Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Caracterización del canal móvil para aplicaciones V2V en el marco de 5G-NR(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-03-05) Tuesta Castro, Anderson; Marcano Aviles, Diógenes ManuelLas comunicaciones entre vehículos se perfilan a ser ampliamente utilizadas en el futuro; es por ello que en el presente trabajo se estudió y caracterizó de forma teórica y mediante simulaciones el canal móvil para aplicaciones V2V. Para lograrlo, se empleó un modelo de canal multitrayecto variante en el tiempo en el cual las amplitudes de cada uno de los trayectos existentes fueron representadas con la distribución de probabilidad de Weibull y su respectivo efecto doppler asociado; asimismo, se modeló la no estacionariedad en el dominio del tiempo empleando un proceso de prendido y apagado de cada trayecto en un determinado instante de tiempo usando la distribución de probabilidad uniforme y se garantizó la correlación de cada uno de ellos empelando un algoritmo publicado en la literatura existente. Con todo esto, se implementó el modelo usando Matlab y se validó su correcto funcionamiento realizando simulaciones con datos reales obtenidos de mediciones. Finalmente, se realizó el análisis de la numerología para cada escenario simulado, teniendo en cuenta el marco de 5G-NR.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de simulaciones computacionales dinámicas de microbioreactores para la evaluación in vitro de la toxicidad de fármacos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-23) Lira Camargo, Mario Marcelo; Casado Peña, Fanny LysLas enfermedades crónicas son altamente prevalentes en nuestra sociedad. En muchos casos el tratamiento más efectivo es el trasplante del órgano afectado, pero puede complicarse debido a la enfermedad de injerto contra huésped. Si bien existen medicamentos para reducir los efectos de esta enfermedad, ninguno la elimina y la búsqueda de sustitutos es altamente costosa. La toxicidad de un nuevo fármaco se evalúa principalmente en tres órganos: corazón, hígado y riñón. La evaluación comienza en la etapa in vitro, en condiciones estáticas, diferentes a las condiciones en el cuerpo humano, donde todo es dinámico y se encuentra conectado. Por este motivo, en este trabajo se desarrolló simulaciones computacionales dinámicas de micro bioreactores para la evaluación in vitro de la toxicidad de fármacos, con el fin de sostener matemáticamente los modelos in vitro. Se diseñaron diversos modelos de organ-on-a-chip para cada uno de los tejidos, luego se interconectaron y se agregó un mezclador pasivo, para mezclar sangre humana con una solución de medicamento modelo. Se caracterizaron los campos de velocidad, presión y concentración de cada una de las partes del sistema separados e interconectados, para evaluar los valores de esfuerzo cortante, la presencia de vórtices y el grado de mezclado de ambas soluciones. Las simulaciones demuestran que no se presentan vórtices en los lugares de siembra de ninguno de los chips, y que la sangre y la solución de medicamento se mezclan completamente. El chip diseñado para cardiomiocitos supera el límite superior de esfuerzo cortante de 2.6 Pa establecido. La implementación de los chips fue posible mediante manufactura aditiva y se verificó la integridad de los canales por medios ópticos. Se evidenció la utilidad del uso de simulaciones computacionales en aras de dilucidar los resultados de un prototipo previo a su construcción y la viabilidad de construir microbioreactores a la medida para evaluar toxicidad de fármacos in vitro.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de un simulador de excavación arqueológica para educación superior(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-14) Roman Nureña, Alejandro Francisco; Zapata del Río, Claudia María del PilarLa arqueología se encarga del estudio del ser humano a través de los restos materiales que el hombre ha dejado a lo largo de la historia. Debido a que es principalmente a través del proceso de excavación arqueológica que los arqueólogos obtienen estos restos materiales, la formación de futuros arqueólogos hace énfasis en la enseñanza de conocimiento práctico. Sin embargo, es difícil para las instituciones educativas realizar excavaciones arqueológicas. Esto se debe a que realizarlas es un proceso caro, lento y destructivo. Además, este tipo de actividades se encuentran limitadas por la disponibilidad de los sitios arqueológicos y su cercanía a los centros de estudio. Por estos motivos, múltiples instituciones educativas han optado por realizar actividades dentro de las aulas que simulen la experiencia de campo. Este fue el caso del curso Arqueología, en el ciclo 2012-1, de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Sin embargo, como reconoció el docente del curso, estas actividades no cubren todos los aspectos de una excavación que son de interés académico que se enseñen. Para incluir los aspectos faltantes, el Grupo Avatar PUCP, junto con alumnos de ingeniería informática, desarrollaron un simulador educativo virtual sobre el proceso de excavación arqueológica. Sin embargo, a pesar de que se obtuvo una simulación más fidedigna, el simulador tuvo problemas de rendimiento debido a su diseño de arquitectura. Esto dificultaba su uso, pues el alto consumo de recursos