Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Dynamic traffic assignment based on drivers´ clustering for the flock traffic navigation model(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2009-12-01) López Hernández, Gustavo Andrés; LOPEZ HERNANDEZ, GUSTAVO ANDRES; 256934; Brena Pinero, Ramón F.; Garrido Luna, Leonardo; Díaz Prado, José Aldo; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Acevedo Mascarúa, JoaquínThe present document has the objective of dealing with the traffic congestion problem by applying concepts from the Intelligent Systems field. Everyday people face road traffic congestions in big cities causing wastes in time, productivity and accidents. Several techniques from different fields in science and technology have been proposed for road management that deal with different ways of modeling traffic lights, policies, cars and coordination. The Multi-Agent systems field has presented several approaches to the problem, modeling and optimizing different situations. A n approach running over this field is the Flock Traffic Navigation Model, an original traffic coordination method, where vehicles group in "flocks", just like many animal species travel in nature, in order to increase efficiency and security. Given the fact that in most urban areas traffic changes substantially with time, particularly during the rush period, it is important for us to ask how such time-dependent traffic should be assigned to different routes in the road network. The present work deals with the traffic congestion problem, focusing in the assignment of traffic through intersections, considering drivers' activity history. Statistical Analysis and Clustering techniques are implemented based on that information to research new ways of traffic control and joining vehicles into flocks in the Flock Traffic Navigation Model. This is done by means of a Multi-Agent traffic simulation taking into account the reactive nature of the approach.
- Fault detection and diagnosis in a heat exchanger using dynamic principal component analysis and diagnostic observers(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-12-01) Tudón Martínez, Juan Carlos; TUDON MARTINEZ, JUAN CARLOS; 229809; Morales Menéndez, Ruben; Acevedo Mascarúa, Joaquín; Guedea Elizalde, Federico; Ramírez Mendoza, Ricardo A.; Graduate Program in Mechatronics and Information Technologies; Division of Mechatronics and Information Technologies; Monterrey CampusQuick detection and correct isolation of soft faults in a control system allow to improve the product quality, particularly in chemical processes, for example: an industrial heat exchanger. According to Venkatasubramanian, the fault methods can be classified as: model-based methods and historical data-based methods. In this thesis, two Fault Detection and Isolation (FDI) systems are designed and validated in the same process, i.e. in a shell and tube industrial heat exchanger. One of them is based on the Dynamic Principal Component Analysis (DPCA) method and the another one on a set of diagnostic observers. The former method requires historical data of the process, whereas, the diagnostic observers use quantitative models. Before testing both methods, they are trained in the same normal operating point. Four kinds of faults are introduced under the same process conditions in order to compare the performance of both diagnostic methods. All these fault cases are considered as soft faults in sensors or actuators; the faults are implemented with abrupt or gradual behavior. Similar metrics are defined in both FDI methods in order to analyze the desirable characteristics of any fault diagnostic system: robustness, quick detection, isolability capacity, explanation facility, false alarm rates and multiple faults identifiability. Experimental results show the principal advantages and disadvantages of both methods and allows to present a comparative table with the achieved performance of each method. This work allows to design and development both methods in parallel. The Recursive Least Squares (RLS) method is used to identify the process through a Random Binary Signal (RBS) test. The reliable model of each fault allows to design a set of diagnostic observers. On the other hand, a statistical analysis based on historical data is designed to know the operating status. The DPCA method projects the data into two new spaces in order to detect any abnormal event using a smaller number of process variables. In this manner, two methods, based on different approaches, are tested under the same experimental data. This work shows that a set of diagnostic observers can detect a soft fault in a sensor or actuator at shorter time than the DPCA method. The diagnostic observers present a lower false alarm rate than the DPCA method, when soft faults in actuators are implemented. Furthermore, diagnostic observers can identify multiple faults, whereas the DPCA method can not associate correctly the errors to the occurred faults. However, the training and testing stages of the diagnostic observers require greater computational resources than the stages of the DPCA method.
