El presente proyecto consiste en el estudio de la intersección de las avenidas Arequipa y Aramburú, en la ciudad de Lima. Se observaron distintos problemas relacionados a la gestión del tránsito y a la seguridad de los ciclistas y peatones, para los cuales se buscó proponer mejoras. El trabajo consistió en cinco etapas. En la primera, recolección de datos, se obtuvo la información necesaria para el estudio mediante filmaciones, mediciones y listas de chequeo. La segunda etapa correspondió a la construcción de un modelo de microsimulación en el programa computacional Vissim 8, donde se ingresaron los datos obtenidos en la primera etapa durante la hora punta. Luego, en la tercera etapa, se efectuó la calibración del modelo, es decir, mediante un análisis estadístico, se utilizó el parámetro de tiempos de viaje para comprobar que el modelo creado con el software representaba lo que ocurría en la intersección realmente. Después, en la cuarta etapa, se llevó a cabo la validación del modelo. En esta etapa, se ingresaron los datos registrados durante la hora valle, con el fin de verificar que el modelo de microsimulación serviría para replicar condiciones en distintos escenarios de la intersección de estudio. Finalmente, con el modelo de microsimulación calibrado y validado, se prosiguió con la última etapa correspondiente a la evaluación de propuestas de mejora. Estas fueron divididas en dos grupos, las mejoras en la geometría (islas de refugio, distribución de carriles, etc.) y las mejoras en la gestión del tránsito (tiempos del semáforo y señalización). Al identificar los problemas observados en la intersección, en complemento con los espacios en desuso, se obtuvieron soluciones que mejorarían de manera cuantitativa y cualitativa el tránsito en la intersección, especialmente la seguridad de los ciclistas. Las propuestas de mejora incluyeron cambios en el ciclo del semáforo y en la geometría de la intersección. Para comprobar que estas propuestas efectivamente mejorarían el tránsito en la intersección, se compararon parámetros de eficiencia como tiempos de viaje, demoras y velocidades entre el modelo original y el modelo nuevo. Luego de un análisis comparativo, se concluyó que si bien los tiempos de viaje de los vehículos motorizados en uno de los accesos se incrementaron en 50 segundos, su seguridad y la de los demás usuarios se vería beneficiada, además el rendimiento global de la intersección mejoró significativamente, reduciéndose las demoras en la red en 20 segundos. Por último, el modelo de microsimulación realizado en el programa Vissim 8 fue representativo en cuanto a las condiciones de la intersección en estudio, lo cual fue de gran ayuda para identificar las consideraciones a tener en cuenta para el diseño de una intersección inclusiva y sostenible. / Tesis

El presente trabajo desarrolla el diseño y la simulación de un modelo de un plan de evacuación en caso de emergencia por tsunami en el distrito La Punta. Debido a la creciente cantidad de desastres de origen natural a nivel mundial y en América Latina surge esta investigación. En el Perú, se encuentra uno de los litorales más vulnerables de Sudamérica, expuesta a inundaciones por causa de tsunami, pudiendo ser la causa de un gran número de pérdidas en el país. El Instituto Nacional de Defensa Civil (INDECI) ha obtenido un modelo digital de elevación con grillas para estimar escenarios sísmicos y sus repercusiones en tsunamis hipotéticos. Uno de estos escenarios es un terremoto de magnitud 8.5 Mw con epicentro en el mar, frente al Callao, coincidiendo con el terremoto más probable que podría ocurrir en Lima, donde se sabe que las primeras olas llegarían a las costas de La Punta en 15 minutos. El objetivo principal de la tesis es poder optimizar el número de recursos y número de personas evacuadas a una zona segura fuera del distrito La Punta. En ese sentido, se busca una mejor preparación ante un desastre por tsunami para reducir el número de pérdidas. En este trabajo se propone el cumplimiento del objetivo a través de optimizar las rutas de escape a utilizar de los vehículos de la zona. Luego se confirma la viabilidad de estas rutas a través de un modelo de simulación por dinámica de transportes de camino dirigido. La demanda de vehículos se obtuvo a través de información de INDECI de población de la zona; dado que se estima resultados para dos tiempos del día distintos se usó información de población por manzanas y densidad de tráfico poblacional. Por último, se concluye que dos variables juegan un importante rol en la cantidad de vehículos evacuados en el límite de tiempo que llegan las olas a las costas de La Punta, el tráfico inicial y el tiempo de reacción de las personas para poder salir del distrito, de estas variables se conoce que cuando se compara los escenarios día y noche, siendo este último con menor tráfico inicial, se llegan a localizar 100 vehículos más dentro de la zona segura en el tiempo establecido de 15 minutos; por otro lado, cuando se compara un tiempo menor de reacción con uno mayor, diferencia de 3 minutos, se logra localizar 328 vehículos más dentro de la zona segura; se debe trabajar ambas variables en conjunto para maximizar el número de personas evacuadas. Hoy en día el distrito La Punta y Callao deben reforzar estas ideas e indicar las vías de escape en sus planes de evacuación.

