Maestría en Ingeniería Electrónica

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Estrategia de implementación de la inversión de onda completa (fwi) 2d elástica en el dominio del tiempo en gpu
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Páez Chanagá, Anderson; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Sánchez Galvis, Iván Javier
La inversión de onda completa (FWI) elástica 2D es un procedimiento utilizado en la industria de Oil 82Gas para obtener imágenes del subsuelo de alta resolución con el fin de facilitar la localización de dichos minerales; sinembargo, su implementación presenta un reto computacional debido a la enorme cantidad de información por procesary los amplios tiempos de ejecución. En este trabajo fue desarrollada una estrategia computacional para implementarFWlI usando técnicas HPC que incluyen paralelismo en GPU y programación secuencial en CPU. La estrategia explora3 tácticas que involucran el diseño de hilos 2D, la memoria reducida en CPML y almacenamiento de campo en VRAM;de esta forma se busca reducir la cantidad de memoria utilizada y usar más eficientemente los recursos de la GPU. Laestrategia fue evaluada usando 2 modelos (CPS y Overthrust 2D) con distintos niveles de complejidad, posteriormentese evalúan los modelos finales de parámetros elásticos por inspección visual y usando las métricas MSE y función decosto. El desempeño computacional fue medido a través del tiempo de ejecución, porcentaje de utilización de GPUy consumo de VRAM. Los resultados muestran que el algoritmo con la estrategia propuesta es funcional generandoimágenes de reconstrucción de los parámetros adecuados incluso al considerar modelos complejos, estos resultados sugieren que la implementación de FWI 2D elástica programada puede ser utilizada con modelos reales.
Control predictivo robusto de glucosa en pacientes con diabetes mellitus tipo validación in silico
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Padilla Toloza, David Alberto; Villamizar Mejía, Rodolfo; Carreño Zagarra, José Jorge
En este proyecto de grado se propone un esquema de control para la dosificación de insulina en pacientes TIDM, que mantenga un perfil de glucosa saludable, evitando condiciones de hiperglucemia e hipoglucemia, cuyomodelo dinámico presenta fuertes retardos, no linealidades e incertidumbre paramétrica. Para enfrentar este problemade control se planteó la combinación de un controlador predictivo para seguir una referencia con un estimador basadoen clasificadores. El controlador predictivo consta dos partes. La primera, cancela los efectos de la perturbación enel momento en que es detectada, aplicando una acción feed-foward; la segunda calcula la acción de control necesariapara seguir una referencia, que busca que la glucosa regrese a su estado basal imitando un perfil saludable para el paciente. Finalmente, se propusieron tres esquemas de controlador predictivo, el primero basado en el algoritmo QDMC,el segundo basado en realimentación de estados con modificaciones en el cálculo de las predicciones y el tercero esuna versión del segundo con integrador. El esquema de control propuesto busca ser apto para la implementación real, por lo que se consideran efectos del hardware tales como, cuantización, muestreo, ruido y saturación. Se validaron in silico los tres controladores usando modelos dinámicos dados por el simulador TIDMS, cuyo modelo es aceptado por la FDA, para una cohorte de 10 pacientes adultos. Dicha validación se hizo para modelo nominale incierto, con el fin de medir el desempeño dinámico y robustez de los controladores. Se encontró que el desempeñodinámico de los dos primeros controladores fue adecuado, mientras que el desempeño del tercero no asegura estabilidad. Finalmente, el estimador demostró ser robusto ante la presencia de ruido y el error de estimación de carbohidratos fue menor al 10%, sin embargo, los 15 minutos que toma en estimar afectan el desempeño del segundo controlador.
