Literatura académica sobre el tema "Espectroscopia de impedancia eléctrica"

La espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE) es una técnica que permite analizar las propiedades eléctricas de materiales, incluso biológicos, al inducir señales eléctricas alternas a diferentes frecuencias y medir las señales de respuesta. Se ha utilizado para determinar la madurez en frutos, identificar adulteraciones en productos cárnicos y lácteos, determinar propiedades físico-químicas en todo tipo de matrices alimentarias e incluso para cuantificar microorganismos presentes en alimentos y en superficies de trabajo. Esta técnica es segura, no invasiva, rápida, portátil, de bajo costo y fácil de usar; lo que la convierte en un método con un gran potencial ser usado en la industria de alimentos para monitorear y controlar los procesos de calidad. La presente revisión sistemática recopila información científica publicada entre el año 2012 y 2018 que describe el uso EIE aplicada al control de calidad de alimentos. Se realizó una búsqueda en las bases de datos ScienceDirect, Springer y también en el buscador Google académico mediante la estrategia: Spectroscopy electrical impedance AND Foods. Aplicando una serie de filtros y una búsqueda manual se encontraron 53 artículos y una tesis relacionados con la temática. Se encontró que la mayoría de los estudios se centran en la evaluación de calidad de productos cárnicos y pesqueros, así como en la caracterización de los cambios generados durante los procesos térmicos y maduración de frutas.

El creciente interés por la adquisición de nuevo conocimiento acerca del comportamiento de materiales empleados en la construcción de dispositivos optoelectrónicos ha llevado a la búsqueda de nuevas técnicas de instrumentación y caracterización de materiales que permitan comprender fenómenos electrónicos asociados a propiedades ópticas inherentes a materiales semiconductores. Por esta razón se desarrolló una cámara hermética con emisión controlada en el UV-visible e infrarrojo cercano que se integra al impedancimetro Solartron SI 1260 IMPEDANCE/GAIN-PHASE ANALYZER con el objetivo de mejorar y diversificar su funcionamiento; convirtiendo así este equipo en un sistema capaz de realizar medidas de impedancia eléctrica en presencia de diferentes tipos de radiación óptica a través de la técnica de espectroscopia de fotoimpedancia eléctrica. Se realizaron estudios de películas microestructuradas de ZnO a través del sistema de foto-impedancia eléctrica en temperatura ambiente y a 120 °C. Los resultados indican una disminución de la impedancia en un orden de magnitud para las películas en presencia de radiación UV, hecho asociado a la cercanía de esta radiación con el gap de 3.17 eV calculado para las microvaras de ZnO. Los mejores resultados en los tiempos de saturación y relajación de las películas se lograron a 120 °C. De este modo se logró determinar la alta eficacia de las películas microestructuradas de ZnO como posibles sensores resistivos de UV cuando se someten a altas temperaturas.

Objetivo: obtener las curvas de resistividad eléctrica de tejido cervical en presencia de cáncer invasivo del cuello uterino.Metodología: estudio de corte transversal en pacientes con carcinoma invasor del cérvix. Se utilizó un medidor de impedancia de tejido (Electrical Impedance Spectroscopy Mk3.5 single channel system), el cual, mediante una sonda tetrapolar con dos electrodos de corriente y dos de voltaje, permite calcular la impedancia de transferencia de los tejidos.Resultados: se realizaron 102 mediciones y se obtuvieron las curvas de resistividad del tejido cervical en 18 mujeres con edades entre 46 y 72 años (56+/-9, media +/-DS). De esta manera, se encontró que los tejidos presentan una curva de resistividad característica para cáncer invasivo de cérvix con parámetros de resistividad promedio (R0 = 4,35+/-2,26 [Ω-m], media +/-DSy R∞ = 1,41+/-0,57 [Ω-m]). Con estos estimativos se obtuvieron los valores de la resistividad de los líquidos extra e intracelular (R = 4,35+/-2,26 [Ω-m] y S = 2,44+/-1,11 [Ω-m]).Conclusión: la espectroscopia de impedancia eléc trica muestra un patrón diferente en tejidos prove nientes de carcinoma invasor del cérvix en relación con el tejido cervical sano.

La espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) se emplea en el estudio de las propiedades eléctricas de células en suspensión. Para medir las propiedades eléctricas de materiales se utilizan dos (sistema de electrodo bipolar), tres (tripolares) y cuatro (tetrapolares) electrodos, siendo las medidas tetrapolares la mejor opción para minimizar los efectos de polarización de electrodo. Cuando se repiten las medidas de EIS en una misma muestra, se espera obtener espectros similares, sin embargo, en algunas situaciones se encuentran diferencias significativas asociadas con la baja reproducibilidad y repetibilidad. Aquí se utilizaron células HeLa dispersas en solución acuosa para evaluar también el efecto de la limpieza en el funcionamiento de los electrodos de oro. La limpieza de las superficies de los electrodos de oro se hizo por voltamperometría cíclica. Se encontró que la reproducibilidad y la repetibilidad de las medidas de impedancia aumentaba al limpiar los electrodos. Estos resultados evidenciaron que la limpieza de la superficie de los electrodos minimizó las contribuciones de la polarización de los electrodos en las mediciones. Además, se propone un modelo de circuito para describir el efecto de las superficies sin limpiar en las medidas eléctricas. Dicho modelo confirma que el efecto observado no se debió a una impedancia de polarización convencional. Más bien se trató de una polarización activa (como un potencial), la cual se presenta a bajas frecuencias y es independiente de la frecuencia de la señal de excitación.

Resultados en espectroscopia de impedancia muestran valores altos en conductividad eléctrica (10-3–10-4 S/cm) en muestras de Co3O4 + PVOH con barridos en temperatura entre los 80 y 200 °C, indicando un fuerte enlace estructural entre los iones de Co3+Co2+ y su entorno con el sistema encontrando energías de activación para el ion cobalto de ~ 1.13 eV y ajustando mediante el modelo Arrhenius. Los barridos en frecuencia muestran un comportamiento dinámico reflejado en los gráficos de la parte imaginaria del módulo eléctrico y la impedancia entre 42 Hz y 5 MHz permitiendo el ajuste y análisis de datos a un circuito RC, con valores de capacitancia del orden de 10-9 nF. Los resultados de la conductancia con frecuencia muestran un comportamiento que obedece la ley universal de relajación de Jonscher (s = sdc+α ωn) con valores obtenidos para el exponente n (0,7< n < 1), también los gráficos de la frecuencia pico de relajación wp vs. Temperatura nos muestran un proceso activado térmicamente con la misma energía de activación del ion.

Haciendo uso de un Analog Discovery 2 como base para el desarrollo de un equipo de espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE) y la adaptación de las tiras reactivas Accu-Chek®como electrodo de trabajo para realizar lecturas en muestras de tejido sanguíneo humano, fue posible obtener los espectros correspondientes de Nyquist para el tejido mencionado. Estos resultados indican una posible correspondencia en la señal de impedancia eléctrica observada en personas con una cantidad de hemoglobina(Hb) de 14.8 g/dL, 14.7 g/dL, 14,6 g/dL y 13,7 g/dL. También fue posible simular con los datos obtenidos el gráco probable de una persona con 12.7 g/dL de hemoglobina en sangre, que corresponde a un paciente con anemia. El presente articulo analiza la viabilidad del desarrollo de un nuevo método de diagnóstico menos invasivo para la enfermedad de anemia el cual se viene llevando a cabo en el Laboratorio de Biofísica de la Facultad de Ciencias Físicas - UNMSM.

Objetivo: evaluar la precisión diagnóstica de la espectroscopia de impedancia eléctrica para la detección de lesiones intraepiteliales del cuello uterino.Metodología: estudio de validez diagnóstica ensamblado sobre un estudio de corte transversal. Se evaluaron 285 pacientes de las cuales se seleccionaron 118 no menopáusicas que presentaron citología anormal, sin biopsias o tratamientos previos del cuello uterino. Fueron obtenidas curvas de magnitud de resistividad (Ω-m) contra frecuencia (kHz) las cuales permiten diferenciar tipos de tejidos y grados de lesión y las curvas de operación característica del receptor (COR).Resultados: de los parámetros obtenidos se encontró que la resistividad del líquido extracelular R es la que mejor discrimina entre epitelios escamosos sanos y aquellos afectados por lesiones tipo NIC 1 y NIC 2 - 3. El valor promedio de R para tejido escamoso sano fue de 24,31 Ω-m, desviación estándar 11,26, coeficiente de variación 46,3%; para tejidos con lesiones tipo NIC 1 el valor promedio fue de 9,76 Ω-m, desviación estándar 6,52, coeficiente de variación 66,8%; y para tejidos con lesiones tipo NIC 2 - 3, el valor promedio fue 6,12 Ω-m, desviación estándar 4,32, coeficiente de variación 70,6%. También fueron obtenidas curvas de magnitud de resistividad (Ω-m) contra frecuencia (kHz), las cuales permiten diferenciar tipos de tejidos y grados de lesión. La precisión de esta técnica diagnóstica fue medida utilizando curvas de operación característica del receptor (COR) con las cuales se diferencia el tejido escamoso normal y NIC 1 con sensibilidad del 79,3% y especificidad del 79,1%. Entre epitelio escamoso normal y NIC 2 - 3 con sensibilidad del 88,4% y especificidad del 87,1%. Entre NIC 1 y NIC 2 - 3 con sensibilidad y especificidad de 63,8 y 63,6% respectivamente.

