for individual and combinations of several tidal constituents
revealed a large variability of Lagrangian trajectories.
Diseño de absorbedor de vibraciones retardado usando retroalimentación de posición y velocidad.
Full text link"Esta tesis trata sobre el problema de la absorción activa de vibraciones usando un resonador retardado
o DR (por sus siglas en inglés). El DR es un concepto que utiliza una retroalimentación de
estados con retardo para convertir un sistema mecánico masa-resorte-amortiguador en un sistema
mecánico sin amortiguamiento, es decir, en un oscilador. La retroalimentación retardada puede
ser mediante el uso de posición, velocidad o aceleración. En este trabajo consideramos como estrategia
de control una retroalimentación retardada de posición y velocidad. Para este tipo de DR,
el problema de diseño consiste en seleccionar el retardo y las ganancias de posición y velocidad
de tal manera que el sistema en lazo cerrado tenga el comportamiento DR.
Realizamos un análisis completo de estabilidad para este sistema y obtenemos la región de estabilidad
exacta en el espacio de parámetros de las ganancias. En base a este resultado, se propone
una metodología para seleccionar el retardo y los parámetros de ganancias para garantizar el comportamiento
deseable del DR.""This thesis deals with the active vibration absortion problem using a delayed resonator (DR). The
DR is a concept wich utilizes a state feedback with delay to convert a mass-damper-spring mechanical
sistem into an undamped mechanical system, i.e., an osccilator. The delayed feedback can
be by using position, velocity or acceleration. In this work we consider a position and velocity
delayed feedback as control strategy. For this type of DR the design problem consists in selecting
the delay and position and velocity gains such that the closet-loop mechanical systems has the DR
behaviour.
We perform a complete stability analysis on this system and obtain the exact stability region on
the gains parameter space. Based on this result, a methodology to select the delay and gains parameters
is proposed in order to guarantee the desirable DR behavior."CONACy
Sincronización de modelos matemáticos de neuronas mediante acoplamientos basados en umbrales
Full text link"En el área de sistemas dinámicos, el sistema de Hindmarsh–Rose (HR) es un modelo
matemático bien conocido de la actividad eléctrica neuronal. Dicho modelo diseñado a
partir de una generalización del modelo de Hodgkin-Huxley (HH) y de FitzHugh-Nagumo
(FHN) representa mediante un conjunto de ecuaciones matemáticas el potencial de
membrana y las corrientes de iones que ocurren de forma bastante aproximada al comportamiento real de las neuronas activas.
Dado que las neuronas forman una amplia y compleja red de transmisión de información y se comunican con otras neuronas por medio de conexiones entre ellas, la
sincronización de su actividad no ha sido analizada del todo y resulta un factor fundamental en su estudio y comprensión.
Por lo cual, en este trabajo se aborda la sincronización de la dinámica caótica de los
modelos matemáticos de dos neuronas de HR a través de un acoplamiento basado en
niveles o umbrales de activación previamente definidos. El tipo de acoplamiento utilizado
es unidireccional y se realiza mediante una señal subamortiguada adaptable, la cual se
activa en cada evento de cruce entre la trayectoria de una neurona asignada como
maestra atravesando un valor umbral definido mediante un plano de Poincaré.
Se presenta un nuevo sistema acoplado de neuronas maestro-esclavo basado en
modelos matemáticos. El tipo de sincronización entre los sistemas se detecta mediante
análisis matemáticos y simulaciones numéricas considerando el estudio de la estabilidad
de los puntos de equilibrio, el enfoque del sistema auxiliar y los exponentes de Lyapunov
para determinar la dinámica caótica que resulta de dichos sistemas.
""In the area of dynamical systems, the Hindmarsh-Rose (HR) system is a well-known mathematical model of neuronal electrical activity. This model designed from a generalization of the models of Hodgkin-Huxley (HH) and FitzHugh-Nagumo (FHN) represents by a set of mathematical equations the membrane potential and the ion currents that occur in a highly approximate way to the actual behavior of active neurons. Since the neurons form a wide and complex network of information transmission and communicate with other neurons through connections between them, the synchronization of their activity is a fundamental factor. Therefore, this work deals with the synchronization of the chaotic dynamics of two Neurons of HR through a link based on previously defined levels or thresholds. The type of coupling used is unidirectional and is made by an adaptive subdampened signal, which is activated in each crossover event between the trajectory of a neuron assigned as a master through a threshold value located by a plane of Poincaré. A new coupled system of master-slave neurons is presented based on mathematical models. The type of synchronization between the systems is detected by mathematical analysis and numerical simulations considering the study of the stability of the equilibrium points, the approach of the auxiliary system and the exponents of Lyapunov to determine the Chaotic dynamics that result from these systems.