Sistema experto hibrido bajo el enfoque de ensemble learning para la monitorización de estructuras laminares
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Moreno Beltrán, Gustavo Adolfo; Villamizar Mejia, Rodolfo; Sepulveda, Franklin Alexander
En este proyecto de investigación se presentan los resultados de la implementación de un sistema experto híbrido para detección y localización de daños en estructuras laminares mediante la com- binación de piezodiagnosis, correlación cruzada y análisis de componentes principales (PCA) bajo el enfoque de Ensemble Learning. La metodología propuesta consiste en primero generar ondas guiadas a través de la superficie de la estructura mediante dispositivos piezoeléctricos. Luego, se aplica correlación cruzada entre las señales de actuación y sensado. Después, se construye un mo- delo de línea base aplicando análisis de componentes principales, que permite la identificación de defectos estructurales mediante índices de error. En este proyecto, Ensemble Learning es evalua- do como aproximación para obtener algoritmos de diagnóstico robustos que permitan la generación de fronteras de decisión mejor definidas entre los estados de daño y sin daño de la estructura. La construcción del Ensemble se basa en algoritmos no lineales de PCA que permiten la construcción de los algoritmos base. Adicionalmente, una versión modificada del algoritmo de reconstrucción para inspección probabilística de daños es implementada para localización de defectos. La metodología propuesta fue experimentalmente validada para monitorización continua usando datos adquiridos de una placa de aluminio, en la que se estudiaron escenarios de daño de agrietamiento, perforaciones y agregación de masas. La efectividad de la metodología fue evaluada en condiciones ambientales variables de temperatura. Como resultado, se obtuvo un algoritmo robusto para detección y locali- zación de daños en estructuras laminares mediante la combinación de piezodiagnosis, correlación cruzada y PCA en un esquema paralelo de Ensemble Learning.
A scalable system bus for low-end performance soc
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Romero Galindo, Juan Pablo; Roa Fuentes, Elkim Felipe
Hoy en día, un SoC integra una gran cantidad de módulos dentro de un único circuito integrado, por lo cual es necesario implementar un sistema de comunicaci ón robusto para comunicar cada componente del chip. Los buses son una soluci ón conveniente para la conexi ón entre los módulos, arbitrar la comunicaci ón y controlar el tiempo en el que se transfiere la información a lo largo del SoC. Aunque el bus es un componente esencial en las aplicaciones de SoC, Hay una falta de literatura que especifique problemas relacionados a este tema. Este trabajo destaca los problemas de tiempo, medido en ciclos de reloj, relacionados con la comunicaci ón ineficiente entre un maestro y un perif ´ erico en propuestas de buses est ándar. Este trabajo presenta un protocolo de bus alternativo que permite la comunicaci ón directa entre maestros y esclavos vinculados al dominio de bus de perif ´ ericos y de sistema, en aplicaciones de bajo consumo de energía. Como resultado de implementar el bus propuesto dentro de un SoC, se presenta una reducción de 5 veces el número de ciclos gastados para realizar transacciones m´ ultiples en comparaci ón con otras propuestas como TileLink y AHB-Lite / APB.
Diseño de un amplificador de instrumentacion en tecnología cmos, para la aplicación de espectroscopía de bioimpedancia eléctrica
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Hernandez Sanabria, Elkyn Enrique; Amaya Palacio, Jose Alejandro; Hernandez Herrera, Hugo Daniel
En este trabajo de investigación se presenta un proceso de diseño completo para un amplificador de instrumentación integrado (IA, por sus siglas en inglés) destinado a medición de espectroscopia de bioimpedancia eléctrica, orientado a su vez a la detección de cáncer de cuello uterino. Este proceso incluye la contextualización del problema, la preparación conceptual concerniente a los amplificadores y los fenómenos que afectan su funcionamiento, el estudio de diferentes arquitecturas, la consecuente selección y descripción de una arquitectura según parámetros de diseño específicos, y la elaboración de una metodología de diseño que tiene en cuenta aspectos clave como la geometría de la sonda de medición, los requisitos de ganancia y ruido, CMRR, PSRR y las regiones de operación (análisis de gm/ID) de los transistores críticos del amplificador para realizar su dimensionamiento. Siguiendo esta metodología, se diseñaron dos amplificadores de instrumentación de realimentación de corriente local (CFIA) diferentes (salida única y diferencial) en una tecnología de proceso CMOS de 0.18-µm, ambos logrando resultados de simulación post-layout en conformidad con las especificaciones de diseño requeridas. El amplificador de salida única pudo ser fabricado y caracterizado, y presentó caractericas experimentales similares a las simulaciones post-layout. Estos resultados permiten afirmar que los circuitos diseñados son adecuados para aplicaciones de bioimpedancia.
