Application of modal interval analysis to the simulation of the behaviour of dynamic systems with uncertain parameters

Els models matemàtics quantitatius són simplificacions de la realitat i per tant el comportament obtingut per simulació d'aquests models difereix dels reals. L'ús de models quantitatius complexes no és una solució perquè en la majoria dels casos hi ha alguna incertesa en el sistema real que no pot ser representada amb aquests models. Una forma de representar aquesta incertesa és mitjançant models qualitatius o semiqualitatius. Un model d'aquest tipus de fet representa un conjunt de models. La simulació del comportament de models quantitatius genera una trajectòria en el temps per a cada variable de sortida. Aquest no pot ser el resultat de la simulació d'un conjunt de models. Una forma de representar el comportament en aquest cas és mitjançant envolupants. L'envolupant exacta és complete, és a dir, inclou tots els possibles comportaments del model, i correcta, és a dir, tots els punts dins de l'envolupant pertanyen a la sortida de, com a mínim, una instància del model. La generació d'una envolupant així normalment és una tasca molt dura que es pot abordar, per exemple, mitjançant algorismes d'optimització global o comprovació de consistència. Per aquesta raó, en molts casos s'obtenen aproximacions a l'envolupant exacta. Una aproximació completa però no correcta a l'envolupant exacta és una envolupant sobredimensionada, mentre que una envolupant correcta però no completa és subdimensionada. Aquestes propietats s'han estudiat per diferents simuladors per a sistemes incerts.

Prediction of postprandial blood glucose under intra-patient variability and uncertainty and its use in the design of insulin dosing strategies for type 1 diabetic patients

In this thesis I propose a novel method to estimate the dose and injection-to-meal time for low-risk intensive insulin therapy. This dosage-aid system uses an optimization algorithm to determine the insulin dose and injection-to-meal time that minimizes the risk of postprandial hyper- and hypoglycaemia in type 1 diabetic patients. To this end, the algorithm applies a methodology that quantifies the risk of experiencing different grades of hypo- or hyperglycaemia in the postprandial state induced by insulin therapy according to an individual patient’s parameters. This methodology is based on modal interval analysis (MIA). Applying MIA, the postprandial glucose level is predicted with consideration of intra-patient variability and other sources of uncertainty. A worst-case approach is then used to calculate the risk index. In this way, a safer prediction of possible hyper- and hypoglycaemic episodes induced by the insulin therapy tested can be calculated in terms of these uncertainties.

Improvements in the ray tracing of implicit surfaces based on interval arithmetic

Las superfícies implícitas son útiles en muchas áreasde los gráficos por ordenador. Una de sus principales ventajas es que pueden ser fácilmente usadas como primitivas para modelado. Aun asi, no son muy usadas porque su visualización toma bastante tiempo. Cuando se necesita una visualización precisa, la mejor opción es usar trazado de rayos. Sin embargo, pequeñas partes de las superficies desaparecen durante la visualización. Esto ocurre por la truncación que se presenta en la representación en punto flotante de los ordenadores; algunos bits se puerden durante las operaciones matemáticas en los algoritmos de intersección. En este tesis se presentan algoritmos para solucionar esos problemas. La investigación se basa en el uso del Análisis Intervalar Modal el cual incluye herramientas para resolver problemas con incertidumbe cuantificada. En esta tesis se proporcionan los fundamentos matemáticos necesarios para el desarrollo de estos algoritmos.

Quantified real constraint solving using modal intervals with applications to control

Les restriccions reals quantificades (QRC) formen un formalisme matemàtic utilitzat per modelar un gran nombre de problemes físics dins els quals intervenen sistemes d'equacions no-lineals sobre variables reals, algunes de les quals podent ésser quantificades. Els QRCs apareixen en nombrosos contextos, com l'Enginyeria de Control o la Biologia. La resolució de QRCs és un domini de recerca molt actiu dins el qual es proposen dos enfocaments diferents: l'eliminació simbòlica de quantificadors i els mètodes aproximatius. Tot i això, la resolució de problemes de grans dimensions i del cas general, resten encara problemes oberts. Aquesta tesi proposa una nova metodologia aproximativa basada en l'Anàlisi Intervalar Modal, una teoria matemàtica que permet resoldre problemes en els quals intervenen quantificadors lògics sobre variables reals. Finalment, dues aplicacions a l'Enginyeria de Control són presentades. La primera fa referència al problema de detecció de fallades i la segona consisteix en un controlador per a un vaixell a vela.