- Hipocorísticas mediante un enfoque neuro-evolutivo para el ordenamiento dinámico de variables en problemas de satisfacción de restricciones(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-12-01) Fuentes Rosado, Jorge Iván; FUENTES ROSADO, JORGE IVAN; 218157; Terashima Marín, Hugo; Acevedo Mascarúa, Joaquín; Valenzuela Rendón, Manuel; Conant Pablos, Santiago E.; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; División de Graduados en Mecatrónica y Tecnologías de Información; Campus MonterreyMuchos de los problemas de las Ciencias de la Computación y de la Inteligencia Artificial (IA) pueden ser caracterizados como problemas de Satisfacción de Restricciones. Un CSP, por sus siglas en inglés, está compuesto por un conjunto de variables, un conjunto dominio de posibles valores y una serie de restricciones entre variables a ser satisfechas. Encontrar una solución para un problema de satisfacción de restricciones consiste en encontrar una asignación consistente para todo el conjunto de variables de tal manera que satisfaga todas las restricciones. Los algoritmos de solución más conocidos son Backtracking, Foward Checking y otros híbridos los cuales están basados en la teoría de algoritmos de búsqueda en árboles. La solución de estos problemas cuando son considerados difíciles por métodos tradicionales se vuelve muy lento y tedioso puesto que el espacio de búsqueda es muy grande, es por ello que se han realizado muchas investigaciones para la optimización de la forma de solucionar estos problemas. Además, existen instancias de CSPs que son particularmente difíciles de resolver, ya que requieren una elevada cantidad de verificaciones de consistencia para encontrar una solución o demostrar que no existe alguna. El ordenamiento de las variables juega un papel de suma importancia en la búsqueda de la solución. Un buen ordenamiento de variables al momento de buscar una solución representa una menor complejidad en la búsqueda. Existen dos enfoques para el ordenamiento de variables. El primer enfoque es conocido como en ordenamiento estático el cual consiste en definir el orden en la cual las variables estarían instanciadas antes de empezar a solucionar el problema. El otro enfoque es conocido como ordenamiento dinámico el cual consiste en determinar la variable a instanciar en tiempo de solución. Para esto surgieron algunas heurísticas que ayudan en este proceso, de las cuales podemos nombrar Fail First, Rho, Kappa, entre otras, pero ninguna de ellas ha demostrado ser eficiente para todas las instancias. En este enfoque la heurística elegida es aplicada en todos los niveles del árbol sin importar las modificaciones del problema. Recientemente se ha empezado a trabajar con un enfoque basado en hiperheurísticas, el cual, dada las características del estado del problema determina que heurística debe ser aplicada para elegir la variable a ser asignada, en este modelo en cada nivel del árbol la heurística aplicada puede variar respecto a la anterior. Este modelo se compone de una etapa de entrenamiento y una de prueba. La fase de entrenamiento consiste en utilizar un algoritmo genético para evolucionar una población de redes neuronales. Las redes neuronales son entrenadas por medio del algoritmo de retroprogramación del error y después evaluadas con diferentes instancias de CSPs. La red neuronal tiene como entrada el estado del problema y como salida la heurística sencilla a aplicar. La intención de utilizar diferentes instancias de CSPs durante la etapa de entrenamiento es desarrollar procesos de solución generales que puedan ser aplicados para resolver un gran número de instancias, mías que encontrar buenas soluciones para instancias específicas. La idea general es la siguiente, dado el estado del CSP P es utilizado para alimentar la red neuronal de la cual se obtendrá como salida la heurística sencilla a aplicar. Una vez aplicada la heurística el CSP P cambia a un CSP P', el cual es una versión actualizada del anterior. El procedimiento se repite hasta resolver el problema completamente. Al terminar el entrenamiento de la población se toma el mejor individuo y es utilizado para solucionar tanto los problemas utilizados para su entrenamiento como problemas nuevos. Lo anterior para hacer comparaciones con los resultados de la aplicación individual de las heurísticas simples. Los resultados demuestran que es factible la creación de una hiperheurística bajo este modelo de solución puesto que las hiperheurísticas generadas se comportaron como la mejor heurística sencilla aplicada y con esto mejor que el promedio que ellas. La mejor heurística simple puede ser diferente en cada instancia del problema.
- Modelo de evaluación de tecnología basado en la conjunción de análisis de patentes y roadmapping(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-05-01) Lugo Medina, Jorge Norberto; Lugo Medina, Jorge Norberto; 228745; Rodríguez Salvador, Marisela; ITESM-Campus Monterrey
- Diffraction of plane waves by finite-radius uniform-phase disks and spiral phase plates(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-05-01) García Gracia, José Hipólito; García Gracia, José Hipólito; 231187; Gutiérrez Vega, Julio César; Hinojosa Espinosa, Carlos M.; Rodríguez y Masegosa, Rodolfo; ITESM-Campus Monterrey; Dieck Assad, GracianoScalar Fresnel and Fraunhofer diffraction by phase objects has been widely studied in recent years. However, to the best of my knowledge, no analysis of diffraction by finite-radius phase objects with variable transmittances has been done. In this work, the Fresnel diffraction of plane waves by two different kinds of circular phase objects is studied. First, a finite-radius disk with uniform phase shift is analyzed, including the effects that varying the disk and outer-plane transmittances has on the diffraction pattern. Comparisons with the exact results for a circular aperture, presented by Dubra and Ferrari, and with Fourier propagation are done for the sake of validation. Next, the Fresnel diffraction of plane waves by spiral phase plates of finite radius is considered. The integer-step spiral phase plate is studied as a particular case to study the vortex distribution and behavior within the diffraction pattern. Finally, the fractional-step spiral phase plate is considered as a more general case, and the behavior of the optical vortices in the diffracted field is analyzed.
- Bioadsorción de metales pesados mediante el uso de biomasa bacteriana aislada de jales mineros(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-05-01) Bautista Hernández, Dorian Antonio; Bautista Hernández, Dorian Antonio; 213081; Carranza Alvarado, Mario; Fernández Linares, Luis Carlos; Tecnológico de Monterrey, Campus Estado de México; Campus Estado de MéxicoEl uso de biomasa microbiana en la remoción de metales en solución, principalmente a bajas concentraciones (100 mg/L), presenta ventajas en relación a los métodos fisicoquímicos. Los microorganismos tolerantes a metales son bioadsorbentes potenciales. El objetivo del presente trabajo consistió en el aislamiento, a partir de jales, de cepas con capacidad de adsorber metales (Zn y Pb). Se realizó el aislamiento de microorganismos a partir de muestras de jales ubicados en las localidades de Zacualpan y El Oro de Hidalgo, ambas en el Estado de México. Inicialmente, se efectuó un enriquecimiento en caldo nutritivo, con Al, Cu, Pb, Zn, Ni y Se, a una concentración 3 mM. Posteriormente, para cada enriquecimiento, se hizo un aislamiento de microorganismos por dilución en placa, en agar nutritivo con una concentración 1 mM del metal correspondiente. Las cepas obtenidas fueron expuestas a concentraciones cada vez más altas del metal, hasta identificar su Concentración Mínima Inhibitoria (CMI), también se les realizó una prueba de bioacumulación en agar nutritivo, revelando los cultivos con ácido sulfihídrico (H2S). Se seleccionó la cepa con mayor resistencia a un determinado metal y adicionalmente se le probó su resistencia a los otros metales utilizados. Para las pruebas de adsorción e isotermas, se obtuvo biomasa de la cepa seleccionada creciéndola en caldo nutritivo, centrifugada a 3500 rpm por 15 minutos y finalmente secada a 80°C por 24 h. En los experimentos de adsorción, 0.015 g de biomasa seca se puso en contacto, bajo agitación, con 10ml de solución del metal a pH establecido. El contacto fue a diferentes tiempos (cinética) y concentraciones iniciales (isoterma), al término del contacto la biomasa se separó por centrifugación y al sobrenadante se le determinó la concentración del metal no absorbido por Absorción Atómica. Se aisló una cepa resistente a diferentes metales, nombrada ZnZac4, cuya resistencia a los metales fue la siguiente: Zn>Pb>Se>Ni>Cu=Al. Esta cepa, al igual que todas las demás aisladas, tuvo un resultado negativo en la prueba de bioacumulación; sin embargo, en todos los casos fueron muy evidentes cambios morfológicos de las colonias formadas en medio con metal. La cinética de adsorción de Zinc y Plomo (concentraciones iniciales de 23 mg/L y 50 mg/L, respectivamente) por parte de la cepa ZnZac4, muestra que a los 40 min se alcanza el equilibrio para el Zn, mientras que para el plomo se logra en sólo 20 min, ambas cinéticas se ajustaron a una ecuación de Pseudo Segundo Orden (r2 =0.99). La máxima adsorción de Pb fue 0.216 mmol g-1 y para Zn fue 0.207 mmol g-1. Para ambos metales, el modelo de Langmuir (r2 >0.90) se ajustó mejor a los datos experimentales que el modelo de Freundlich (r2<0.80). El valor de pH óptimo para la captura de Zinc fue 6. En comparación con la adsorción de Zn y Pb con otros materiales biológicos, la cepa ZnZac4 tiene una capacidad media y en relación a materiales no biológicos su capacidad es alta en el caso del Plomo. Las bacterias toxitolerantes a metales aisladas de sitios contaminados son una herramienta potencial en la adsorción de metales.
- Expert system application into a PLM framework in supporting DFX process(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2007-05-01) Ramón Raygoza, Edgar David; Ramón Raygoza, Edgar David; 278974; Guerra Zubiaga, David Apolinar; Orta Castañón, Pedro; Cabeza Aspiazu, Luis Vicente; ITESM-Campus Monterrey; Tomovic, MiletaThis thesis presents a framework, a model and a methodology to bring together Product Life-cycle Management (PLM), Product Data Management (PDM) System Expert System (ES) and Design for X (DFX). The framework presented here gives a general overview on how Product Lifecycle Management and Expert Systems technologies fit together. The goal is to improve DFX process, and the proposed way to do it is through information and knowledge management. The PLM model not only includes product management information across the product lifecycle, but also product processes, people involved in that processes and digital product engineering tools supporting each product lifecycle stage The methodology will define a way to improve DFX by means of the PDM and Expert System. It consists of three steps which are (1) getting customers’ needs, (2) getting product information, (3) product datainformation management through a PDM system and (4) DFX knowledge-expertise capturing into an Expert System. The case of study was taken from the PURDUE solar racing car project which involves the construction of the 7th generation of a solar racing car. This project started in September 2006 and will finish during spring 2009, and is being developed by both students and professors from the Mechanical, Technology, Electrical, Industrial, Management and Marketing areas. In this case, Teamcenter Community® is used as a PDM system. The focus is on how to share 2D/3D files, documents and data between all actors across the solar racing car lifecycle.
- Simulación de un humanoide: una trayectoria de camino(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2007-03) González Núñez, Enrique; Aceves López, Alejandro; emipsanchez; Ramírez Sosa Morán, Marco Iván; Delgado Cepeda, Francisco J.; Swain Oropeza, Ricardo; School of Engineering and Sciences; Campus Estado de México; Ramírez Sosa Morán, Marco IvánLa presente tesis, muestra el desarrollo realizado para la simulación de un robot bípedo de tipo humanoide, fundamentada en el análisis de la cinemática directa e inversa, el planteamiento de un trayecto con doble fase: pie de soporte visto como péndulo invertido y el pie en movimiento en el aire con un swing, además del análisis dinámico, para la posterior resolución de la ecuación diferencial para así realizar la sustitución numérica respectiva de la simulación. Se plantea un bípedo de 10 DOF como una cadena cinemática en donde un pie se asume fijo en el piso y sin deslizamiento, usando como antecedente al prototipo MAYRA; la posición del pie en movimiento es consecuencia de las posiciones angulares de cada DOF.Posteriormente se plantea una metodología geométrica para encontrar la cinemática inversa, es decir, encontrar los valores angulares necesarios de cada DOF para colocar el pie en movimiento en un punto deseado. El análisis dinámico del robot con los elementos inerciales, permite obtener la formulación de las ecuaciones matemáticas de movimiento del humanoide, la cual es una ecuación general de movimiento expresada para sistemas no conservativos; es decir, es una derivación de la segunda ley de Newton en el estudio de sistemas en movimiento, bajo la influencia de la fuerza de gravedad. Para ello se eligió la formulación de Euler- Lagrange, la cual requiere el conocimiento de la energía cinética y potencial del sistema físico. Después se presentan las señales que permiten seguir la trayectoria deseada en un ciclo completo de la marcha humana, es decir para lograr un paso con el pie izquierdo y otro con el pie derecho. Al incluir dinámicas, para asegurar que se cumpla la caminata, se requiere de controladores que garanticen un caminado efectivo y que compensen en todo instante el error. Una vez conocido el modelo dinámico del bípedo, las trayectorias deseadas para lograr una caminata y de que se implementó una ley de control que garantice un caminado efectivo que compense pequeñas desviaciones debidas a las inercias propias del sistema, se efectúa una ejecución del código en Mathematica, del cual se obtienen las señales de cada joint pertenecientes a la realización de medio ciclo de la trayectoria, es decir a dar un paso con un sólo pie; esto se debe a que las ecuaciones de torques obtenidas modelan las inercias de acuerdo a un marco de referencia fijo. Finalmente en base a los resultados obtenidos se emiten las conclusiones y recomendaciones, así como propuestas para trabajos posteriores, que permitan establecer los lineamientos que favorezcan al proyecto en el mejoramiento del prototipo o desarrollo de uno nuevo a futuro.
- Enseñanza de las ciencias a través de la tecnología de manufactura(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2007) Vázquez Sánchez, Agustín; Grasa Soler, Pedro; dnbsrp; Lozano Sousa, Carlos; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Estado de México; Delgado Cepeda, Francisco JavierLa investigación constante de métodos que faciliten y evidencien la comprensión y aplicación de las ciencias sigue siendo una preocupación mundial debido al constante decremento de la matricula de alumnos que eligen esta área para desarrollarse profesionalmente. El presente trabajo plantea la búsqueda de una metodología que permita enseñar ciencias a través de la tecnología de manufactura, ocupando para ello la transformación del lenguaje heurístico en uno científicamente formal, para ello se han utilizados los recursos del Centro de Enseñanza de las Ciencias a través de la Tecnología de la preparatoria del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Estado de México. El trabajo se basa en la experiencia que se tiene después de trabajar con una celda de manufactura dentro del programa de la Maestría en Sistemas de Manufactura que se ofrece en el programa de posgrado de la misma institución. La estructura de la investigación se divide en tres experiencias desarrolladas durante más de un año en las cuales una muestra de alumnos ha sido sometido a diferentes escenarios y evaluaciones, los resultados que se obtienen reflejan que en lo general esta muestra obtiene un 45% más de conocimientos y desarrollo de habilidades en el área de ciencias respecto a una muestra testigo que no usa dicho método y cursa el mismo programa de estudios.
- Automatic shape variations for optimization purposes(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2006-12-01) Cueva de León, José María; LEON ROVIRA, NOEL; 15640; León Rovira, Noel; Hernández Luna, Alberto; Uresti Charre, Eduardo; Programa de Graduados en Ingeniería; Campus Monterrey; Ángel Bello, FranciscoEs bien sabido que la mejora del rendimiento de un producto se obtiene comúnmente a través de cambios cuantitativos de un diseño paramétrico (optimización) y, una vez que la mejora a través de la optimización alcanza su límite, se deben realizar nuevas búsquedas a través de cambios cualitativos y cambios de paradigma (innovación). Se pueden lograr ciertas innovaciones a través de metodologías basadas en procesos de optimización que se centran en la funcionalidad y el rendimiento, donde no solo se pueden cambiar los parámetros de diseño, sino también las formas y las antropologías. Este proyecto de tesis presenta metodologías que permiten la optimización eficiente y la innovación de modelos virtuales a nivel de malla y CAD, proponiendo una metodología para la integración automatizada de procesos para optimizaciones a nivel de malla, y también presenta nuevas herramientas para entornos CAD 3D que actualmente facilitan la variación de parámetros de diseño, pero no se centran en facilitar ciertos tipos de variaciones de forma que podrían conducir a una innovación.