Ingeniería (Dr.)

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Additive manufacturing applied to the construction industry - Development of earthen-based and cement-based matrices for additive construction
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-11-12) Silva Mondragon, Guido Leonardo; Aguilar Velez, Rafael
The application of additive manufacturing technologies for construction has evidenced potential economic, social, and environmental benefits compared to conventional casting procedures. 3D printing for construction is a disruptive technology with the potential for rapid and massive applications making it a feasible alternative for social housing, temporary shelters after disasters, and, recently, extraterrestrial habitats. In this line, this thesis presents the development of earthen-based and cement-based matrices with fresh properties, hardening, and hardened-state properties compatible with this new construction process. First, a medium-scale 3D printing prototype was designed and validated for additive construction applications. The revision of state of the art helps us to define the key properties to design printable matrices: flowability, extrudability, open time, and buildability. Based on these key properties, together with a mechanical evaluation and shrinkage cracking monitoring, printable earthen-based and cement-based matrices were developed. First, the printable capabilities of ecofriendly earthen-based matrices which use potato starch as a natural stabilizer for raw soil mortars aim to obtain 3D printed filaments with adequate fresh and hardenedstates properties. The results indicate that printable earthen-based matrices reinforced with 1 % of sisal fibers by weight of soil and stabilized with aqueous starch gels with concentrations up to 5 % (w/w) showed improved workability and minor cracking and can be used for 3D printing. Then, the thesis presents a methodology based on a set of low-cost experimental tests for the development of cement-based matrices suitable for layer-by-layer deposition. The results of the systematic experimental campaign indicate that yield strength obtained by shear vane tests is a good reference value for proportioning extrudable, pumpable, and buildable concretes. However, special attention has to be given to the binder/fine aggregate weight ratio as low binder contents can lead to clogging of the pumping system. The current research shows four formulations with good printing capabilities obtained after shear vane tests, filament printing tests, and stacking tests. Finally, two medium-scale section walls have been additively manufactured using the optimum concrete validating the proposed methodology.
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Advances in artificial intelligence applied to ultrasound imaging
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-28) Romero Gutierrez, Stefano Enrique; Castañeda Aphan, Benjamin
Ultrasound imaging in rural areas often faces challenges due to the scarcity of skilled radiologists or sonographers. This research explores enhancing ultrasound imaging focused in resource-scarce settings via external anatomical landmarks for asynchronous ultrasound acquisition using artificial intelligence (AI) and computer vision algorithms based on the nature of the acquisition. First, it addresses lung ultrasound health status by generating one single image by sweeping the transducer in a sagittal position along the chest. The validation was performed using normal and abnormal cases. Second, a multi-camera system for ultrasound probe tracking with AI is proposed. The results were evaluated by quantitative measurements of speeds, angles, and simulation of lung VSI protocol. Third, a 3D segmentation of breast tumors using ultrasound videos acquired by asynchronous protocols was realized. A representative frame of the videos is extracted to analyze the nature and determine if is a benign or malignant case. Fourth, a set of obstetric data acquired by asynchronous protocols for the assessment of fetal head presentation and placenta position was realized. Fetal biometry such as head circumference and biparietal diameter were calculated and compared with physician measurements. Finally, an elastography approach was tested for plantar soft tissue assessment by a test-retest experiment for biomechanical characterization. An automatic calcaneus segmentation was employed in the B-mode as an aid in the visualization and for an immediate region of interest selection. The results were compared with the manual selection of the region of interest and the respective calcaneus segmentation. The findings of this work demonstrate a substantial advancement in the field of ultrasound imaging, especially tailored for resource-limited settings.
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An optimal seismic risk mitigation of public school buildings in Lima through the community resilience concept and the application of MCDM methods and GIS tools
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-02-25) Anelli, Angelo; Santa Cruz, Sandra Cecilia; Laterza, Michelangelo; Tarque, Nicola; Vona, Marco
Nowadays retrofitting strategies are a typical problem of public administrations. Due to the amount of essential and/or historic buildings that require seismic retrofitting and the restricted economic availability, it is necessary to prioritize interventions on a large territorial scale in order to optimize the allocation of available economic resources, provide transparent guidelines, and identify the best solution with an integrated view of the problem. In this thesis work, a prioritization methodology for seismic risk reduction in public schools is developed. The suggested methodology is based on the community resilience concept, Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) methods, and Geographic Information Systems (GIS). It allows to define a proactive and resilient seismic risk mitigation strategy with a geographical, multidisciplinary, and multidimensional perspective. In order to illustrate the proposed methodology, prioritization strategies of retrofit interventions for 1825 public schools in the Lima Metropolitan Area are analyzed. The resilience of the communities has played a key role in the definition of the seismic risk mitigation policies. Three perceptions are identified to use the resilience concept in the present thesis work: seismic risk, emergency management, integration and social cohesion. They represent groups of interwoven technical, organizational, social, and economic dimensions. Based on these aspects, quantitative and qualitative prioritization criteria are selected and analyzed separately using GIS tools in order to model the schools seismic risk components and quantify the spatial and territorial relationships between schools and their surroundings. Through the assignment of criteria weights, numerous political scenarios are defined to perform predictive analysis that consider the possible uncertainties involved in planning and to enrich the decision-making process with more useful information. In order to compare them and identify the most optimal political scenario, a cost-benefit index and an innovative resilience indicator are determined for each one. A new and transparent framework is developed to help decision makers in selecting the political strategies, the relative prioritizations of interventions, and their intervention options in the pre- disaster and post-disaster phases. It provides a simplified methodology with solid technical and scientific bases that aims to optimize community resilience using a multidimensional and xviii spatiotemporal measurement. Decision makers and engineering professionals could use it as a decision support in the prevention and management of various natural and artificial threats.