Estimation of areas affected by forest fires and dispersion of aerosols emitted
No full text"La Estimación de áreas afectadas por incendios forestales y dispersión de aerosoles emitidos, está orientada al análisis de las áreas devastadas y los gases emitidos por un incendio forestal. Los incendios forestales queman al año considerables toneladas de biomasa con la emisión de grandes cantidades de gases y aerosoles. El principal objetivo es estimar el tamaño de los incendios, la biomasa quemada y gases emitidos a la atmósfera así como la dispersión de aerosoles. La emisión de gases nocivos a la atmosfera por incendios forestales constituye un problema ambiental creciente. Utilizando técnicas de Sistemas Información Geogáfica y procesamiento digital de imágenes satelitales fue posible determinar las áreas quemadas para la temporada de incendios 2017 en la península de Yucatán. La biomasa afectada fue determinada con la superposición de capas de vegetación y áreas quemadas y el empleo de índices de carga de biomasa por hectárea para los diferentes tipos de vegetación. Se estimó la cantidad y tipo de gases emitidos a partir de factores de emisión establecidos. Se calcularon valores cercanos a las 130 mil hectáreas quemadas en la temporada de incendios 2017 para la Península de Yucatán. La biomasa quemada fue del orden de 12.4 millones de megagramos (Mg). La metodología aplicada para la determinación de áreas devastadas por incendios forestales y la correspondiente estimación de biomasa quemada puede ser extendida a otras regiones con problemas ambientales similares.""The estimation of areas affected by forest fires and dispersion of aerosols
emitted, is oriented to the analysis of the devastated areas and the gases emitted
by a forest fire. The forest fires burn considerable year tons of biomass with the
emission of large amounts of gases and aerosols. The main objective is to estimate
the size of the fires, the biomass burned and gases emitted into the atmosphere as
well as the dispersion of aerosols. The emission of harmful gases into the
atmosphere by forest fires is a growing environmental problem. Using GIS
techniques and digital processing of satellite images it was possible to determine the
burned areas for the 2017 fire season in the Yucatan peninsula. The biomass
affected was determined with the superposition of layers of vegetation and burned
areas and the use of indices of burden of biomass per hectare for different types of
vegetation. It was estimated the amount and type of gases emitted from emission
factors. We calculated values close to 130 thousand hectares burned in the fire
season 2017 for the Yucatan Peninsula. The biomass burned was of the order of
12.4 million of Mg. The methodology applied for the determination of areas
devastated by forest fires and the corresponding estimate of biomass burned can be
extended to other regions with similar environmental problems.
Control no lineal de un convertidor elevador con doble inductor
Full text link"Este trabajo de tesis presenta un diseño de control no lineal para un convertidor elevador con doble inductor. El propósito de este estudio es demostrar que es posible aplicar la teoría de control no lineal para diseñar un controlador basado en pasividad que pueda modificar, a través de los dispositivos de conmutación, la energía almacenada y las características de amortiguamiento del circuito, sin despreciar las no linealidades del sistema y así, lograr una apropiada regulación y seguimiento de las trayectorias deseadas, lo que resulta en la regulación de la corriente y voltaje de salida para que en trabajos futuros estos puedan ser aplicados a energías renovables (celdas de combustible, celdas solares, etc). En el desarrollo de esta investigación se considera un convertidor electrónico de potencia de tipo elevador con doble inductor, el cual por los dispositivos de conmutación del sistema, consta de dos modos de operación: cuando los interruptores se encuentran desactivados, los inductores se descargan en serie, así la energía es transferida hacia el capacitor y la carga, de esta manera el capacitor se carga de energía. Por otro lado, cuando los interruptores se encuentran activados, los inductores se cargan en paralelo, y la energía almacenada en el capacitor es liberada a la carga. Cabe mencionar que los interruptores funcionan de forma síncrona. Con lo anterior, es posible obtener los modelos matemáticos de ambos modos de operación mediante dos enfoques: uno a partir del análisis de circuitos a través de las leyes de Kirchhoff y el otro en base a la formulación por Euler-Lagrange (se hace notar que estos enfoques de modelado son consistentes entre si), esta última necesaria para aplicar la metodología de control basado en pasividad. Este enfoque presenta dos etapas básicas. Primero una etapa de moldeo de energía donde se modifica la energía potencial del sistema de tal manera