Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Both the CAD software and FEM software have a significant impact on engineering nowadays. Even though both are powerful tools for design and analysis, the main drawback is that CAD geometries and Finite Element models do not entirely match, which results in the necessity to re-parameterize the geometry many times during the solution cycle in FEM. Isogeometric Analysis (IGA) was proposed to fulfill this gap and create the direct link between the CAD design and FEM analysis. The main idea of IGA is to substitute the shape functions used in FEM by the shape functions used in the CAD software. In particular, one of the main drawbacks of NURBS basis functions, and therefore of IGA, is the lack of local refinement, which makes them computationally highly expensive in applications that demands a non-uniform refinement of the geometry. Polynomial splines over Hierarchical T-meshes (PHT-splines) were introduced by Deng et al. as a type of spline that allows local refinement and adaptability by means of a polynomial basis capable of parameterizing the geometry. In this work, we demonstrate the application of PHT-splines for two type of problems: time-harmonic acoustic problems, modeled by the Helmholtz equation, and fracture mechanics of thin plate problems, modeled by the Kirchhoff-Love theory. Solutions of the Helmholtz equation have two features: global oscillations associated with the wave number and local gradients caused by geometrical irregularities. The results show that after a sufficient number of degrees of freedom is used to approximate global oscillations, adaptive refinement can capture local features of the solution. The residual-based and recovery-based error estimators are compared and the performance of $p$-refinement is investigated. Moreover, an eXtended Geometry Independent Field approximaTion (XGIFT) formulation based on Polynomials Splines Over Hierarchical T-meshes (PHT-splines) for modeling both static and dynamic fracture mechanic problems for plates described by the Kirchhoff-Love theory is presented. Adaptive refinement is employed using a recovery-based error estimator. Results show that adaptive refinement can capture local features of the solution around the crack tip, improving results in both static and dynamic examples. In both cases, the simulations are done in the context of recently introduced Geometry Independent Field approximaTion (GIFT), where PHT-splines are only used to approximate the solution, while the computational domain is parameterized with NURBS. This approach builds on the natural adaptation ability of PHT-splines and avoids the re-parameterization of the NURBS geometry during the solution refinement process.

En el Perú, la Leishmaniasis es una enfermedad parasitaria de importancia en salud pública pues afecta a 12 departamentos constituyendo la segunda endemia del tipo tropical [4]. La Leishmaniasis cutánea (LC) es un tipo de Leishmaniasis que produce úlceras erosivas que crecen en forma progresiva y cuando afectan la cara produce desfiguramiento facial [5]. Debido a la toxicidad de los tratamientos actuales, médicos investigadores están desarrollando nuevos tratamientos en los que se clasifica las lesiones por estadios clínicos de evolución que depende del análisis de las dimensiones de las lesiones en términos de área, volumen, reconstrucción epitelial y otros factores. Estas medidas hasta el momento han sido obtenidas por visión directa, para lo cual no existe un método estandarizado y además es susceptible de incluir subjetividad y errores que dependen del criterio y experiencia de cada médico. Por esta razón, es necesario contar con un método cuantitativo más exacto y preciso que evite tal subjetividad. La presente investigación desarrolla un conjunto de herramientas computacionales para medir el volumen de heridas de LC y estudiar su evolución en el tiempo. Para este fin, se utiliza un escáner láser de triangulación 3D que obtiene un modelo volumétrico tridimensional de la ulceración. A partir de este modelo y utilizando técnicas de triangulación (Delaunay), interpolación de superficies (cúbica y Spline) y segmentación semi-automática basada en contornos activos, se pueden calcular parámetros de interés de la lesión estudiada: perímetro, profundidad, área y volumen. En este sentido, se logró errores de exactitud menores al 1% en medición de volumen y errores de precisión menores al 4% en mediciones de volumen, área, perímetro y profundidad. Se caracterizó al escáner láser utilizado (NextEngine Laser Scanner HD®) con un error de exactitud de 0.13mm, error de precisión de 11μm y rango de visión de 130x97mm. Así mismo, se elaboró un protocolo adecuado de adquisición de datos demostrando que es posible su aplicación para medición y monitoreo de lesiones de Leishmaniasis cutánea. Finalmente se compara la evolución en el tiempo de estos parámetros con la evolución clínica de la lesión. Resultados preliminares sugieren que los parámetros de volumen y profundidad proveen mayor información clínica sobre la evolución de la lesión. / Tesis

El presente estudio analiza los procesos de admisión y pago de una entidad de salud con la finalidad de brindar una solución que eleve el nivel de satisfacción de los clientes. En dicho análisis se realizó un estudio de tiempos para obtener información estadística del comportamiento de la llegada de los clientes y de los tiempos de espera en cola. El tiempo de permanencia total en el sistema de admisión y pago resultó ser 62 minutos. Por otro lado se analizó el comportamiento de la demanda de las especialidades ofrecidas, calculando la cantidad de consultas atendidas por cada una de ellas. / Tesis

