Metodologías para la modelización, validación y diseño innovador de los sistemas multicuerpo del transporte vertical de personas

En el mundo moderno está cobrando cada vez más importancia el empleo de técnicas de simulación y creatividad como parte del ciclo de la ingeniería de diseño para acelerar y catalizar el proceso de innovación. Sin embargo, aunque la simulación sí posee un gran patrón de medida, que es la realidad que representa, no siempre se lleva a cabo una valoración objetiva de las ideas producidas de forma creativa. Otro campo relacionado con el diseño innovador, pero que aún está poco explorado, es el del estudio y gestión de la innovación mediante la monitorización del grado de evolución de un sistema a lo largo del tiempo. Existen teorías y patrones de evolución cualitativos predefinidos en la literatura, pero con escasa aplicación en el mercado actual. La forma de medir la innovación según algunas empresas se basa en cuantificar número de proyectos, ideas, patentes, etc., pero no incluyen ninguna metodología de análisis o la definición de parámetros intrínsecos a las curvas asociadas a dicho grado de innovación. En esta Tesis Doctoral, se ha desarrollado una metodología general para la búsqueda del diseño innovador, metodología que ha sido aplicada en este caso al sector del transporte vertical de personas que incluye sistemas mecánicos como escaleras mecánicas, pasillos móviles o ascensores. Esta metodología principal se compone de otras metodologías desarrolladas y herramientas seleccionadas que permiten automatizar el proceso de creación y evaluación de ideas, así como su implementación en el entorno de simulación correspondiente. Debido a que el campo de aplicación de estas metodologías es fundamentalmente mecánico, se ha empleado como herramienta principal de simulación un software específico de simulación dinámica de sistemas multicuerpo. También se ha desarrollado una metodología de comparación entre las señales de un sistema real y el sistema simulado para la validación de los modelos y metodología de simulación. Esta metodología se ha aplicado a un modelo de simulación dinámica de una escalera mecánica.Se ha desarrollado una metodología para la implementación de escaleras mecánicas y pasillos móviles en el software de simulación dinámica seleccionado. Esta metodología es necesaria para la prueba de un número elevado de alternativas que difieren en valores cuantitativos y cualitativos, por lo que está parametrizada según el número y tipo de eslabones que comúnmente poseen estos sistemas mecánicos como parte de las cadenas de rodillos que los conducen y traccionan. Las técnicas que comprende esta metodología han sido aplicadas para implementar un modelo concreto de escalera mecánica recientemente patentado. La metodología de implementación se considera validada, al haber obtenido valores altos de correlación entre las señales simuladas y las obtenidas de sensorizar un prototipo real mediante la aplicación de la metodología de comparación y validación de señales desarrollada también en esta Tesis. Dentro de la metodología general, se presenta una metodología de análisis del estado del arte de un sistema basada en el análisis de las curvas de evolución de cada sistema, las cuales se construyen a partir de una previa selección de los indicadores tecnológicos representativos adecuados. En este caso, se ha aplicado a las escaleras mecánicas y pasillos móviles, seleccionando como indicador de su evolución temporal el número de patentes anuales, de las cuáles se han analizado valores estadísticos representativos de la velocidad y aceleración en la creación de patentes de sus más de 100 años que llevan existiendo. Para acelerar el proceso de evolución de un sistema se ha propuesto el empleo de técnicas de creatividad existentes como medio para automatizar el proceso de creación de ideas, las cuales deberán ser sometidas a una valoración objetiva. La creatividad, dentro de la metodología general de diseño innovador, se ha considerado necesaria en todos los estadios de la ingeniería de diseño. Como resultados de la aplicación de las metodologías desarrolladas en esta Tesis al campo del transporte vertical de personas, se encuentran varios modelos de simulación dinámicos de escaleras mecánicas, la validación de un modelo concreto de escalera mecánica, y soluciones innovadoras y creativas en la implementación de modelos y a nivel conceptual, materializándose en varios artículos de interés científico y dos patentes de invención aceptadas. Toda la base teórica desarrollada en esta Tesis tiene como meta la reducción de tiempos y costes en el proceso de producción y análisis de ideas, eliminando la inercia psicológica desde la creatividad y, la construcción de prototipos, mediante modelos avanzados de simulación.