Hemos usado las técnicas de calorimetría de barrido diferencial (DSC), análisis termogravimétrico (TGA) y espectroscopia de impedancias (IS) para estudiar el comportamiento de las fases del sistema NaH2PO4.H2O a temperaturas por encima de la temperatura ambiente. Los resultados de DSC muestran cinco anomalías endotérmicas con picos alrededor de 70 oC, 120 oC, 210 oC, 325 oC y 350 oC, durante el primer barrido de calentamiento, pero ninguna anomalía aparece en el siguiente barrido de enfriamiento.Los resultados de TGA revelan que la muestra fresca de NaH2PO4.H2O pierde peso cuando es calentada por primera vez a través de las diferentes temperaturas. La resistencia eléctrica de la muestra fresca de NaH2PO4.H2O también exhibe fuertes variaciones a través de las anomalías ubicadas alrededor de 70oC y 120oC, indicando que el transporte iónico es favorecido entre 55 oC y 108 oC y entre 120 oC y 150 oC. Nosotros discutimos y atribuimos el comportamiento observado en el NaH2PO4.H2O a lo largo de todas las temperaturas donde se observan las anomalías, como una consecuencia de procesos de deshidratación de la muestra.

El objetivo de este trabajo es estudiar la viabilidad de utilizar, en la práctica clínica, métodos de medida mínimamente invasivos y no invasivos para contribuir al diagnóstico del infarto de miocardio y del rechazo de transplante, a partir de la medida de espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE) obteniendo un estimador cuantitativo que nos permita conocer el estado del tejido de miocardio.
Para conseguir este objetivo, la tesis se ha dividido en tres fases dependiendo del grado de invasividad del método de medida empleado. La primera fase consistió en obtener las características eléctricas pasivas del tejido de miocardio, en tres estados: sano, isquemia aguda y cicatriz, a partir de medidas invasivas no transmurales, método a 4 electrodos con electrodos de aguja, y medidas invasivas transmurales, método a 3 electrodos con un catéter intracavitario. Estableciendo las diferencias entre cada estado del tejido de miocardio para cada uno de los métodos de medida.
A partir de estas medidas, y conociendo que era viable utilizar un método transmural para diferenciar el estado del tejido de miocardio, pasamos a la segunda fase. En esta fase construimos un modelo 3D de elementos finitos (EF) de una sección del tórax, que nos predijera la magnitud de los cambios que se podían esperar debido a la presencia de una cicatriz o de una isquemia aguda, además del efecto de movimiento y desplazamiento del catéter dentro de la cavidad. Así mismo, establecer las especificaciones del equipo de medida a utilizar.
Para validar las simulaciones se realizaron experimentos in vitro tanto con solución salina-agar y tejido de miocardio. Una aplicación en la práctica clínica fue realizar medidas de EIE en un grupo de pacientes sanos y otro grupo de pacientes con transplante de corazón, para establecer la viabilidad de la técnica en la detección del rechazo de transplante agudo.
En la tercera fase, se ha utilizado el modelo 3D de EF del tórax para optimizar la posición de 4 electrodos superficiales para la detección de una isquemia aguda. El modelo se simuló con una inyección de corriente detección de tensión adyacente-adyacente para una configuración de 16 electrodos que permitiera obtener las matrices de transimpedancia correspondientes y aplicar un algoritmo de optimización.
A partir de todos los resultados obtenidos, podemos establecer que las medidas de impedancia eléctrica, y principalmente su fase, es una herramienta que permite monitorizar eventos fisiológicos y caracterizar estados fisiopatológicos del tejido como la isquemia aguda, la cicatriz e incluso el rechazo en corazones transplantados. Esta caracterización es más fácil con medidas invasivas pero también es posible mediante medidas mínimamente invasivas utilizando catéteres intracavitarios siempre que se realice una calibración adecuada que permita reducir los artefactos presentes en las medidas. El estudio con modelos matemáticos de las técnicas no invasivas ha demostrado que, con cuatro electrodos superficiales, la caracterización del tejido con isquemia aguda requeriría unas prestaciones que no son factibles con la tecnología disponible actualmente.
Por lo tanto, las líneas de trabajo futuro deben enfocarse en diseñar un sistema cuya resolución y precisión permita realizar medidas de caracterización y monitorización del estado del tejido de miocardio on line. Y de esta forma tener una técnica atractiva en el ambiente hospitalario para monitorizar el tejido en la evolución del infarto de miocardio, en los procesos de ablación y en las biopsias endomiocárdicas de transplante de corazón.
The aim of this work is to study the viability to use minimally invasive and non invasive measurement methods, in the clinical environment, to contribute to the diagnosis of myocardium infarct and transplant rejection. We have used electrical impedance spectroscopy (EIS) measurements in order to obtain a quantitative estimator to know the state of the myocardium tissue.
In order to achieve this objective, the thesis has been divided in three phases depending on the degree of invasivity of the measurement method used.
The first stage consists on obtaining the passive electrical characteristics of the myocardium tissue, in three states: healthy, acute ischemia and scar. The invasive measurements are non transmural and transmural. The non transmural measurements are done with the 4 electrode method using needle electrodes, and transmural measurements are done with the 3 electrode method using an intracavitary catheter. It has been established in this stage the differences between each tissue state of the myocardium and for each measurement method.
The second stage started with the viability of the transmural method results of the first stage to differentiate the myocardium tissue state. In this stage we constructed a 3D finite element model of a thorax section. This model was used to predict the changes in magnitude that could be expected due to the presence of an acute ischemia or scar, including the effect of movement and displacement of the catheter within the cavity. Also, it has been established the specifications of the measuring equipment to use. In order to validate the simulations, in vitro experiments with saline solution-agar and myocardium tissue were made. It has been also done measurements in a group of healthy patients and another group of patients with heart transplant, in a clinical environment, to establish the viability of the technique in the detection of the rejection of acute transplant.
In the third stage, the 3D thorax model has been used to optimize the position of 4 superficial electrodes for the detection of acute ischemia. The model was simulated with a current-injection and voltage-detection with the adjacent-adjacent technique, for a configuration of 16 electrodes that allowed to obtain the transimpedance matrices and to apply an optimization algorithm.
From all the obtained results, we can establish that the measurements of electrical impedance, and mainly its phase angle, is an estimator for monitoring physiological events and to characterize physiopatological states of the tissue as acute ischemia, scar and even the rejection in transplanted hearts. This characterization is easier with invasive measurements but also it is possible by means of minimally invasive measurements using intracavitary catheters whenever a suitable calibration is made to reduce the artefacts present in the measurements. The study with mathematical models of the noninvasive techniques has demonstrated that, with four superficial electrodes, the characterization of the acute ischemia tissue would require performances that are not feasible with the technology available at this moment. Therefore, the lines of future work must focus on designing a system whose resolution and precision allows us to make measurements to characterize and monitor the myocardium tissue state on line. It would be possible to have an attractive technique, in the hospital environment, to monitor the evolution of the tissue in a myocardium infarct, in ablation processes and in endomyocardial biopsies of heart transplant.