Acciones humanas sobre estructuras

En esta tesis se propone un nuevo modelo de carga para caracterizar los saltos de personas sobre estructuras y se estudia la influencia de las personas en las propiedades dinámicas de la estructura. En el estudio del comportamiento estructural de construcciones como gimnasios, salas de baile, estadios, auditorios o pasarelas peatonales sometidas a cargas producidas por un gran número de personas, se deben tener en cuenta las fuerzas dinámicas, lo cual implica el uso de modelos de cálculo más complejos y criterios de dimensionamiento con nuevos parámetros. Por ello, es necesario determinar a qué cargas van a estar sometidas este tipo de estructuras y cómo van a cambiar cuando se encuentren ocupadas por personas. En la primera parte del trabajo se presenta el problema de considerar las fuerzas dinámicas en el análisis de estructuras. Se indican los factores que influyeron en el interés por este tipo de estudios. Se exponen los objetivos de la tesis y se propone la metodología para conseguirlos. También en esta primera parte se describe el estado del arte. Se explican los modelos existentes de carga generada por saltos de personas y se hace un repaso de los principales autores y estudios sobre este tema. Por último se exponen algunas ideas sobre las modificaciones dinámicas que provoca la presencia de las personas en las estructuras. En la segunda parte de la tesis se explica el modelo de carga de saltos propuesta en este trabajo, donde se incluye una campaña de ensayos con saltos sobre una placa de carga. Se describen las estructuras de ensayo, un gimnasio y una losa que cubre un aljibe. Se detalla la identificación de las propiedades dinámicas de las estructuras, describiendo los ensayos correspondientes y los resultados de un Análisis Operacional Modal. Por último se presenta el modelo de elementos finitos de la estructura elegida para los ensayos. En la tercera y última parte del trabajo se comprueba la validez de los modelos de carga estudiados mediante la realización de ensayos dinámicos con personas saltando y la posterior comparación de los resultados experimentales con las simulaciones numéricas. Como último resultado se estudia la influencia de las personas en las propiedades dinámicas de la estructura. Para ello se utilizan los datos obtenidos mediante un ensayo con personas pasivas. ABSTRACT In this thesis, a new load model is proposed to characterize people jumping on structures and the influence of people in the dynamic properties of the structure is studied. In the study of the structural behavior of buildings such as gymnasiums, dance halls, stadiums, auditoriums or footbridges subjected to loads generated by crowd, dynamic forces must take into account, which involves the use of more complex calculation models and dimensioning criteria with new parameters. Therefore, it is necessary to determine these dynamic loads and how structures will change when they are occupied by people. In the first part of the work the problem of considering the dynamic forces in the analysis of structures is presented. The factors that influence on the interest in this type of study are indicated. The objectives of the thesis are presented and also the proposed methodology in order to achieve them. In this first part the state of the art is described. Existing jumping load models are explained and a review of the main authors and studies on this subject is done. Finally some ideas about the dynamic changes caused by the presence of people in the structures are exposed. In the second part of the thesis the proposed jumping load model is explained, including jump tests on a force plate. Test structures, a gym and a concrete slab are described. Dynamic properties identification of the test structures is detailed with the corresponding tests and Operational Modal Analysis results. Finally, a finite element model of the structure chosen for the tests is presented. In the third part of the work, the studied jump load models are validated by performing dynamic testing with people jumping and the subsequent comparison of experimental results with numerical simulations. As a last result, the influence of people on the dynamic properties of the structure is checked. For this purpose, obtained data from a test with passive people are used.

Introducción de la metodología análisis modal de fallos y efectos (AMFE) como herramienta de gestión en una ese del distrito capital de II nivel

El presente trabajo expone la elaboración de un proceso sistemático para la identificación y clasificación de modos de fallo utilizando la metodología ANÁLISIS MODAL DE FALLOS Y EFECTOS (AMFE), como un procedimiento de gran utilidad para mejorar la calidad y seguridad de la prestación de servicios asistenciales. Se analizaron 254 modos de fallo, en el servicio de urgencias de una ESE de II Nivel del Distrito Capital, se utilizó una herramienta de selección de procesos denominada Matriz de Priorización utilizada por el Centro de Gestión Hospitalaria con algunas adaptaciones de acuerdo con las necesidades institucionales. Se calificaron 227 de ellos correspondiendo a un 89,37%. Se entrevistaron 48 médicos, 27 enfermeras, 27 auxiliares de enfermería y 9 camilleros, para un total de 111 colaboradores que corresponden al 30% del total del personal del servicio de urgencias. Se generó una hoja de control de calidad (aceptación) del ejercicio con un porcentaje total del 85%, teniendo como resultado que 102 personas de las 111 encuestadas, diligenciaron correctamente la totalidad de los campos del formato AMFE. Se buscó Implementar el uso de la metodología AMFE como herramienta de gestión y mejora de procesos institucionales, realizando una prueba piloto al proceso seleccionado y evaluando si esta metodología se podía aplicar a otros procesos asistenciales. Se observó que de la totalidad de los modos de fallo el mayor valor de criticidad se encontró en el rango de 45 puntos. Se determinaron 11 modos de fallos en esta categoría, los cuales se encuentran dos asociados dos están asociados con el acceso del paciente a la institución, siete relacionados con el Registro e Ingreso del usuario, uno relacionado con la planeación de la atención y dos relacionados con la ejecución del tratamiento. Palabras claves: Análisis Modal De Fallos y Efectos (AMFE), urgencias, mejora continua.

Introducción al análisis modal operacional

Es frecuente que las estructuras, una vez realizadas, muestren diferencias, respecto de su concepción original que, en ocasiones, pueden hacer necesaria una intervención posterior con el objetivo de corregir su comportamiento estructural. En otras ocasiones estas actuaciones se hacen necesarias como consecuencias de deterioros sufridos durante la vida útil de la estructura (daño estructural) o como consecuencia de cambios en el propio uso de la estructura. En cualquier caso, tanto en las situaciones descritas, como en muchas otras, la estructura ha de someterse a un proceso de monitorización que nos permita obtener información experimental de ciertos parámetros estructurales con los que afinar los modelos numéricos que de ellas se realizan. Esta jornada se ha estructurado en cuatro conferencias en las que investigadores de las universidades de Sevilla y Córdoba nos darán una visión divulgativa del problema, nos acercarán a alguna de sus técnicas y nos mostrarán algún caso práctico de gran interés. En la segunda conferencia, el profesor de la Universidad de Córdoba Dr. D. Rafael Castro Triguero, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y con una amplia experiencia en monitorización de estructuras, mostrará las bases de alguna de estas técnicas y cómo, de la información obtenida, pueden inferirse parámetros estructurales para mejorar los modelos y/o detectar daños estructurales.

Identificación de daño en estructuras históricas mediante análisis modal operacional (OMA)

Es frecuente que las estructuras, una vez realizadas, muestren diferencias, respecto de su concepción original que, en ocasiones, pueden hacer necesaria una intervención posterior con el objetivo de corregir su comportamiento estructural. En otras ocasiones estas actuaciones se hacen necesarias como consecuencias de deterioros sufridos durante la vida útil de la estructura (daño estructural) o como consecuencia de cambios en el propio uso de la estructura. En cualquier caso, tanto en las situaciones descritas, como en muchas otras, la estructura ha de someterse a un proceso de monitorización que nos permita obtener información experimental de ciertos parámetros estructurales con los que afinar los modelos numéricos que de ellas se realizan. Esta jornada se ha estructurado en cuatro conferencias en las que investigadores de las universidades de Sevilla y Córdoba nos darán una visión divulgativa del problema, nos acercarán a alguna de sus técnicas y nos mostrarán algún caso práctico de gran interés. En la tercera conferencia, el profesor de la Universidad de Sevilla Dr. D. Víctor Jesús Compán Cardiel, Arquitecto, mostró cómo la técnica de monitorización conocida pos sus siglas en inglés OMA puede ser aplicada a estructuras antiguas, que forman parte del patrimonio, para aprender de estas estructuras y, llegado el caso, detectar daño en las mismas y poder tomar las medidas necesarias para mejorar su capacidad portante y, con ello, incrementar el tiempo por el que podremos disfrutar de estos singulares edificios.