computacionales provocaba que en ocasiones el simulador se detenga abruptamente durante su ejecución. Por ello, el presente trabajo propone el desarrollo de un nuevo simulador de excavaciones arqueológicas. Este simulador educativo incluirá los aspectos de la excavación arqueológica que no fueron simulados por las actividades en aula. Así mismo, para permitir una simulación estable, el nuevo simulador tendrá un diseño de arquitectura que permita un consumo eficiente de recursos computacionales. Finalmente, también se considerará la usabilidad del software, ya que este tiene una finalidad educativa, por lo que es importante que pueda ser utilizado por estudiantes de educación superior. Antes de desarrollar el simulador, el autor recopiló los aspectos del proceso de excavación arqueológica que debería tener el software. Posteriormente, confirmó el listado de aspectos a incluirse con una experta en la docencia de arqueología. De esta manera, se concluyó que el nuevo simulador integra los aspectos del proceso de excavación que son de interés académico que se enseñen. Posteriormente, tras implementar el simulador, el autor realizó una prueba de estrés comparativa entre el simulador desarrollado y el anterior. A partir de esta comparación, se pudo concluir que el software desarrollado tuvo un menor consumo de recursos computacionales a lo largo de la simulación. Finalmente, tras llevar a cabo múltiples pruebas con usuarios a lo largo del desarrollo del simulador, también se pudo concluir que el nuevo simulador educativo puede ser utilizado y comprendido por estudiantes de educación superior.Ítem Texto completo enlazado Control de robots móviles autónomos en formación usando el esquema líder-seguidor(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-04) Alfaro Purisaca, Paul Anthony; Morán Cárdenas, Antonio ManuelEl concepto de robots trabajando en conjunto viene siendo cada vez más popular gracias a los avances tecnológicos de la autonomía en robots y a la reducción de riesgos al momento de realizar tareas peligrosas para los seres humanos. Debido a esto se propone el desarrollo de dos sistemas de control para la formación de robots móviles autónomos, que pueden ser utilizados en distintos ámbitos como operaciones militares, búsqueda y rescate, vigilancia, reconocimiento de terrenos y/u objetos en específico, exploración de nuevos hábitats, entre otros. Existen tres tipos de soluciones propuestas en la literatura, estos son la estrategia de estructuras virtuales, la basada en comportamientos y el método líder-seguidor, el cual se va a emplear en esta tesis. Se centrará en el modelamiento, inicialización y control de robots no holonómicos en formación, siguiendo a un robot líder el cual guiará al grupo a través de una trayectoria definida. Se usará el modelo Ackerman de robots móviles junto con la teoría de Linealización por Aproximación y Linealización Entrada-Salida para controlar a cada robot utilizando conjuntos de ecuaciones diferenciales que modelan a la formación. Estas ecuaciones utilizan la distancia y el ángulo de visibilidad entre un líder y su seguidor para determinar cómo se moverán al momento de llegar a su posición dentro del grupo. Finalmente se realizan simulaciones con el software MATLAB variando en formaciones y trayectorias, para analizar la estabilidad y validar el comportamiento de los sistemas diseñados, encontrando a grandes rasgos que ambos controladores son efectivos en realizar la formación deseada desde sus posiciones iniciales, evitando colisiones. Adicionalmente, el grupo de robots es guiada por el robot líder sin inconvenientes, manteniendo estable la estructura de la formación.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una red de sensores para medir variables ambientales utilizando 6LoWPAN(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-10-05) Chávez Salinas, Manuel Antonio; Velarde Criado, Luis ÁngeloLas redes inalámbricas que se usan en la actualidad a menudo presentan fallas y no representan una alternativa fiable para la mayoría de las aplicaciones que requieren mantener la integridad de la información. Por este motivo, se empezó a explorar la posibilidad de implementar nuevos protocolos y topologías para interconectar los dispositivos pertenecientes a una red. Este proyecto de tesis se centra en el diseño de una red inalámbrica utilizando 6LoWPAN en topología tipo mesh, donde se estudia sus características y se analiza su fiabilidad para aplicaciones en general. Para poder observar el flujo de información y como circula por toda la red, se toma muestras de variables ambientales como temperatura y humedad, generando una red de sensores inalámbrica que, a diferencia de las comúnmente usadas, presenta un riesgo mínimo de pérdida de datos y enfatiza la importancia de una red que emplea 6LoWPAN. En este trabajo de tesis, se emplea el software Contiki OS para programar el algoritmo que permite implementar todas las características que se requieren para garantizar la eficacia de la red 6LoWPAN en topología mesh. Asimismo, se hace uso del simulador Cooja para diseñar la red y validar sus características mediante diversas pruebas en simulaciones y el nodo Tmote Sky para validar la robustez de la red mediante hardware. El desarrollo del proyecto permitió visualizar como las variables ambientales, cuyas muestras han sido tomadas por cada nodo, circulan en la red inalámbrica y se generó un interfaz para poder apreciar a los nodos vecinos, así como la información que transmiten.