ABSTRACT The use of concrete as a building material is a very widespread practice throughout the world thanks to its high mechanical strength, versatility and low cost. Nevertheless, the production of one of its components, the Portland cement, involves a high environmental impact. It is not a recent or an exclusive problem of our country, but it is a global issue associated with the growth of population, among others. Through this approach and the fact that the consumption of cement will continue to increase, the scientific community is studying alternative materials, such as calcium sulfoaluminate cements, belitic cements, and alkali activated cements, also known as geopolymers. The latter acquire chemical and physical properties and many researchers consider them to be the third generation of building materials after lime and Portland cement. Materials made from Portland cement have distinctive properties such as mechanical strength and durability. These properties are related to the pore structure within the matrix. This structure depends on the pore volume, the size distribution, the connectivity and the percolation of the pores. These parameters can be determined by different methods, whose results vary depending on the technique used. There are different types of with a diameter based classification. Among them there are two main type, gel pores and capillary pores. An important aspect related to the porous microstructure that also affects the durability of the mortar or concrete matrix is the ionic transport; for this reason, there are non-destructive techniques such as electrical methods and Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) for the characterization of this porous microstructure. In the current Doctoral Thesis, Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) has been used in mortar and concrete of Portland cement and alkali activated mortars, to describe in detail its evolution in time by means of electrical parameters, from an Equivalent Electric Circuit (EEC) and to be able to relate the two types of porosity. In addition, the equivalent electrical circuit, which represents the electrical conductivity of mortars and concretes from more than a hundred days of curing, has been determined. The results show the variations produced in the hydration and geopolymerization process, and as well as they allow the separation of the components of electrical conductivity related to gel pores, capillary pores and the interface between them. Generally, two relaxations are obtained at medium and high frequency, in both mortars and concretes. The electrical resistivity is measured in direct current and it is related to the hydration of the cement and the process of geopolymerization of alkali activated materials. Moreover, this resistivity has been tried to correlate with the values of the mechanical resistance to compression and with its microstructural properties, obtained from tests by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TG) and Mercury Porosimetry techniques. Thus, in this Doctoral Thesis it was possible to develop a distinctive method of mortars and concretes, independently of the binder employed, either Portland cement or geopolymer matrixes, through the same type of electrical circuit.
RESUMEN La utilización del hormigón como material de construcción es una práctica muy extendida a lo largo de todo el mundo gracias a su gran resistencia mecánica, versatilidad y coste relativamente bajo. No obstante, la producción de uno de sus componentes, el cemento Portland, conlleva un alto impacto ambiental. No es un problema reciente ni exclusivo de nuestro país, sino que se trata de un asunto global asociado, entre otros aspectos, al crecimiento de la población. Tras este planteamiento y el hecho de que el consumo de cemento va a continuar aumentando, la comunidad científica está estudiando materiales alternativos, como pueden ser los cementos de sulfoaluminato de calcio, cementos belíticos, y los cementos activados alcalinamente, también conocidos como geopolímeros. Estos últimos adquieren propiedades químicas y físicas tales, que se consideran por muchos investigadores, la tercera generación de materiales de construcción tras la cal y el cemento Portland. Los materiales fabricados a partir del cemento Portland tienen unas propiedades características como son la resistencia mecánica y la durabilidad. Estas dos propiedades están relacionadas con la estructura de poros que se encuentra dentro de la matriz. Esta estructura depende del volumen de poros, de la distribución de tamaños, de la conectividad y de la percolación de los mismos. Estos parámetros pueden determinarse por diferentes métodos, cuyos resultados varían dependiendo de la técnica empleada. Existen diferentes tipos de poros cuya clasificación se basa en su diámetro, entre ellos se caracterizan dos tipos, los poros tipo gel y los poros capilares. Un aspecto importante relacionado con la microestructura porosa que también afecta a la durabilidad de la matriz de mortero u hormigón es el transporte iónico; por este motivo, para la caracterización de esa microestructura porosa existen técnicas de tipo no destructivo como son los métodos eléctricos y la Espectroscopía de Impedancia Eléctrica (EIE). En esta Tesis Doctoral, se ha utilizado La Espectroscopía de Impedancia Eléctrica (EIE) en morteros