Validación de dos algoritmos para la localización 3D del instrumental laparoscópico a partir de la imagen de vídeo endoscópico

Uno de los aspectos fundamentales en un sistema de cirugía guiada por imagen (CGI) es la localización del instrumental quirúrgico con respecto a la anatomía del paciente. Los sistemas basados en sensores ofrecen buenos niveles de precisión, pero son sensibles a distintas fuentes de ruido en el quirófano y contribuyen a la sobrecarga tecnológica del mismo. Una alternativa novedosa es analizar la imagen del vídeo endoscópico para llevar a cabo la detección y localización espacial del instrumental. Se presenta en este trabajo la validación de dos métodos, basados en el diámetro aparente y en la sección transversal del instrumental, para la localización espacial del instrumental a partir de los bordes y la posición 2D de la punta en la imagen. La validación, llevada a cabo en un simulador físico, se realiza comparando los resultados con el sistema Kinescan/IBV. Los resultados muestran para cada método un error medio de 12,7 y 12,8 mm respectivamente. La incorporación de estos algoritmos dentro del paradigma de navegación propuesto en el proyecto THEMIS permitirá al cirujano conocer la posición del instrumental de forma no intrusiva y transparente, sin necesidad de equipamiento adicional en el quirófano.

Validación, caracterización y aplicación clínica en neuroimagen multimodalidad de técnicas de registro basadas en Teoría de la Información

La correcta validación y evaluación de cualquier algoritmo de registro incluido en la línea de procesamiento de cualquier aplicación clínica, es fundamental para asegurar la calidad y fiabilidad de los resultados obtenidos con ellas. Ambas características son imprescindibles, además, cuando dicha aplicación se encuentra en el área de la planificación quirúrgica, en la que las decisiones médicas influyen claramente en la invasividad sobre el paciente. El registro de imágenes es un proceso de alineamiento entre dos o más de éstas de forma que las características comunes se encuentren en el mismo punto del espacio. Este proceso, por tanto, se hace imprescindible en aquellas aplicaciones en las que existe la necesidad de combinar la información disponible en diferentes modalidades (fusión de imágenes) o bien la comparación de imágenes intra-modalidad tomadas de diferentes pacientes o en diferentes momentos. En el presente Trabajo Fin de Máster, se desarrolla un conjunto de herramientas para la evaluación de algoritmos de registro y se evalúan en la aplicación sobre imágenes multimodalidad a través de dos metodologías: 1) el uso de imágenes cuya alineación se conoce a priori a través de unos marcadores fiables (fiducial markers) eliminados de las imágenes antes del proceso de validación; y 2) el uso de imágenes sintetizadas con las propiedades de cierta modalidad de interés, generadas en base a otra modalidad objetivo y cuya des-alineación es controlada y conocida a priori. Para la primera de las metodologías, se hizo uso de un proyecto (RIRE – Retrospective Image Registration Evaluation Project) ampliamente conocido y que asegura la fiabilidad de la validación al realizarse por terceros. En la segunda, se propone la utilización de una metodología de simulación de imágenes SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) a partir de imágenes de Resonancia Magnética (que es la referencia anatómica). Finalmente, se realiza la modularización del algoritmo de registro validado en la herramienta FocusDET, para la localización del Foco Epileptógeno (FE) en Epilepsia parcial intratable, sustituyendo a la versión anterior en la que el proceso de registro se encontraba embebido en dicho software, dificultando enormemente cualquier tarea de revisión, validación o evaluación.

