Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño y evaluación de la implementación de un sistema eléctrico híbrido fotovoltaico/diesel de 1,1 mw en la localidad de Caballococha(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-12) Salazar Díaz, Martín Fernando; Jiménez Ugarte, Fernando OctavioEl presente estudio se centró en el diseño e implementación de un sistema híbrido Fotovoltaico/Diesel (FV/Diesel) para optimizar el suministro de energía eléctrica en la ciudad de Caballococha, Loreto, Perú. La investigación abordó el desafío de electrificar una zona aislada de la selva peruana de manera sostenible y eficiente, considerando los aspectos económicos, técnicos y ambientales. Para alcanzar este objetivo, se desarrolló una metodología de optimización para el diseño y dimensionamiento del sistema híbrido FV/Diesel. Esta metodología se basó en la aplicación de dos herramientas: el software Homer Pro y un algoritmo desarrollado en MATLAB. La combinación de estas herramientas permitió realizar un análisis exhaustivo de la viabilidad del sistema, considerando diferentes escenarios de demanda, generación solar y costos de los componentes. Los resultados obtenidos demostraron la viabilidad técnica y económica del sistema híbrido FV/Diesel propuesto. Se evidenció que la implementación de este sistema permitiría: Reducir significativamente las emisiones de CO2, pasando de 192 321,73 toneladas a 37 930,54 toneladas en un período de 25 años. Esto representa una reducción del 80% en las emisiones de gases de efecto invernadero. Disminuir sustancialmente los costos de producción de energía, de $57 707 902 dólares a $15 231 050 dólares en 25 años. Esto significa una reducción del 73% en los costos de generación eléctrica. Garantizar la confiabilidad del suministro eléctrico y atender toda la demanda de energía de la ciudad. El sistema híbrido propuesto puede suministrar energía de manera confiable incluso durante los períodos de baja generación solar, gracias al respaldo del generador Diesel y al banco de baterías. Adicionalmente, se compararon los resultados obtenidos del software Homer Pro y del algoritmo desarrollado en MATLAB, encontrando una alta coincidencia entre ambos métodos. Esto valida la metodología propuesta y la convierte en una herramienta útil para el diseño y dimensionamiento de sistemas híbridos FV/Diesel en otras zonas aisladas.Ítem Texto completo enlazado Localización y clasificación de árboles y edificaciones en imágenes aéreas empleando aprendizaje profundo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-01) Enriquez Rodriguez, Pamela; Flores Espinoza, Donato AndresLa presente tesis muestra el diseño de un detector de árboles y edificaciones en imágenes aéreas elaborado en base a algoritmos de aprendizaje profundo, cuyas redes troncales para la extracción de características son redes neuronales convolucionales. Este trabajo es parte de la tarea de automatización de un sistema de inspección de fajas de servidumbre que recibe imágenes capturadas por drones. Inicialmente, el trabajo se ha centrado en el etiquetado de árboles y edificaciones en imágenes aéreas para la elaboración del dataset; para ello, se ha utilizado la herramienta Image Labeler de Matlab. Posteriormente, se dividió dicho conjunto de datos en data de entrenamiento (80%), validación (10%) y evaluación (10%); además de emplear la función imageDataAugmenter para incrementar la cantidad de imágenes disponible. Seguidamente, se procedió con el entrenamiento de la red bajo ciertos valores de hiperparámetros y; finalmente, se evaluó la eficacia del detector bajo ciertas métricas como precisión, sensibilidad y precisión promedio media. Los resultados obtenidos muestran que el detector diseñado e implementado en Pytorch delimita correctamente la ubicación de los árboles y edificaciones en imágenes aéreas; además de etiquetarlos con su clase correspondiente. Esto se evidencia en los valores de precisión promedio del 70% para la clase árboles y del 63% para la clase edificaciones, logrando una precisión promedio media del 67%.Ítem Texto completo enlazado Optimal vicinity 2D median filter for fixed-point or floating-point values(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-06-19) Chang Fu, Javier; Carranza De La Cruz, Cesar AlbertoLos filtros medianos son una técnica digital no lineal normalmente usada para remover ruido blanco, ’sal y pimienta’ de imágenes digitales. Consiste en reemplazar el valor de cada pixel por la mediana de los valores circundantes. Las implementaciones en punto flotante usan ordenamientos con técnicas de comparación para encontrar la mediana. Un método trivial de ordenar n elementos tiene una complejidad de O(n2), y los ordenamientos más rápidos tienen complejidad de O(n log n) al calcular la mediana de n elementos. Sin embargo, éstos algoritmos