La tesis muestra la implementación de un simulador para sistemas ópticos. La plataforma utilizada para tal fin fue el software Matlab®, en el diseño se contempló el manejo de hasta 3 elementos ópticos diferentes; los cuales son utilizados en la formación básica de imágenes, combinados a lo largo de un eje óptico. El propósito fue el de dotar de capacidad analítica a los simuladores ópticos actuales. Para tal efecto se utilizaron matrices de transferencia óptica con el fin de sistematizar los procesos; y el algebra simbólica para expresar y operar las ecuaciones que gobiernan los sistemas ópticos. Las funciones del simulador desarrollado permiten manejar, de esta manera, sistemas ópticos complejos, en los cuales no sólo se tengan elementos ópticos, es decir, además permite integrar las ecuaciones del sistema óptico al de sistemas de otros campos. Debido a que los simuladores existentes no permiten esta integración, el desarrollo del simulador propuesto se hizo necesario. El simulador desarrollado se probó primeramente en un sistema sencillo, con la finalidad de verificar su correcto funcionamiento. Posteriormente se aplicó este simulador en un caso específico de control de un microscopio electrónico de escaneo y transmisión para mostrar su funcionamiento y además para ejemplificar la manera en que este puede ayudar en la integración de sistemas ópticos con otros sistemas de tipo mecánico o electrónico.

Las enfermedades crónicas son altamente prevalentes en nuestra sociedad. En muchos casos el tratamiento más efectivo es el trasplante del órgano afectado, pero puede complicarse debido a la enfermedad de injerto contra huésped. Si bien existen medicamentos para reducir los efectos de esta enfermedad, ninguno la elimina y la búsqueda de sustitutos es altamente costosa. La toxicidad de un nuevo fármaco se evalúa principalmente en tres órganos: corazón, hígado y riñón. La evaluación comienza en la etapa in vitro, en condiciones estáticas, diferentes a las condiciones en el cuerpo humano, donde todo es dinámico y se encuentra conectado. Por este motivo, en este trabajo se desarrolló simulaciones computacionales dinámicas de micro bioreactores para la evaluación in vitro de la toxicidad de fármacos, con el fin de sostener matemáticamente los modelos in vitro. Se diseñaron diversos modelos de organ-on-a-chip para cada uno de los tejidos, luego se interconectaron y se agregó un mezclador pasivo, para mezclar sangre humana con una solución de medicamento modelo. Se caracterizaron los campos de velocidad, presión y concentración de cada una de las partes del sistema separados e interconectados, para evaluar los valores de esfuerzo cortante, la presencia de vórtices y el grado de mezclado de ambas soluciones. Las simulaciones demuestran que no se presentan vórtices en los lugares de siembra de ninguno de los chips, y que la sangre y la solución de medicamento se mezclan completamente. El chip diseñado para cardiomiocitos supera el límite superior de esfuerzo cortante de 2.6 Pa establecido. La implementación de los chips fue posible mediante manufactura aditiva y se verificó la integridad de los canales por medios ópticos. Se evidenció la utilidad del uso de simulaciones computacionales en aras de dilucidar los resultados de un prototipo previo a su construcción y la viabilidad de construir microbioreactores a la medida para evaluar toxicidad de fármacos in vitro.

