En esta tesis presentamos la arquitectura de un sistema de localización que hace uso de los datos obtenidos a partir de los múltiples sensores disponibles en los smartphones actuales. Nuestro principal objetivo es ofrecer una solución capaz de soportar servicios basados en localización precisos, tales como aplicaciones de realidad aumentada, alcanzando un buen equilibrio entre la precisión y el rendimiento obtenidos. Presentaremos la arquitectura que abarca el diseño de nuestro sistema propuesto. Dicha arquitectura soporta el diseño y desarrollo de servicios capaces de combinar sensores de distinta naturaleza. Su estructura organizada en capas así como la especificación detallada de sus entidades, permite soportar diferentes configuraciones de sistemas. En primer lugar nos centramos en el análisis de técnicas de localización basadas en huellas de señales IEEE 802.11, siendo capaces de determinar la posición de un dispositivo con unos pocos metros de error de estimación. Para mejorar la eficiencia de nuestra solución se proponen varias mejora basadas en la integración de sensores adicionales, tales como la cámara o sensores inerciales. Haciendo uso de técnicas para la extracción de características invariantes a escala de imágenes, somos capaces de mejorar de forma notable la fiabilidad de nuestra solución. Además, damos un paso adelante en el análisis de imágenes mediante la integración de técnicas de visión por computador tales como visual structure from motion. Esto nos permite hacer reconstrucciones 3D del entorno en el que nos encontramos, y aplicando técnicas de resección de imagen, somos capaces de estimar de forma precisa la posición 3D y la rotación de un dispositivo en el espacio, llegando a obtener precisiones alrededor de los 15 centímetros de error de media. Nuestra propuesta multisensor trabaja en dos fases diferentes. En primer lugar se obtiene una estimación de grano grueso basándonos en las señales WiFi, la brújula digital y el acelerómetro. Para ello utilizamos técnicas basadas en mapas de huellas, técnicas probabilísticas y estimadores de movimiento. Después, haciendo uso de las imágenes capturadas por la cámara, se lleva a cabo un proceso de análisis de imágenes centrándonos en la zona concreta del modelo 3D construido delimitada por la estimación previa obtenida. Debido a las dificultades encontradas para construir modelos 3D precisos en entornos grandes y repetitivos, durante la fase de entrenamiento nuestra propuesta hace uso de técnicas de procesamiento de datos obtenidos mediante unidades de medición inerciales (IMU). Este proceso nos permite reducir los problemas de escalabilidad relacionados con la aparición de elementos estructurales similares en grandes escenarios de interior. El hecho de obtener modelos 3D precisos del entorno mejora la eficiencia de las técnicas de resección de cámara. En consecuencia, el error de estimación disminuye hasta los 5 centímetros de media, con tiempos de respuesta por debajo de los 250 milisegundos. El conjunto de técnicas presentas soporta una amplia variedad de aplicaciones basadas en localización, desde aquellas que requieren un posicionamiento aproximado hasta aquellas con altos requisitos de precisión. / In this thesis we present the architecture of a localization system that uses data from multiple sensors available in commodity smartphones. Our main aim is to provide a solution able to support accurate location-based services, such as augmented reality applications, pursuing a good balance between accuracy and performance. We present the architecture which encompasses the overall system proposed. This architecture supports the design and development of services able to combine different types of sensors. Its layered structure and the specification of well-designed entities makes it able to support different system configurations. First we focus on the analysis of location fingerprinting techniques based on IEEE 802.11, feasible to determine the position of a device with a few meters of estimation error. Several refinements, based on the integration of additional sensors such as the camera or the inertial, are introduced to improve the efficiency of our solution. Using scale invariant features extracted from images we provide a solution for scene recognition that clearly improves the reliability of our result. Moreover, we take a step forward in the image analysis by including visual structure from motion techniques. It allows us to run off-line 3D reconstructions of the environment, and applying image resection techniques, we are able to provide precise estimations of both the 3D position and rotation of the device, obtaining an accuracy around 15 centimeters of error. Our multisensor solution works in two different stages. We first obtain a coarse-grained estimation based on WiFi signals, digital compass, and built-in accelerometer, making use of fingerprinting methods, probabilistic techniques, and motion estimators. Then, using the images captured by the camera, we carry out the image analysis focusing on the subset of the 3D model spatially delimited by the previously obtained coarse estimation. Because of the difficulties found to build accurate 3D models in large and repetitive environments, our proposal makes use of state-of-the-art IMU data processing techniques during the training phase, in order to reliably generate 3D representations of the targeted environment. This process solves typical scalability issues related to visually repetitive structures in large indoor scenarios. The fact of getting high accurate 3D representations of the testbed scenario improves the efficiency of camera resection techniques, reducing the estimation error to 5 centimeters, with response times below 250 milliseconds. The set of techniques presented supports a wide range of location-based applications, from those requiring a coarse estimation to those with high accuracy requirements.

