En esta tesis se presentan algunos modelos intermediarios del movimiento roto-traslatorio de un satélite u otro cuerpo celeste menor alrededor de uno esférico y mucho más masivo, considerando condiciones iniciales para las cuales la perturbación gravitatoria es la predominante sobre otros tipos de perturbaciones como la magnética o la aerodinámica, entre otras. En particular, analizaremos el conocido como “problema de gradiente de gravedad”, esto es, la aproximación de MacCullagh del desarrollo en serie del potencial gravitatorio, haciendo uso del concepto de intermediario, que posee una larga tradición tanto en Astronomía como en Astrodinámica. Debido a la complejidad del problema, encuadrado dentro de lo que se conoce como “problema completo de dos cuerpos”, los modelos propuestos hasta la fecha se basan en una serie de suposiciones que simplifican el problema con objeto de poder abordarlo tanto analítica como numéricamente. Con esta intención, suponemos que el tamaño del cuerpo secundario es despreciable respecto a la distancia que lo separa del primero, por lo que podemos simplificar el potencial del problema empleando la aproximación de MacCullagh. Posteriormente, en el capítulo 2, por medio de truncaciones definiremos cinco intermediarios donde se emplean las variables Polares Nodales para el movimiento orbital, y las de Andoyer para el movimiento rotacional. En el capítulo 3 se estudian dos modelos de intermediarios de órbita circular, denotados por H(υ) y H(ν,φ). Una característica común de ambos modelos es la existencia de gran cantidad de condiciones de equilibrios relativos para movimientos de rotación lentos. En este sentido, con respecto a la visión clásica estática del espacio reducido del problema del sólido libre, cabe destacar que los presentes modelos producen cambios en la estabilidad de los equilibrios relativos, no siendo siempre inestable el correspondiente a la segunda componente del vector momento angular rotacional. En general, ambos modelos presentan dinámicas fuertemente influenciadas por el valor sus integrales y momentos de inercia del sólido en órbita. En particular, para valores elevados del momento angular rotacional, es decir, rotaciones rápidas, se observan mejores prestaciones del intermediario H(ν) que del H(ν,φ) con respecto al modelo completo truncado. Las comparaciones se realizan para varias inclinaciones fijas del plano del momento angular rotacional y para tres ternas diferentes de valores de momentos de inercia (una de ellas representando objetos casi axial-simétricos, otra representando objetos fuertemente tri-axiales o tri-inerciales, y otra describiendo cuerpos intermedios más conservadores). Se observa que, a mayor inclinación y triaxilidad, los modelos resultan menos fiables en comparación con el modelo completo. Finalmente, en el capítulo 4 abordamos la búsqueda de nuevos intermediarios radiales roto-orbitales. Dado que para el caso de radio no constante existen un buen número de técnicas de la Mecánica Clásica a investigar, el capítulo cuatro pretende ser un primer paso en el complejo proceso de búsqueda y caracterización de intermediarios que requiere más investigación. Aplicando la misma filosofía que en el capítulo anterior, nos encontramos con que el intermediario resulta ser no separable debido a la presencia del momento de Andoyer N, el cual provoca que el subsistema de Andoyer no sea separable al estar involucrada la variable radial. Estamos pues, ante un modelo aproximado de dos grados de libertad con prestaciones llamativas de cara al estudio del modelo completo. Para no perder la separabilidad de las variables del problema, estudiamos el modelo axial-simétrico, que define un sistema 1-GDL integrable, que será analizado analíticamente, integrando el modelo para después numéricamente hacer comparaciones con el modelo completo y con el modelo aproximado. Las simulaciones numéricas realizadas reflejan escenarios muy similares a los que nos encontramos en el caso de los intermediarios de órbita circular. / In this thesis, some intermediary models for the spin-orbit motion of a satellite (or another minor celestial body) around a much more massive spherical body are presented, considering initial conditions for which the influence of the gravitational perturbation is greater than other perturbations such as magnetic or aerodynamic, among others. In particular, we discuss the so-called "gravity gradient problem", i.e., the MacCullagh’s approximation of the power series of gravitational potential, using the concept of intermediary, which has a long tradition in both Astronomy and Astrodynamics. Due to the complexity of this problem, that fits within the so-called “full two body problem”, the proposed models so far are based on a number of assumptions that simplify the problem in order to address it both analytically and numerically. For this purpose, we assume that the size of the secondary body is negligible when compared to the distance between the two bodies involved, hence we can simplify the problem using MacCullagh’s approximation. In chapter 2, we define five intermediaries by means of the corresponding truncations. Polar