que la nueva función de energía potencial tenga un equilibrio deseado mínimo y global. Segundo, una etapa de inyección de amortiguamiento donde se modifica la función de disipación de energía para asegurar la estabilidad asintótica. Las pruebas de simulación realizadas en este trabajo, consisten en validar que los objetivos de control son logrados, esto es, la regulación de la corriente y voltaje de salida. En dichas pruebas se consideran tanto la ausencia como presencia de incertidumbre paramétrica en los elementos inductivos del sistema. Por lo tanto, se diseña un estimador de incertidumbre, con el fin de estimar los parámetros desconocidos e incluir dichas estimaciones al esquema de control y así poder hacer frente a este problema.""This thesis work presents a non-linear control design for a boost power converter with double
inductor. The aim of this work is to demonstrate that it is possible to apply non-linear control
theory to design a passivity based controller capable to modify, through switching devices, the
stored energy and damping features of the circuit, despite the non-linearities of the system and
thus to achieve an appropriate regulation and monitoring of the desired trajectories, resulting in
the regulation of the output current and voltage. It is expected in future work, that these results
can be applied to renewable energy based systems (fuel cells, solar cells, etc.).
For the development of this research, a boost converter with double inductor is considered.
Due to the existence of switching devices, this converter presents two operation modes: when the
switches are deactivated, the inductors are discharged in series, so the energy is transferred to
the capacitor and the load, thus the capacitor is charged. When the switches are activated, the
inductors are charged in parallel, and the energy stored in the capacitor is released to the load. It is
worth mentioning that the switches operate in synchrony. With the above, it is possible to obtain
mathematical models of both operation modes through two approaches: one from the analysis of
circuits via Kirchhoff’s laws and the other based on the Euler-Lagrange formulation (which turns
out that both approaches are consistent with each other). The latter required to apply the control
methodology based on passivity. The PBC approach has two basic stages. First an energy shaping
stage where it modify the potential energy of the system in such a way that the new potential
energy function has a global and unique minimum in the desired equilibrium. Second, a damping
injection stage where it modify the dissipation function to ensure asymptotic stability.
The performed simulation scenarios aim to validate that the control objectives are achieved,
that is, the regulation of the output current and voltage. These scenarios consider both the absence and presence of parametric uncertainty in the inductive elements of the system. Therefore,
an uncertainty estimator is designed in order to estimate the unknown parameters and to include
these estimates in the control scheme in order to face this problem.
Further detrital zircon evidence for peri-Gondwanan blocks in the central Appalachian Piedmont Province, USA
Full text link"Evidence for exotic terranes in the central Appalachian Piedmont Province is fragmented between central Virginia, northern Maryland, and southeastern Pennsylvania. Here we present laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometry data from detrital zircon that support the presence of an exotic terrane in this region. U–Pb dating of detrital zircon from new samples of the Storck quartzite (central Virginia) and the Hoods Mill rocks (northern Maryland) confirms the presence of a major peak at ca. 630–610 Ma in these units. These ages are consistent with derivation from Gondwana, but not Ediacaran Laurentia. Further, modern εHf values of five of the ca. 670–580 Ma grains in these samples are inconsistent with derivation from the few plutons of this age in Ediacaran Laurentia. The Loch Raven Schist and a metasedimentary xenolith in the Wilmington Complex contain a smaller proportion of ca. 670–580 Ma grains than the Storck quartzite and the Hoods Mill rocks, but more such grains than in sediment derived from Ediacaran Laurentia, so we tentatively conclude that these two units also received sediment from Gondwana. Detrital zircon ages from the Piney Run Formation, Pleasant Grove Schist, Prettyboy Schist, and Wissahickon Formation allow sediment provenance solely in Ediacaran Laurentia. We also present new zircon spot U–Pb and Lu–Hf isotopic data from western Newfoundland plutons for comparison with these types of data from the detrital zircon. Intrusion ages of the Steel Mountain Anorthosite, Disappointment Hill Tonalite, and Round Pond Granite are 608 ± 12, 600 ± 8, and 590 ± 9 Ma, respectively. None of these units was derived entirely from the depleted mantle.