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.

Ingeniero Civil / El estudio de conexiones es fundamental para el diseño de estructuras de acero, ya que son las encargadas de traspasar correctamente los esfuerzos entre elementos y lograr que la estructura trabaje en conjunto. Esto no ocurrió en el terremoto de Northridge de 1994, donde se evidenció falencias en el diseño y el comportamiento de uniones soldadas, dejando como tarea pendiente el desarrollo de nuevas conexiones. La conexión DST se propone como una opción pre calificada para mejorar la ductilidad de los marcos de momento, siempre y cuando se utilicen perfiles T-stubs laminados, cuya disponibilidad es limitada en países como Chile. Dado esto surge la necesidad de comprobar su comportamiento utilizando perfiles T-stubs soldados, los cuales pueden ser una opción ventajosa desde el punto de vista del uso del material y la libertad de dimensionamiento. En este caso la conexión se denomina DBT (Double Built-Up Tee). El presente trabajo de título corresponde a un estudio numérico de conexiones DBT a escala real, con el objetivo de desarrollar un modelo computacional de conexión DBT, mediante el software ANSYS Mechanical v17.2, capaz de reproducir el comportamiento y los diferentes modos de falla de la conexión sometida a cargas cíclicas. Esto con el fin de avanzar en la validación de conexiones DBT para su uso en marcos de momento de tipo SMF. En primera instancia se ofrece una revisión bibliográfica de las principales investigaciones y normativas relacionadas al estudio. A partir de esto se establece el marco teórico, el cual permite entender el comportamiento esperado de la conexión en estudio. Luego se detallan las características de los modelos construidos, tales como geometría considerada, mallado de elementos finitos, condiciones de borde, sistemas de carga, definición de materiales y leyes constitutivas. A partir de esto se muestran los resultados obtenidos y su comparación y validación con los resultados experimentales obtenidos en Salas (2016). Se determinó que los modelos desarrollados son capaces de estimar los modos de falla, resistencia y deformación de ensayos experimentales hasta una rotación entre piso de 0,02 [rad]. Luego de esto se manifiesta una degradación de resistencia de hasta 30% debido al pandeo en el ala de la viga, producto de limitaciones en el modelamiento del material, brindando una estimación conservadora. El modelo no es capaz de captar el efecto de "pinching", pero puede ser estimado mediante cálculos anexos. La conexión es bien representada en términos de rigidez. El efecto de apalancamiento aumenta hasta un 46% las tensiones en los pernos a tracción entre especímenes SE-01 y SE-02. Los modelos validan los resultados experimentales a escala real, cumpliendo con los requisitos de FEMA 350 (2000) y AISC 341 (2016) para conexiones viga - columna en marcos tipo SMF.

The recent development of technological systems implies a high complexity of behaviors for today’s systems. An answer to the increased systems’ complexity is to look at them as a multitude of heterogeneous subsystems and develop distributed techniques to control and manage them. This raises a number of problems. Firstly, as the size and number of components increase, so does the number of fault occurrences that may drive the system to undergo critical failures. Fault detection and isolation (FDI), maintenance and repair are an increasing part of the operational every day’s tasks and they impact drastically the total cost of final products. This thesis focuses on fault detection and isolation. Among the different methods to generate diagnosis tests by taking advantage of analytical redundancy, this thesis adopts the so-called parity space approach based on analytical redundancy relations (ARRs). Given a model of the system in the form of a set of differential equations, ARRs are relations that are obtained from the model by eliminating non measured variables. This can be performed in an analytical framework using elimination theory but another way of doing this is to use structural analysis. Structural analysis is based on a structural abstraction of the model that only retains a representation of which variables are involved in which equations. Despite the rusticity of the abstract model, structural analysis provides a set of powerful tools, relying on graph theory, to analyze and infer information about the system. Interestingly, it applies indifferently to linear or nonlinear systems. The goal of this thesis is to develop effective techniques based on structural analysis for diagnosis of distributed continuous systems. In this framework, the system is decomposed into a set of subsystems according to functional, geographical or privacy constraints. The thesis is organized in two parts, highlighting the redundancies that are built into the global structural model and that can be used to generate diagnosis tests starting from the redundancies existing in the subsystem’s models and formulating and solving the optimization problem linked to the choice of a subset of diagnosis tests at the subsystems level that can lead to a set of diagnosis tests achieving maximum diagnosability for the global system. The first part takes benefit of the concept of Fault-Driven Minimal Structurally Overdetermined Set (FMSO set) that is introduced in the thesis. An FMSO set determines a subset of equations of the model with minimal redundancy from which an ARR sensitive to a set of faults can be obtained. Two solutions for generating FMSOs for the global system are presented, in a decentralized framework with supervisors at each level of a hierarchy and in a totally distributed framework. These are based on the properties of the FMSO sets for the subsystems in relation to those of the global system derived in the thesis. The second part formulates the optimization problem in a heuristic search framework and proposes three solutions based on iterating an A* algorithm combined with a function able to assess whether a global FMSO set can be achieved from the selected local FMSO sets. The concepts introduced in the thesis and the results are applied to the case study of a Reverse Osmosis Desalination Plant and a Spacecraft Attitude Determination and Control System of a Low Earth-Orbit Satellite. / Tesis