Reconstruction algorithm for compressive multiband spectral imaging fusion based on spectral unmixing
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Vargas Diaz, Edwin Mauricio; Arguello Fuentes, Henry
En los últimos años, una forma común de mejorar la resolución espacial de imágenes hiper-espectrales (HS) ha sido la fusión con información complementaria proveniente de imágenes multiespectrales (MS) o pancromáticas. La imagen HS de alta resolución resultante permite aplicaciones en campos donde la adquisición de imágenes de alta resolución espectral y espacial es extremadamente costosa. Este trabajo propone un nuevo método para reconstruir una imagen de alta resolución espacial y alta resolución espectral a partir de medidas comprimidas adquiridas por múltiples sensores, cada uno con diferente resolución espacial y espectral, específicamente imágenes HS y MS comprimidas. Para resolver este problema, se introduce un modelo de fusión basado en el modelo de mezclas lineales clásicamente usado para imágenes HS. Además, se desarrolla un algoritmo de optimización basado en una estrategia de bloques coordenados descendiente. Las restricciones de no negatividad y suma a uno, resultantes de las propiedades físicas de las abundancias, y una penalización de variación total, son usadas para regularizar este problema inverso mal condicionado. Resultados de simulación para imágenes HS y MS reales comprimidas, muestran que el algoritmo propuesto puede proveer resultados de fusión que son muy cercanos a aquellos obtenidos con imágenes no comprimidas, con la ventaja de usar un número reducido de medidas.
Propuesta de procedimiento para el diseño de la automatización de sistemas de iluminación híbrida en espacios interiores desde un enfoque de mínimo costo financiero
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Amado Duarte, Laura Yazmin; Villamizar Mejia, Rodolfo; Osma Pinto, German Alfonso; Ordoñez Plata, Gabriel
Este trabajo de investigación define un procedimiento para el dimensionamiento de la alternativa de control de la iluminación eléctrica de sistemas de iluminación híbrida, para espacios seleccionados con características similares a los existentes en el Edificio de Ingeniería Eléctrica, considerando el menor costo financiero total. Este procedimiento consta de ocho (8) pasos secuenciales: (i) Caracterización del espacio (física y lumínica natural), (ii) Caracterización lumínica y de operación de las luminarias del SIH, (iii) Definición de las alternativas de control (cantidad y características técnicas) de potencial aplicación, (iv) Modelado de la iluminación total interior y consumo de energía para cada alternativa de control, (v) Cuantificación de las cantidades mínimas de los componentes requeridos para la implementación de cada alternativa de control, (vi) Definición de la función de costo financiero total por alternativa, (vii) Estimación del costo financiero total de cada alternativa de control y selección de la alternativa de menor costo financiero total y (viii) Construcción del informe de dimensionamiento de la alternativa de control del SIH seleccionada. El procedimiento se aplicó a dos espacios interiores del Edificio de Ingeniería Eléctrica, aula IE305 y Sala de reuniones (piso 5) con iluminación fluorescente, lo que permitió establecer la alternativa de control de menor costo financiero para cada recinto. Tal proceso se basó en el modelado experimental de los sistemas de iluminación de los dos recintos interiores. En total, se consideraron 756 y 5428 alternativas de control para cada recinto, respectivamente; por lo que se debió utilizar softwares especializado, MATLAB y GAMS.
Detección y clasificación de fugas en tuberías de acero-carbono basado en análisis de componentes principales
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Perez Gamboa, Oscar Eduardo; Villamizar Mejia, Rodolfo
La detección de fugas en tuberías es un problema de alto impacto desde el punto de vista ambiental, económico y de seguridad. Por tanto, es de suma importancia disponer de técnicas de monitoreo e inspección que permitan tener acceso continuo al estado actual de las tuberías en servicio. En el presente trabajo, se describen los resultados del uso de una metodología para detección de daños tipo fuga a nivel de laboratorio en un loop de tubería acero-carbono basado en el principio de piezodiagnosis. La metodología consiste en transmitir y sensar ondas guiadas a lo largo de la superficie de una estructura tipo tubería de acero-carbono usando dispositivos piezoeléctricos, para recolectar información del estado actual de la estructura y analizar su comportamiento estadístico mediante PCA. Las fugas son identificadas mediante índices de error, calculados a partir de un modelo estadístico de línea base. La metodología se evaluó experimentalmente en un loop de tuberías de acero-carbono ante diferentes condiciones de fuga, considerando diferentes localizaciones y grados de apertura. Adicionalmente, se evaluó experimentalmente la sensibilidad de la metodología ante cambios en el ambiente debido a temperatura y humedad, así como variaciones operacionales de presión. Finalmente se evaluó un sistema de clasificación no supervisada con una red SOM. El sistema de detección fue programado en un sistema embebido Odroid. En el sistema embebido se programó el modelo PCA, donde se proyectan las señales registradas y se calculan los índices estadísticos para establecer la detección la cual fue acertada.
