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Landfills are one of the largest anthropogenic sources of methane gas, which is highly polluting if it is not used or managed in any way. In this case study, the amount of biogas produced in the “Sanitary Landfill of the City of Macas” was estimated. Estimations were made using three landfill gas generation models: Ecuadorian, EPA, and IPCC. Average values of biogas generation, calculated with the models mentioned above, were 156.24 m3 /h, 76.78 m3 /h, and 102.86 m3 /h, respectively. The best projection results were obtained with the IPCC model, since it takes into account, in a more specific way, the climatic conditions of the zones. In addition, a proposal was made for the reduction of methane gas emissions in the landfill by applying methanotrophic microorganisms into its soil; estimating a 57.17% reduction. In conclusion, both the EPA and the IPCC models project an exponential growth of biogas emissions from the landfill, while the Ecuadorian model projects a linear growth. A 20-year prediction period was established for all three models. Considering the amount of biogas calculated by means of different models, an average reduction of 68.28 m3/h would be achieved if microorganisms were applied, reducing the probability of contamination in the long term, which has adverse effects on the public health of communities located near the landfill.

En esta tesis, se presenta el desarrollo de un sistema de medición de signos vitales, mediante la aplicación de técnicas de visión artificial. Para lo cual, se detalla una revisión sistemática sobre la supervisión de signos vitales. Se analizan los aspectos y conceptos relevantes para la medición de signos vitales a través de técnicas de visión artificial. Además, se identifica los puntos débiles que existen en los sistemas de medición actuales basados en técnicas de visión artificial. En función de esto, se desarrollan mejoras y posibles soluciones para optimizar las mediciones. Finalmente, se detalla un sistema que permite medir mediante técnicas de visión artificial y sin contacto: la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria, la saturación de oxígeno y la temperatura corporal. El mismo, es evaluado frente a sistemas clásicos de medición y a sistemas existentes de medición que funcionan por imagen fotopletismografía. Finalmente, se implementa el sistema dentro del framework conocido como ROS, lo que le permite funcionar en robots. In this thesis, we describe the development of a vital sign measurement system through the application of artificial vision techniques. As a first step, a systematic review of the vital signs supervision is detailed. The relevant aspects and concepts for the measurement of vital signs through artificial vision techniques are analyzed as well. In addition, the weak points of current measurement systems based on techniques of artificial vision are identified. Based on these, we developed some solutions and improvements to optimize the measurements. Finally, the thesis presents the description of the proposed system that allows to measure by means of techniques of computer vision and without contact: the heart rate, the respiratory rate, the saturation of oxygen and the corporal temperature. This system is evaluated against classical measurement systems and existing measuring systems that work by photoplethysmography. Finally, the system is implemented within the framework known as ROS which allows it to work in robots. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: José María Sebastián y Zúñiga.- Secretario: Fares Jawad Abu-Dakka.- Vocal: Pedro Guerra López

Este trabajo propone un algoritmo capaz de analizar una muestra de video (grabación) o video en tiempo real del tránsito vehicular, el modelo final es capaz de diferenciar, clasificar y contar 3 tipos de vehículos utilizando conceptos fundamentales de inteligencia artificial y visión por computadora, con bibliotecas de código abierto; TensorFlow para la inteligencia artificial y OpenCV para la visión artificial. La metodología utilizada puede dividirse fundamentalmente en tres pasos; adquisición de datos (creando una base de datos propia con modelos de vehículos que transitan en los puntos de la ciudad utilizados para este proyecto), el desarrollo de la red (basado en un modelo de red conocido como AlexNet, una red neuronal convolucional muy utilizada en proyectos de imagen clasificación con resultados probados y confiables) y finalmente el procesamiento de la información (con una subrutina final, a través de la cual se extraen las imágenes de objetos en movimiento detectados en el video para luego contarlos y clasificarlos según su tipo). Los resultados obtenidos superan el noventa por ciento de efectividad si se contrastan con metodologías manuales, estos resultados han sido analizados en diferentes casos separados por horarios: por la mañana, por la tarde y por la noche; donde a pesar de que cambia la luminosidad y el flujo vehicular, se concluye que el modelo es robusto y puede ser llevado a producción en la industria privada o pública. Trabajo de investigación

El incremento del nivel de resiliencia en un sistema de distribución es crucial debido a las consecuencias negativas e impactos en la red eléctrica que tienen los eventos catastróficos naturales. Estos eventos pueden ocasionar que los tiempos de restablecimiento de la red sean extensos, lo que repercute en la calidad de servicios para los clientes finales. Mediante un estudio exploratorio/descriptivo y relacional/explicativo se identifica y desarrolla indicadores y métricas de resiliencia para una parte red de distribución de la CENTROSUR. El análisis se desarrolla en el área de concesión de la Centrosur que corresponde a la ciudad de Cuenca y sus redes eléctricas de alimentadores primarios asociados. Se identificará las zonas vulnerables a eventos de alto impacto y baja probabilidad (HILP), mediante la superposición de mapas de riesgos, información georeferenciada y datos disponibles del sistema eléctrico en formato GIS de la empresa distribuidora. Se selecciona mediante criterios cualitativos y cuantitativos zonas eléctricas vulnerables y aquellas con mayor requerimiento de confiabilidad y resiliencia. Además, se establecen índices de confiabilidad y métricas de resiliencia a partir de revisión de literatura y se determina los modelos de métricas de resiliencia para el sistema propuesto bajo análisis. La información obtenida permite identificar de zonas resilientes, infraestructura requerida y posibilitará determinar parámetros para el planeamiento eléctrico de la red, respaldo de microrredes, variantes topológicos y prioridades para reconfiguraciones, en paralelo se identificarán inversiones redundantes de la red e innecesar Trabajo de investigación