suelen tener fuerte divergencia en su ejecución. Otras implementaciones usan algoritmos basados en histogramas, y obtienen sus mejores desempeños cuando operan con filtros de ventanas grandes. Estos algoritmos pueden alcanzar tiempo constante al evaluar filtros medianos, es decir, presenta una complejidad de O(1). El presente trabajo propone un algoritmo de filtro mediano rápido y altamente paralelizable. Se basa en ordenamientos sin divergencia con ejecución O(n log2 n) y mezclas O(n) con los cuales se puede calcular grupos de pixeles en paralelo. Este método se beneficia de la redundancia de valores en pixeles próximos y encuentra la vecindad de procesamiento óptima que minimiza el número de operaciones promedio por pixel. El presente trabajo (i) puede procesar indiferentemente imágenes en punto fijo o flotante, (ii) aprovecha al máximo el paralelismo de múltiples arquitecturas, (iii) ha sido implementado en CPU y GPU, (iv) se logra una aceleración respecto al estado del arte.Ítem Texto completo enlazado Estudio de algoritmos de enrutamiento en redes SDN(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-13) Huamaní Jerí, Julio Ricardo; Santiváñez Guarniz, César AugustoEl presente trabajo de investigación presenta una revisión de literatura acerca del impacto en los parámetros de la Calidad de Servicio (QoS) al utilizar diferentes algoritmos de enrutamiento en una solución SDN (Red Definida por Software). En la introducción se presenta el contexto de las redes SDN, así como los objetivos del presente trabajo de investigación, la motivación para el mismo, mencionando la necesidad de cuantificar la mejora obtenida al utilizar algoritmos de enrutamiento en una red SDN e indicando que la discusión se hará en base a revisión bibliográfica. Luego, se presenta el marco teórico acerca de una red SDN, sus componentes y las ventajas que ofrecen respecto a una red convencional. Continuando con el marco teórico, se presenta la definición de enrutamiento en una red y la base matemática que fundamenta el impacto que puede generar en el throughput y latencia, que son parámetros de la Calidad de Servicio (QoS). Asimismo, en el apartado se hace mención de artículos IEEE relacionados con el tema de enrutamiento y el impacto generado en la red, cuyos resultados muestran la diferencia del throughput y/o latencia al hacer uso de distintos algoritmos de enrutamiento. Finalmente, se hace un análisis de los resultados que dichos artículos reportaron, teniendo en cuenta el contexto de pruebas, el tipo de topología utilizada, la cantidad de tráfico generada, entre otros factores, para realizar una discusión y hallar conclusiones sobre el impacto de los algoritmos de enrutamiento en los parámetros de QoS en redes SDN.Ítem Texto completo enlazado Automatización del diseño de árboles de transmisión para cajas reductoras de engranajes cilíndricos y ejes paralelos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-17) Delgado Marin, Alec Gonzalo; Franco Rodríguez, RosendoEl diseño de árboles de transmisión es una tarea habitual en la industria de maquinarias, para la cual se han desarrollado softwares especializados y procedimientos normalizados a lo largo de los años. No obstante, el nivel de automatización y optimización es limitado, tiene un enfoque general, y requiere de la intervención y experiencia de un diseñador en la mayoría de los casos. Por ello, el objetivo de la presente tesis consistió en desarrollar un algoritmo que diseñe árboles de transmisión con un alto grado de automatización, orientado específicamente a árboles para cajas reductoras de engranajes cilíndricos, ejes paralelos y distribución horizontal, para cajas reductoras de una, dos y tres etapas. El proceso de desarrollo del algoritmo implicó la recopilación de normativas y recomendaciones especializadas relacionadas con el diseño de árboles destinados a cajas reductoras. Luego, se estableció un conjunto de árboles tipificados teniendo en cuenta tanto su ubicación dentro de la caja reductora como los diversos tipos de uniones para transmitir potencia (uniones por chaveta, uniones estriadas y piñón solidario). Asimismo, con el fin de automatizar el proceso de diseño, se elaboraron los modelos CAD paramétricos de estos árboles, definiendo las variables dimensionales dependientes e independientes. Además, se estableció un procedimiento que permite automatizar los cálculos de tensiones y deformaciones mediante el modelado por elementos finitos (FEM). Sobre esta base, se implementó la verificación del diseño de los árboles según las normas técnicas DIN 743 para árboles, DIN 6885 para las uniones por chavetas y DIN-ISO 14 para uniones estriadas. A fin de optimizar el diseño, se incorporó un proceso iterativo que minimiza el volumen del árbol y asegura un factor de seguridad definido por el usuario, obteniéndose como resultado el modelo CAD del árbol óptimo. Todo el algoritmo fue implementado en el software comercial Autodesk Inventor, empleando el módulo Inventor Nastran para los cálculos por FEM. Por último, para verificar el trabajo realizado, se aplicó el algoritmo en el desarrollo de dos ejemplos relevantes. Los resultados obtenidos mostraron una tendencia similar en el diseño de cinco árboles, los cuales principalmente presentaron factores de seguridad mayores a los obtenidos mediante métodos analíticos, mostrando la capacidad de minimizar el volumen de material y evidenciando el carácter conservador de los métodos convencionales.