La congestión vehicular es uno de los principales problemas que enfrentan las metrópolis, sobre todo en países en vías de desarrollo como el Perú. El crecimiento poblacional genera mayor demanda de viviendas, por lo que los proyectos inmobiliarios de edificaciones multifamiliares abundan en la ciudad. Y las zonas de trabajo de las construcciones que abarcan vías urbanas acarrean dificultades en la circulación peatonal y vehicular, dado que por lo general ocupan veredas y carriles. A ello se le suman las condiciones de informalidad presentes en el transporte público, como por ejemplo los paraderos improvisados y el mal uso de los carriles destinados al tránsito exclusivo de transporte público masivo. Con el objetivo de caracterizar la circulación en la zona de estudio se empleó la microsimulación en los softwares VISSIM, y VISWALK 8.0. Con frecuencia se utilizan estas herramientas para modelar el movimiento de vehículos y peatones en una red de tráfico, y de este modo evaluar el rendimiento operacional bajo diversas condiciones de geometría, demanda y control. Sin embargo, pocos estudios han utilizado microsimulación para analizar las interacciones entre peatones, vehículos, y sus potenciales conflictos, dentro del contexto de las vías exclusivas para transporte público. La investigación se realizó en una sección de una vía arterial de Lima Metropolitana. Para el estudio se analizó un tramo que comprende dos intersecciones semaforizadas con significativa influencia entre ellas. Y se identificaron tres escenarios diferentes durante hora punta: el primero que corresponde a un día típico, el segundo visibiliza el cierre de las pistas auxiliares de la avenida por actividades constructivas de una edificación multifamiliar, y el tercero refleja un escenario en el cual la calzada central es exclusiva para el tránsito de transporte público y las auxiliares para otros tipos de vehículos. Posteriormente, se utilizó la microsimulación para modelar, medir y evaluar los potenciales beneficios de implementar tratamiento prioritario para el autobús. El modelo se calibró, validó y, por último, se modelaron dos escenarios adicionales con las condiciones de circulación correspondientes. Los resultados mostraron que, si por la calzada central sólo transitan vehículos de transporte público masivo y las vías auxiliares quedan para el uso de los demás tipos de vehículos, en las pistas centrales los tiempos de viaje vehiculares disminuyen 24.53%, además los tiempos de viaje peatonales disminuyen 16.89% en el crucero peatonal con mayores conflictos, y las longitudes de cola disminuyen 67.31% en dirección NE-SO y 43.68% en dirección SO-NE. Asimismo, se puede utilizar la microsimulación para predecir el comportamiento de las vías exclusivas para el transporte público en vías donde el tránsito del transporte público sea considerable. En suma, las pruebas de escenarios y los resultados pueden servir para comparar y evaluar las posibles mejoras en circulación que se darían al implantar medidas para un adecuado uso de la pista central de la avenida Brasil.