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Análisis de los instrumentos de las políticas públicas del Perú, mediante proyectos de innovación y startup en el contexto de colaboración universidad industria
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-20) Arenas Iparraguirre, Juan Jesús; González Álvarez, Miguel Domingo
En el Sistema Nacional de Innovación, la colaboración entre la Universidad y la Industria es fundamental para crear productos únicos en el mercado que generan una ventaja competitiva. Si bien la empresa podría crear su tecnología por medio de sus laboratorios, en la realidad peruana esto no es posible y es por lo que se busca vincularse con instituciones científicas. En este proceso de vinculación hay una etapa fundamental que es conocido como la transferencia tecnológica. Es decir, la tecnología o conocimiento generado en las instituciones científicas deben trasladarse a la industria en medio de un sistema de transferencia donde existe muchos elementos a considerar. El objetivo de la tesis doctoral es desarrollar un modelo de transferencia tecnológica basado en la revisión de literatura y el análisis de la situación del Perú, donde se pueda involucrar todos los elementos del contexto de colaboración entre la universidad ya la industria. El proyecto se ha divido en el análisis de la literatura, análisis de las políticas peruanas temas de innovación y el análisis de encuestas y base de datos con respecto a las actividades de innovación de las empresas. Así mismo, se ha establecido claramente las técnicas para la revisión de literatura sistemática y las siguientes técnicas de análisis de datos: Correlación de Pearson, Análisis de Componente Principal, Regresión Logística y Nube de palabras. El modelo sistemático presentado demuestra la importancia de los gestores de transferencia tecnológica, los cuales no solamente están definidos por las oficinas de transferencia sino también por las direcciones de investigaciones y las incubadoras universitarias. Otro aspecto a resaltar se encuentra en la definición de los mecanismos de transferencias, los cuales podrán ayudar a entender que el proceso de transferencia tecnológica donde la salida no solamente se realiza por medio de una licencia o contrato formal sino que también se hace por medio de salidas informales que podrían impactar en emprendimientos o spin-off.
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Assessment of accumulation of selected metals by native plants growing in polluted peruvian post-mining areas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-18) Cruzado Tafur, Edith Maricela; Torró I Abat, Lisard
Metal mining is one of the economic pillars of the Peruvian economy. Peru is the main producer of gold, zinc, lead, and tin in Latin America and the second largest producer of copper, silver, and zinc worldwide. Despite its economic importance, mining has also left a plethora of Mining Environmental Liabilities (MEL) whose inadequate waste management represents a risk for both the environment and human health and is a common trigger of social problems. The Cajamarca región is the second región in Peru in terms of the number of MEL sites with the majority of them located in the Hualgayoc district. The goal of the PhD project is the assessment of the environmental impact of MEL in the Peruvian Andes using as an example two post-mining sites in the Hualgayoc district. This evaluation includes the study of soils and native plant species in terms of their metal accumulation potential and the species involved in the process, in order to generate information on a possible use of Andean native plants for phytoremediation. The mineralogical composition of soils is dominated by illite, kaolinite, quartz, and jarosite. Soil analyses also reveals a high acidity, very low content of essential nutrients, and potentially toxic concentrations of Pb, Cd, As, Cu, Ag, and Zn out of the 34 analysed elements. Sequential fractionation soil analyses indicate that the highest content of the metals is in fractions with limitedmetal mobility. Soils are classified as extremely polluted according to several geochemical indexes, thus represent a serious risk to the local ecosystem. The main part of the project concerns native Andean flora and contributes to their inventory with the identification of 22 plants belonging to 12 family species. The metal content in plant organs is correlated with that of the soil, in order to assess the phytoremediation potential of native plant species by establishing their metal bioaccumulation and translocation capabilities. Some plants are found to be potentially suitable for phytoremediation of Cd, Cu, and Zn but none of them for Pb, As, and Ag. The speciation studies carried out by HPLC with parallel elemental (ICP) and molecular (ESI) mass spectrometricdetection allows the identification of the chemical species responsible for the translocation of Cu and Zn. Nicotianamine complexes are the major species of copper and zinc in organs of Arenaria digyna, Nicotiana thyrsiflora and Puya sp.; they are accompanied by deoxymutageneic acid complexes. In addition, a novel, never reported so far, dihydroxy-nicotianamine species was identified as the most abundant Cu and Zn ligand in Hypericum laricifolium.
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Assessment of the influence of environmental conditions in historical adobe buildings through long-term structural monitoring
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-02-11) Zonno, Giacomo; Aguilar Vélez, Rafael; Boroschek Krauskopf, Rubén Luis; Lourenço, Paulo José Brandão Barbosa
Historical earthen buildings are vulnerable to external solicitations, as earthquakes, tsunamis, environmental conditions and others, and, often, they are under unacceptable risks. For all these aspects, earthen buildings need an indispensable intervention but also an accurate diagnosis to respect the modern restoration principles. Nowadays, the research field related to the structural analysis of existing earthen buildings is very far from a complete and exhaustive knowledge. For studying these types of buildings, experimental investigations are mandatory. The thesis has the ambitious goal to fill the lack of knowledge about the dynamic behavior of historical earthen buildings. The work started with the study of effects of temperature and humidity on the “earth material”. For this reason, single adobe walls were built and analyzed by a continuous monitoring of the internal and external environmental parameters and dynamic properties to understand their behavior as simple adobe construction systems. The main challenges in this stage were the development of a suitable algorithm to automatically identify the dynamic parameters, the study of the internal distribution of temperature and humidity, and, the analysis of the environmental effects on the long-term monitoring of simple adobe systems. The results showed a good heat storing capacity of the walls and the existence of an internal thermal flow connected to a combined effect of air temperature, wind, solar radiation, and wall orientation. Furthermore, environmental seasonal and daily effects were first identified and subsequently isolated from the structural response, demonstrating a clear inverse relationship between temperature and dynamic properties. After this first stage, the application of the achieved knowledge was applied to a real case study to verify the obtained results in a larger scale. The Church of San Pedro de Andahuaylillas was chosen as case study. This church was built in the sixteenth century and represents a suitable example of historical earthen building. This architecture is one of the most amazing and beautiful example of religious art, solemn testimony of the Andean culture. To this church, a long-term monitoring system was applied for a better understanding of the earthen building behavior. The results indicated that he environmental variable affect the structural behavior at two levels: a seasonal long-term influence was detected as well as a daily short- term one. Seasonal effects caused variations of up to 8% in natural frequencies, and shorter-term influences were also verified causing variations of up 3.8%. Daily results showed a delayed effect of the environmental conditions in the structural response. Finally, multiple linear regression models were developed using the absolute humidity as independent variable to successfully predict the long-term frequency variation of the analyzed case study for structural health assessment purpose.
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Classifier based on straight line segments: an overview and theoretical improvements
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-09) Medina Rodríguez, Rosario Alejandra; Beltrán Castañón, César Armando
Literature offers several supervised machine learning algorithms focused on binary classification for solving daily problems. Compared to well-known conventional classifiers, the Straight-line Segment Classifier (SLS Classifier) stands out for its low complexity and competitiveness. It takes advantage of some good characteristics of Learning Vector Quantization and Nearest Feature Line. In addition, it has lower computational complexity than Support Vector Machines. The SLS binary classifier is based on distances between a set of points and two sets of straight line segments. Therefore, it involves finding the optimal placement of straight line segment extremities to achieve the minimum mean square error. In previous works, we explored three different evolutive algorithms as optimization methods to increase the possibilities of finding a global optimum generating different solutions as the initial population. Additionally, we proposed a new way of estimating the number of straight line segments by applying an unsupervised clustering method. However, some interesting questions remained to be further analyzed, such as a detailed analysis of the parameters and base definitions of the optimization algorithm. Furthermore, it was straightforward that the straight-line segment lengths can grow significantly during the training phase, negatively impacting the classification rate. Therefore, the main goal of this thesis is to outline the SLS Classifier baseline and propose some theoretical improvements, such as (i) Formulating an optimization approach to provide optimal final positions for the straight line segments; (ii) Proposing a model selection approach for the SLS Classifier; and, (iii) Determining the SLS Classifier performance when applied on real problems (10 artificial and 8 UCI public datasets). The proposed methodology showed promising results compared to the original SLS Classifier version and other classifiers. Moreover, this classifier can be used in research and industry for decisionmaking problems due to the straightforward interpretation and classification rates.
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Definición de Marco de trabajo para la implementación de una Oficina de Gestión de Proyectos (PMO) de Tecnologías de Información
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-09-04) Murillo Veliz, Braulio Oscar; Pow Sang Portillo, Jose Antonio
La gestión de proyectos tecnológicos representa un reto para las organizaciones aun cuando existen sinnúmero de metodologías y herramientas que facilitan la gestión de proyectos. El problema se agrava, cuando las organizaciones tienen que ejecutarlos en paralelo. Ante estas dificultades, las organizaciones giran su interés en las oficinas de gestión de proyectos o PMO (Project Management Office). Sin embargo, las organizaciones tienen muchas dificultades cuando tratan de definir el tipo de PMO a implementar y las funciones que deben tener. Por esta razón se propone el presente proyecto de investigación cuyo objetivo es definir un marco de trabajo que permita implementar una PMO y que logre la ejecución eficaz y eficiente de proyectos. Para ello se ha realizado una revisión exhaustiva de trabajos publicados que presentan la implementación y uso de PMO. Tomando en consideración dichas propuestas se propone un nuevo marco de trabajo que integre los criterios básicos que se deben tener en cuenta para definir una PMO como son: la estructura, nivel de madurez e influencia, funciones, roles y responsabilidades del equipo, nivel y estrategia de gobierno, métricas de medición. Adicionalmente, se valida cuantitativamente la primera parte de la propuesta, evaluando el impacto de una PMO implementada bajo este marco de trabajo, logrando medir el cumplimiento de tiempo y costos de los proyectos. También, se realiza una segunda propuesta que se evalúa cualitativamente mediante entrevistas a expertos, quienes la validan y proponen algunas sugerencias con las que se elabora una propuesta final. Con los resultados obtenidos, se muestra que la implementación de una PMO favorece la ejecución de los proyectos logrando aportar al cumplimiento de los objetivos de la organización.
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Desarrollo de metodologías para la cuantificación de residuos plásticos que ingresan al océano y su influencia en el agotamiento de recursos abióticos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-25) Ita Nagy, Diana; Vázquez Rowe, Ian
En los últimos años, ha habido un aumento significativo en la atención internacional hacia la acumulación de plásticos en el mar. Aunque se han realizado esfuerzos para cuantificar fuentes y cantidades exactas de residuos, así como entender sus impactos, estos intentos siguen siendo limitados. Para abordar esta problemática, herramientas como el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) deben ser mejoradas e incluir indicadores que estén relacionados con el potencial daño ambiental de las partículas plásticas en la naturaleza. Además, se requiere el desarrollo de inventarios de ciclo de vida (ICV) que contemplen los flujos de plásticos mal gestionados que ingresan al medio ambiente. En este contexto, esta tesis de doctorado presenta dos objetivos principales. Por un lado, diseñar una metodología para la cuantificación de flujos plásticos que estarían entrando al océano desde fuentes terrestres, con el fin de impulsar la creación de ICVs que los incluyan. Por otro lado, desarrollar una categoría de impacto de agotamiento de recursos abióticos que considere el efecto de la disipación de polímeros plásticos en la naturaleza. La primera parte del estudio permitió identificar diferentes barreras antrópicas y naturales que afectan el movimiento de los residuos hacia el mar, y diseñar una ecuación que ilustre la relevancia de los efectos de retención de plásticos. En la segunda parte, se desarrolló una categoría de impacto ambiental para cuantificar las consecuencias de estos flujos de materiales mal manejados dentro del ACV. La categoría de impacto, llamada marine circularity loss, cuantifica la pérdida de materiales plásticos en el océano que no podrían reingresar a la cadena de valor. Se espera que estos avances en la cuantificación de flujos de residuos plásticos y sus impactos en el océano permitan una toma de decisiones más adecuada frente a esta situación.
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Desarrollo de un proceso de manufactura para obtener micro- y nano-objetos a partir de polímeros naturales para potenciales aplicaciones en sistemas de liberación controlada de medicamentos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-06) Rodriguez Carrillo, Sol Angel Alfredo; Torres Garcia, Fernando Gilberto
Los biopolímeros se han convertido en materiales de suma importancia para el desarrollo de nuevos materiales tecnológicos, y han captado la atención de científicos e inversores. Especialmente en el rubro farmacéutico, los biopolímeros han encontrado aplicación en el desarrollo de excipientes para el transporte y liberación de sustancias activas (DDS), incluso llegando a manipulaciones a nivel microscópico y/o nanoscópico. El objetivo de la presente investigación es desarrollar sistemas de transporte y liberación de fármacos a partir de micro- y nanopartículas de almidón y carragenina. El desarrollo de micropartículas y nanopartículas se realizó empleando dos métodos. Para elaborar micro/nanogeles de carragenina se empleó el método de microemulsión asistido por ultrasonido. Para ello, se aprovechó la cualidad de la carragenina de formar geles en presencia de KCl. En la elaboración de nanopartículas de almidón se empleó la técnica de nanoprecipitación, empleando reacciones de entrecruzamiento con un aditivo tripolifosfato. En ambos casos, se empleó enrofloxacina (ENX) como fármaco y la adición de fármaco se realizó junto con el surfactante Tween®80 en solución gracias a que la ENX tiene carácter liposoluble. Tras la elaboración, todos los sistemas se caracterizaron con diversas pruebas morfológicas, estructurales y térmicas, así como se estudió la capacidad de encapsulamiento y liberación de fármaco de los sistemas. Los sistemas de micro/nanogeles de carragenina cargados con ENX lograron tamaños de entre 178 y 274 nm, mientras que el diámetro hidrodinámico estuvo entre 986 y 1555 nm, con formación de suspensiones estables. Además, se demostró que la cantidad y la tasa de liberación de ENX se encuentra influenciada por la concentración de Tween®80 empleado durante la preparación. Similarmente, se obtuvieron nanopartículas de almidón cargadas con ENX, cuyos tamaños variaron ente 60 y 240 nm, aunque no se apreció capacidad de hinchamiento ni formación de suspensiones estables. Para todos los sistemas, se evidenció que la liberación de ENX se encuentra dominada por fenómenos difusivos fickianos, y pueden controlarse según la cantidad de surfactante empleado en la formulación. En conclusión, los resultados indican que las partículas de carragenina y almidón podrían ser consideradas buenas alternativas para la elaboración de excipientes y otras aplicaciones biomédicas por la facilidad de preparación y la posibilidad de controlar la cinética de liberación de fármacos y sustancias activas. Adicionalmente, los micro- y nano-objetos producidos partir de polímeros naturales tienen aplicaciones potenciales en sistemas de dosificación inteligentes, especialmente aquellos que puedan ser controlados por estímulos (eléctricos o mecánicos) dentro de nuevos dispositivos electrónicos, como los TENGs.
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Diseño de un modelo para la implementación de gobierno electrónico en instituciones estatales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-29) Bruzza Moncayo, Mariuxi Alexandra; Tupia Anticona, Manuel Francisco
Las instituciones públicas buscan su modernización por medio de la implementación de servicios de gobierno electrónico, como resultado del surgimiento de tecnologías emergentes y la transformación digital de los negocios. Múltiples regulaciones alrededor del mundo obligan a los Estados a establecer estructuras organizacionales específicas en las entidades que brindan atención a sus ciudadanos de tal manera que se fomente la creación de servicios digitales. Esta tarea no es sencilla en la medida que las instituciones públicas carecen de un modelo a seguir e implantar al interior de ellas, que —basado en buenas prácticas de gobernanza y gestión de servicios y tecnologías de información y comunicaciones (TIC)—les faculte y las prepare para poder diseñar los servicios digitales que la regulación les exige producir. Teniendo esto en cuenta como vacío en la investigación, éste documento proporciona un modelo para implementar gobierno electrónico en instituciones estatales (denominado MIGE), el cual está basado en buenas prácticas de gobierno y de gestión de servicios de TI. La metodología empleada para la construcción del modelo es la teoría de la ciencia del diseño, cuyos componentes han sido planteados en base a los resultados de la revisión sistemática de la literatura relacionada con la implementación de gobierno electrónico y el marco de referencia COBIT 5.0. El estudio concluye en base a los resultados de la validación que el modelo MIGE en conjunto con la guía de implementación constituyen un aporte tanto para el cuerpo del conocimiento sobre tecnologías de información en materia de gobierno electrónico como un aporte metodológico al incluir y encapsular distintas buenas prácticas empleadas en la definición de cada uno de sus componentes.
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Diseño y desarrollo de biotrampas avanzadas para la desinfección de granjas avícolas afectadas por Alphitobius diaperinus (Coleoptera: Tenebrionidae)
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-05) Calla Quispe, Erika Lizet Milagros; Ibáñez Gabilondo, Alfredo Jesús
Los escarabajos de la especie Alphitobius diaperinus son una de las mayores plagas de granjas avícolas a nivel mundial. Las larvas y adultos de esta especie causan graves pérdidas económicas y daños sanitarios de los productos cárnicos y sus derivados comercializados. Actualmente se vienen desarrollando métodos químicos alternativos mediante el uso de semioquímicos en biotrampas para disminuir el uso de insecticidas como control rutinario de esta plaga. Sin embargo, se precisa mayor investigación con respecto a la identificación de las señales químicas de A. diaperinus y evaluación de su comportamiento conductual frente a esas señales, siendo estos factores clave para la eficacia de las biotrampas. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo diseñar y desarrollar biotrampas avanzadas usando semioquímicos de A. diaperinus como herramientas químicas con el fin de reducir las poblaciones de esta plaga. Para ello, primero se evaluó, en horas de mayor actividad sexual, el efecto de las señales químicas emitidas por adultos de A. diaperinus de ambos sexos (hembras y machos) en sus estadios de experiencia sexual (virgen y experimentado) en la atracción a largo alcance y en las respuestas de comportamiento de apareamiento (tocar, montar y copular) a corto alcance sobre otros adultos mediante ensayos olfatométricos. Los adultos de A. diaperinus demostraron un comportamiento complejo en la atracción y apareamiento basado en señales olfativas de corto y largo alcance, las cuales se ven afectadas por el sexo y la experiencia sexual. Por un lado, se identificaron las señales olfativas asociadas al sexo y experiencia sexual que afectan el apareamiento y la atracción en adultos de A. diaperinus, lo cual permitió detectar un total de 67 señales químicas de largo alcance mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas, de las cuales 28 señales son específicas a cada sexo y 39 señales generalizadas que emiten ambos sexos. Por otro lado, se detectaron 19 señales químicas de corto alcance relacionadas a su experiencia sexual, de las cuales todas las señales se detectaron en ambos sexos, mientras que solo 14 se detectaron en adultos vírgenes. Entre los compuestos identificados se encuentran alcanos, quinonas, benzotiazoles, benzofenonas, ácidos grasos, ésteres y terpenos. Adicionalmente, se evaluaron las respuestas electrofisiológicamente activas a las antenas de machos de las señales químicas de adultos de A. diaperinus según su sexo y experiencias sexual mediante cromatografía de gases acoplada a electroantenografía, detectando un total de 39 señales químicas electrofisiológicamente activas. Entre los compuestos identificados se encuentran benzoquinonas, limoneno, alcanos, ácidos grasos y ésteres. Posteriormente, se describieron los procesos de manufactura involucrados en el diseño de trampas que permita la captura de la plaga en estudio. Para su manufactura, se contempló parámetros físicos, métodos químicos de control y aspecto ecológico de esta plaga. Finalmente, se implementó y validó en laboratorio las biotrampas avanzadas fabricadas utilizando las señales de largo alcance de machos como herramientas químicas para el control de A. diaperinus. Los resultados del presente proyecto permiten sentar las bases a nivel nacional de una tecnología alternativa a los métodos convencionales para el control de la plaga de A. diaperinus en industrias avícolas. Asimismo, se espera contribuir con la generación de una tecnología limpia y simple que permita mejorar la productividad de la actividad avícola.
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Diseño, fabricación y test de prototipo de planta de producción de hidrógeno a partir de agua usando radiación solar como fuente de energía para la producción de energía limpia
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-09-23) Mas Bautista, Ronald Eduardo; Celis Pérez, César
Es ampliamente reconocido actualmente que los procesos de generación de energía basados en combustibles fósiles generan un impacto significativo en la salud y el medio ambiente. Esto ocurre debido a que la quema de combustibles fósiles produce diversos contaminantes usualmente señalados como los principales responsables de una serie de problemas específicos relacionados con la salud humana, la formación de lluvia ácida, el efecto invernadero y el calentamiento global. Por lo tanto, la producción de energía en forma de hidrógeno a partir de agua involucrando solamente fuentes de energía renovables trae consigo ventajas significativas, pues la quema de hidrógeno en sistemas de generación de energía produce esencialmente agua (vapor) y nitrógeno (gas) como productos de combustión. Este método de producción de hidrógeno representa así una solución prometedora para alcanzar la ansiada sostenibilidad en términos energéticos. Para que este método sea generalizado y utilizado a escala industrial, hay sin embargo varios desafíos que necesitan ser previamente superados, incluyendo la baja eficiencia de los procesos y los altos costos asociados. Por lo tanto, en este trabajo, un prototipo de planta de producción de hidrógeno verde a partir de agua, usando radiación solar como fuente de energía primaria, fue diseñado, fabricado y testado. Más específicamente, el estado del arte relativo a la generación de hidrógeno verde basada en el uso de prototipos de planta de producción de hidrógeno fue inicialmente determinado. Seguidamente, el sistema de producción de hidrógeno a partir de agua, incluyendo el sistema PV, fue dimensionado. Luego, el prototipo de planta de producción de hidrógeno diseñado fue fabricado, ensamblado y testado. Finalmente, el referido prototipo de planta fue usado para caracterizar experimentalmente los sistemas electrolíticos utilizados, y para demostrar, vía la producción de hidrógeno verde, la factibilidad de producir energía limpia de manera eficiente. En particular, después de dimensionar los principales sistemas del prototipo de planta, este fue fabricado, ensamblado y testado. En particular, el sistema PV usado en la planta tiene una capacidad de producción eléctrica fotovoltaica equivalente a 1.32 kWp con un área de 7.76 m2 para cuatro (4) paneles fotovoltaicos conectados en paralelo. Asimismo, el sistema electrolítico de producción de hidrógeno, con objetivo de producción de 100 gramos por día, es modular y permite el uso de dos tipos de electrolizadores, PEM (proton exchange membrane) y alcalino. Los rangos de voltaje y corriente son, respectivamente, 18 V + 20% y 36 A para el primero, y 17 V + 20% y 23 A para el segundo. Una vez desarrollado el prototipo de planta de producción de hidrógeno, este fue inicialmente usado para caracterizar experimentalmente los sistemas electrolíticos utilizados. En particular, para las dos tecnologías de electrolizadores utilizadas aquí, PEM y alcalino, curvas características I-V (corriente-voltaje) fueron determinadas. La caracterización inicial de los sistemas electrolíticos permitió también identificar tanto la tecnología de electrolizador (PEM) como las condiciones de operación del prototipo de planta a ser utilizadas en la producción de hidrógeno verde. Estas condiciones incluyen un flujo volumétrico de la sustancia electrolítica equivalente a 1 l/m y una temperatura de operación del electrolizador de 40 °C. Empleando dos tipos de acoplamiento entre sistemas fotovoltaicos (PV) y electrolíticos (EL), directo e indirecto, el prototipo de planta de producción de hidrógeno desarrollado en este trabajo fue finalmente utilizado para generar hidrógeno verde. Los principales resultados obtenidos indican que la ubicación del punto de operación del sistema PV influencia de forma significativa la eficiencia global de la planta. De esta forma, las pérdidas de energía en el transporte de esta (~19.04%) pueden reducirse instalando ambos sistemas, PV y EL, lo más cercano posible uno del otro. Finalmente, respecto a las eficiencias obtenidas tanto para el electrolizador como para el sistema PV, estas son relativamente bajas. Más específicamente, los valores de eficiencia global de la planta obtenidos para el caso del acoplamiento directo están entre el 1.5% y 2%, y para el acoplamiento indirecto entre 2% al 5%. Dentro de las posibles causas de estas bajas eficiencias está la operación de planta en condiciones reales no controladas, ubicación de las instalaciones, y niveles de irradiancia variable. Es esperado que la implementación a escala industrial de plantas de producción de hidrógeno verde como las discutidas en este trabajo reduzca el impacto de los sistemas de generación de energía tanto en la salud como en el medio ambiente.
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Distributed Hyperspectral Image Analysis based on Cloud Computing Architectures
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-10-11) Ayma Quirita, Victor Andres; Beltrán Castañón, César Armando
In this thesis, we introduce a novel distributed version of the N-FINDR endmember extraction algorithm, which is able to exploit computer cluster resources in order to efficiently process large volumes of hyperspectral remote sensing data. The implementation of the distributed algorithm was done by extending the InterCloud Data Mining Package capabilities, originally adopted for land cover classification, through the HyperCloud-RS framework, here adapted for performing endmember extraction processes, which can be likewise executed on cloud computing environments, allowing users to elastically access and exploit processing power and storage space within cloud computing architectures, for adequately processing large volumes of hyperspectral data. The framework supports distributed execution, network communication, and fault tolerance, transparently and efficiently to the user. The experimental analysis addresses the performance issues, assessing both accuracy and execution time, over the processing of different synthetic versions of the AVIRIS Cuprite hyperspectral dataset, with 3.1 Gb, 6.2 Gb, and 15.1Gb respectively, thus addressing the issue of dealing with large-scale hyperspectral data. As a further contribution of this work, we describe in detail how to extend the HyperCloud-RS framework by integrating new endmember extraction algorithms within the proposed architecture, thus enabling researchers to implement their own distributed endmember extraction approaches specifically designed for processing large volumes of hyperspectral data.
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Estudio del ecosistema de emprendimiento tecnológico en Lima
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-06-14) Hernández Cenzano, Carlos Guillermo; González Álvarez, Miguel Domingo
En el contexto mundial, se considera al emprendimiento como responsable de impulsar la economía y el desarrollo de los países, pues al formar nuevas empresas genera empleos e impuestos, y tras la crisis financiera de 2008, se confirmó la importancia de los emprendedores y su ecosistema; es decir, de ciertas condiciones necesarias para facilitar que se dé el fenómeno del emprendimiento para poder enfrentar los nuevos retos de los países. Una manera de emprender y alcanzar innovar es por medio de las start-ups, logrando resultados en lapsos de tiempo menor y a bajo costo. Las start-ups están integradas por emprendedores con una gran iniciativa para conseguir acelerar el proceso de la formación de las nuevas empresas; un grupo de estas son de base tecnológica. De acuerdo a la literatura, detrás de las start-ups existe un ecosistema que les da soporte, formado principalmente por la comunidad de emprendedores, los mentores, las incubadoras, las aceleradoras, los proveedores de servicios comunes, los inversionistas ángeles, los inversionistas de capital de riesgo, las universidades, las entidades públicas de apoyo y la vinculación con otros ecosistemas. De este modo, el presente trabajo de investigación doctoral se enfoca en el ecosistema de emprendimiento tecnológico en Lima desde la percepción de los emprendedores y tiene como objetivos analizar la presencia de los elementos, la interacción interorganizacional entre los elementos presentes y los escenarios al 2030 de este ecosistema. Inicialmente, se ha desarrollado un marco teórico que comprende principalmente el proceso de emprendimiento, la descripción de los diferentes elementos que podrían estar presentes en el ecosistema de emprendimiento tecnológico, y la metodología general. Luego se desarrollan tres etapas de investigación: La primera etapa tiene el objetivo de proporcionar una comprensión del estado del ecosistema de emprendimiento tecnológico en Lima desde la percepción de los emprendedores y sobre la base de un estudio de caso múltiple de start-ups, identificando la presencia de elementos en su proceso de desarrollo en cada una de ellas. Para esta etapa se presenta la metodología de estudios de caso y su proceso, lo que nos permite identificar lo que sucede en cada start-up y sus características, así como los elementos de este ecosistema que se vincularon. Una segunda etapa está enfocada en el ecosistema, con en el objetivo de proporcionar una comprensión de las redes interorganizacionales, donde los nodos de la red son las organizaciones o entidades. Estas redes se establecen con base en el análisis de las interacciones que ocurren en la red social de LinkedIn del entorno del autor. Para esta etapa se expone la teoría del análisis de redes sociales e interorganizacionales. Además de exponer la metodología utilizada, así como el proceso de esta, que nos permite analizar las vinculaciones entre los elementos del ecosistema en Lima. La última etapa también se enfoca en este ecosistema, con el objetivo de comprender los desafíos al año 2030 desde la percepción de los emprendedores mediante herramientas de la prospectiva, en especial aplicando el método Delphi en tiempo real a una muestra de los fundadores de las start-ups. Para esta etapa se exponen la teoría de la prospectiva, la metodología utilizada, así como el proceso de esta metodología, que permite identificar los probables escenarios al 2030 para el ecosistema de emprendimiento tecnológico en Lima. Las conclusiones indican la presencia de un ecosistema de emprendimiento tecnológico en Lima desde la percepción de los emprendedores, y la interacción que se da en este, aunque en algunos casos aún sea débil. Además de la necesaria intervención del Estado, mediante políticas que apoyen al emprendimiento para incrementar la probabilidad de impacto.