Validación de la simulación numérica del flujo bifásico hidrodinámico en sistemas de lecho fluido

Este trabajo tiene como objetivo la mejora en la validación de la simulación numérica del flujo bifásico característico del transporte de lecho fluido, mediante la formulación y desarrollo de un modelo numérico combinado Volúmenes Finitos - Elementos Finitos. Para ello se simula numéricamente el flujo de mezcla sólido-gas en una Cámara de Lecho Fluido, bajo implementación en código COMSOL, cuyos resultados son mejores comparativamente a un modelo basado en el método de Elementos Discretos implementado en código abierto MFIX. El problema fundamental de la modelización matemática del fenómeno de lecho fluido es la irregularidad del dominio, el acoplamiento de las variables en espacio y tiempo y, la no linealidad. En esta investigación se reformula apropiadamente las ecuaciones conservativas del fenómeno, tales que permitan obtener un problema variacional equivalente y solucionable numéricamente. Entonces; se define una ecuación de estado en función de la presión hidrodinámica y la fracción volumétrica de sólidos, quedando desacoplado el sistema en tres sub-problemas, garantizando así la existencia de solución del problema general. Una vez aproximados numéricamente ambos modelos, se comparan los resultados de donde se observa que el modelo materia del presente artículo, verifica de forma más eficaz las condiciones de mezcla óptima, reflejada en la calidad del burbujeo y velocidad de mezcla.

Validación de la prueba de tetrazolio como método de vigor para semillas de Glycine max.

El objetivo de este estudio fue demostrar que la Prue- ba de Tetrazolio es un Método de Vigor para Glycine max, repetible dentro de los laboratorios y reproducible entre ellos. Se analizaron tres lotes de semillas de Glycine max, con una germinación de maior ou igual a 80% (lote 1: 92%; lote 2: 89% y lote 3: 80%), empleando la Prueba de Tetrazolio. En la validación participaron 6 laboratorios. Las semillas fueron clasificadas en cuatro categorías: vigor alto, vigor medio, vigor bajo y otras tinciones (semillas viables no vigoro- sas + semillas no viables). La suma de la proporción de las categorías de semillas de vigor alto, medio y bajo se expresó como Vigor-TZ (%). Los valores de Vigor-TZ (%) se encontraron dentro de los niveles de tolerancia esta- blecidos por ISTA. El dato de Vigor-TZ fue analizado sepa- radamente, usando el cálculo del valor z-scores, valores h y valores k. El cálculo de los valores z-scores reveló que los datos de Vigor-TZ no excedieron el valor 2, por lo tanto los resultados son considerados satisfactorios. Los valores h mostraron que cinco laboratorios no sobreesti- maron ni subestimaron los resultados de todos los lotes de semillas. Los valores k mostraron la variabilidad entre las repeticiones de cada uno de los lotes dentro de cada laboratorio. Las repeticiones estuvieron en tolerancia para todos los lotes y todos los laboratorios. La prueba fue re- petible dentro de los laboratorios y reproducible en diferen- tes laboratorios. Concluimos que el dato para Vigor-TZ (%) muestra una variación aceptable y, por lo tanto, la Prueba de Tetrazolio puede ser aplicada como un método de vigor para soja.

Diagnóstico y perspectiva de la investigación en el cultivo de maiz (Zea mays L.) en Nicaragua, periodo 1960-1999

