El presente trabajo de tesis titulado “Implementación de resultados del ensayo a escala real acelerado en el diseño de pavimentos en el Perú – 2017” consiste en comparar los resultados de APT del Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (Lanamme) de la Universidad de Costa Rica (UCR) con los resultados obtenidos por el software versión 0.7 del MEPDG (Mechanistic Empiric Pavement Design Guide) desarrollado en EE.UU. y luego replicar este ejercicio con datos y carreteras peruanas, con todas las limitaciones que esto conlleva, con el objetivo de poder predecir de la mejor manera posible el comportamiento de las carreteras peruanas evaluadas. / Tesis

METODOLOGÍAS ANALÍTICAS BASADAS EN ESPECTROSCOPIA DE INFRARROJO Y CALIBRACIÓN MULTIVARIANTE. APLICACIÓN A LA INDUSTRIA PETROQUÍMICAResumAquesta tesi doctoral presenta el desenvolupament i l'aplicació de metodologies analítiques basades en la combinació de mesures espectroscòpiques d'infraroig amb mètodes quimiomètrics d'anàlisi multivariant. Les aplicacions desenvolupades s'han centrat en la determinació quantitativa de propietats físiques i químiques d'interès per a la indústria petroquímica. Al si d'aquesta tesi, s'ha tractat l'anàlisi de la nafta de petroli, així com de diferents tipus de polímers i copolímers de polipropilè (PP). El interès que tenen aquests tipus de mètodes analítics a l'àmbit industrial és la reducció del temps d'anàlisi, així com la facilitat per acoblar-los a l'anàlisi en línia, fet que es tradueix en una importat millora de l'eficàcia i qualitat en la producció. Per aquests dos tipus de mostres (nafta i polipropilè), s'han desenvolupat models de calibració multivariants per mínims quadrats parcials (PLS), fent servir tant mesures de l'espectroscòpia d'infraroig mig com de l'infraroig proper. Per a la nafta s'han desenvolupat models de calibrat per a la determinación desglossada, per famílies i per nombre de carbonis, dels diferents hidrocarburs presents a la mostra. Al polipropilè s'han desenvolupat models per a la determinació del contingut en etilè, que s'addiciona a la mostra en forma de polímer gomòs per a millorar les seves qualitats mecàniques, per a la determinació de l'índex de fluïdesa i per a la viscositat. També s'han abordat altres aspectes de caire pràctic relacionats amb els models multivariants com són el control de la estabilitat (gràfics de Shewhart, T2 i Q) i la seva transferència (SBC, PDS) a noves situacions experimentals. L'interès d'aquests aspectes està justificat pel considerable esforç i temps que requereix un procés de recalibració complet. Un altre aspecte de la calibració multivariant estudiat en aquesta tesi ha estat la detecció de mesures discrepants. Les eines de detecció (T2 i Q) aplicades a l'anàlisi de noves mostres, permeten detectar errors i fenòmens inesperats, d'especial interès a l'àmbit industrial.Un últim aspecte dels models multivariants que s'ha considerat en aquesta tesi ha estat la selecció de variables prèvia al desenvolupament del model. La selecció de longituds d'ona en base a criteris espectroscòpics (2ª derivada i PCA) ha permès l'ús de models de calibració més simples, amb errors de predicció comparables als dels models models que fan servir tot l'espectre. El desenvolupament de les diferents aplicacions ha permès senyalar tot un seguit d'aspectes de l'anàlisi multivariant, als que s'ha de posar especial atenció quan s'utilitza aquesta tècnica en l'àmbit industrial, com per exemple: l'existència d'una relació entre la propietat d'interès i l'espectre NIR, l'amplitud de l'interval de concentracions, els factors que afecten l'error de predicció o la capacitat de controlar la validesa en el temps del model, i que s'han exposat en la memòria presentada. ANALYTICAL METHODOLOGIES BASED ON INFRARED SPECTROSCOPY AND MULTIVARIATE CALIBRATION. APPLICATION TO PETROCHEMICAL INDUSTRY.Abstract This PhD dissertation illustrates the development and application of analytical methodologies which combines spectroscopic methods such as mid or near-infrared spectroscopy with multivariate calibration.The applications developed focuses on the quantitative determination of chemical and physical properties of petrochemical samples. The analysed samples have been naphtha from petrol and different polypropylene polymers and copolymers. These methods have the advantage that they are faster and more suitable for on-line analysis.In naphtha and polypropylene samples, partial least squares (PLS) multivariate calibration models have been developed. The developed models use mid or near infrared spectroscopy. In naphtha, models to predict the detailed compositional percentage parameters of each hydrocarbon family: linear and branched paraffins, naphthenes and aromatic compounds provided by gas chromatography. In polypropylene models have been developed to determine ethylene in samples, melt flow index (MFI) and viscosity. Other practical