Multi-resolution reconstruction of spectral images from compressed measurements by single pixel optical sensing architecture
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Garcia Arenas, Hans Yecid; Arguello Fuentes, Henry; Correa Pugliese, Claudia Victoria
Identificación de cargas eléctricas residenciales utilizando características basadas en la transformada fraccionaria de Fourier
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Cala Castro, Henry Mauricio; Duarte Gualdrón, César Antonio; Torres Amarís, Rafael Ángel
Con la informacion del consumo de energ ´ ´ıa individual de los dispositivos se pueden generar estrategias de gestion para optimizar la eficiencia energética en una casa. En estaárea, se presenta ´ la monitorizacion no intrusiva de cargas (NILM) como un método de bajo costo, el cual consisteén realizar una identificacion de los dispositivos activos para posteriormente definir los consumoséndividuales. En el presente trabajo de investigacion, se describe el dise ´ no de sistemas de identi- ˜ ficacion de cargas basados en eventos transitorios y estacionarios de los dispositivos con carac- ´ ter´ısticas extra´ıdas con la transformada fraccionaria de Fourier (FRFT). En el diseno propuesto, ˜ se definen operadores de extraccion de caracter ´ ´ısticas con las propiedades de las senales en los ˜ dominios fraccionarios y se seleccionan conjuntos suboptimos de caracter ´ ´ısticas con un proceso de eliminacion recursivo. Luego, se implementan los sistemas de identificación con estimación´ realizada con Maquinas de Soporte Vectorial (SVMs) y Redes Neuronales Artificiales (ANNs) y ´ los resultados obtenidos en validacion cruzada se comparan con los de sistemas con extracción´ de caracter´ısticas basada en las transformadas Wavelet y S. Como resultados, se tiene que los algoritmos con SVMs logran exactitudes en identificacion más elevadas en comparación de losálgoritmos con ANNs. Ademas, en los sistemas con SVMs, la exactitud en identificación con losénfoques basados en Wavelet y FRFT son muy similares logrando una ventaja sobre el enfoque basado en la transformada S. En procesamiento, el sistema de FRFT obtiene una mayor velocidad de computo seguido del sistema con transformada S. Considerando lo anterior, los sistemas conéxtraccion de caracter ´ ´ısticas basada en la FRFT muestran el mejor balance entre exactitud y velocidad entre las alternativas comparadas.
Reconstrucción del perfil de temperatura transitorio y del flujo de calor superficial en un sólido calentado con microoondas, resolviendo mediante estrategias de optimización global , el problema térmico inverso correspondiente
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Garcia Morantes, Edgar Sneyder; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Amaya Contreras, Ivan Mauricio
Este trabajo considera la reconstrucción del perfil de temperatura y del flujo de calor, a partir de mediciones de temperatura (simuladas), de una muestra que es calentada en un campo electromagnético uniforme. Para ello, se estima la conductividad térmica () y la capacidad calorífica () de la muestra a través de la solución del problema inverso. Estos valores se reemplazan en la solución del problema directo para obtener el perfil de temperatura, y poder calcular así su gradiente, para obtener el perfil del flujo de calor. La muestra de geometría conocida (i.e., cilindro) fue sometida a radiación electromagnética, lo que generó un flujo volumétrico interno de calor uniforme y constante en el tiempo. El perfil de temperatura medido fue simulado adicionando ruido blanco gaussiano a los datos obtenidos de la solución del modelo teórico. Para resolver el problema inverso se utilizaron tres algoritmos metaheurísticos de optimización modernos: el método de la espiral, el método de atracción ponderada y el método de la búsqueda en vórtice. Los resultados muestran que los algoritmos utilizados convergen a la solución esperada siempre y cuando la tasa de señal a ruido sea mayor o igual a 30 [dB], por lo que para propósitos prácticos esto significa que el proceso de reconstrucción aquí presentado requiere tanto de un buen diseño experimental, como de una instrumentación correctamente especificada.