y hormigones de cemento Portland y morteros activados alcalinamente, para caracterizar su evolución en el tiempo por medio de unos parámetros eléctricos, a partir de un circuito eléctrico equivalente (CEE) y poder relacionar así los dos tipos de porosidad. Además, se ha determinado el circuito eléctrico equivalente, que representa la conductividad eléctrica de los morteros y hormigones desde el día 2 hasta más de 100 días de curado, mostrando las variaciones producidas en el proceso de hidratación y geopolimerización, y permitiendo separar los componentes de la conductividad eléctrica relacionados con los poros tipo gel, los poros capilares y la interfase entre éstos. Se obtienen, en general, dos relajaciones, a media y alta frecuencia, tanto en morteros como en hormigón. Se mide la resistividad eléctrica en corriente continua y se trata de relacionar con la hidratación del cemento y el proceso de geopolimerización de los materiales activados alcalinamente. Además, dicha resistividad se ha tratado de correlacionar con los valores de la resistencia mecánica a compresión y con sus propiedades microestructurales, obtenidas a partir de ensayos con microscopía electrónica de barrido (SEM), termogravimetría (TG) y Porosimetría de mercurio. De este modo, en esta Tesis Doctoral ha sido posible desarrollar un método de caracterización, de morteros y hormigones, independientemente del conglomerante empleado, ya sea cemento Portland o matrices geopoliméricas, mediante un mismo tipo de circuito eléctrico.
RESUM La utilització del formigó com a material de construcció és una pràctica molt estesa al llarg de tothom gràcies a la seua gran resistència mecànica, versatilitat I cost relativament baix. No obstant això, la producció d'un dels seus components, el ciment Portland, comporta un alt impacte ambiental. No és un problema recent ni exclusiu del nostre país, sinó que es tracta d'un assumpte global associat, entre altres aspects, al creixement de la població. Després d'aquest plantejament i el fet que el consum del ciment continuarà augmentant, la comunitat científica està estudiant materials alternatius, com poden ser els ciments de sulfoaluminat de calci, ciments belítics, I els ciments activats alcalinament, també coneguts com a geopolímers. Aquests últims adquireixen propietats químiques I físiques tals, que es consideren per molts investigadors, la tercera generació de materials de construcció després de la calç I el ciment Portland. Els materials fabricats a partir del ciment Portland tenen unes propietats característiques com són la resistència mecànica i la durabilitat. Aquestes dues propietats estan relacionades amb l'estructura de porus que es troba dins de la matriu. Aquesta estructura depén del volum de porus, de la distribució de grandàries, de la connectivitat i de la percolació d'aquests. Tals paràmetres poden determinar-se per diferents mètodes, els resultats dels quals varien depenent de la tècnica empleada. Existeixen diferents tipus de porus la classificació dels quals es basa en el seu diàmetre, entre ells es caracteritzen dos tipus, els porus de tipus gel i els porus capil·lars. Un aspecte important relacionat amb la microestructura porosa i que també afecta la durabilitat de la matriu de morter o formigó és el transport iònic; per aquest motiu, per a la caracterització d'aqueixa microestructura porosa existeixen tècniques de tipus no destructiu com són els mètodes elèctrics i l'Espectroscòpia d'Impedància Elèctrica (EIE). En aquesta Tesi Doctoral, s'ha utilitzat l'Espectroscòpia d'Impedància Elèctrica (EIE) en morters i formigons de ciment Portland i morters activats alcalinament, per a caracteritzar la seua evolució en el temps per mitjà d'uns paràmetres elèctrics, a partir d'un ircuit elèctric equivalent (CEE) i poder relacionar així els dos tipus de porositat. A més, s'ha determinat el circuit elèctric equivalent, que representa la conductivitat elèctrica dels morters i formigons des del dia 2 fins a més de 100 dies de guarit, mostrant les variacions produïdes en el procés d'hidratació i geopolimerització, i permetent separar els components de la conductivitat elèctrica relacionats amb els porus tipus gel, els porus capil·lars i la interfase entre aquests. S'obtenen, en general, dues relaxacions, a mitjana i alta freqüència, tant en morters com en formigó. Es mesura la resistivitat elèctrica en corrent continu i es tracta de relacionar amb la hidratació del ciment i el procés de geopolimerització dels materials activats alcalinament. A més, aquesta resistivitat s'ha tractat de correlacionar amb els valors de la resistència mecànica a compressió i amb les seues propietats microestructurals, obtingudes a partir d'assajos amb les tècniques de microscòpia electrònica d'escombratge (SEM), termogravimetria (TG) i Porosimetría de mercuri. D'aquesta manera, en aquesta Tesi Doctoral ha sigut possible desenvolupar un mètode de caracterització, de morters i formigons, independentment del conglomerant emprat, siga ciment Portland o matrius geopolimèriques, mitjançant un mateix tipus de circuit elèctric.
Calvo Muñoz, C. (2017). Evaluación mediante el Método de Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE), del proceso de geopolimerización de pastas, morteros y hormigones en conglomerantes activados alcalinamente [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82601
TESIS