Nodal variables are used to describe the orbital motion, whereas Andoyer’s are used for rotational motion. In Chapter 3, two intermediary models for bodies moving in a circular orbit are studied, that we have denoted by H( ) and H(ν, φ). A common feature of both models is the existence of a large amount of relative equilibria conditions for slow rotational motions. Thus, with respect to the static view of the reduced space of the free rigid body problem, we point out that these models produce changes in the stability of the relative equilibria, in such a way that the equilibrium corresponding to the second component of the rotational angular momentum vector is not always unstable, as happens for the free rigid body model. Overall, both models are observed to have dynamics strongly influenced by their integrals and moments of inertia of the orbiting body. In particular, for high values of the rotational angular momentum, i.e., fast rotations, better performances are seen for the intermediary H(ν) against H(ν, φ) with respect to the full model. Comparisons are addressed for several inclinations of the rotational angular momentum plane and for three different sets of moments of inertia (one of them representing nearly axisymmetric bodies, another one representing tri-axial or tri-inertial bodies, and the last one representing more regular bodies between the previous two sets). It is observed that, the greater the inclination and triaxiality, the lesser reliable the models when comparing with the full model. Finally, in Chapter 4 we address the search for new spin-orbit radial intermediaries. The goal of this chapter is to give the first steps in the complex process of searching and characterizing of intermediaries that requires more research. Applying the same methodolgy as in the previous chapter, we find our first radial intermediary to be not integrable due to the presence of the Andoyer momenta N, which causes the Andoyer subsystem of differential equations to be not separable due to the involvement of the radial variable. We have, therefore, an approximate model of two degrees of freedom with striking performances to face the study of the full model. However, in order to have an integrable model, we study the axisymmetric case, which defines a 1-DOF system, which will be analyzed analytically, by integrating the model, and then we will address numerical comparison with the full model and the approximate model. These numerical simulations show very similar scenarios to those found for the case of the intermediaries moving in a circular orbit.

En enero de 2012 entró en vigor la Directiva 2009/40/CE, relativa a la inspección técnica de los vehículos a motor y sus remolques, cuyo Anexo II fue modificado por la Directiva 2010/48/UE. Dicha directiva establece que, para la medición de la eficacia de frenado de servicio de los vehículos de más de 3500 kg, se debe aplicar la norma ISO 21069-1 o un método equivalente. La consecuencia fundamental es el establecimiento de valores de eficacia de frenada para vehículos industriales cargados, lo que supone, en la práctica, variar los procedimientos de medición en todos los centros de inspección técnica de vehículos, con fuertes inversiones en maquinaria y obra civil, además de plantear un problema para los usuarios de cierto tipo de vehículos que no pueden presentarse a inspección cargados, como es el caso de los autobuses y los vehículos que transportan mercancías peligrosas. En el presente artículo, se analizan los procedimientos descritos en la citada norma con el propósito de encontrar el más adecuado para su implantación en las estaciones de ITV, útil para todos los tipos de vehículos, minimizando las inversiones a realizar, y cumpliendo con el requisito indicado en la Directiva que sostiene que la inspección técnica “debe ser relativamente simple, rápida y barata”. / En enero de 2012 entró en vigor la Directiva 2009/40/CE, relativa a la inspección técnica de los vehículos a motor y sus remolques, cuyo Anexo II fue modificado por la Directiva 2010/48/UE. Dicha directiva establece que, para la medición de la eficacia de frenado de servicio de los vehículos de más de 3500 kg, se debe aplicar la norma ISO 21069-1 o un método equivalente. La consecuencia fundamental es el establecimiento de valores de eficacia de frenada para vehículos industriales cargados, lo que supone, en la práctica, variar los procedimientos de medición en todos los centros de inspección técnica de vehículos, con fuertes inversiones en maquinaria y obra civil, además de plantear un problema para los usuarios de cierto tipo de vehículos que no pueden presentarse a inspección cargados, como es el caso de los autobuses y los vehículos que transportan mercancías peligrosas. En el presente artículo, se analizan los procedimientos descritos en la citada norma con el propósito de encontrar el más adecuado para su implantación en las estaciones de ITV, útil para todos los tipos de vehículos, minimizando las inversiones a realizar, y cumpliendo con el requisito indicado en la Directiva que sostiene que la inspección técnica “debe ser relativamente simple, rápida y barata”.