El presente trabajo monográfico tiene como objetivo recopilar y analizar todo el material existente en cuanto a investigación se refiere (informes, tesis, monografías, etc.) del cultivo del maíz, de las principales instituciones agropecuarias del país (UNA, CNIA, MAG-FOR, MARENA y otras entidades). Dicho trabajo se realizó a partir del mes de Noviembre del 2000 y para tal efecto se consultaron cada una de las investigaciones encontradas y se realizaron entrevistas con personas claves de algunas instituciones. Estas investigaciones fueron agrupadas en componentes: metodológicos (variables evaluadas, descriptores utilizados, diseños experimentales, lugares y tipos de suelo) y tecnológicos (manejo agronómico, fertilización, asocio, mejoramiento, plagas y enfermedades, elemento Tecnológico, erosión genética y análisis del área de siembra y producción). En cuanto a la utilización de las variedades criollas, mejoradas e híbridas, NB-6 fue la más empleada; además se observó que los materiales criollos presentan características agronómicas de interés en la mejora genética. Los descriptores de mayor estudio fueron los cuantitativos que forman parte del componente rendimiento, encontrándose además una cantidad considerable de descriptores cualitativos. En general se encontró un total de 244 trabajos de los cuales 44 fueron de manejo agronómico, 39 de fertilización, 19 de asocio, 47 de mejoramiento, 54 de plagas y enfermedades y 41 de elementos tecnológicos. En manejo agronómico, la práctica de rotación de cultivo es la que ha sido utilizada con mayor frecuencia; la labranza cero fue la que presentó mayores beneficios y mejores rendimientos en cuanto a los controles de malezas, el mejor rendimiento y rentabilidad lo obtuvo el control pre emergente + chapia. La mayor parte de las investigaciones utilizaron el diseño BCA, siendo el departamento de Managua donde se establecieron la mayor cantidad de experimentos. Con respecto a la evaluación nitrogenada, esta se aplicó en diferentes formulaciones de NPK, el nivel de aplicación de 100 kg N/ha presentó los mayores rendimientos. El asocio de mayor utilización fue el de maíz-frijol, localizados en su mayoría en la zona de Carazo. El componente mejoramiento estuvo conformado por las evaluaciones de diferentes materiales genéticos que han venido apareciendo en el transcurso de los años, recomendándolos a las diferentes zonas destinadas a la producción. Las investigaciones sobre el método de selección masal, y la resistencia a plagas y enfermedades fueron muy reducidas, sucediendo lo contrario con los estudios referentes a Spodoptera frugífera y Dalbulus maidis. Los elementos tecnológicos presentaron temas cuyo enfoque fue la validación de los diferentes materiales exóticos y/o mejorados en el país, otros aspectos muy importantes que mencionar en este componente el estudio del efecto de la hormona del marango (Moringa oleífera) en el comportamiento del cultivo del maíz. En menor porcentaje se recopilaron evaluaciones de insecticidas para determinar la presencia de fitotoxicidad en el cultivo. La erosión genética de los materiales criollos en este cultivo se ha incrementado en los últimos años debido a la introducción de materiales extranjeros, falta de apoyo a la pequeña producción, fenómenos naturales, entre otros. Al final se concluyó que es necesario proponer políticas que ayuden a incrementar los índices de producción por unidad de área para poder satisfacer la demanda de la población nicaragüense.

Desarrollo de un nuevo soporte polímerico con componentes de matriz extracelular neural para su aplicación en la diferenciación "in vitro" de distintas células primarias

268 p. : il.

Factores explicativos de la intención de emprender en la mujer. Aspectos diferenciales en la población universitaria según la variable género

El objetivo del presente trabajo de investigación es arrojar luz sobre los factores que explican la menor intencionalidad en la población femenina para involucrarse en procesos de creación de empresas. Para ello, se ha desarrollado un modelo de ecuaciones estructurales que identifica un conjunto de variables que permiten explicar la intención de emprender en la población potencialmente emprendedora. La validación del modelo se ha realizado mediante una encuesta realizada a 1222 estudiantes de 12 titulaciones diferentes de la Universidad de Málaga. La aplicación del modelo a las poblaciones masculina y femenina ha permitido apreciar diferencias significativas en los patrones de comportamiento en función del género, identificando un proceso más complejo y necesitado de apoyo externo en la población femenina con respecto a la masculina.

Interfaz Gráfica para la Automatización y Gestión de Escenarios Experimentales (IGAGEE).