Se analiza la obtención de imágenes que representan la estructura de secciones del cuerpo humano por medio de la medida de impedancia eléctrica. El método propuesto se basa en el comportamiento frecuencial de la conductividad y permitividad de los tejidos biológicos.Para la obtención de las estructuras estáticas, y la diferenciación de los tejidos, se opta por la medida de impedancia eléctrica a diversas frecuencias. En una primera parte se demuestra la viabilidad del método propuesto basándose en el estudio del comportamiento frecuencial de diversos tejidos del cuerpo humano. Así mismo, se han utilizado modelos de elementos finitos para comprobar la validez de los métodos de reconstrucción de imágenes y la posibilidad de detectar estructuras internas.En una segunda parte se analizan los requerimientos para la obtención de las medidas y se presenta el diseño de un equipo para la obtención de las imágenes, tanto de la parte de adquisición como de reconstrucción de imágenes.Por ultimo, se presentan los resultados obtenidos en modelos físicos de elementos discretos, en disoluciones salinas y en medidas realizadas en humanos, mostrándose imágenes de secciones del abdomen a diversas frecuencias.

Se analiza la obtención de imágenes que representan la estructura de secciones del cuerpo humano por medio de la medida de impedancia eléctrica. El método propuesto se basa en el comportamiento frecuencial de la conductividad y permitividad de los tejidos biológicos.

Para la obtención de las estructuras estáticas, y la diferenciación de los tejidos, se opta por la medida de impedancia eléctrica a diversas frecuencias. En una primera parte se demuestra la viabilidad del método propuesto basándose en el estudio del comportamiento frecuencial de diversos tejidos del cuerpo humano. Así mismo, se han utilizado modelos de elementos finitos para comprobar la validez de los métodos de reconstrucción de imágenes y la posibilidad de detectar estructuras internas.

En una segunda parte se analizan los requerimientos para la obtención de las medidas y se presenta el diseño de un equipo para la obtención de las imágenes, tanto de la parte de adquisición como de reconstrucción de imágenes.

Por ultimo, se presentan los resultados obtenidos en modelos físicos de elementos discretos, en disoluciones salinas y en medidas realizadas en humanos, mostrándose imágenes de secciones del abdomen a diversas frecuencias.