Control no-lineal de un sistema de conversión eléctrica basado en una celda de combustible
Full text link"Las celdas de combustible de hidrógeno son dispositivos capaces de transformar la energía producida por una reacción electro-química entre hidrógeno y oxígeno en energía eléctrica, debido a ello, se han convertido en una alternativa interesante en la industria eléctrica y de transporte por ser una fuente de energía renovable, que no sufre de intermitencia como la energía solar o eólica. Por otro lado, la celda de combustible sufre de una dependencia no-lineal con respecto a la corriente demandada, sensibilidad a la temperatura, presión y humedad de operación, así como la generación de un voltaje bajo y no regulado. Otro problema asociado a su operación es el que la membrana de la celda se degrada o daña si los cambios en la corriente demandada suelen ser significativamente altos en intervalos de tiempo cortos. Debido al voltaje bajo y no regulado a la salida de la celda de combustible, se requiere el uso de convertidores electrónicos de potencia para elevar dicho voltaje; y por otro lado, se requieren sistemas de control donde el objetivo sea ajustar de manera efectiva el voltaje de salida de los convertidores, esto con la intención de alimentar cargas eléctricas tanto de corriente alterna como de corriente directa en aplicaciones industriales o de transportación. En este trabajo de tesis se presenta el análisis y modelado para un sistema de generación eléctrica basado en una celda de combustible, así como el diseño de controladores no lineales con el fin de mantener un voltaje de salida constante a pesar de presentar variaciones en la carga eléctrica y tener además incertidumbre en los parámetros del sistema. Para hallar una solución de los problemas asociados a la celda de combustible, esta tesis se encuentra dividida en dos partes, la primera se enfoca en resolver el problema de la no-linealidad de la celda estudiando el sistema combinado de celda de combustible conectada a un convertidor elevador. En este caso se diseña un estrategia de control adaptable no-lineal basado en la técnica por retroceso para la regulación de voltaje del bus de CD que considera la dinámica de la celda de combustible. Por otro lado, para la segunda parte de esta tesis, se considera la adición de un dispositivo de almacenamiento de energía al sistema mediante un convertidor bidireccional, para contrarrestar la degradación de la celda de combustible ante los cambios rápidos de la corriente demandada en cortos intervalos de tiempo. Para este caso, se diseña una estrategia no lineal de regulación de voltaje de salida basada en la teoría de estabilidad en el sentido de Lyapunov así como un esquema adaptable para compensar no idealidades del sistema.""Hydrogen fuel-cells are devices capable to transform the energy produced by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen into electrical energy, for this reason, they
have become an interesting alternative in the electric and transport industry for being a renewable energy source, that do not suffer from intermittency like solar or wind energy. On the
other hand, fuel-cells have a no-lineal dependence on electric current, temperature, pressure
and operating humidity, as well as low and un-regulated voltage generation. Additionally the
fuel-cell membrane can be degraded or damaged if the demanded current slope is significantly high in shorts periods of time. Due to the low and un-regulated voltage at the output
of the fuel-cell, the use of electronic power converters is required to raise this voltage, consequently, a control system is required to effectively adjust the converter output voltage to
feed electrics loads of both alternating and direct current in industrial or transportation applications.
In this work the analysis, modeling and design of a electric generation system based on
a fuel cell is presented, as well as the design of non-linear controllers in order to maintain
a constant output voltage despite having variations in the electrical load and also having
uncertainty in system parameters. To find a solution to theses problems associated with the
fuel-cell, this work is divided into two parts, the first one is focused on solving the fuel-cell
non-linearity problem by studying the combined fuel cell system connected to a boost converter. In this case a non-linear adaptive control strategy based on Backstepping is designed
for the regulation of the DC bus voltage considering the fuel-cell dynamics. For the second
part of this work, the addition of an energy storage device to the system through a bidirectional converter is considered, to counteract the fuel-cell degradation under rapid changes
in the demand current in short time intervals. In this case, a non-linear voltage regulation
strategy is designed based on Lyapunov’s stability theory as well as an adaptation scheme to
compensate non-idealities of the system.