features of the multivariate models have been studied: the validity over time of the calibration model (i.e. Shewhart Chart, T2 and Q) and its standardisation (i.e. SBC, PDS). These features are important because to develop a multivariate calibration model is a long process and having to go back and start from scratch when the model ceases to be valid can present a problem. For this reason, it would be desirable to have the chance to standardise the model.Multivariate control techniques (i.e. T2 and Q) to detect outliers have been employed in the determination of ethylene in impact polypropylene samples by near-infrared (NIR) spectroscopy and multivariate calibration partial least-squares (PLS). We also applied an algorithm (BESI) which identifies those spectral variables responsible for the outlier behavior and that can indicate the source of this behavior. Wavelength selection can improve the performance of the calibration model by excluding the spectral regions that have no useful information and only introduce noise to the model. Wavelength selection using classical spectral analysis (2nd derivative) and chemometrics (PCA) methods have been used. The errors in prediction found are very similar to those found with the full PLS models.This PhD dissertation also discusses some of the considerations that would help evaluate the possibilities of applying multivariate calibration in combination with NIR in properties of industrial interest. Examples of these considerations are whether there is a relation between the NIR spectrum and the property of interest, what the calibration constraints are or how a sample-specific error of prediction can be quantified. Various strategies for maintaining a multivariate model after it has been installed are also presented and discussed.METODOLOGÍAS ANALÍTICAS BASADAS EN ESPECTROSCOPIA DE INFRARROJO Y CALIBRACIÓN MULTIVARIANTE. APLICACIÓN A LA INDUSTRIA PETROQUÍMICAResumenEsta tesis doctoral presenta el desarrollo y aplicación de metodologías analíticas basadas en la combinación de medidas espectroscópicas de infrarrojo con métodos quimiométricos de análisis multivariante. Las aplicaciones desarrolladas se enfocan a la determinación cuantitativa de propiedades físicas y químicas de interés en la industria petroquímica. En esta tesis se ha abordado el análisis de naftas y de diferentes tipos de polímeros y copolímeros de polipropileno (PP). El principal interés de este tipo de métodos analíticos en el ámbito empresarial es la reducción del tiempo de análisis, así como la facilidad de acoplarlos al análisis en línea, lo que se traduce en una importante mejora de la eficacia y calidad de la producción.Para estos dos tipos de muestras (nafta y polipropileno) se han desarrollado modelos de calibración multivariantes de mínimos cuadrados parciales (PLS), utilizando medidas tanto de la espectroscopia de infrarrojo medio como del infrarrojo cercano. Para la nafta se han desarrollado modelos de calibrado para la determinación desglosada, por familia y número de carbono, de los diferentes hidrocarburos presentes en la muestra. En el polipropileno se han desarrollado modelos para la determinación del contenido en etileno, que se añade a la muestra en forma de polímero gomoso para mejorar sus cualidades mecánicas, para la determinación del índice de fluidez y para la viscosidad. También se han abordado otros aspectos prácticos relacionados con los modelos multivariantes como son el control de la estabilidad (gráficos de Shewhart, T2 y Q) y su transferencia (SBC, PDS) a nuevas situaciones experimentales. El interés de estos aspectos está justificado debido al esfuerzo y tiempo que requeriría un proceso de recalibrado completo. Otro aspecto de la calibración multivariante estudiado en esta tesis ha sido la detección de medidas discrepantes. Las herramientas de detección (T2 y Q), aplicadas al análisis de nuevas muestras, permiten detectar errores y fenómenos inesperados, lo que es de especial interés en el ámbito industrial.Un último aspecto de los modelos multivariantes que se ha considerado en esta tesis ha sido la selección de variables previa al desarrollo del modelo. La selección de longitudes de onda en base a criterios espectroscópicos (2ª derivada y PCA) ha permitido el uso de modelos de calibración más simples, con errores de predicción comparables a los modelos que utilizan el espectro completo.El desarrollo de esta tesis también ha permitido señalar toda una serie de aspectos del análisis multivariante, en los que se ha de poner especial énfasis cuando se utiliza esta técnica en el ámbito industrial, como podría ser la existencia de una relación entre la propiedad de interés y el espectro NIR de la muestra, la amplitud del intervalo de concentraciones, los factores que afectan al error en predicción o la capacidad de controlar la validez en el tiempo del modelo, y que se han expuesto en la memoria presentada.

