Ingeniería, investigación y tecnología

Análisis de confiabilidad estructural de funciones de estado límite con múltiples puntos de diseño usando estrategias evolutivas

The complete identification of all relevant design points is of paramount importance for the reliability analysis of real structures. In this paper a methodology based on Evolutionary Strategies (ES) algorithm is proposed to perform structural reliability analysis of limit state functions with multiple design points. A multidimensional optimization method using ES is first used to obtain a preliminary mapping of the relevant design points (local maxima). The approximate coordinates of these points are employed as initial guesses in the HL-RF (Hasofer and Lind-Rackwitz and Fiessler) algorithm when the First Order Reliability Method (FORM) for series systems is used to evaluate the system probability of failure. These points are also employed as the central points when Monte Carlo Simulation with Importance Sampling (MCIS) method is employed in the structural reliability evaluation. Numerical applications show the feasibility and the robustness of the proposed methodology.

La identificación de todos los puntos de diseño es de suma importancia en el análisis de confiabilidad de estructuras reales. En este artículo se propone una metodología basada en el algoritmo numérico de las Estrategias Evolutivas (ES) para llevar a cabo el análisis de confiabilidad estructural de funciones de estado límite con múltiples puntos de diseño. Inicialmente, un método de optimización multidimensional utilizando ES se aplica para obtener la posición aproximada de los puntos de diseño (máximos locales). Las coordenadas de estos puntos son utilizados como puntos de partida en el bien conocido algoritmo HL-RF (Hasofer y Lind - Rackwitz y Fiessler) para obtener la probabilidad de falla del sistema con el Método de confiabilidad de Primer Orden (FORM). Estos puntos también son utilizados como los centros para la evaluación de la probabilidad de falla a través del método de simulación numérica Monte Carlo con muestreo por importancia (MCIS). Diversas aplicaciones numéricas muestran la versatilidad y la precisión de la metodología propuesta.

Estudio de la ladera occidental del Cerro del Chiquihuite, Ciudad de México mediante SIG y GPS

La explosión demográfica en la Ciudad de México ha obligado a que su población se haya asentado en las laderas con pendientes abruptas, generando un crecimiento anárquico del espacio urbano. La topografía del Cerro del Chiquihuite, es el elemento principal que condiciona el riesgo para los pobladores con la posibilidad de rodamientos de rocas y deslizamientos de laderas. Con el fin de establecer un marco de referencia para detectar movimientos a mediano y largo plazo se desarrolló una red geodésica conformada por 12 sitios y una estación de referencia permanente (UCHI) ubicada en la cabecera Sur del Cerro del Chiquihuite. La red del Cerro del Chiquihuite fue monitoreada durante el periodo comprendido de octubre del 2000 a enero del 2006, mediante campañas realizadas con intervalos variables. Sus resultados fueron obtenidos por medio de procesamiento diferencial con solución de ambigüedades y órbitas precisas, y utilizando la estación UCHI como referencia. La red de estaciones GPS en el Cerro del Chiquihuite no muestra variaciones significativas, por lo que se concluye que en este lapso no existen movimientos sustanciales del talud. El único sitio que muestra variación significativa en su componente vertical es la estación CH55 que muy probablemente se encuentre afectada por procesos de subsidencia regional.

The demographic explosion of the City of Mexico has forced the anarchical growth of urban development in its mountain slopes. The geologic risk conditions that prevail in such areas are rock falls and down slope creep. The topographic slope analysis shows that these some areas pose a high risk condition for the housing developments located down slope. A geodetic net work was thus developed for the establishment of a reference frame to detect medium and long term slope movement. The location of these benchmarks included rock out crops, structural containment civil structures and street sidewalks. This network was designed to be occupied using GPS fast static methods, with times of occupation no greater to 45 minutes per station. In order to keep short baselines to the reference station and its position errors within low levels we installed a reference GPS site (U CHI) on the Southern part of Cerro del Chiquihuite. The Chiquihuite GPS network was monitored for 5 years. The GPS solutions were obtained by differential techniques with ambiguity solution and precise or bits, and using UCHI stations as a reference. The Chiquihuite GPS network does not show significant variations, except for the vertical component at station CH55. This site is likely to be affected by regional subsidence.