Ítem Texto completo enlazado Análisis, algoritmos y estimados de la identidad de Selberg(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-30) Loaiza Vasquez, Manuel Alejandro; Poirier Schmitz, Alfredo BernardoUn tema central en la teoría de números es la distribución de los números primos sobre los enteros positivos. En una dirección, de los trabajos de Hadamard, de la Valleé Poussin y Newman, nosotros sabemos que el PNT (de su acrónimo en inglés Prime Number Theorem, Teorema del Número Primo) es cierto por métodos del análisis complejo. En otra dirección, Selberg, Breusch y Levinson probaron el PNT vía técnicas elementales, en el sentido de que solo usan análisis real. Hace menos de una década, Choudhary fortaleció la prueba de Levinson. Todas las pruebas elementales mencionadas derivan el PNT vía la identidad de Selberg. En esta tesis, establecemos otra prueba para la identidad de Selberg más simple que la de Choudhary en muchos aspectos. Ello se efectúa refinando los trabajos discutidos previamente. También presentamos un algoritmo de tiempo lineal para estimar una fórmula derivada de la identidad de Selberg.Ítem Texto completo enlazado Dynamic and algebraic observer design for leak detection, size estimation and localization in water pipe systems(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-06) Russmann, Julius Paul; Perez Zuñiga, Carlos GustavoEn esta tesis se aplican por primera vez métodos basados en modelos sin discretización espacial para detectar y localizar fugas en una planta piloto de transporte de fluidos. Basado en un modelo matemático que describe la dinámica de fluidos dentro de la tubería de agua mediante dos ecuaciones diferenciales parciales que son hiperbólicas, lineales, unidimensionales y acopladas, se deriva y diseña tanto un observador dinámico como algebraico. El diseño del observador dinámico combina un enfoque de Luenberger con una transformación de backstepping para demostrar la estabilidad asintótica del error del observador. Como consecuencia, el observador resulta en un sistema dinámico de dos sistemas diferenciales parciales hiperbólicos acoplados. Por el contrario, el diseño del observador algebraico aplica el método de las funciones de modulación para convertir el modelo matemático en problemas auxiliares que también son dados por ecuaciones diferenciales parciales. Los problemas auxiliares se pueden resolver fuera de línea, tal que para estimar el tamaño y la posición de la fuga en línea se tienen que resolver solamente ecuaciones algebraicas input-output. Se enfatiza que ambos esquemas de observación se derivan directamente del modelo matemático sin discretización espacial. Por lo tanto, esta tesis aborda la brecha de investigación con respecto a métodos de detección y localización de fugas que sean basados en un modelo matemático y que no requieren una discretización espacial del sistema. En simulaciones comparativas, se evalúa el desempeño de ambos observadores para una tubería de agua ejemplar en diversas condiciones de operación, por ejemplo, el tamaño de la fuga, la posición de la fuga, el caudal de entrada y el ruido de medición. Se compara la precisión de los esquemas de observación, y se verifica la capacidad en tiempo real de ambos algoritmos. Finalmente, la dinámica y el observador algebraico se utilizan para estimar el tamaño y la posición de la fuga para una planta piloto de transporte de fluidos instalada en el laboratorio de Ingeniería de Control Avanzado en la PUCP. Se revela que, al contrario de la suposición de un modelo lineal para la perdida por fricción, las pérdidas por fricción dependen cuadráticamente del caudal tal que un modelo no lineal describa con mayor exactitud la dinámica del fluido de la planta piloto. Sin embargo, se ha demostrado que para las fugas que surgen cerca de la salida de la tubería, ambos observadores estiman la posición de la fuga con desviaciones inferiores al 5% y logran la precisión deseada. Además, se ha demostrado que una extensión del observador dinámico hacia el modelo no lineal permite localizar la fuga con desviaciones inferiores al 5%, independientemente de la posición de la fuga.Ítem Texto completo enlazado Modelo de regresión lineal usando una mixtura de distribuciones senh-normal(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-09-27) Palomino Ore, Roussel Simpson; Benites Sánchez, Luis EnriqueLa distribución Senohiperbólico-Normal, denominada también como una variación de la distribución Birnbaum-Saunders, surgió inicialmente para estimar el deterioro en la calidad de los materiales sujetos a estrés. Asimismo, los modelos de mixtura han suscitado considerable interés en el campo de estadística debido a que permiten lidiar con situaciones en las que el comportamiento de los errores de un modelo con ajuste lineal se aleja significativamente de la normalidad. Esta tesis aborda los dos temas mencionados mediante la presentación de un modelo de ajuste lineal usando una mixtura de distribuciones Senohiperbólico Normal o Log-Birnbaum-Saunders. Esta propuesta es una familia versátil de distribuciones de probabilidad que posibilita representar datos que presentan multimodalidad además de provenir de poblaciones heterogéneas. Para conseguir los estimadores de máxima verosimilitud se emplea el algoritmo EM con maximización condicional. Asimismo, se llevan a cabo estudios de simulación y análisis de conjuntos de datos reales para demostrar la utilidad del método propuesto. Por último, se implementa la propuesta del algoritmo y los métodos en el software R.Ítem Texto completo enlazado Caracterización de movimientos repetitivos mediante algoritmos de procesamiento de imágenes(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-09-21) Zumaeta Cuchca, Katherin Mileny; Romero Gutiérrez, Stefano EnriqueLa evaluación de los síntomas de la enfermedad de Parkinson tiene un carácter subjetivo ya que se basa en la experiencia y la agudeza visual del médico tratante, quién realiza una puntuación de 0 a 4 según la Escala Unificada para la Evaluación de la Enfermedad de Parkinson Patrocinada por la Sociedad de Trastornos del Movimiento (MDS-UPDRS, por sus siglas en inglés). El presente trabajo de tesis tiene como objetivo evaluar dos algoritmos de flujo óptico y segmentación de imágenes para cuantificar el golpeteo de dedos y movimiento con las manos, basado en la MDS-UPDRS. El punto de partida para cumplir este objetivo fue el diseño de un protocolo de adquisición de videos, el cual se implementó con 30 participantes sanos que realizaron tres secuencias de cada movimiento. Posteriormente, se realizó el procesamiento de datos con los algoritmos propuestos y se obtuvieron las señales de frecuencia y amplitud. Finalmente se hizo el análisis estadístico. Los resultados muestran que los algoritmos fueron codificados con éxito y se apreciaron los cambios de amplitud y frecuencia de los movimientos repetitivos. Finalmente, se discutieron los resultados basándose en mejoras enfocadas en el protocolo de adquisición de datos que permitan su implementación en un ambiente clínico para contribuir al diagnóstico de pacientes que padecen párkinson.Ítem Texto completo enlazado Aprendizaje automático no supervisado en segmentadores morfológicos para una lengua de escasos recursos caso de estudio: SHIWILU(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-27) Asmat Ramirez, Evelyn Fiorella; Zapata del Río, Claudia María del Pilar; Oncevay Marcos, Felix ArturoEl Shiwilu es considerada ‘seriamente en peligro’ porque es hablada principalmente por adultos mayores de forma parcial, poco frecuente y en contextos restringidos; además, no continúa siendo transmitida a nuevas generaciones. Este tipo de lenguas necesitan pasar por un proceso de revitalización (fortalecimiento) para garantizar que no se extingan y así fomentar el interés de sus hablantes. Además, su documentación es muy escasa debido a los pocos estudios lingüísticos realizados. A fin de elevar su status, se sugiere la creación de recursos y tecnología de corte lingüístico, como corpus monolingüe y bilingüe, diccionarios, reconocimiento de categorías gramaticales, analizadores morfológicos, etc. Sin embargo, la mayoría de las lenguas existentes no se beneficia con alguno de estos recursos y/o tecnologías, y por ello son consideradas como lenguas de escasos recursos. Debido a la falta de inversión, se requiere un enfoque en el que se busquen soluciones robustas a un bajo costo a través de herramientas independientes de la lengua, modelos de desarrollo de código abierto o algoritmos de aprendizaje automático no supervisado. Bajo este contexto, se identifica como problema central el desconocimiento de un enfoque adecuado para la segmentación morfológica de una lengua de escasos recursos; y para ello, el presente proyecto propone realizar una segmentación morfológica automática no supervisada en una lengua con estas características a partir de la identificación del tipo de enfoque, monolingüe o multilingüe, que ofrece mejores resultados en esta tarea.