Actualmente el ultrasonido es una técnica de rehabilitación muy usada en distintos lugares del mundo para tratar personas que han sufrido algún tipo de lesión tisular. Este tipo de terapia ha ganado prestigio debido a la practicidad de su uso y por sus buenos resultados a causa de los efectos mecánicos (micromasaje) y térmicos que estimulan el metabolismo y la reparación de los tejidos afectados. Sin embargo, estos equipos tienen una desventaja: en algunas ocasiones pierden la calibración sin tener mucho tiempo de uso, esto quiere decir que los equipos pueden emitir una potencia mayor, originando que el paciente tenga algunas molestias o pueda sufrir una leve quemadura; o una potencia menor, lo cual no generaría el calor necesario para que se realice la rehabilitación con éxito. En el presente estudio se analizan equipos de ultrasonido analógicos en vez de equipos digitales, esto se debe a que en esta clase de equipos, las etapas son muy parecidas, con lo cual se puede generalizar el estudio para varios equipos. Primero se analiza el diagrama de bloques del equipo de ultrasonido, se eligen las etapas que van a ser estudiadas teniendo como criterio si éstas tienen relación directa con la señal de salida o no. Luego por cada etapa se elige un elemento crítico el cual es el más importante dentro del circuito y el más susceptible a error. A continuación se prueban los circuitos funcionando correctamente y luego se prueban con variaciones las cuales dependen del elemento crítico elegido. Por último se concluye si la etapa analizada puede influir en la potencia de salida del equipo y por ende llevarlo a perder la calibración. Según el estudio realizado, las etapas de oscilación, digitalización y amplificación pueden llevar a la pérdida de calibración del equipo; la etapa de Modo Pulsado no influye en la pérdida de calibración; sin embargo, una falla en esta etapa puede perjudicar al paciente si se le trata con una intensidad mayor a la recomendada. En el transductor se encontraron fallas principalmente mecánicas y también fallas causadas por mala manipulación del usuario. / Tesis

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In the last years, the increase in the need of higher accuracy in science, research and technology in precision engineering created an obligation to produce a new torque standard machine for precise measurement of torque. This thesis deals with the design and implementation of a Counter Torque Device which will be used in a new Torque Standard Machine based on moving mass developed in the faculty of precision engineering at the TU Ilmenau. This new Torque Standard Machine must have a measuring range from 1 mNm to 1 Nm and a lower relative uncertainty Ur :S 1x1O-5 (k = 2). In order to achieve this aim, the fundamentals and the state of the art are shown at the beginning of the thesis. After the specific requirements are compiled in a requirements list, then based on physical and technical principles different possible solutions are developed and evaluated, from this evaluation optimal solution is founded, implemented and tested. / Tesis

El objetivo general del presente trabajo, es estudiar el rendimiento computacional de dos nuevos métodos de calibración de modelos de entropía en casos reales de gran tamaño, y compararlos con métodos clásicos de calibración. Todos ellos fueron evaluados en distintas situaciones, las cuales varían según el número de restricciones y parámetros del problema y el grado de convergencia de los métodos. Los modelos de máxima entropía postulan una determinada distribución de una variable frente a condiciones de información limitada. Por otra parte, su equivalencia con los modelos logit multinomiales permite la calibración de estos últimos mediante las mismas técnicas diseñadas para modelos de máxima entropía. La calibración de estos modelos en problemas de gran tamaño, es una tarea que requiere de un gran tiempo computacional. Ambos modelos, logit y entropía, se usan en problemas de transporte como la distribución espacial de viajes y la asignación de viajes a la red, y en problemas de uso de suelo, como la localización de hogares y firmas. También estos modelos se utilizan en otras áreas, como la radio astronomía, tomografía y reconstitución de imágenes. Se implementaron seis métodos de calibración clásicos correspondientes a aplicaciones del método de Newton, Bregman, MART y Hyman, en conjunto con dos nuevos, basados en la generación de un punto fijo (Pivote) y en el acotamiento del espacio de solución mediante un cambio de variables (Búsqueda Acotada). Estos métodos se aplicaron al modelo de distribución de viajes con múltiples categorías de usuarios en distintas pruebas sobre datos simulados y a una matriz de viajes predicha por el modelo ESTRAUS para la ciudad de Santiago de Chile. Con ambas bases de datos se evaluaron los métodos de calibración. Como resultado se obtuvo que, en los distintos escenarios simulados, los tres métodos más rápidos son: Hyman, Búsqueda Acotada y Pivote, en ese orden de eficiencia computacional, destacándose que estos dos últimos corresponden a los métodos nuevos. Se comprobó que este orden se mantiene también para el caso de la matriz de viajes real. No obstante el método de Hyman es superior al más rápido de los métodos nuevos, este no garantiza convergencia; en particular cuando los coeficientes de las restricciones tienen una varianza muy alta. Dado que esto no se observó en la aplicación del método de Búsqueda Acotada, se recomienda su utilización especialmente en este caso.