En la actualidad, la Seguridad Vial en el mundo, es un factor muy importante a considerar para la reducción del número de accidentes de tránsito. Es por ello que, una de las formas para reducir considerablemente este problema es mediante las llamadas Auditorías e Inspecciones de Seguridad Vial que tienen como objetivo principal evaluar y definir los riesgos potenciales de los accidentes de tránsito. El primer capítulo de la presente tesis, toma en cuenta la contextualización y fundamentación de la investigación, es decir, la realidad actual de la seguridad vial en el mundo, continente sudamericano y en el Perú. Además, se define el objetivo general, los objetivos específicos y sus respectivos indicadores de logro. En el segundo capítulo, se describe el marco teórico de las auditorías e inspecciones de seguridad vial; se describe el Estado del Arte, antecedentes, definiciones, metodologías, consideraciones de seguridad vial y entre otros. En el tercer capítulo, se realiza una investigación previa de los países con mayor semejanza al caso peruano en términos de seguridad vial. Asimismo, se adapta una lista de chequeo, que es la herramienta fundamental de una inspección de seguridad vial, basada en manuales de Chile y Colombia. En el cuarto capítulo, se analiza el caso práctico, en el cuál se realiza la inspección de seguridad vial en la intersección planteada. Además, se realiza el informe de inspección y se proponen las mejoras a ser implementadas. Finalmente, en el quinto capítulo, se presentan las conclusiones, recomendaciones y bibliografía. Currently, Road Safety in the world is a very important factor to consider in order to reduce the number of traffic accidents. That is why, one of the ways to reduce this problem considerably is through the so-called Road Safety Audits and Inspections whose main objective is to evaluate and define the potential risks of traffic accidents. The first chapter of this thesis, takes into account the contextualization and foundation of the research, that is, the current reality of road safety in the world, South American continent and in Peru. In addition, the general objective, the specific objectives and their respective indicators of achievement are defined. In the second chapter, the theoretical framework of road safety audits and inspections is described; The State of the Art, background, definitions, methodologies, road safety considerations and others are described. In the third chapter, a preliminary investigation is carried out of the countries with the greatest similarity to the Peruvian case in terms of road safety. Likewise, a checklist is adapted, which is the fundamental tool of a road safety inspection, based on manuals from Chile and Colombia. In the fourth chapter, the case study is analyzed, in which the road safety inspection is carried out at the intersection. In addition, the inspection report is made and the improvements to be implemented are proposed. Finally, in the fifth chapter, the conclusions, recommendations and bibliography are presented. / Tesis

La ingeniería inversa es una tecnología común en diferentes industrias y puede ayudar a las empresas a desarrollar y comercializar productos en un período de tiempo más corto, con lo cual ganar una ventaja sobre los competidores. El proceso de ingeniería inversa sirve como un punto de inicio en el rediseño de un producto en el que el producto es analizado en términos de su funcionalidad, principios físicos, capacidad de producción, y capacidad de montaje, con el fin de comprender plenamente todos los detalles del producto. La literatura sugiere que hay varios factores que juegan un rol importante en la adopción de la tecnología de ingeniería inversa. Por ello, el objetivo de esta investigación fue evaluar los factores determinantes que influyen en la adopción de ingeniería inversa en una empresa del sector biomédico denominada “GENES”. La metodología aplicada corresponde al estudio de caso según Yin (2009). Se recopiló información sobre 9 casos de estudio (diseño de múltiples casos): 4 equipos y 5 productos de diagnóstico que la empresa desarrolló adoptando un procedimiento de ingeniería inversa. Los resultados de este estudio indican una lista exhaustiva de factores en las dimensiones organizativa, ambiental y de proyecto, que deben tenerse en cuenta. Los factores clave que requieren una atención especial son la existencia de un emprendedor oportunista o líder dentro de una empresa, el apoyo de la alta dirección, las necesidades internas, el grado de competencia empresarial, los servicios tecnológicos a los que acceder, la coordinación de los recursos organizativos y la capacidad técnica del equipo del equipo del proyecto. / Tesis