Las comunicaciones entre vehículos se perfilan a ser ampliamente utilizadas en el futuro; es por ello que en el presente trabajo se estudió y caracterizó de forma teórica y mediante simulaciones el canal móvil para aplicaciones V2V. Para lograrlo, se empleó un modelo de canal multitrayecto variante en el tiempo en el cual las amplitudes de cada uno de los trayectos existentes fueron representadas con la distribución de probabilidad de Weibull y su respectivo efecto doppler asociado; asimismo, se modeló la no estacionariedad en el dominio del tiempo empleando un proceso de prendido y apagado de cada trayecto en un determinado instante de tiempo usando la distribución de probabilidad uniforme y se garantizó la correlación de cada uno de ellos empelando un algoritmo publicado en la literatura existente. Con todo esto, se implementó el modelo usando Matlab y se validó su correcto funcionamiento realizando simulaciones con datos reales obtenidos de mediciones. Finalmente, se realizó el análisis de la numerología para cada escenario simulado, teniendo en cuenta el marco de 5G-NR. / Vehicle-to-vehicle communications are set to be widely used in the future; that is why in the present work the mobile channel for V2V applications was studied and characterized theoretically and through simulations. To achieve this, a time-varying multipath channel model was used in which the amplitudes of each of the existing paths were represented with the Weibull probability distribution and its respective associated Doppler effect; likewise, the non-stationarity in the time domain was modeled using a process of turning each path on and off at a given instant of time using the uniform probability distribution and the correlation of each one of them was guaranteed using an algorithm published in the existing literature. With all this, the model was implemented using Matlab and its correct functioning was validated by carrying out simulations with real data obtained from measurements. Finally, the numerology analysis was performed for each simulated scenario, considering the 5G-NR framework.

En la presente tesis se ha evaluado la situación actual del área de emergencia , zona adultos de un hospital público, utilizando simulación de eventos discreta, con el objetivo de brindar propuestas de mejora que permitan reducir el tiempo total de permanencia del paciente en el sistema. Este sistema está formado por cuatro tópicos de atención: medicina, cirugía, traumatología y shock trauma. El paciente ingresa al sistema, tiene una primera revisión en Triaje donde se le asigna un tópico de atención, pasa a admisión, luego se dirige al tópico que le asignaron, recibe la atención, y según la evaluación del doctor el paciente puede seguir diferentes recorridos, los cuales se detallan en el desarrollo de la tesis. Emergencia adultos, funciona las 24 horas del día durante toda la semana, siendo las mañanas las horas en que más pacientes llegan al sistema. Se simularon 80 réplicas, cada una de una semana de duración, donde se identificó a los pacientes de alivio, los cuales se atienden en el tópico de medicina, y a los de medicina y cirugía con resultados de análisis, como los más críticos en el sistema. Para disminuir sus tiempos totales de permanencia en el sistema se propusieron diversas modificaciones al modelo, siendo un nuevo horario de trabajo para los doctores de medicina la mejor solución encontrada. Esta propuesta, que sugiere se tengan 4 doctores durante las primeras 12 horas y 2 durante las 12 horas restantes, fue la que permitió tener mayores reducciones en los tiempos de estos pacientes; sin embargo, el tiempo que toma obtener resultados de análisis es una variable crítica que afecta directamente en el tiempo total del paciente, por lo que se recomendó efectuar un estudio posterior en esta área.

La utilización de robots móviles en el campo de la robótica industrial y la robótica de servicio es cada vez mayor. La mayoría de los diseños de estos robots móviles posen la denominada tracción diferencial. Esta no permite el movimiento omnidireccional y requiere de complejos algoritmos de control para la generación de trayectorias. Por otro lado, los robots que poseen tracción omnidireccional han sido poco estudiados. El objetivo de la tesis es diseñar e implementar un robot móvil con una esfera de tracción omnidireccional, que permita al robot realizar cambios repentinos de trayectoria sin tener que realizar giros. El robot tendrá una única esfera de tracción que será actuada por dos motores eléctricos. El control de los motores permitirá controlar el movimiento omnidireccional en el plano de desplazamiento del robot. El tamaño de la base del robot será de 10cm x 10cm y los motores eléctricos son controlados por un microcontrolador ATMEGA88PA y un controlador de motor L298 a través de señales moduladas por ancho de pulso (PWM). Se realizarán y documentarán diferentes experimentos de generación de movimiento (lateral, diagonal y circular) y en base a estos resultados el diseño del robot será evaluado.