Ingeniero Civil Eléctrico / En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un algoritmo para la calibración automática de sensores láseres con vistas complementarias. Se desarrolla una metodología general que permite estimar las zonas de traslape entre las nubes de puntos originadas por los láseres que se requieren calibrar y se encuentran y validan los puntos correspondientes entre una y otra nube, para finalmente realizar una estimación de la pose del láser que permita alinear ambas nubes de puntos de la mejor forma posible. La metodología propuesta es implementada y evaluada con datos reales en el producto LOGMETER de la empresa Woodtech S.A. LOGMETER es un equipo que mediante el uso de sensores láseres 2D permite medir características de la madera; es un portal macizo, sobre el cual se instalan hasta 15 sensores láser 2D, por el que atraviesan camiones cargados con madera. Con la información capturada por los láseres, la estimación de la velocidad con que el camión atraviesa el portal y la pose de cada uno de los láseres del portal, se reconstruye el camión en tres dimensiones. En este trabajo, se simulan escenarios realistas del proceso manual para calibración de los láseres y se prueba el sistema de calibración automática. Los resultados alcanzados son incluso superiores a los obtenidos con calibración manual de los láseres. También se simulan condiciones bajo las cuales el sistema de calibración automática es incapaz de alcanzar un rendimiento óptimo, ésto es explicado por el bajo nivel de traslape existente en algunas de las capturas analizadas. Se da una noción de los rangos de validez del sistema; en el caso estudiado se obtuvo que la pose del láser puede encontrarse desviada respecto a la pose original en ±300 [mm] y en un ángulo de inclinación del láser de ±10o; estos valores resultan ser bastante acordes a los errores que se pueden cometer en la realidad con herramientas de medición básicas. Con las pruebas realizadas se permite demostrar la hipótesis planteada en este trabajo, es decir, se afirma que a partir de un láser de referencia es posible encontrar la pose de un láser que se requiera calibrar, de manera tal que sus puntos se encuentren alineados al láser de referencia y permitan obtener una forma coherente del objeto 3D capturado por el sistema. Uno de los aportes fundamentales en este trabajo, es el manejo de las incertezas de los puntos con el uso de las matrices de covarianza, para lograr un mejor alineamiento de las nubes de puntos.