El Viaducto Quebrada El Salto tiene 210 m de longitud y se encuentra sobre la Quebrada El Salto y el mirador al poniente de la Rotonda La Pirámide. Es curvo y continuo en tres tramos, con vano principal de 95 m y tramos sur y norte de 55 m y 60 m respectivamente. Se apoya en estribos y 2 cepas cuyo suelo de fundación es roca. El objetivo principal del presente trabajo de título es hacer un análisis sísmico del Viaducto Quebrada El Salto, estudiando en forma especial el comportamiento de los aisladores sísmicos para determinar los requerimientos de las placas de apoyo. Según el lugar de emplazamiento del puente, se determinó que los acelerogramas más apropiados para realizar el análisis sísmico eran el sintético elaborado en la tesis de Andrés Larraín C. y el de Pica para el terremoto de Tarapacá 2005. Ambos registrados en suelo duro por lo que con ellos se obtienen resultados más conservadores. Se elaboró un modelo lineal y no lineal del puente a través del programa SAP2000, y se ingresaron a los modelos los registros mencionados, sus respectivos espectros y el espectro del Manual de Carreteras del MOP. Los resultados de los análisis, considerando como suelo de fundación suelo duro, indican que se producen rótulas plásticas en los extremos de las cepas. Éstas superan el punto de fluencia, pero lo hacen sólo hasta un punto de ocupación inmediata, es decir, no fallan. Los apoyos de neopreno cumplen con los requerimientos impuestos por las solicitaciones sísmicas de los distintos análisis. En el único caso en que no todos los requerimientos se cumplen es para los análisis con el registro sintético. Finalmente, se recomienda realizar siempre análisis no lineales en el tiempo.

En el sistema de transporte público se ha implementado el uso de una tarjeta de pago llamada bip!, la cual tiene una tasa de penetración cercana al 100% y se han instalado GPS en buses. Los datos generados por estas dos herramientas son almacenados y son fuente de mucha información útil en la gestión y diseño de este servicio público el cual transporta diariamente alrededor de dos millones de personas. El propósito de este estudio es contribuir a la gestión del Transantiago, utilizando una metodología implementada en la Universidad de Chile, con el fin de estimar la demanda de transporte público. Para esto se utiliza una metodología existente en la literatura la cual es adaptada y mejorada. El procesamiento de datos consiste en aplicar diversos filtros y procedimientos para identificar el origen y destino de cada etapa de viaje. Se trabajó con una base de datos entregada por Transantiago, correspondiente a las transacciones de la semana del 20 al 26 de marzo del 2009. Con esta metodología se puede estimar la demanda de transporte a lo largo de un día utilizando información generada por la operación del sistema de transporte. Para poder utilizar esta estimación en el diseño y gestión del transporte público fue necesario realizar un post procesamiento de los datos obtenidos con la metodología para estimar subidas y bajadas aplicando transformaciones para reflejar demandas reales de transporte con distintos niveles de agregación. Como resultado se obtuvo una matriz origen-destino que puede ser desagregada incluso a nivel de paradero. La principal conclusión de este trabajo es que el uso de esta metodología permite utilizar los datos generado por la operación del Transantiago, disminuyendo los costos de realizar mediciones y aumentando los tamaños muestrales.