Esta tesis versa en la síntesis, mediante métodos de baja temperatura(sol-gel y solvotermal), la caracterización y el estudio de las propiedades eléctricas, mediante Espectroscopia de Impedancia, de dos tipos de materiales ferroeléctricos: el óxido mixto de titanio y bario, BaTiO₃(BT), dopado con diferentes iones (con estructura perovsquita), y la familia de compuestos Ba₂LnTi₂Nb₃O₁₅ (Ln = ión lantánido), con estructura de bronce de tungsteno tetragonal (TTB). Los principales
resultados en el primer sistema estudiado (BT) es el descubrimiento de un nuevo fenómeno en materiales dopados con iones aceptores relacionado con la respuesta no-óhmica de su resistencia al aplicar un pequeño voltaje dc, tanto de la frontera como del interior de grano, lo que los hace prometedores para aplicaciones tales como dispositivos de memoria (similares a los memristores), de protección o sensores. Respecto al segundo sistema estudiado (TTB), el principal resultado fue la inusual histéresis térmica en la transición ferroeléctrica y la gran diferencia entre la temperatura de transición y la temperatura de Curie-Weiss. En todos los materiales se ha analizado en detalle la relación
existente entre estructura, composición y propiedad.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica
El presente documento muestra los resultados de las simulaciones de un emulador de descarga para baterías Litio-ion. La batería real (celda) estudiada es de 3,7V-4A.h. El emulador está conformado principalmente por: un modelo de batería en su configuración en línea y un conversor de voltaje boost tipo multifases. Existen diversidad de modelos de batería pero en el presente trabajo se utiliza el Thevenin-Shepherd el cual consta de un circuito eléctrico basado en Thevenin en conjunto con la ecuación modificada de voltaje de circuito abierto de Shepherd. Este tipo de modelo es adecuado para la representación de baterías reales de Litio-ion. Además, este modelo representa de mejor manera 4 importantes comportamientos de la batería real: la variación del voltaje de circuito abierto, la caída de voltaje a través de la resistencia interna, pérdidas por transferencia de carga y el efecto de capacitancia de doble capa. Estos comportamientos son representados por un circuito equivalente eléctrico (CEE) conformado por dos redes RC en serie con un resistencia. Las técnicas "Espectroscopia de la Impedancia Electroquímica (EIS siglas en ingles)" y "Extracción de Parámetros en el Dominio de Tiempo (EPDT)" son utilizadas para obtener el CEE de la batería real. La obtención adecuada de la resistencia interna de la batería real nos permite tener un modelo de batería con gran precisión. Además, el modelo permite establecer el nivel de SOC para los experimentos. Los valores de resistencias internas así como de los elementos de los CEE obtenidos son mantenidos constantes durante las simulaciones. Cabe indicar que, las pruebas experimentales fueron realizadas a temperatura constante, además las pérdidas de voltaje ocasionadas por fenómenos de difusión y en alta frecuencia no son analizadas en el presente trabajo. El software PLECS es utilizado para la realización de las simulaciones. El emulador con cada uno de estos CEE es evaluado comparando los resultados de sus simulaciones con varios perfiles de voltaje de descarga real. Estos perfiles son obtenidos de la aplicación de pulsos de corriente de descarga a una batería real en el respectivo banco de prueba. Cabe indicar que, para la reducción del nivel de rizado del voltaje de salida del emulador se utiliza el conversor de voltaje boost tipo multifases(3 fases). El control del conversor es realizado por controladores PI en conexión en cascada. Además, las ecuaciones del modelo y las funciones de transferencia de los controladores PI son llevados a un modelo discreto. La comparación entre las respuestas de voltaje simuladas y reales muestran que el emulador con un CEE obtenido mediante la técnica EIS tiene una mejor aproximación a los perfiles de voltaje de la batería real incluso cuando hay altas corrientes de descarga. Es importante destacar que, el banco de almacenamiento del vehículo eléctrico "Eolian" de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile está conformado por este tipo de batería.

En esta tesis se analizan las bases de la Tomografía de Impedancia Eléctrica (TIE) desde los aspectos de campos electromagnéticos, los electrodos y las propiedades eléctricas de los tejidos en seres vivos. Se analizan los distintos tipos de sistemas electrónicos para poder obtener los datos de impedancia en sistemas multielectrodo para TIE y los métodos para obtención de imágenes. A partir de estos estudios se diseña e construye un sistema de TIE. Este sistema se verifica en maquetas resistivas y en medidas sobre humanos. Las contribuciones más relevantes son en el diseño del equipo (con soluciones inéditas como la realimentación activa y los algoritmos para calibración y detección de forma), el análisis de la sensibilidad para distintas estrategias de inyección y el estudio sobre impedancia de electrodos en diversas posiciones del cuerpo.
In this thesis we analyze the basic concepts of the Electrical Impedance Tomography (EIT), from electromagnetic field theory, electrodes and the electrical properties of biological tissues. We analyze different types of electronic systems to be able to obtain the information of impedance in multielectrode systems for TIE and the methods for obtaining images. From these studies, a TIE system is designed and constructed. This system is tested in resistive models and in measures on human beings. The most relevant contributions are in the design of the equipment (with innovative solutions like the active feedback and the algorithms for calibration and detection of the objects's shape section), the analysis of the sensitivity for different strategies of current injection and the study of electrode impedance in different body locations