Diseño de una estrategia para la adquisición de datos sísmicos usando muestreo compresivo
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Mantilla Arias, Julian Gonzalo; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Espindola Lopez, Nancy
La adquisici´on de datos s´ısmicos es una de las etapas en el proceso de exploraci´on de hidrocarburos, que tradicionalmente se basa en un arreglo uniforme de fuentes y sensores sobre la superficie terrestre, para generar ondas de presi´on y medir las ondas reflejadas en las diferentes capas del subsuelo terrestre. Sin embargo, esta distribuci´on no siempre es posible debido a obst´aculos en la superficie terrestre que impide la ubicaci´on exacta de las fuentes. El muestreo compresivo es una nueva alternativa en la adquisici´on de datos s´ısmicos la cual permite cambiar la distribuci´on uniforme de fuentes por una aleatoria, flexibilizando la ubicaci´on de las fuentes y reduciendo su n´umero en comparaci´on con la t´ecnica tradicional. El muestreo compresivo se basa en una representaci´on poco densa de los datos s´ısmicos para lo cual se utiliz´o la transformada curvelet. Las pruebas se realizaron en un conjunto de datos reales 2D, eliminando un 10 %, 20 % y 30 % de las fuentes de acuerdo a una matriz de muestreo aleatorio previamente dise˜nada. Como resultado de la reconstrucci´on de las fuentes eliminadas se obtuvieron common shot gathers visualmente similares al original y que conservan el mismo contenido frecuencial, en especial para las bajas frecuencias donde se pierde menos informaci´on. Para complementar los resultados, se plante´o un segundo escenario en el cual se reconstruyen datos s´ısmicos sint´eticos para utilizarlos en un proceso de inversi´on de onda completa, obteniendo como resultado un modelo de velocidad similar al que se obtendr´ıa con una adquisici´on uniforme sin crear artefactos extra˜nos que perjudiquen la calidad del modelo de velocidades.
Implementación de un algorítmo de detección de caídas de personas con contextualización del evento usando máquinas de soporte vectorial y sensores inerciales
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Alvarez Jimenez, Roberth Arturo; Pulido Herrera, Edith
Uno de los problemas que amenaza la integridad física de los adultos mayores son las caídas, la necesidad de brindar atención oportuna a alguien que sufra una caída ha llevado al desarrollo de múltiples dispositivos y algoritmos enfocados en esta problemática. En el presente trabajo se propone un algoritmo para la detección de actividades cotidianas para personas (ADL2 ), enfocado en detectar caídas brindando información contextualizada basada en otras actividades y usando unidades de medida inercial (IMU3 ). Para el cumplimiento de este objetivo se planteó la siguiente metodología: Se realizó una revisión del estado del arte en cuanto a alternativas para la detección de caídas y ADL , así como las limitaciones al trabajar con unidades de medida inercial. Seguidamente, se creó una base de datos a partir de pruebas experimentales realizadas por voluntarios entre los 20 y 30 años. Con esta base de datos se realizó un análisis de las diferentes señales adquiridas, permitiendo la selección de características para entrenar el algoritmo de detección de caídas, caminata normal, correr, caminata en escaleras, permanecer de pie y acostado. Se desarrolló un algoritmo completo para reducir la aparición de falsos positivos en la detección, especialmente en las caídas. Inicialmente el algoritmo fue evaluado de manera o_x001F_ine. Al implementar en tiempo real, se encuentra que al combinar actividades con caídas se pueden causar errores en la detección y se realizaron las modi_x001C_caciones necesarias para evitar estos errores. se realizaron pruebas de validación en las cuales los usuarios realizaban las diferentes actividades que el algoritmo puede clasi_x001C_car. Se obtuvo la tasa de error cercana al 8 % en la detección. Se plantea la posibilidad del desarrollo de un dispositivo que ejecute el algoritmo, e incluso la implementación en teléfonos inteligentes se considera como una opción viable.
Simulation of realistic ground roll via 2-d finite-difference elastic seismic-wave propagation modeling with irregular near-surface
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Sanchez Galvis, Ivan Javier; Sierra Bueno, Daniel Alfonso; Duarte Gualdron, Cesar Antonio
El modelado numérico de las ondas elásticas se ha utilizado para estudiar cómo las ondas sísmicas se propagan dentro de la Tierra. Este estudio ha permitido a los geofísicos interpretar los sismogramas para construir una imagen del subsuelo de la Tierra. Los sismogramas son señales que contienen información de los fenómenos físicos presentados en la propagación de las ondas sísmicas (por ejemplo, Reflexiones, refracciones, difracciones, dispersión, dispersión). Esta información se utiliza para estimar las propiedades mecánicas de los materiales de los cuales se forma la Tierra. En este trabajo, se implementa un método de diferencias finitas 2D con precisión de segundo orden en tiempo y cuarto orden en el espacio para modelar la propagación elástica de ondas sísmicas. La topografía superficial compleja se contempla en los modelos terrestres con el objetivo de producir datos sísmicos sintéticos con comportamiento realista de las ondas superficiales. Se desarrollaron varios experimentos sintéticos de propagación de ondas de superficie a través de modelos terrestres con superficies cercanas irregulares para obtener un rodado de tierra realista. Se realizó una comparación del comportamiento de los atributos sísmicos de las ondas superficiales, entre los datos sísmicos sintéticos y reales para analizar cómo es realista el rodado de tierra simulado. En general, el comportamiento de los atributos sísmicos en los datos sintéticos es similar al comportamiento en los datos de campo. A partir de los experimentos, se muestra que la dispersión, la difusión y la retro-difusión de las ondas superficiales es causada por la topografía de la superficie y el lecho rocoso irregular.
Evaluación de estrategias de implementación de una inversión de onda completa (fwi) 3D acústica con densidad constante en el dominio temporal sobre una arquitectura GPU
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Abreo Carrillo, David Leonardo; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
Uno de los principales objetivos de la exploraci´on de hidrocarburos, es encontrar im´agenes s´ısmicas confiables. A partir de la s´ısmica de reflexi´on es posible extraer informaci´on de profundidad del subsuelo mediante la inyecci´on de energ´ıa en superficie que viaja por el subsuelo y vuelve a la superficie cuando se produce un cambio en las propiedades del medio. La Inversi´on de Onda Completa (FWI) es un proceso iterativo que busca estimar las propiedades del subsuelo mediante la minimizaci´on de la diferencia entre los datos registrados y los datos modelados. Los tres principales aspectos que restringen la implementaci´on de la FWI es la determinaci´on de un punto de partida adecuado, el tiempo de ejecuci´on del algoritmo y la memoria requerida por el m´etodo, donde los dos ultimos aspectos son mucho m´as cr´ıticos en el caso 3D. Asumiendo un buen punto de partida, este proyecto se enfoca en definir estrategias de implementaci´on que reduzcan la memoria requerida y tiempo de c´omputo de la FWI 3D. Se usa como implementaci´on de referencia aquella donde se usa los dos campos de propagaci´on para calcular el gradiente usando el FOASM planteado por Plessix. Se definen dos estrategias para la reducci´on de la memoria requerida por el gradiente de la FWI y la metodolog´ıa de divisi´on de disparos en multiples GPUs para disminuir el tiempo de ejecuci´on usando MPI. Los resultados muestran que la primera estrategia usa el mismo tiempo de ejecuci´on que la implementaci´on de referencia, pero con un 50 % de la memoria requerida por esta. En la segunda estrategia s´olo se usa 30 % de la memoria de la primera estrategia pero esta ´ultima es un 35 % m´as r´apido que la segunda estrategia. La divisi´on por disparos ofrece un comportamiento casi lineal en el factor de aceleraci´on en proporci´on a la relaci´on del n´umero de disparos y las GPUs usadas.