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Actualmente en el Perú, a diferencia de otros países latinoamericanos, los centros de salud no cuentan con un Sistema de Mantenimiento Preventivo de sus equipos médicos. La calibración de equipos médicos no es una práctica frecuente ni obligatoria ya que se carece de un marco legal que exija el cumplimiento de normas internacionales de mantenimiento y calibración. El mantenimiento continuo de estos equipos es fundamental ya que, en muchos casos, sirven para mantener con vida a un ser humano. Dentro de este grupo de equipos médicos críticos se encuentra el ventilador pulmonar, que como se explicará más adelante es empleado para proveer de soporte respiratorio a pacientes que no puedan asumir la función natural de respiración. Más aún, los que trabajan en UCI (Unidad de Cuidados Intensivos) toman control completo de esta tarea, es decir, del correcto funcionamiento del ventilador depende la vida del paciente. Entonces es indispensable que un dispositivo como éste se encuentre en perfecto estado, y esto sólo se logra realizando un mantenimiento tanto preventivo como correctivo a lo largo de la vida útil del equipo. Sin embargo, la implementación de un sistema de mantenimiento y calibración se haya suscrito dentro de limitaciones tales como los recursos económicos con que cuente el centro de salud, la disponibilidad del personal técnico calificado, entre otras cosas. El presente trabajo de investigación pretende aportar a la problemática descrita con el diseño de un protocolo de calibración del parámetro de FiO2 en el ventilador pulmonar; para realizar las pruebas correspondientes se cuenta con el analizador de oxígeno, el cual será usado como instrumento de medición. La norma IEC 60601-2-12 “Requisitos particulares para la seguridad de los ventiladores pulmonares” ha sido aplicada al desarrollo de este documento para proveerlo de un marco normativo internacional. Todas las pruebas y ensayos descritos en este documento fueron desarrollados en el Hospital Dos de Mayo con la colaboración del Departamento de Mantenimiento de Equipos Médicos y la Unidad de Cuidados Intensivos de dicha institución. / Tesis

modelos numéricos son herramientas útiles para comprender el comportamiento de las estructuras. Sin embargo, contar con un modelo que se ajuste a la realidad es difícil debido a las variables que están en juego y a las simplificaciones que se asumen al construirlo. Para que un modelo sea confiable debe ser calibrado. Esta calibración se realiza comparando ciertos parámetros (por ejemplo las propiedades dinámicas) del comportamiento de la estructura real con los resultados del análisis numérico. Para identificar qué parámetros son los que tienen mayor influencia en el comportamiento de las estructuras es necesario llevar a cabo un análisis de sensibilidad. En este trabajo se presentan dos artículos publicados en congresos internacionales que muestran la calibración del modelo numérico de una estructura histórica ubicada en el sitio arqueológico de Chokepukio (Cusco-Perú). Esta estructura, que data de la época pre-inca (900-1300 dC), es un muro de albañilería de piedra asentada con mortero de barro. Los parámetros modales experimentales de la estructura se obtuvieron llevando a cabo una campaña experimental aplicando la técnica OMA (Operational Modal Analysis). El proceso de calibración se llevó a cabo utilizando un algoritmo de optimización de los parámetros que tenían mayor influencia en la respuesta dinámica de la estructura los cuales fueron identificados a través de un análisis de sensibilidad. El primer artículo titulado “OMA Tests and FEM Updating in Peruvian Archaeological Heritage: Chokepukio” fue presentado en el congreso del EVACES (Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures) realizado en la ciudad de Ouro Preto (Brasil, octubre 2013). En este artículo se desarrollaron tres modelos de elementos finitos usando el software SAP2000 y se calibró uno de ellos en base a los parámetros modales obtenidos en la campaña experimental. Los resultados de este trabajo sirvieron como herramienta preliminar para una posterior calibración automática. El segundo artículo titulado “Modal Identification Tests on Archaeological Heritage: The Case of Chokepukio” fue presentado en el congreso del IMAC-XXXII (A Conference and Exposition on Structural Dynamics) realizado en la ciudad de Orlando–Florida (USA, febrero 2014). En este artículo se presentan tres modelos de elementos finitos desarrollados en el software Diana TNO y uno de ellos se calibró en base a los parámetros modales obtenidos en la campaña experimental. Por último, se incluye un anexo que presenta una herramienta, desarrollada en el entorno de MatLab, para llevar a cabo un proceso automático de optimización en base a parámetros modales. Esta optimización se realiza minimizando el error de una función (función objetivo) que depende de las frecuencias y las formas modales de vibración, analíticas y experimentales. La herramienta de optimización automática consta de cinco módulos que incluyen: a) el ingreso de los datos de entrada, b) la resolución de ecuaciones para establecer la función objetivo, c) la aplicación de matrices de ponderación, d) la construcción de la función objetivo y d) el proceso de optimización. En este anexo se incluyen cuatro ejemplos de aplicación de la herramienta propuesta que se presentan según su nivel de complejidad, desde una viga con un solo parámetro de calibración hasta una estructura real con cuatro parámetros de calibración. / Tesis