[ES]El sistema IGAGEE proporciona una solución integrada para facilitar la automatización de pruebas y la gestión de equipamiento y resultados en entornos experimentales de laboratorio. En este tipo de escenarios es necesario controlar elementos diversos de forma coordinada y manejar información compleja de configuración y resultados. El sistema IGAGEE permite: (a) resolver de forma adecuada la integración de las herramientas disponibles, (b) solucionar la organización de las configuraciones y resultados, (c) ofrecer una interfaz única a los usuarios para la gestión y visualización de datos y (d) resolver la gestión remota del equipamiento de pruebas. Se ha diseñado el sistema IGAGEE buscando soluciones generales aplicables a entornos diferentes. Para la validación de las propuestas de diseño se ha desarrollado un prototipo inicial atendiendo a las necesidades concretas del grupo de investigación NQaS en su línea de investigación sobre Análisis y Monitorización de Tráfico en red.

Efecto de la concentración de N-NO3- en la solución nutritiva sobre la cantidad y calidad de flores de un cultivo sin suelo de gerbera

En los sistemas de cultivo sin suelo la producción tiene lugar sobre un sustrato compuesto por un material o mezcla de materiales no edáficos, generalmente con baja o casi nula disponibilidad natural de nutrientes minerales, por lo que los mismos son agregados junto con el agua de riego. El manejo nutricional debe asegurar tanto la concentración individual como un balance adecuado entre ellos, en orden de obtener alta productividad y calidad, a la vez que un ajuste fino de la fertilización contribuye a reducir el impacto ambiental. Los objetivos de esta tesis fueron: 1º) evaluar los efectos de diferentes concentraciones de N-NO3- en la solución nutritiva sobre el rendimiento de un cultivo de Gerbera jamesonii Bolus para flor de corte, 2º) analizar si el índice de área foliar (IAF) y el contenido de clorofila están asociados con tales efectos, 3º) determinar si distintas dosis de N afectan la absorción y/o acumulación de otros nutrientes. Para ello se realizaron mediciones de producción (varas florales por unidad de superficie) y calidad de flor (longitud de vara, diámetro de capítulo y vida en florero), área foliar, contenido de clorofila y de nutrientes en hoja. Se determinó consumo de agua y nutrientes a través del seguimiento del agua de riego y de drenaje. Se realizaron mediciones con un radiómetro multiespectral para determinar correlaciones entre las variables ecofisiológicas medidas y el patrón de reflectancia del cultivo. Luego de un año de cultivo, se verificaron variaciones de IAF y clorofila y se encontraron diferencias significativas en cantidad y calidad de flores en momentos puntuales en relación con la dosis de N y con la radiación y temperatura, observándose en general mejores resultados de la dosis más alta en momentos de mayor radiación y temperatura, mientras que en épocas más frías no hubo diferencias o bien estas no fueron cuantitativamente importantes. También se encontró relación entre distintas dosis de N y acumulación de P, K, Ca y Mg en hoja. La construcción de modelos a partir de sensores remotos de reflectancia permitió estimar el contenido de clorofila, de nitrógeno y el IAF. Es necesaria la validación de los mismos para poder utilizarlos como herramienta de manejo. Se concluye que un manejo nutricional óptimo debería modificar la concentración de nutrientes teniendo en cuenta las condiciones ambientales

Modelo de ecuaciones estructurales para la evaluación de la calidad de una vacuna bovina