El presente trabajo tiene por objetivo principal la evaluación técnica y económica a nivel de prefactibilidad de una planta productora de concentrados de hierro en la IV región. Para el desarrollo del presente proyecto se investigó las características del producto y las aplicaciones, la cual es principalmente la producción de acero, el cual indica el nivel de consumo que tiene el hierro. Luego se estudio el mercado del hierro a nivel mundial, para luego enfocarse a nivel nacional, se estudio la normativa ambiental aplicable al proyecto y se estudió el proceso para producir concentrados de hierro. Por ultimo se realizó una evaluación económica a nivel de prefactibilidad junto al análisis de sensibilidad de las variables que podrían afectar el proyecto. La información fue obtenida a partir de diversas fuentes bibliográficas, juicio de expertos e información entregada por la Sociedad Contractual Minera Tambillos (SCMT). Dado el estudio de mercado y a la cantidad de materia prima o material a procesar para extraer los concentrados de hierro, se decidió estudiar tres escenarios de producción: 17.000 ton/año, 34.000 ton/año y 50.000 ton/año de magnetita. La forma de extraer la magnetita del material será a través de una concentración magnética vía húmeda, dadas las características del material. Del estudio ambiental se concluyó que el proyecto debe someterse al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), pero se debe analizar si es que se debe entregar una Declaración de Impacto Ambiental (DIA) o una Evaluación de Impacto Ambiental (EIA), siendo más sencillo un DIA. Con la evaluación económica se eligió el escenario de producir 50.000 ton/año de magnetita, cuya evaluación económica sin financiamiento, utilizando una tasa de descuento de un 15% y un horizonte de tiempo de 3,7 años, arrojo un VAN de $641.392.196 y una TIR de 139%. El proyecto financiado con préstamos bancario (60% de la inversión con el capital de trabajo) arrojó un VAN de $723.547.942 y una TIR de 303% con una tasa de descuento de 10,73%, resultando esta alternativa más atractiva. El monto de la inversión es de $173.021.008. De los resultados obtenidos se concluye que este proyecto es viable a nivel de prefactibilidad, por lo que se recomienda comenzar con el estudio de factibilidad.

Ingeniero Civil / Un marco autocentrante de acero consiste básicamente en una unión viga columna que tiene la particularidad de no quedar con deformaciones remanentes significativas cuando es sometida a cargas laterales. Dicho sistema consiste, a grandes rasgos, en involucrar un cable pretensado a lo largo del sistema resistente del edificio. Este sistema de unión fue ideado y diseñado en la universidad de Lehigh, Pennsylvania, Estados Unidos; y aunque no se han probado modelos a escala real, se han ensayado especímenes a menor escala junto con modelos analíticos, mostrando en base a estos resultados las bondades de dicha estructuración. Este trabajo consiste en el estudio del comportamiento sísmico de edificios estructurados a partir de marcos autocentrantes de acero. Los objetivos del trabajo son la obtención de los parámetros de diseño sísmico (en base a análisis no lineales) y la propuesta de las respectivas recomendaciones de diseño. Primero, se revisó antecedentes generales acerca del predimensionamiento de los edificios utilizados, involucrando la metodología a utilizar en su dimensionamiento, así como las consideraciones de diseño (ubicación, importancia, entre otros). Posteriormente, se procedió a realizar el diseño de tres edificios prototipo (de 3, 10 y 20 pisos), revisando el cumplimiento de las normas vigentes. Luego, se realizó los análisis no lineales de cada estructura, estudiando los edificios diseñados a partir del análisis de modelos planos de los ejes resistentes, utilizando no linealidades debido a cargas (estáticas y dinámicas) y materiales. Esto involucra la determinación de la capacidad y la demanda sísmica de la estructura. Para el caso de la capacidad, se tiene dos alternativas de evaluación: Análisis no lineal estático (Pushover) y análisis no lineal dinámico (time-history), mediante el uso de registros escalados del terremoto del 27 de Febrero de 2010. Con esto, se procedió a determinar el factor de modificación de la respuesta estructural para este tipo de edificio, así como también el factor de sobreresistencia Ω_0 y el factor de amplificación de la deflexión, C_d. Finalmente, se realizó un análisis de sensibilidad respecto al uso del corte mínimo estipulado en la norma de diseño correspondiente, estudio que proporciona recomendaciones de diseño importantes en cuanto a comportamiento y optimización de elementos estructurales. El resultado de los análisis arroja que de acuerdo a las consideraciones bibliográficas es correcto diseñar edificios prototipo considerándolos como marcos especiales. Sin embargo, para edificios altos no es necesario considerar la restricción de corte mínimo, lo cual posibilita tener diseños menos pesados y con mejores comportamientos. Se encontró que los diseños poseen una alta sobrerresistencia y una nula reducción por ductilidad, teniéndose en consecuencia, para este tipo de estructuración, un valor de R_0 = 4. Esto se debe al aumento de resistencia que poseen los marcos al estar integrados con cables lo que conlleva al poco daño ocasionado por los registros usados. La evaluación de la respuesta de estos sistemas, frente al conjunto de acelerogramas chilenos, indica desplazamientos máximos de piso iguales o inferiores al 0.2% de la altura de éstos. La comparación entre la respuesta lineal-elástica y la respuesta no lineal de los modelos sugiere que los edificios diseñados no incursionaron en el rango inelástico. Finalmente, se obtuvo la comparación entre marcos convencionales y marcos autocentrantes, teniéndose la nula presencia de desplazamientos laterales para los últimos.