Change in modal parameters of cracked single-edge notched plain concrete Beams

[EN]The aim of this work is looking into the possibility of capturing the change in the modal properties (natural frequencies, modal shapes and modal damping ratio) of plain concrete elements due to the presence of cracked areas by using a simple continuum damage zone numerical model.

Relación precipitación-escorrentía y número de curva bajo diferentes condiciones de uso del suelo: : cuenca modal del sistema serrano de La Ventana, Argentina

La metodología del número de la curva (NC) es la más empleada para transformar la precipitación total en precipitación efectiva. De esta manera se constituye en una herramienta de gran valor para realizar estudios hidrológicos en cuencas hidrográficas, fundamentalmente cuando hay una deficiencia de registros extensos y confiables. Esta metodología requiere del conocimiento del tipo y uso de suelo de la cuenca en estudio y registros pluviográficos. En el presente trabajo se aplicó el procesamiento de imágenes LANDSAT para la zonificación de la vegetación y uso del suelo en la cuenca del Arroyo Pillahuinco Grande (38° LS y 61° 15' LW), ubicada sobre el sistema serrano de La Ventana, en el sudoeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina. El análisis de su interrelación generó los valores de NC y coeficiente de escorrentía (CE). El procesamiento digital de la base de datos raster georreferenciada se realizó con aplicación de herramientas de sistema de información geográfica (Idrisi Kilimanjaro). El análisis de regresión múltiple efectuado a las variables generó un R2 que explica el 89,77 % de la variabilidad de CE (a < 0,01). Los resultados se exponen a nivel diagnóstico y zonificación del NC, donde la mayor influencia de la escorrentía se relaciona con las variables cobertura vegetal y uso del suelo.

La divulgación científica de análisis sensorial de vinos en soporte web

En esta tesis se trabaja sobre la hipótesis de que el componente didáctico del discurso divulgativo queda delimitado por estrategias discursivas originadas en el tratamiento modal y actualizadas en los niveles funcional, situacional, semántico y formal-gramatical. El objetivo es caracterizar tales estrategias para identificar tendencias en la realización lingüísticodiscursiva del componente didáctico. El corpus se ha formado teniendo en cuenta soporte (web), formato (hipertexto) y dominio disciplinar (Análisis Sensorial de Vinos). La metodología es, fundamentalmente, cualitativo-ejemplar, basada en el modelo multinivel propuesto por Ciapuscio (2003) para el análisis de textos especializados. Los resultados sugieren que en el nivel funcional, el componente didáctico se distingue por el predominio de los términos positivos de las categorías modales epistémica (función informar) y ética (función dirigir); en el nivel situacional, por tres tipos de construcciones discursivas: la del enunciador experto, la del enunciatario lego y la de la pertenencia del lego a la comunidad especializada; en el nivel semántico, por la estandarización de partes textuales y por el predominio tanto de axiologización eufórica ética y cognoscitiva, como de secuencias expositivas y de procedimientos explicativos causales, descriptivos e ilustrativos; en el nivel formal, por recursos paratextuales e hipertextuales que refuerzan la actualización del componente didáctico.

La muda de la voz en niños cantores y no cantores : análisis de la rotura de registros