El crecimiento poblacional ejerce un aumento constante de la demanda de energía, por lo que el desarrollo de investigaciones sobre fuentes alternativas de generación de energía con tecnología renovable es una necesidad importante en la actualidad que garanticen así sistemas de generación de energía renovables sostenibles y no contaminantes, ya que luego del sector industrial el transporte es el agente con mayor demanda de energía y contaminante por la mayor emisión de gases de efecto invernadero, la sustitución de los vehículos de combustión interna ha desatado la aparición de numerosas alternativas tecnológicas, como el gas natural licuado (GNL), biocombustibles y las pilas de combustible donde le principal componente de estas es el hidrogeno (H2). La introducción de vehículos eléctricos VE con fuentes de energía renovable pueden convertirse en un elemento clave en el desarrollo de la estrategia de generación de energía en la movilidad eléctrica sostenible. En este trabajo se realiza una revisión sistemática de artículos científicos sobre la gestión energética para movilidad eléctrica y se enfoca en la pila de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) considerada como la pila de combustible con más ventajas de aplicaciones en movilidad eléctrica, ya sea por su alta densidad de energía y su baja temperatura de trabajo, para ello se seleccionó 105 trabajos relacionados con este tema, los cuales se enfocan en diferentes métodos aplicados para la gestión energética con PEMFC ya que como algunos autores afirman puede mejorar la autonomía de los vehículos eléctricos, se discuten los resultados tanto a nivel del desempeño eléctrico, su implementación y de impacto ambiental enfocados en los diversos países donde más presente se encuentra esta tecnología. Trabajo de investigación

Geothermal energy has not been fully exploited in the Ecuadorian context because there are not many studies in this area. This renewable energy presents as a good alternative due its low operative-maintenance cost, and continuous operation. This work describes the main features of geothermal energy and its residential applications. In Ecuador, the Ministry of Electricity and Renewable Energy has identified regions with geothermic potential for electricity generation and acclimatization, this document presents an appliance for replacing geothermal heating instead traditional electric heaters in a chicken farm. An economic analysis was performed proving the profitability of this project. Trabajo de investigación

En la actualidad, existe una necesidad urgente de desarrollar estrategias sostenibles para mitigar el cambio climático. En este contexto, la producción de biochar se ha visto como una alternativa para una eficiente captura de carbono con baja emisión de gases de efecto invernadero, cuyas aplicaciones agronómicas son prometedoras para la mejora productiva de los cultivos. El objetivo de esta investigación fue determinar la huella de carbono producida a partir de la pirolisis de biomasa obtenida de podas de cuatro especies arbóreas presentes en parques y jardines de la ciudad de Cuenca, Ecuador; adicionalmente, se caracterizó los componentes orgánicos del biochar. Se utilizó un horno reactor eléctrico (HRE) alimentado con 44 paneles solares de 535W para producir la pirolisis; proceso que se realizó a 350°C durante 4 horas, aproximadamente. Se definieron los siguientes tratamientos: T1, biomasa obtenida de aguacate; T2, biomasa obtenida de árbol de quinua; T3, biomasa obtenida de acacia; y T4, biomasa obtenida de capulí. Para cada tratamiento, se realizaron tres quemas (réplicas) por pirolisis de 1,5 kg de biomasa. Los resultados muestran que el tratamiento T3 produjo biochar con características para mejorar suelos agrícolas, con los mayores valores de densidad aparente (0,303 g∙ml ), materia orgánica (82,85%), carbono orgánico total (71,21 %), oxígeno (27,84 %), relación C/N (120,69), y potasio (459,12 ppm). El biochar que en su producción generó mayores niveles de emisión de gases contaminantes fue T4 (5,93∙10 -1 -6 ton∙m CO2 eq). El biochar producido en el tratamiento T2 fue el menos contaminante (0,001018 ton∙m -3 CO2 eq), y fue este mismo el generó mayor huella de carbono (0,001067 ton∙m -3 CO2 eq), siendo promisoria como fuente de producción de biochar a gran escala a partir de residuos agrícolas de la industria de la quinua. No obstante, sin considerar la huella de carbono del consumo energético, el tratamiento T1 produjo muy baja contaminación por gases, pero su huella de carbono fue la segunda más alta debido al alto consumo energético que su pirolisis demandó. Futuros protocolos con menor consumo energético para la elaboración de biochar de aguacate podrían mejorar su producción. Trabajo de investigación

En un mundo globalizado e industrializado, donde el consumo diario de la sociedad prioriza encontrar fuentes renovables de energía con mínima contaminación ambiental y así reducir la huella de carbono generada; es por ello que la presente investigación se basa en cuantificar la cantidad de gases contaminantes y consumo de energía al momento de realizar el proceso de pirólisis para convertir biomasa en biochar con dos tipos de reactores eléctrico y tradicional. Para ello se utilizó biomasa residual lignocelulosa (BRL), realizando tres repeticiones por cada reactor y se analizaron parámetros como el consumo de energía del reactor eléctrico (RE) y reactor tradicional (RT), medición de contaminantes y finalizar con la determinación de la huella de carbono. El análisis de los resultados demostró que el RT generó una mayor contaminación respecto del RE, a más de consumir una mayor cantidad de energía 2,25 veces en cada proceso pirolítico, por lo que se concluye que esta técnica además de reducir la contaminación ambiental genera nuevos bioproductos que reemplazarían a los combustibles fósiles. Trabajo de investigación