La fase de transición se define como el proceso de cambiar de un plan de semaforización o de tiempos de semáforos a otro. Este proceso puede conducir a graves interrupciones en el flujo de tráfico provocando congestión y costos asociados con el tiempo adicional de viaje, el consumo de combustible y las emisiones de gases contaminantes a la atmosfera. Esta investigación propone el diseño de un modelo matemático no lineal para mejorar el rendimiento de la transición entre los planes de frecuencia de la señal en las intersecciones coordinadas. El modelo comprende la minimización de una función de costos sociales, que incluye una reducción en la demora, las emisiones de gases y el consumo de combustible, considerando múltiples objetivos que adoptan más medidas de efectividad. Para resolver el modelo matemático se diseña un algoritmo de colonia de hormigas que permite encontrar los parámetros óptimos de coordinación durante la fase de transición. Además la evaluación de la eficacia del nuevo modelo, su validez y utilidad se han comprobado mediante su aplicación en dos casos de estudios y un caso real para un corredor en la ciudad de Santander. Esta evaluación se realizó sobre la base de la capacidad del modelo para reducir al mínimo los retardos, las emisiones de contaminación del aire y el consumo de combustible. El modelo es eficiente en tanto que permite reducir los costos sociales asociados con el período de transición. / The transition phase is defined as the process of changing from one traffic-timing plan to another. This process may lead to serious disruptions in traffic flow causing congestion and extra costs associated with additional travel time, fuel consumption and emissions of polluting gases into the atmosphere. This research proposes the design of a nonlinear mathematical model to improve the performance of the transition between signal frequency plans in coordinated intersections. The model includes the minimization of a social cost function that incorporates a reduction in delay, gas emissions and fuel consumption, considering multiple objectives that adopt more effectiveness measures. To solve the mathematical model, an ant colony algorithm is designed to find the optimal coordination parameters during the transition phase. In addition, the new model effectiveness, its validity and usefulness have been proven through its application in two case studies and a real case of a traffic corridor in the city of Santander. This assessment was made based on the model's ability to minimize delays, emissions of air pollution and fuel consumption and its effectiveness in reducing the social costs associated with the transition period.

El presente trabajo de titulo se llevo a cabo durante el semestre de otoño del año 2007, y formó parte de una iniciativa en el campo del desarrollo de hardware de la empresa Tastets System Ltda., con un amplio conocimiento en el campo de localización de vehículos y control de costos en flotas de transporte. El objetivo principal de la memoria fue el diseño y construcción de un prototipo base para un terminal de datos móvil como el especificado en la Resolución Exenta N°1081 de la Dirección del Trabajo del Gobierno de Chile, donde se describe un sistema automatizado de control de asistencia y horas de trabajo para trabajadores del transporte interurbano de pasajeros. Si bien la implementación tiene por objetivo el mercado del transporte de carga, se propuso como exigencia principal el hecho de que el desarrollo debía cumplir al menos con las exigencias ahí planteadas. La memoria parte por una inducción al tema de localización de vehículos mediante tecnología GPS, una reseña de redes de comunicación inalámbricas y GSM, en particular GPRS con un análisis de velocidades de transmisión y ventajas y desventajas de cada uno de los sistemas. En el desarrollo tomó relevancia el levantamiento de requerimientos a partir de las especificaciones funcionales planteadas en la Resolución N°1081, levantamiento que sirvió para establecer los requerimientos de Hardware y Software del terminal. Una vez determinados los requerimientos y especificaciones se procedió al diseño del Hardware, tomando en cuenta las exigencias planteadas por los fabricantes de los distintos componentes del terminal, como por ejemplo las exigencias del módulo inalámbrico Siemens XT65 a nivel de fuente de alimentación, distribución de componentes y conexiones necesarias para su correcto funcionamiento. El resultado fue la construcción de una plataforma que servirá para el desarrollo del software necesario para cumplir con los requerimientos planteados, y que sirve como base para el desarrollo de una versión comercial del terminal de datos, donde tendrán que evaluarse los requerimientos de los clientes que están dispuestos a incorporar el terminal de control de asistencia a su servicio de control de flotas. Como trabajo futuro queda la evaluación de incorporar alguna otra funcionalidad a nivel de hardware que pueda también agregar valor al desarrollo, como fue la incorporación de CAN, y optimizar el diseño para la reducción de costos de fabricación y componentes.