En esta tesis se analizan las bases de la Tomografía de Impedancia Eléctrica (TIE) desde los aspectos de campos electromagnéticos, los electrodos y las propiedades eléctricas de los tejidos en seres vivos. Se analizan los distintos tipos de sistemas electrónicos para poder obtener los datos de impedancia en sistemas multielectrodo para TIE y los métodos para obtención de imágenes. A partir de estos estudios se diseña e construye un sistema de TIE. Este sistema se verifica en maquetas resistivas y en medidas sobre humanos. Las contribuciones más relevantes son en el diseño del equipo (con soluciones inéditas como la realimentación activa y los algoritmos para calibración y detección de forma), el análisis de la sensibilidad para distintas estrategias de inyección y el estudio sobre impedancia de electrodos en diversas posiciones del cuerpo.
In this thesis we analyze the basic concepts of the Electrical Impedance Tomography (EIT), from electromagnetic field theory, electrodes and the electrical properties of biological tissues. We analyze different types of electronic systems to be able to obtain the information of impedance in multielectrode systems for TIE and the methods for obtaining images. From these studies, a TIE system is designed and constructed. This system is tested in resistive models and in measures on human beings. The most relevant contributions are in the design of the equipment (with innovative solutions like the active feedback and the algorithms for calibration and detection of the objects's shape section), the analysis of the sensitivity for different strategies of current injection and the study of electrode impedance in different body locations

Orientador: José Alberto Giacometti
Banca: Neri Alves
Banca: Margarida Juri Saeki
Banca: Antonio José Felix de Carvalho
Banca: Luis Humberto da Cunha Andrade
O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp
Resumo: Apresentam-se medidas de espectroscopia de impedância elétrica, na faixa de frequência de 0,1 mHz a 10 MHZ, obtidas com a solução de KC1 em diferentes concentrações e com a mistura de etanol e água variando-se a porcentagem. Foram utilizados capacitores de placas paralelas e com eletrodos interdigitados. Os principais resultados experimentais obtidos com as soluções e as misturas, para o capacitor de placas paralelas, mostraram a existência de dois picos na curva da impedância imaginária em função da frequêcia: o da região de alta frequencia (região de MHz) e outro na região de baixa frequência (região de MHz) e outro na região de baixa frequência (região de mHz) que ainda não era conhecido na literatura. Nas medidas com a mistura de etanol/água usando capacitor com eletrodos interdigitados não foi observado o pico na região de baixa frequência. Os resultados experimentais foram interpretados usando-se circuitos equivalentes com o elemento de impedância de Cole-Cole (para representar a formação da dupla camada de cargas junto ao eletrodo) em série com o circuito RC em paralelo (para representar o volume da solução). O circuito com o elemento de Cole-Cole permitiu determinar com sucesso a mobilidade dos íons da solução e a espessura da dupla camada de cargas. O mesmo circuito foi usado para analisar os resultados da mistura de etanol e água obtendo-se grandezas adequadas para o volume da mistura, mas a espessura da dupla camada foi muito maior que o valor esperado. As medidas realizadas com o capacitor de eletrodos interditados para mistura de etanol/água foram analisadas substituindo-se o elemento de Cole-Cole pelo elemento CPE. Os resultados foram de grande importância para compreensão dos fenômenos físicos em sensores capacitivos e há um grande interesse do uso destes sensores para analisar a qualidade do etanol combustível.
Abstract: Electric impedance spectroscopy was employed to investigate ionic solutions of potassium chloride and mistures of ethanol-water in the frequency range from 0,1 mHz to 10 MHz. Experimental results obtained for the solutions and mixtures with a capacitor with parallel plates showed two peaks in imaginary impedance curves: one at high-frequency (at MHz range) and the other at low-frequency (mHz range). Such low-frequency peak was not observed in measurements performed with ethanol-water mixtures using an interdigitated capacitor. Impedance curves were analyzed employing equivalent circuits containing linear and non-linear impedance elements. A parallel RC circuit was used to represent the volume of the ionic solution and of the ethanol-water mixture. The Cole-Cole element, connected in series with the RC circuit, was used to represent the double layer of charges near the electrode. The equivalent circuit allowed us to obtain the mobility of the ions in the ionic solution and the thickness of the double layer. The same circuit was also used to analyze the results obtained for the ethanol-water mixtures giving a good description of the bulk properties but the thickness of the double layer was much larger than the expected one. Results of the measurements performed with the interdigitated capacitor for the ethanol-water mixtures were analyzed employing a circuit containing a constant-phase distribution element instead of the Cole-Cole one. Results presented here are of large importance for the comprehension of the physical-chemical phenomenona in capacitive sensors that have great interest to analyze the quality of the ethanol fuel.
Doutor

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02031.pdf: 7939907 bytes, checksum: 472c125a769ddf116f97ea0b005f4340 (MD5)
Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP