Programación matemática y software

Desarrollo de un entorno virtual para operar de forma segura el proceso de desorción utilizando el método HAZOP

Marco Luis Rodríguez Camacho — 2024-02-01

En este trabajo se describe la metodología del desarrollo de un entorno virtual para el monitoreo de la seguridad industrial de un proceso de desorción a escala laboratorio. La metodología HAZOP fue utilizada para la identificación de los riesgos en el proceso de desorción, analizando de manera particular la alimentación del vapor. Los programas de cómputo Blender y Unity fueron utilizados para el desarrollo del entorno virtual y Python y C# para la programación de scripts. Con la interfaz gráfica desarrollada, el usuario pudo establecer las condiciones de operación del proceso de desorción para predecir las situaciones de riesgo y tomar decisiones previo a la operación física del equipo.

Triangulación simple y robusta para polígonos con múltiples orificios en aplicaciones industriales 3D de tiempo real

Yuriy Kotsarenko — 2024-02-01

En aplicaciones industriales tales como el modelado CAD, la industria de fabricación o los sistemas automatizados, es común trabajar con modelos de datos que representan contornos poligonales, o con los modelos que general polígonos a partir de una geometría compleja que se define mediante líneas y curvas. Sin embargo, para que estos datos pueden ser procesados y/o rendereados por GPU, los datos se tienen que convertir en una serie de triángulos. Las soluciones existentes que general triángulos a partir de contornos poligonales no son capaces de trabajar con orificios o se limiten a un cierto número de orificios que pueden estar presentes al mismo tiempo. La mayoría de las soluciones modernas avanzadas requieren de un esfuerzo considerable para su implementación, depuración y mantenimiento, lo que a su vez produce ciertas implicaciones importantes en cuestión de costos de desarrollo. En este trabajo, una solución alternativa se propone, siendo relativamente fácil de implementar y al mismo tiempo suficientemente robusta para manejar cualquier posible entrada de datos, incluyendo cualquier número de orificios e incluso cualquier número de polígonos internos, siempre y cuando los polígonos no se cruzan entre sí ni se auto-cruzan a sí mismos. La solución propuesta tampoco depende de un orden determinado de los vértices del polígono, solo necesita que este orden sea consistente. La solución propuesta involucra un pre-procesamiento inicial, donde los polígonos internos se integran a los polígonos externos. Una vez hecho esto, se hace una triangulación de polígonos utilizando una de las dos variaciones de técnicas propuestas que se basan en algoritmo de “Ear Clipping”. En este trabajo se muestra que la solución propuesta puede trabajar con el número de orificios prácticamente ilimitados independientemente de su forma. Este trabajo también incluye una comparativa de evaluación de calidad y desempeño entre las dos técnicas propuestas, incluyendo unas imágenes de una aplicación CAD que utiliza estas soluciones de manera práctica.

Novedoso Cosechador de Energía de Bajo Costo Basado en un Arreglo de Actuadores Piezoeléctricos

Sahiril Fernanda Rodríguez-Fuentes — 2024-02-01

En este artículo se presenta el diseño, modelado, fabricación y pruebas de un cosechador de energía proveniente de vibraciones mecánicas, basado en un material piezoeléctrico. Este dispositivo trabaja bajo el principio de transducción piezoeléctrica, es decir que, al deformarse mecánicamente, debido a las vibraciones genera energía eléctrica. El material piezoeléctrico usado en la fabricación fue Zirconato Titanato de Plomo (PZT), y latón como base estructural. Además, se realizaron modelos de elemento finito para predecir la frecuencia del primer modo de vibración del dispositivo, y arreglos experimentales para su validación. La frecuencia de resonancia del modelo numérico y la obtenida experimentalmente (19 Hz) muestran una desviación de 5.03% respectivamente. La potencia generada es de 0.202 mW suficiente para alimentar dispositivos de bajo consumo, tales como calculadoras básicas, relojes de pulsera y transistores, entre otros.

Gestión segura de la batería de EVs utilizando aprendizaje por refuerzo

Maximiliano Trimboli — 2024-02-01

Las baterías de iones de litio son el dispositivo de alimentación estándar de los vehículos eléctricos (EVs) como alternativa de elección para reducir las emisiones de CO2. Pero antes de convertirse en una tecnología fiable, las baterías de iones de litio deben hacer frente a dos grandes retos: las reacciones electroquímicas indeseables debidas a tasas de carga excesivas y el tiempo considerable que tarda un EV en cargarse. Por tanto, es necesario emplear perfiles de corriente equilibrados que eviten tanto los graves efectos de degradación de la batería como las molestias a los usuarios finales. En este trabajo, los autores proponen un enfoque de aprendizaje profundo por refuerzo de exploración segura (SDRL) para determinar los perfiles de carga óptimos en condiciones de funcionamiento variables. Una de las principales ventajas de las técnicas de RL es que pueden aprender de la interacción con el sistema simulado o real incorporando la no linealidad y la incertidumbre derivadas de las condiciones ambientales fluctuantes. Sin embargo, como las técnicas RL tienen que explorar estados indeseables antes de obtener una política óptima, no ofrecen garantías de seguridad. El enfoque propuesto pretende mantener cero violaciones de las restricciones a lo largo de todo el proceso de aprendizaje incorporando una capa de seguridad que corrige la acción si es probable que se viole una restricción. El método propuesto se prueba en el circuito equivalente de una batería de iones de litio considerando condiciones de variabilidad. Los primeros resultados muestran que SDRL es capaz de encontrar políticas de carga optimizadas y seguras teniendo en cuenta un compromiso entre la velocidad de carga y la vida útil de la batería.

Diseño y modelado de un gestor de evidencias académicas para la evaluación docente

Erika-Annabel Martínez-Mirón — 2024-02-01

Uno de los principales desafíos a los que se enfrentan las instituciones de educación superior, como la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), con relación a la evaluación docente, es la diversidad de plataformas utilizadas para diferentes convocatorias y, con ello, la dispersión de los requisitos y elementos solicitados para participar en dichos procesos. La falta de estandarización de los criterios y formatos requeridos dificulta el proceso de evaluación y genera una duplicidad de esfuerzos por parte de los docentes, quienes deben lidiar con la carga de subir sus evidencias a múltiples plataformas. Este trabajo propone, en esta etapa, el diseño y modelado de una plataforma que funcione como gestor de evidencias digitalizadas, que permita reducir el tiempo para organizar la información de las evidencias, así como sus comprobables. El modelo propuesto consideró el análisis de los instrumentos de evaluación docente utilizados en la BUAP, para otorgar la definitividad, conceder la recontratación, evaluar el ingreso al padrón de investigadores de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado, el otorgamiento del Reconocimiento de Perfil Deseable otorgado por la Secretaría de Educación Pública y el ingreso/permanencia al Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores. El diseño y modelo obtenido permitirá, en etapas posteriores, implementar un gestor de evidencias académicas que requiera a los docentes digitalizar y subir todas sus evidencias en una única ocasión, evitando la duplicidad de esfuerzos y facilitando la organización y filtrado de evidencias.

Plataforma basada en RESTful para obtener índices de Nitrógeno en imágenes multiespectrales de plantas a través de NDVI

Luis Antonio Gama-Moreno — 2024-02-01

El procesamiento de imágenes desempeña un papel fundamental en la agricultura de precisión, revolucionando la forma en que se gestiona y optimiza la producción agrícola. Al emplear tecnologías de captura y análisis de imágenes, este campo ha permitido una toma de decisiones más informada y eficiente en todas las etapas de la agricultura. En este trabajo se presenta una plataforma de servicios basada en RESTful con el propósito de permitir a cualquier dispositivo (incluso dispositivos móviles), transmitir, adquirir y procesar imágenes multiespectrales a través de una app denominada NDVIcam. Esta app está basada en el procesamiento del Índice Diferencial de Vegetación Normalizado (NDVI) el cual es usado para estimar la cantidad, calidad y desarrollo de la vegetación con base a la medición de la intensidad de la radiación de ciertas bandas del espectro electromagnético que la vegetación refleja. Este prototipo se basa en imágenes tomadas a cultivos en ambientes controlados, se realizan dos tomas del mismo objetivo -una imagen en el espectro de colores normal y una segunda foto en el espectro infrarrojo, procesando ambas imágenes es como se obtiene el índice NDVI. Asimismo, se presentan resultados aplicados en plantas de calabaza y maíz para determinar los niveles de Nitrógeno.