Uso racional de la energía: iluminación y climatización en edificaciones a partir de procesos de automatización
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Florez Reyes, Julian Oswaldo; Ordoñez Plata, Gabriel; Osma Pinto, German Alfonso
Los sistemas de iluminación y climatización en edificaciones tradicionalmente no cuentan con criterios de diseño orientados a la sostenibilidad, ocasionado emisiones importantes de CO2. La automatización de estos sistemas, permite disminuir entre el 20% y 40% el consumo de energía eléctrica de la edificación. Este trabajo de investigación presenta un aplicativo basado en Excel que permite establecer el potencial ahorro energético tras la aplicación de técnicas de automatización en los recintos de la Universidad Industrial de Santander. En particular el aplicativo considera para ello las características micro climáticas, de espacio y uso de los recintos interiores de la Universidad Industrial de Santander, junto a el perfil de operación y funcionamiento de diversas técnicas de automatización de sistemas de iluminación y climatización. Estas características se incorporan en un método de cálculo de carga energética global para la iluminación y climatización de recintos interiores. Los resultados del proyecto son: (1) la caracterización de tecnologías aplicables a sistemas de automatización en la iluminación y climatización, (2) la determinación de estrategias de automatización aplicables a los sistemas de iluminación y climatización, (3) la descripción energética y física del recinto, (4) el desarrollo de una herramienta computacional para el diseño de sistemas de automatización en la iluminación y climatización de edificaciones.
Migración Kirchhoff empleando datos comprimidos mediante una descomposición matching pursuit
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Sanchez Colmenares, Edher Fabian; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
La migraci´on Kirchhoff es uno de los m´etodos est´andar utilizados por la industria petrolera para procesar datos s´ısmicos. Este m´etodo se basa en mapear de tiempo a profundidad las muestras de los datos de entrada de acuerdo con las tablas de tiempo de viaje. El objetivo de la migraci´on es obtener una imagen s´ısmica de mayor precisi´on. Actualmente, la cantidad de datos a procesar puede ser del orden de los Terabytes, lo cual demanda altos costos de almacenamiento y c´omputo. Por lo tanto, una alternativa para llevar a cabo de manera eficiente el proceso de migraci´on es emplear t´ecnicas de compresi´on de datos s´ısmicos para reducir el tama˜no de los datos a procesar y desarrollar el proceso de migraci´on en un dominio comprimido. Este proyecto de investigaci´on desarrolla una migraci´on 2D Kirchhoff pre-apilada sobre datos s´ısmicos comprimidos mediante algoritmos Matching Pursuit. Se utilizaron tres diferentes algoritmos Matching Pursuit (MP, OMP y OLS) y se plantearon dos estrategias de migraci´on. Se utiliz´o la Relaci´on Se˜nal-Ruido (SNR), el error de amplitud en los reflectores y el espectro de Fourier como m´etricas para determinar la calidad de los resultados obtenidos por el m´etodo propuesto. Las pruebas se realizaron sobre tres modelos de velocidades sint´eticos y se tom´o el factor de compresi´on (CR) como variable independiente. Los resultados muestran que el m´etodo OLS ofrece una SNR por encima de 40 [dB], con un error de amplitud inferior al 0,1 % en los reflectores para un CR de 10. Para un CR de 20, se obtuvo un error del 0.1 % en t´erminos de magnitud en el espectro de frecuencia. Por otro lado, OMP ofrece los mejores resultados en t´erminos de calidad/tiempo de ejecuci´on, ya que requiere menos esfuerzos computacionales que OLS. Finalmente, los resultados sugieren la posibilidad de realizar la migraci´on Kirchhoff comprimiendo los datos s´ısmicos hasta 20:1 sin afectar significativamente los atributos s´ısmicos de la imagen.
