Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Taifa: Biofiltro doméstico artesanal de autoproducción para potabilizar aguas contaminadas por metales pesados de minería ilegal en Chillaco, Perú
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-20) Arana Flores, Camila Lucía; Cardenal Valqui, Claudia Paola
    Dentro de la gestión de recursos hídricos en el Perú, muchos poblados alejados de las autoridades no cuentan con una abastecimiento adecuado de agua, en especial, agua potable. La escasez del recurso hídrico ha resultado que entre 7 y 8 millones de personas en todo el país no cuenten con agua potable, causando enfermedades en la población y disminuyendo la calidad de vida. Los pobladores se ven obligados a consumir agua de fuentes cuyo suministro no ha tenido un correcto proceso de limpieza y potabilización, lo que causa el brote y la transmisión de enfermedades por virus, parásitos, bacterias, etc. Chillaco es un poblado que se encuentra a 2 horas de la ciudad de Lima, y que además de tener las características mencionadas, tiene una fuente hídrica cuya agua tiene indicios de estar siendo contaminada por residuos no tratados producto de actividad minera de oro ilegal en la zona. La totora Typha Dominguensis, planta local en Chillaco, posee capacidades de fitorremediación, es decir, remueve del agua los componentes metálicos dañinos. Por otro lado, los filtros de cerámica poseen capacidades de potabilización del agua. Estas características son aprovechadas en humedales artificiales y diversos tipos de filtros cerámicos. Sin embargo, no se ha encontrado una solución doméstica a la potabilización de agua contaminada con estos metales, fácil de producir y replicar, accesible tanto económica como geográficamente. Se plantea la siguiente hipótesis: Taifa es un filtro doméstico artesanal para la potabilización de agua contaminada por residuos de la extracción de oro ilegal para disminuir enfermedades hídricas en la comunidad de Chillaco. Con el uso de la metodología del Doble Diamante, a través de estudios etnográficos a distancia, virtuales y telefónicos, entrevistas a profesionales e información teórica, se logra hacer Diseño Social remoto. Además, se realiza un análisis del estado del arte: los humedales artificiales, el filtro lento ascendente, Ecofiltro y Life ETAD (Ecological Treatment of Acid Drainage). Se encuentra una brecha de innovación sobre la posibilidad de un filtro que potabilice el agua contaminada por actividad minera. Así mismo, se obtienen resultados de la situación local y de elementos filtrantes naturales y de bajo costo útiles para el proyecto. La información recolectada es analizada mediante cuadros comparativos, promediación de encuestas, ilustraciones para graficar problemas, mapas mentales, mapas de empatía. La información recaudada fue analizada y probada para lograr obtener un filtro doméstico que logre limpiar el agua en Chillaco a niveles aptos para consumo humano.
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    Filtro de mediana 2d de alta velocidad en punto flotante acelerado con GPUS
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-05) Salvador Rojas, Gabriel Alejandro; Carranza de la Cruz, Gabriel Alejandro
    El presente proyecto de tesis consiste en el diseño e implementación de un filtro de mediana 2D acelerado por GPU. El filtro es capaz de operar con valores en punto fijo y valores en punto flotante, además de hacer uso de un algoritmo que no cause divergencia permitiendo así que el desempeño de la ejecución del programa no disminuya. El primer capítulo muestra los conceptos básicos del filtro de mediana 2D y de los GPUs. Se establece el contexto y la problemática que se busca resolver, se mencionan implementaciones previas como parte del estado del arte y se indican los objetivos a cumplir con la presente tesis. En el segundo capítulo se establece la teoría de los métodos que se utilizaran para el desarrollo del filtro. Adicionalmente, se mencionan técnicas para aumentar el desempeño del programa de forma independiente al desarrollo del filtro. En el tercer capítulo se establece el diseño del filtro a implementar, mencionando las consideraciones necesarias para la ejecución satisfactoria del programa y las técnicas utilizadas para aumentar el desempeño por medio del código. En el cuarto capítulo se muestra los resultados tras la ejecución del filtro sobre un grupo de imágenes. Se comparan los resultados obtenidos por la presente implementación contra implementaciones previas. Finalmente se muestra las conclusiones a las que se llegaron con la presente tesis, mencionando recomendaciones para añadir al trabajo realizado.
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    Desarrollo de un sistema de diagnóstico de fallas basado en filtros no lineales de rápido seguimiento: aplicación a un proceso hidráulico de cuatro tanques acoplados
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-10-16) Mosaja Churata, Julio Alejandro; Pérez Zúñiga, Carlos Gustavo
    Se presenta el desarrollo de un sistema de diagnóstico de fallos (SDF) aplicado a un proceso hidráulico con tanques interconectados, mediante el Esquema de los Observadores Dedicados (DOS) y el enfoque de estimación paramétrica. La tesis incluye el modelamiento del proceso, el análisis de las fallas de mayor criticidad que se podrán presentar y el diseño de un regulador LQG que permite estabilizar el sistema. En el proceso de diseño del SDF en sensores, se introdujo el Filtro de Rápido Seguimiento (STF), una variante adaptativa del Filtro Extendido de Kalman (EKF), el cual resultó muy útil al aumentar la disponibilidad y estabilidad del SDF, mediante la reducción notable del tiempo de convergencia en los estados estimados de las variables no medidas y la capacidad para eliminar el sesgo originado por el método de discretización empleado. El Algoritmo STF es empleado en la construcción del banco de observadores, necesario para la implementación del enfoque DOS. Adicionalmente, con el objetivo de dar un diagnóstico detallado, se diseño un algoritmo de identificación de fallos basado en umbrales estáticos. Los resultados obtenidos mediante simulación lograron detectar, aislar e identificar fallos individuales en todos los sensores, llegando inclusive a identificar fallos simultáneos hasta en tres sensores a la vez. En la tarea de diagnóstico en componentes (actuadores, tuberías y tanques), se vio por conveniente usar el enfoque de estimación paramétrica mediante la técnica de Estados Aumentados, obteniendo resultados satisfactorios. Se demostró como el algoritmo STF representa una sencilla solución a los problemas de divergencia del EKF, logrando la convergencia de los parámetros estimados a sus valores nominales en presencia de incertidumbres en el modelo y ruido de medición. En general, se evidenció que el STF puede proporcionar una estimación de parámetros rápida, estable y libre de sesgos para el Sistema Hidráulico, aun cuando ocurren cambios paramétricos simultáneos en la planta.