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Estudio del proceso de cristalización y polimorfismo de la manteca de cacao en la cadena de fabricación de chocolate oscuro a partir de cacao (Theobroma cacao L.) variedad Criollo
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-09-08) Castro Alayo, Efrain Manuelito; Cardenas Toro, Fiorella Patricia
El objetivo general de la presente tesis fue estudiar el proceso de cristalización y polimorfismo de la manteca de cacao (MC) en la cadena de fabricación de chocolate oscuro a partir de cacao (Theobroma cacao L.) variedad Criollo. La revisión de la literatura demostró que en la cadena de fabricación de chocolates, la fermentación del cacao es la etapa más importante porque genera el perfil aromático; pero, puede influir en la cristalización y polimorfismo de la MC y por tanto en la cadena de fabricación del chocolate, hipótesis que fue establecida a partir del análisis bibliométrico. Para la evaluación de la cristalización, polimorfismo y miscibilidad de la MC se usó Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Microscopía Confocal Raman (CRM). Durante la fermentación espontánea se pudo notar que el cacao alcanzó su temperatura más alta (45,35 °C) a los siete días, periodo durante el cual pudo determinarse los parámetros cinéticos de cristalización de la MC en el interior del grano usando DSC y la teoría de Avrami. Se encontró que durante el proceso de fermentación se produjeron núcleos de cristales metaestables (B1’ y B2’) de MC, los cuales crecieron de manera espontánea o esporádica, en forma de plato, varillas o agujas. La técnica multivariada k-means identificó patrones que dividieron la fermentación en dos etapas: en la primera (0 – 3 días), la MC cristalizó en 15,78 minutos y en la segunda (4 – 7 días) cristalizó en 17,88 minutos, por ello se propuso un proceso de fermentación de solo tres días para cacao Criollo. Para la fabricación de chocolate fue necesario implementar una etapa previa que consistió en analizar la miscibilidad de la MC con aceite de coco (CNO) y aceite de sacha inchi (SIO). Entonces, se preparó equivalentes de manteca de cacao (CBE) mezclando la MC con cada uno de los aceites vegetales en diferentes concentraciones. Los espectros Raman mostraron que SIO se diferenció de CNO y MC por su alta proporción de insaturación, evidenciado por la alta intensidad del pico a 1662,7 cm-1. Los picos a 1745,4 cm-1 y 1733,8 cm-1 en la MC evidenciaron la existencia de las formas B2’ y B1’. Las imágenes químicas Raman y la técnica Resolución de Curva Multivariada-Mínimos Cuadrados Alternantes generaron mapas de distribución e histogramas para determinar cualitativamente la miscibilidad del aceite vegetal con la MC, mientras que con estudio se calculó la desviación estándar relativa para determinar la miscibilidad de manera cuantitativa. Ambas técnicas mostraron que mezclar MC con CNO en proporciones de 55/45 y MC con SIO en proporciones de 65/35 pueden generar CBE con alta miscibilidad, la cual se reduce al incrementar la proporción de MC. La cinética de cristalización isotérmica develó que SIO cristaliza a temperaturas inferiores a cero grados y al igual que CNO, sus propiedades térmicas se modificaron cuando fueron mezclados con la MC para formar su correspondiente CBE. CNO cristalizó más rápido que la MC, pero al mezclarse con ésta, su velocidad de cristalización y entalpía de fusión se redujeron. Finalmente, estos CBEs fueron utilizados en combinación con el régimen de temperado para producir dos tipos de chocolates oscuros (Ch-SIO y Ch-CNO), evaluando su cinética de cristalización, polimorfismo, propiedades físicas y térmicas del producto final. La velocidad de cristalización de la MC incrementó como consecuencia de los CBE y temperado, obteniendo una cristalización más rápida en el Ch-SIO (7,08 ± 0,15 min) que en el Ch-CNO (7,25 ± 0,18 min). Ambos factores produjeron chocolates con altos porcentajes de forma B2 (92,56 ± 1,49% en Ch-SIO y 90,3 ± 1,18% en Ch-CNO) que superan los valores establecidos en literatura. La presencia de esta forma polimórfica fue corroborada con los bajos valores del índice de blancura (27,55 ± 0,22 – 28,73 ± 0,54). Las propiedades físicas y térmicas de los chocolates cambiaron dentro de valores aceptables.
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Estudio experimental y numérico en elementos discretos de muros de contención de piedra de junta seca (pircas) de Perú. Consideraciones para mejorar las prácticas constructivas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-07) Ita Paico, Paola Isabel; Santa Cruz Hidalgo, Sandra Cecilia
En las laderas de Lima, la falta de iniciativas de planificación urbana ha llevado a la construcción de viviendas sobre rellenos contenidos por muros tradicionales de contención de piedra de junta seca, conocidos como pircas. Estas estructuras son precarias e inestables, y presentan un alto riesgo ante posibles sismos. La investigación se enfoca en analizar la influencia del proceso constructivo (configuración) de las pircas en su desempeño sísmico fuera del plano, con el objetivo de mejorar las prácticas constructivas actuales. Para ello, se realizaron estudios experimentales a escala natural y modelación numérica utilizando el Método de los Elementos Discretos (DEM). Para los modelos numéricos se utilizó el software de código abierto YADE. Se realizó una campaña experimental pseudo-estática de tres configuraciones de muro (3 especímenes por configuración). Los resultados numéricos y experimentales pseudo-estáticos mostraron la misma tendencia. Por otro lado, también se analizó el efecto de la configuración de las pircas en su desempeño mediante el estudio numérico dinámico. Este enfoque se comparó con el enfoque pseudo-estático y se obtuvo lo conservador que es un enfoque en comparación con el otro. Por último, con base en los resultados obtenidos, se brindó algunas recomendaciones para construir pircas y mejorar su desempeño actual. Se ha comprobado que la técnica de construcción actual puede mejorarse utilizando regularmente los through-stones y considerando una sección transversal con traslape. Se logró un aumento de hasta el 50% de la resistencia lateral, lo que verifica la eficacia de los through-stones.
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Forecasting volcanic eruptions based on massive seismic data processing. Application to Peruvian volcanoes
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-08) Machacca Puma, Roger; Tavera Huarache, Hernando Jhonny; Lesage, Philippe
This dissertation investigates the potential improvement of volcanic eruption understanding and forecasting methods by using advanced data processing techniques to analyze large datasets at three target volcanoes (Piton de la Fournaise (PdlF) (France), Sabancaya, and Ubinas (Peru)). The central objective of this study is to search for possible empirical relationships between the pre-eruptive behavior of the accelerated increase in seismic activity using the Failure Forecast Method (FFM) and velocity variations measured by Coda Wave Interferometry (CWI), since both observations are reported to be independently associated with medium damage. The FFM is a deterministic method used to forecast volcanic eruptions using an empirical relationship of increased and accelerated evolution of an observable (e.g., volcano-seismic event rates). The event rates used with FFM in this study were generated using two Deep Learning (DL) based models. The detection model (VSDdeep) is based on EQTransformer and the classification model (VSCdeep) consists of a simple convolutional neural network that uses the short-time Fourier transform of the detected signals as input data. VSDdeep, trained on ∼16.3 k volcano-seismic events, outperforms previous DL-based models, achieving an accuracy of 97.68%. The VSCdeep model was trained on two datasets, one for effusive volcano (7 classes) and a second for explosive volcanoes (10 classes), and achieved accuracies of 96.55% and 90.5%, respectively. The combination of the two DL-based models detects and classifies 1.5 times more volcano-tectonic (VT) events than the catalog provided by the local observatories. A Bayesian approach of FFM was applied to study the 27 eruptions recorded between 2014- 2021 at PdlF volcano. The analysis shows that 23 (85.2%) of the precursory sequences are suitable for retrospective application of the FFM. Eight eruptions fulfilled the reliability criteria. Only seven eruptions (25.93%) were successfully predicted in the real-time scenario, but when the reliability criteria are met, the successful prediction rate increases to 87.5%. For Sabancaya volcano, the FFM cannot be applied because the explosions are not preceded by significant increases in seismicity. In the case of Ubinas volcano, LP event rates were used, with a successful forecasting rate of 4.55% with real-time criteria of the 330 explosions analyzed, showing a low forecasting rate for these two Peruvian volcanoes. We report long-term (over 22 years) apparent velocity variations (AVV) that appear to be related to the frequency of occurrence of magmatic intrusions. However, the simple dike-intrusion model tested in this study does not explain this long-term pattern. The short-term pre-eruptive velocity variations generally show two phases: A first phase corresponding to a slight velocity decrease ∼5 days before the eruption, and a second phase of sudden velocity decrease one day before the eruption. The precursory behavior of AVV indicates that 12 eruptions (44.4%) were preceded by AVV ≥ 0.15% observed at least one day before the eruption. Two models were tested to explain the pre-eruptive velocity variations. One is based on the cumulative rock damage associated with VT activity. The other one takes the effect of the dike intrusions into account. However, in both cases, the comparison of the observed and modeled AVV amplitudes shows low regression coefficients. This indicates that the generation of velocity variations is complex and that these simple models alone cannot explain the observations. The statistical analysis of accelerated VT event rates and AVV precursors at PdlF volcano indicates that 37% of the eruptions were preceded by both precursors, 48.2% by one of the two precursors, and 14.8% were not preceded by either. These findings suggest that both precursors, accelerated VT event rates and AVV, can serve as potential tools for early detection of volcanic unrest at this volcano.
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Fusion of thermal and three-dimensional data for chronic wound monitoring
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-08) Gutierrez Ayala, Evelyn Patricia; Castañeda Aphan, Benjamín
Chronic wounds are a serious health problem because they do not follow a normal healing process and take a long time to heal. Monitoring the evolution of the wound is vital to evaluate the current treatment and determine the need for a different approach. Traditionally, this assessment is based on manual measurements and visual observation, which can be subjective and non-quantitative, leading to uncertainty in patient follow-up. This thesis proposes to leverage color and thermal imaging from cameras embedded in a smartphone to provide a non-invasive tool for wound assessment. Standard and affordable devices enables its applicability and scalability in clinical settings. We propose a methodology to create realistic and accurate 3D thermal models from a set of images captured with affordable and handheld devices. This approach was automated and evaluated in clinical settings on a total of 68 wound cases with varying degrees of severity, in Lima, Peru. Our findings show the feasibility of this method and highlight its potential for wound assessment through the use of thermal metrics derived from the 3D thermal models.
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Método para la evaluación de usabilidad de sitios web transaccionales basado en el proceso de inspección heurística
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-01-19) Paz Espinoza, Freddy Alberto; Pow Sang Portillo, José Antonio; Collazos Ordóñez, César Alberto
La usabilidad es considerada uno de los factores más importantes en el desarrollo de productos de software. Este atributo de calidad está referido al grado en que, usuarios específicos de un determinado aplicativo, pueden fácilmente hacer uso del software para lograr su propósito. Dada la importancia de este aspecto en el éxito de las aplicaciones informáticas, múltiples métodos de evaluación han surgido como instrumentos de medición que permiten determinar si la propuesta de diseño de la interfaz de un sistema de software es entendible, fácil de usar, atractiva y agradable al usuario. El método de evaluación heurística es uno de los métodos más utilizados en el área de Interacción Humano-Computador (HCI) para este propósito debido al bajo costo de su ejecución en comparación otras técnicas existentes. Sin embargo, a pesar de su amplio uso extensivo durante los últimos años, no existe un procedimiento formal para llevar a cabo este proceso de evaluación. Jakob Nielsen, el autor de esta técnica de inspección, ofrece únicamente lineamientos generales que, según la investigación realizada, tienden a ser interpretados de diferentes maneras por los especialistas. Por tal motivo, se ha desarrollado el presente proyecto de investigación que tiene como objetivo establecer un proceso sistemático, estructurado, organizado y formal para llevar a cabo evaluaciones heurísticas a productos de software. En base a un análisis exhaustivo realizado a aquellos estudios que reportan en la literatura el uso del método de evaluación heurística como parte del proceso de desarrollo de software, se ha formulado un nuevo método de evaluación basado en cinco fases: (1) planificación, (2) entrenamiento, (3) evaluación, (4) discusión y (5) reporte. Cada una de las fases propuestas que componen el protocolo de inspección contiene un conjunto de actividades bien definidas a ser realizadas por el equipo de evaluación como parte del proceso de inspección. Asimismo, se han establecido ciertos roles que deberán desempeñar los integrantes del equipo de inspectores para asegurar la calidad de los resultados y un apropiado desarrollo de la evaluación heurística. La nueva propuesta ha sido validada en dos escenarios académicos distintos (en Colombia, en una universidad pública, y en Perú, en dos universidades tanto en una pública como en una privada) demostrando en todos casos que es posible identificar más problemas de usabilidad altamente severos y críticos cuando un proceso estructurado de inspección es adoptado por los evaluadores. Otro aspecto favorable que muestran los resultados es que los evaluadores tienden a cometer menos errores de asociación (entre heurística que es incumplida y problemas de usabilidad identificados) y que la propuesta es percibida como fácil de usar y útil. Al validarse la nueva propuesta desarrollada por el autor de este estudio se consolida un nuevo conocimiento que aporta al bagaje cultural de la ciencia.