Los modelos de ecuaciones estructurales fueron introducidos en el contexto de la genética y la econometría y han sido extensamente empleados en las ciencias sociales. Sin embargo han sido poco empleados en el área de salud animal. En este trabajo se propone la construcción de un modelo de ecuaciones estructurales para la validación de un sistema de evaluación de la calidad de una vacuna contra la Rinotraqueítis infecciosa bovina. La dificultad para encontrar rodeos de bovinos seronegativos libres del virus BoHV-1 plantea la necesidad de desarrollar pruebas estandarizadas y armonizadas en animales de laboratorio que permitan definir la consistencia de lote a lote de la potencia de la vacuna, de un modo rápido y menos costoso para asegurar la presencia de productos confiables en el mercado. En este sentido, es de interés verificar la concordancia de la respuesta serológica en el animal de laboratorio con la protección a la enfermedad y a la infección en bovinos. Este sistema involucra variables latentes y relaciones complejas entre variables. El modelo de ecuaciones estructurales demostró ser una técnica útil para la validación de un modelo que emplea mediciones serológicas. en animales de laboratorio como alternativa a las pruebas clásicas de desafío en bovinos para la evaluación de la efectividad de las vacunas empleadas en el control y prevención de la enfermedad causada por un herpesvirus. En este trabajo se pudo comprobar que las variables que representaban los conceptos de interés - protección a la infección, protección a la enfermedad y calidad determinada por el modelo animal en el laboratorio (medición alternativa de la efectividad de la vacuna) explicaron adecuadamente la variabilidad de las variables observables. Se destacaron las variables área bajo las curvas de excreción y área bajo la curva de severidad para representar las variables protección a la infección y protección a la enfermedad, respectivamente, y las variables serológicas medidas por ELISA en bovinos y cobayos representando la calidad por laboratorio. Por otra parte, el modelo permitió la incorporación de correlación de errores de las variables serológicas, que hubiese sido imposible con otras técnicas multivariadas. Asimismo, la técnica de análisis permitió explorar por partes las relaciones entre variables para detectar la fuente de falta de ajuste. Se pudo comprobar el buen ajuste de las relaciones de las variables latentes protección a la infección y calidad por laboratorio, obteniéndose una alta correlación entre ambos conceptos. Teniendo en cuenta la alta fiabilidad de las variables serológicas medidas por ELISA tanto en bovinos como en cobayos, se puede inferir que la medición de estas variables de laboratorio puede ser útil en la predicción de la protección de la vacuna. El efecto de la protección a la infección sobre la protección a la enfermedad fue significativo pero débil. La parte estructural del modelo presentó un ajuste adecuado, validando así la teoría inicial de interrelaciones entre las variables latentes. Se plantea la posibilidad de extender los modelos de ecuaciones estructurales para la evaluación de vacunas que involucran otros virus que afectan el ganado bovino.

Evaluación y análisis del manejo de la densidad en plantaciones de Pinus taeda Lin., por medio del índice de densidad del rodal

p.17-27

Calibración y validación de un modelo de simulación de rendimiento de maní (Arachis hypogaea L.)

p.25-32

Concepciones de la probabilidad en dos contextos académicos

En el programa de licenciatura en Matemáticas de la Universidad Pedagógica Nacional, se realiza una práctica educativa denominada: “práctica en aula”, en la cual los profesores en formación realizan propuestas para la enseñanza y aprendizaje de contenidos matemáticos. En este trabajo se presenta de manera general el desarrollo de una propuesta de enseñanza y aprendizaje de las concepciones de la Probabilidad en grado undécimo del Instituto Pedagógico Nacional en la ciudad de Bogotá. Esta propuesta generó incentivo para ahondar en el estudio de las concepciones de la probabilidad de estudiantes de secundaria con el fin de iniciar la validación de actividades para este tema como aporte a un currículo específico.

Análisis epistemológico de la noción de límite en un contexto computacional

El problema de investigación se plantea en cómo utilizar el Cabri II Plus para lograr la transposición didáctica de la noción de límite a contextos computacionales, transposición informática (Balacheff, 1994). Construyendo límites de sucesiones y límites de funciones, visualizamos el concepto permitiendo la comprensión de la definición formal, la validación de propiedades y enunciados matemáticos y la activación de un proceso cognitivo marcado por la relación dialéctica entre percepción y conceptualización durante la interacción con la interfase del sistema (Moreno, 2002), promoviendo una transformación a nivel epistemológico de la experiencia matemática del estudiante. Las actividades propuestas articulan las representaciones algebraicas, gráficas y numéricas de la noción de límite, a través del movimiento, visualizando el cambio gracias a la geometría dinámica.