En el presente trabajo se ha realizado una caracterización de un vehículo aéreo no tripulado. Esta caracterización consiste en obtener la distribución de carga del vehículo analizado realizando cálculos aerodinámicos en base a las teorías tradicionales, seguido de una comprobación de resultados mediante simulaciones con ayuda de software CFD y finalmente una prueba de vuelo para corroborar lo obtenido. Los resultados del análisis aerodinámico difieren a los de la simulación con ayuda de software CFD ya que las fuerzas de sustentación y arrastre obtenidas mediante esta última, son 39% y 25% menores respectivamente, en comparación con los resultados analíticos. Esta reducción de las fuerzas obligó a realizar un vuelo con menos carga para evitar un posible accidente. El vuelo comprobó lo obtenido mediante análisis con software CFD, ya que el vehículo despegó del suelo y realizó un vuelo bastante estable, cumpliendo con los requerimientos definidos en el presente trabajo, se comprobó de esta forma que la metodología utilizada es útil para el análisis de otros vehículos. El peso vacío operativo del VANT es de 1.1 kilogramos, el peso a combustible a cero es de 1.675 kilogramos y el peso de despegue es de 2.175 kilogramos, lo que resulta en una carga útil posible de 0.575 kilogramos y una carga alar de 4.83 kg/m2. Finalmente, las velocidades alcanzadas están entre los 12 y 18 m/s, lo que corrobora que el resultado de la simulación brinda valores de carga adecuados, que se pueden utilizar si se requiere conocer las capacidades de un diseño en particular.

En el presente trabajo se describe las etapas de análisis, diagnóstico, propuesta de mejora de proceso, desarrollo de la propuesta de mejora y, finalmente, los resultados obtenidos del proceso de atención de los pacientes en el área de emergencias de un hospital público, en el cual se buscó de reducir los tiempos de espera en cola; debido a que este es uno de los principales problemas que se muestran frecuentemente en instituciones de atención de salud. El uso de la simulación de eventos discretos, la cual fue determinada como la mejor alternativa para solucionar la problemática, permitió desarrollar un modelo que representa la realidad de los procesos de atención de los pacientes en las diversas estaciones del área de emergencia, así como el flujo de personas a lo largo del área, con el fin de encontrar aquellas estaciones, y los sub procesos asociados, en donde se generan mayores tiempos de espera y, mediante la aplicación de la mejora propuesta, reducirlas. La mejora de procesos debe ser factible, tanto técnica como económica, ya que busca el perfeccionamiento de una empresa y del desempeño de sus procesos. En el análisis de datos se trabajó con data obtenida de la medición de tiempos hecha y de los registros previos que la institución misma poseía, cuanto más precisa sea esta medición más beneficiosa será para la toma de decisiones; debido a que, lo que se busca con esta es encontrar una función estadística que represente adecuadamente los tiempos de los procesos involucrados, de modo que los datos de salida obtenidos del modelo simulado reflejen correctamente la realidad. El modelo de simulación debe representar al más mínimo detalle el flujo del proceso en la realidad, tomando en cuenta todas las variables externas que alteren al sistema. Una vez terminada la modelación del sistema, se deben validar los datos de salida obtenidos del modelo, con lo que se sustentará la validez del modelo. Para esta validación, se debe demostrar que los datos de salida se encuentran dentro de los intervalos de confianza definidos, además de presentar condiciones que permitan truncar periodos de calentamiento. Una vez validados los resultados, se generó un modelo de optimización el cual contiene restricciones de operación y una función objetivo de minimización de tiempos en el hospital. Este resultado, generó un descenso de 43% sobre el tiempo total de espera inicial; adicionalmente, se evaluó económicamente los factores implicados al logro de este resultado obteniendo un valor presente neto de S/. 967’541.83 y una Tasa Interna de Retorno del 47.133%, demostrando así la viabilidad de la propuesta obtenida.