Ítem Texto completo enlazado Evaluación térmica de la construcción por capas de una presa de concreto usando el método de volúmenes finitos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-08-31) Ponce Segovia, Roger Iván; Blanco Alvarez, Armando JoséEl uso de herramientas computacionales como softwares numéricos tienen un gran impacto en el sector de la construcción, debido a que mediante su correcto uso es posible predecir y analizar fenómenos físicos que pueden ocasionar daños estructurales, eliminando o limitando su repercusión en una obra. En este trabajo se ha desarrollado un caso particular de un fenómeno físico que se presenta en la construcción por capas o bloques de concreto en presas de centrales hidroeléctricas, fenómenos como las altas temperaturas producidas por la hidratación del concreto a tempranas edades, que pueden ocasionar fisuras. Todos los trabajos desarrollados hasta el momento, por diferentes autores, en la simulación térmica de presas de concreto, han utilizado softwares o creados algoritmos basados en el método de elementos finitos (como se detalla en la sección 2.2). Por otro lado, el método de volúmenes finitos es una opción que se puede emplear debido a su fácil implementación y rápido calculo. Además, también existen una gran diversidad de softwares en el mercado basados con este método (softwares de dinámica de fluidos computacional). Debido a la falta de información e investigación en el desarrollo de algoritmos usando el método de volúmenes finitos aplicados en la construcción de presas de concreto y la dificultad de hacer simulaciones son softwares comerciales, se optó por desarrollar en este trabajo un modelo numérico que permita obtener resultados fiables en la simulación de una presa en 2D. El modelo numérico implementado será capaz reducir los tiempos de pre-proceso en comparación con los softwares comerciales. Mientras que en los softwares comerciales se necesitan modificar, por ejemplo, la fuente de calor o las temperaturas iniciales en cada bloque, en el código se cambia solo una variable para todos los bloques a la vez. La intención de este trabajo es ser un punto de partida para futuras investigaciones que atañen en la construcción y operación de presas. El objetivo de este trabajo es construir un modelo numérico que permita calcular y visualizar la distribución de temperaturas al interior de la presa a lo largo del tiempo usando el método de volúmenes finitos. Para lograr este objetivo se ha seguido la siguiente metodología; en la primera etapa se define el modelo físico de Jaafar et al. (2006) de una presa en 2D, luego se define el modelo matemático de la ecuación de calor y por último se define el modelo numérico discretizando el modelo matemático. En la segunda etapa se implementa el modelo numérico definido en la etapa anterior para un caso en 1D en régimen transitorio, con una fuente de calor constante; además se desarrolla una simulación mediante ANSYS CFX, con ambos softwares se verifica el algoritmo construido, del cual se obtuvieron resultados similares al experimento de Saab (2013). En la tercera etapa con el algoritmo implementado y verificado para el caso 1D, se procede a construir el modelo en 2D de la presa usando MATLAB y considerando una fuente de calor variable (generada por el calor de hidratación del concreto) y posteriormente simulando en ANSYS CFX, bajo las mismas condiciones, comparando los resultados obtenidos con los de Jaafar et al. (2006) y Croppi et al. (2014). En la cuarta etapa de hace una evaluación de fisuras en cada bloque de la presa, así mismo se analiza la distribución térmica al interior de la presa considerando la transferencia de calor por convección, que no fue tomada en cuenta en los trabajos desarrollados por Jaafar et al. (2006) y Croppi et al. (2014). De todo ello, se concluye que el método de volúmenes finitos otorga fiabilidad en los resultados, que son comparables con el método de elementos finitos. Además, para el caso de la presa analizada se demuestra la existencia de fisuras localizadas que se deben en gran medida a las temperaturas ambientales variables a lo largo del tiempo que son impuestas como condición inicial del modelo numérico. También el considerar la transferencia de calor por convección mejora el comportamiento térmico de la presa teniendo temperaturas menores y reduciendo la generación de fisuras en la presa. Finalmente se puede mencionar que, con este trabajo, usando el método de volúmenes finitos, se pueden continuar otros casos de estudio, como, por ejemplo; implementar un modelo en 3D de la presa o calcular los efectos térmicos del llenado de agua del rio para la operación de la central hidroeléctrica. La presa una vez construida entrará en contacto con la superficie de la presa aguas arriba, este choque térmico (agua de rio generalmente a bajas temperaturas y el concreto con temperaturas aun elevadas luego de finalizada la construcción) genera gradientes térmicos que también pueden generar fisuras y cambiar la distribución de temperaturas al interior de la presa. Este estudio puede ayudar a mejorar el proceso de operación de la presa posterior a su construcción.