La Leishmaniasis Cutánea es una enfermedad que puede producir complicaciones e infecciones a los que la padecen. Generalmente, los focos infecciosos están ubicados en lugares muy alejados, en donde no se encuentra personal especializado ni hospitales que posean los medicamentos indicados para el tratamiento. A causa de esto la Leishmaniasis es una enfermedad sobre la cual no se hacen suficientes investigaciones que puedan controlarla y erradicarla. La evolución y el seguimiento de la enfermedad dependen de la experiencia y del criterio del doctor tratante, ya que no se dispone de un estándar que se puedan utilizar y que les indique si la enfermedad responde positivamente o negativa a un determinado tratamiento. Este trabajo de desarrollo tiene como finalidad proporcionar una herramienta para poder comprobar la hipótesis de que el volumen de la fosa de una herida de Leishmaniasis puede ser utilizado como un biomarcador para evaluar la evolución de la enfermedad. Se desarrolló un sistema de medición de volumen ultrasónico, basado en un ecógrafo portátil y un montaje mecánico con desplazamiento lineal, el cual se utiliza para definir una separación constante de las imágenes proporcionadas por el ecógrafo. Las imágenes se almacenan en la computadora a la frecuencia de un cuadro por segundo y posteriormente son procesadas mediante el empleo de técnicas de segmentación manual y reconstrucción basada en vóxeles. Se caracterizó el equipo hallando las resoluciones del ecógrafo (Resolución axial de 0.38mm, lateral de 0.74mm y elevacional de 6mm) y la separación entre las imágenes obtenidas (0.7105mm). Luego, se analizaron objetos con volúmenes conocidos, con los cuales se hallaron los errores de estimación de volumen y la longitud mínima de un objeto para obtener una aceptable estimación de volumen. Además, se halló la precisión de la reconstrucción volumétrica que fue de 0.191ml. Debido a que la mayoría de heridas de Leishmaniasis generalmente son de menor longitud que el mínimo límite definido (30mm), que tienen volúmenes menores a la precisión del sistema y que las imágenes obtenidas poseen muchos artefactos que hacen muy difícil el discernimiento de sus límites, se concluyó que no es factible la medición de volúmenes de heridas de Leishmaniasis con el uso de un ecógrafo portátil. Sin embargo, si se utilizara otro tipo de ecógrafo con mejor resolución elevacional, sí sería posible estimar correctamente un volumen. / Tesis

We introduce a novel methodology for locally updating an existing 3D solid model of a complex monumental structure with the geometric information provided by a 3D mesh (point cloud) extracted from the digital survey of a specific sector of a monument. Solid models are fundamental for engineering analysis and conservation of monumental structures of the cultural heritage. Finite elements analysis (FEA), the most versatile and commonly used tool for the numerical simulation of the static and dynamic response of large structures, requires 3D solids which accurately represent the outside as well as the inside geometry and topology of the domain to be analyzed. However, the structural changes introduced during the lifetime of the monument and the damage caused by anthropogenic and natural factors contribute to producing complex geometrical configurations that may not be generated with the desired accuracy in standard CAD solid modeling software. On the other hand, the development of digital techniques for surveying historical buildings and cultural monuments, such as laser scanning and photogrammetric reconstruction, has made possible the creation of accurate 3D mesh models describing the geometry of those structures for multiple applications in heritage documentation, preservation, and archaeological interpretations. The proposed methodology consists of a series of procedures which utilize image processing, computer vision, and computational geometry algorithms operating on entities defined in the Solid Modeling space and the Mesh space. The operand solid model is defined as the existing solid model to be updated. The 3D mesh model containing new surface information is first aligned to the operand solid model via 3D registration and, subsequently, segmented and converted to a provisional solid model incorporating the features to be added or subtracted. Finally, provisional and operand models are combined and data is transferred through regularized Boolean operations performed in a standard CAD environment. We test the procedure on the Main Platform of the Huaca de la Luna, Trujillo, Peru, one of the most important massive earthen structures of the Moche civilization. Solid models are defined in AutoCAD while 3D meshes are recorded with a Faro Focus laser scanner. The results indicate that the proposed methodology is effective at transferring complex geometrical and topological features from the mesh to the solid modeling space. The methodology preserves, as much as possible, the initial accuracy of meshes on the geometry of the resultant solid model which would be highly difficult and time consuming using manual approaches. / Tesis