Control de sistema fotovoltaico conectado a la red trifásica considerando inversor multinivel con diodos anclados al neutro
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Osorio Silva, Fausto; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Mantilla Villalobos, María Alejandra
La incorporación de convertidores multinivel en la aplicación de sistemas fotovoltaicos conectados a la red, ha presentado cierto interés, esto debido a las bondades que presenta esta topología en la forma de onda de tensión en su salida. En el presente trabajo de investigación se analiza la operación del inversor NPC aplicado a sistemas fotovoltaicos conectados a la red bajo diferentes estrategias de control y modulación. En este trabajo se presenta el acoplamiento del sistema fotovoltaico completo, que va desde los módulos fotovoltaicos, un convertidor DC/DC para la adecuación de las señales de continua, un inversor NPC trifásico de tres niveles, un filtro de conexión a la red y las estrategias de control. En cuanto a las estrategias de control, se incorporó una técnica de extracción de máxima potencia que controla el convertidor DC/DC, se analizó el control del inversor NPC en diferentes marcos de referencia bajo diferentes técnicas de modulación, a su vez se contemplaron dos estrategias para la generación de las corrientes de referencia, estrategias para el control del desbalance de las tensiones en los condensadores del inversor y algoritmos para la sincronización del sistema con la red. El comportamiento del sistema es evaluado mediante simulaciones en el software especializado en electrónica de potencia y control PSIM®, mostrando el correcto funcionamiento de los controles empleados para la aplicación de inyección de potencia activa a
Evaluación de la tecnología de identificación por radiofrecuencia como herramienta de mejora de procesos logísticos
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Acevedo Cardenas, Efren Dario; Arias Osorio, Javier Eduardo
Se presenta una herramienta metodológica que permita analizar los principales retos técnicos en la implementación de sistemas RFID en escenarios industriales, soportado en la herramienta metodológica se plantean dos escenarios de evaluación: un escenario académico y en un escenario industrial. La herramienta metodológica está sustentada en conceptos técnico-científicos relacionados con la propagación de ondas electromagnéticas en espacios abiertos y se resume como guía técnica para ser usada en la formulación de proyectos logísticos que usen como base la RFID. El laboratorio de logística de la universidad industrial de Santander, se plantea sobre la necesidad de contar con un escenario académico capaz de afrontar el crecimiento tecnológico sobre el que está viviendo nuestra sociedad; es un escenario dotado con instrumentos claves para soportar distintos retos logísticos dentro de la cadena de suministro. El laboratorio, es un escenario que busca acercar la industria santandereana a la academia, cuenta con un espacio para ofrecer capacitaciones técnicas y logísticas relacionadas con la RFID. Finalmente, se muestra el proceso de implementación de un piloto de RFID en un escenario industrial, cuantificando los resultados y demostrando que la tecnología genera valor dentro de la empresa; con capacidad de fortalecimiento de diferentes áreas que no se relacionan directamente con los procesos logísticos del centro de distribución.
Uncertainty estimation of 2d subsurface´s velocity models obtained by the full-waveform inversion in the time domain
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Lopez Guerra, Juan Sebastian; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ramírez Silva, Ana Beatriz
En el contexto de las técnicas de exploración sísmica, como la inversión de onda completa (FWI por sus siglas en ingles), est mar la incert dumbre asociada a los resultados obtenidos es de gran ut lidad para que un intérprete pueda dar un mejor análisis de la imagen sísmica. Por esta razón, encontrar una medida de incert dumbre representa una ventaja compet t va al disponer de una herramienta que contribuya con la interpretación de imágenes sísmicas de alta calidad. Se ha encontrado que, bajo condiciones especiales, una posible medida de incert dumbre se puede asociar a la matriz Hessiana de la función objet vo de la FWI y debido a esto es que surge en este proyecto el interés por encontrarla, siendo los dos grandes retos: primero, el problema de costo computacional que va asociado a las grandes dimensiones de dicha matriz y segundo, su ut lización e interpretación como medida de incert dumbre. Este últ mo reto fue el enfoque principal del proyecto. La metodología trabajada consist ó en hacer una implementación de la ecuación de onda acúst ca, isotópica y de densidad constante en dos dimensiones mediante la técnica de diferencias f nitas FDTD de octavo orden espacial y segundo orden temporal. Posteriormente, se ut lizó el método del estado adjunto de primer y segundo orden para resolver el problema inverso y obtener la Hessiana, respect vamente. Con esta matriz Hessiana y su inversa es que se realizaron las técnicas de cuant f cación de la incert dumbre.

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