La mayor parte de los estudios sobre la mutación vocal se ha focalizado sobre las variaciones de la frecuencia fundamental del habla en relación con la edad, el peso, la altura, el vello axilar y pubiano y el nivel de testosterona en sangre. Los maestros de canto y los vocólogos que trabajan con voces infantiles, ya sean cantadas o habladas, deberían conocer profundamente las características de la mutación vocal. Con esa finalidad, llevamos a cabo un estudio de seguimiento longitudinal de 18 niños (9 cantores y 9 no cantores) durante 18 meses. Efectuamos,además, un estudio transversal por rangos de edad a 98 niños y jóvenes. Todos los sujetos fueron examinados a través de un examen perceptual y de un examen acústico luego de un examen ORL normal. Los resultados muestran que las roturas de registro desde el falsete al modal, a través de la producción de un glissando descendente, son el signo más importante de mutación desde un punto de vista perceptual. Estas roturas son independientes del entrenamiento vocal y ocurren tanto en cantores como en no cantores de la misma manera. Las roturas de registro determinan otra serie de características como el estrechamiento del rango fonacional, las roturas de voz y el descenso excesivo de la frecuencia fundamental del habla. Las roturas de registro producidas a través de un glissando descendente son muy llamativas durante el período crítico de mutación. No aparecen en las voces infantiles ni en las voces adultas saludables, sean estas voces con o sin entrenamiento. La mutación vocal de los niños varones atraviesa los siguientes estadíos: período pre-mutacional, comienzos de mutación, período crítico y período fi nal; cada estadio evidencia sus características distintivas tanto desde el punto de vista perceptual como acústico.

Aplicabilidad de las diversas estrategias de análisis sísmico en puentes atirantados en rango elástico

En este trabajo se proponen estrategias de análisis y de modelado optimizadas para abordar el estudio sísmico de puentes atirantados que mantienen sus materiales en rango elástico, ofreciendo al diseñador un rango de errores esperables en cada caso en función del tipo de torre de atirantamiento, luz principal y terreno de cimentación, entre otras características. Para ello, se ha realizado un estudio comparativo de diferentes procedimientos de cálculo dinámico aplicados al análisis sísmico elástico de un gran número de puentes atirantados, y se han relacionado las desviaciones observadas con las simplificaciones introducidas en el planteamiento matemático de los mismos. Entre los métodos considerados se encuentra el cálculo modal espectral, el análisis modal dinámico y la integración directa del sistema acoplado de la dinámica. Además, el efecto del impacto del tablero contra las torres en dirección transversal ha sido analizado por medio de elementos de contacto. Se ha concluido que el cálculo modal espectral ofrece resultados que están del lado de la inseguridad, alrededor de de un 20%, respecto del cálculo modal dinámico de referencia, el cual es el más preciso

Análisis de los factores clave para la demanda ciclista en el centro de Madrid

El centro de Madrid es un área urbana en transición hacia un modelo de ciudad ciclable. Su administración local está construyendo progresivamente una red de vías ciclistas y aparcamientos, en el marco del Plan Director de Movilidad Ciclista. El deseo de aumentar el porcentaje de viajes en bicicleta refuerza la importancia de conocer cómo se produce la decisión de usar la bicicleta como modo de transporte, y cómo se cambia de un comportamiento de elección modal a otro. Para ello, se ha llevado a cabo un estudio, basado en encuestas y aforos ciclistas, y en el marco de la Teoría de la Acción Planificada, antes de la implantación de dos ejes ciclistas en el centro de Madrid, cuyas variables han sido: las actitudes hacia el uso de la bicicleta como modo de transporte; las percepciones y valoraciones sobre las dificultades percibidas para la utilización de la bicicleta como modo habitual; y la disposición al cambio de uso. De forma general, los usuarios habituales de la bicicleta valoran más positivamente las características de la misma como modo de transporte, que los usuarios habituales del resto de modos. El grado de dificultad percibido por los encuestados en utilizar la bicicleta para sus desplazamientos habituales es más alto, cuanto menor es el indicador global de actitud hacia su uso. De las diferencias entre los usuarios habituales y los no usuarios se desprende que los factores comúnmente indicados como barreras al uso de este modo (el sudor, la climatología, la capacitación frente al tráfico, la condición física, las distancias, la orografía etc.), parecen ser más bien consecuencia del desconocimiento, que de la experiencia real del hecho ciclista. Otro tipo de factores (exposición relativa a la contaminación, la presencia de instalaciones complementarias, la agresividad del tráfico motorizado, el riesgo de accidentes, etc.) sí parecen ser más definitivos respecto a la elección de este modo como modo habitual. La disposición al uso futuro de la bicicleta también está muy influenciada por el hábito de uso actual. Así, los resultados de este estudio permiten conocer las características y los factores de dificultad que hay que abordar para fomentar el uso de la bicicleta como modo de transporte habitual entre la gran mayoría de la población que actualmente no utiliza este modo, y se sugieren algunas de las posibles medidas a implantar.