La Leishmaniasis es una enfermedad parasitaria de difícil curación caracterizada por comprometer la piel, mucosas y vísceras. Actualmente, el Grupo de Estudios de Leishmaniasis (GEL) del Instituto de Medicina Tropical Alexander von Humboldt (IMTAvH) de la Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH) evalúa la mejora del tratamiento de lesiones en la piel ocasionada por la Leishmaniasis cutánea (LC) mediante su categorización en estadíos. Como posible indicador de mejoría los médicos y personal especializado miden el área de la lesión aproximándola a una elipse y trazando el borde de la misma con una lámina transparente sobrepuesta a la superficie de la piel. Estos procedimientos presentan criterios subjetivos para su evaluación, ya que están basados en la experiencia de cada médico. Por tanto, la percepción de mejoría de la lesión presenta alta variabilidad según el médico encargado de la evaluación del tratamiento. En este documento se presenta la descripción de la enfermedad, así como una breve referencia al uso del procesamiento de imágenes aplicado a lesiones de piel y su comparación con métodos manuales. Se muestra la metodología aplicada para el reclutamiento, consentimiento y monitoreo de los pacientes y la metodología para la medición manual y automática. Se describe el proceso de adquisición de imágenes, los procedimientos para hallar el área en las mediciones manuales y las etapas del algoritmo automático para clasificar la lesión y estimar su área. Se indica la evolución del área de la lesión durante el tratamiento en distintos pacientes y se compara con los métodos manuales. Se calculó la variabilidad existente, se obtuvo resultados de hasta un 40% de variabilidad en mediciones manuales, una variabilidad alta para determinar con certeza el valor del área medida. Se mejoró el método de adquisición de imágenes propuesto por el Laboratorio de Imágenes Médicas-PUCP en una investigación previa (Ej. condiciones de iluminación). El algoritmo automático logra estimar el área de manera repetible y este puede ser comparable con los métodos manuales. De esta manera, se corrobora la factibilidad de uso de técnicas de procesamiento de imágenes para obtener el área de la lesión. En los pacientes que dieron su consentimiento para esta investigación, se halló el porcentaje de disminución del área de la lesión respecto al valor inicial, de esta forma, es factible ubicar la lesión en uno de los cinco estadíos propuestos por el GEL-UPCH. Finalmente, se recomienda seguir con la presente investigación haciendo el seguimiento a nuevos pacientes que presenten LC al menos al 95% del tiempo de tratamiento para lograr una validación médica. El área de piel infiltrada no pudo ser estimada debido a que su clasificación depende de la textura de la piel y no del color. Por tanto, se propone y recomienda utilizar alguna técnica de ultrasonido que pueda estimar la rigidez de la piel enferma, de esta manera, se pueda estimar el área para piel infiltrada. / Tesis

El tema de tesis ANÁLISIS Y DISEÑO DE EDIFICIOS ASISTIDO POR COMPUTADORAS, se ha desarrollado con la finalidad de servir de material didáctico a todas aquellas personas que pretendan iniciarse en el uso de un programa de análisis de edificios, en este caso el programa ETABS. / Tesis

Desde que aparecieron las impresoras 3D, han venido evolucionando tanto desde las máquinas para imprimir, así como los materiales que se pueden utilizar para crear los resultados finales. En ese sentido, las aplicaciones van en aumento, debido no solo a la variedad de resultados, sino que también en base al menor costo de los insumos y acceso a las tecnologías diversas tales como, software con código abierto, escáner, drones, entre otros. Las aplicaciones varían desde piezas muy resistentes, hasta cosas impensadas como la impresión de comestibles, en ese sentido estamos ante un cambio importante a nivel tecnológico. Esto sin embargo no es nuevo y tiene como todo un proceso de maduración para ingresar a todos los segmentos. Las empresas Mineras en Perú, invierten parte de su presupuesto en investigación de nuevas tecnologías, pero siempre con el cuidado de no arriesgar en demasía sus procesos productivos ya que alguna parada de producción significa pérdidas cuantiosas para todos los interesados sean directos o indirectos. Luego de realizar algunas entrevistas y conocer acerca de la industria minera, se puede notar que ingresar al sector minero, dependerá del trabajo conjunto tanto de los proveedores de la tecnología de impresión 3D, como de los usuarios de las empresas mineras que puedan encontrar en sus áreas maneras de incluir esta tecnología. Es importante trazar una ruta de confianza para esta tecnología, a fin de que pueda ingresar con pasos específicos al sector minero, y sin perjuicio de las partes. / Since 3D printers appeared, there have been and evolution, both from the machines to print, as well as the materials that can be used to create the final results. In that sense, the applications are increasing, due not only to the variety of results, but also based on the lower cost of inputs and access to various technologies, such as open source software, scanners, drones, among others. Applications vary from very resistant pieces, to unthinkable things, like the printing of groceries, in that sense, we are facing a major change at a technological level. This however, is not new and has as a whole maturation process to enter all the segments. Mining companies in Peru invest part of their budget in research of new technologies, but always with the care of not risking too much their productive processes, because if there is some production stop, they will have significant losses for all those interested, whether direct or indirect. After conducting some interviews and learning about the mining industry, it can be noted that entering the mining sector will depend on the joint work of both the 3D printing technology providers and the users of the mining companies that they can find in their areas ways to include this technology. It is important to draw a reliable route for this technology, so that it can enter with specific steps to the mining sector, without prejudice to the parties. / Trabajo de investigación

Creación de superficie utilizando curvas de nivel en Autodesk Civil 3D 2006.

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