Características medias de vórtices cónicos en aristas de cubiertas planas de edificaciones bajas cuboidales utilizando velocimetría por imágenes de partículas

Los vórtices que se generan cerca de las aristas de techos planos, cuando la dirección del viento forma un ángulo considerable con una esquina del edificio, producen succiones en estas áreas. En flujos turbulentos, los vórtices varían su posición e intensidad y las presiones en la superficie fluctúan consecuentemente. Una primera aproximación para estudiar la relación instantánea entre vórtices y presiones involucra el conocimiento de la posición y características medias de las velocidades del viento en el vórtice. Hasta la fecha, los estudios del flujo se han visto limitados ya que los anemómetros disponibles única mente miden velocidades en un punto. En este trabajo se utilizó un cubo de 200mm para modelar un edificio de 15m, colocado a 45° de la dirección del viento y un sistema de velocimetría por imágenes de partículas que permitió capturar vectores de velocidad instantánea de secciones transversales del flujo, tanto en planos transversales como paralelos al eje del vórtice. Estos mapas de vectores se utilizaron para estimar las características medias de los vórtices y recomendar direcciones de planos de observación para utilizar en el estudio de la relación instantánea entre velocidades y presiones.

Fluctuating low pressures near the edges of flat roofs are often caused when the wind impinges on one corner of the building so that conical vortices form above the diagonal roof edges. In turbulent flow, these vortices vary in position and strength and the underlying surface pressures fluctuate accordingly. A preliminary approach to the study of the mechanism linking instantaneous roof edge pressures with the wind vortical structures involves the evaluation of mean characteristics and positions of the latter. However the flow examination has so far been severely limited by the restriction of available anemometers to single-point sampling. In this experimental study, a 200mm cube has been used to model a building with a flat square roof set at an angle of 45° to the oncoming flow direction, and a Particle Image Velocimetry system was used to capture instantaneous two-dimensional velocity vector images of entire flow cross-sections, both normal to the vortex axis and in planes parallel to that axis. The se vector maps were used to estimate the mean characteristics of the vortices and appropriate observation-plane directions to measure wind velocities in the study of the instantaneous problem.

Estandarización de las ecuaciones para estimar la evapotranspiración del cultivo de referencia

En este trabajo se presenta una discusión sobre la necesidad de estandarizar las ecuaciones para estimar la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), con el objeto de disponer de una fórmula que permita estimar dicha variable de manera precisa, con una ecuación estandarizada tipo Penman-Monteith. Por tal razón, se realiza un análisis comparativo de los métodos más precisos para estimar la ETo en algunas zonas agrícolas de México, con el afán de impulsar y promover que asociaciones, instituciones, técnicos, profesionales, investigadores del tema y compañías proveedoras de equipos utilicen ecuaciones de Penman-Monteith estandarizadas para estimar ETo con fines de aplicación o investigación en aquellas zonas en donde sea factible hacerlo. Se seleccionó la estación climatológica automatizada CIANO (27° 22' 14 latitud Norte y 109° 55' 4 longitud Oeste), emplazada en la manzana 910, lote 3, del valle del Yaqui, situada a 37 metros sobre el nivel del mar, con la cual se realizaron comparaciones en la estimación de ETo con las siguientes ecuaciones: Penman-Monteith ASCE (PMA), Penman-Monteith FAO 56 (PM FAO 56), Penman-Monteith estandarizado ASCE (PM Std. ASCE) y la estación automatizada CIANO, que utiliza una versión denominada Penman-Monteith Campbell-Scientific (Est. Aut). De acuerdo a los resultados obtenidos, se observaron diferencias importantes en la estimación de ETo entre los métodos patrón (PMA) y la estación automatizada CIANO, atribuidas en este caso a la no estandarización de la ecuación que emplea ésta última. El coeficiente de correlación entre ambos métodos fue de 0.92, con una desviación estándar de 1.63 mm, un error cuadrático medio de 0.60 mm y una eficiencia en la estimación de ETo respecto al método patrón del 87%. Al igual que la estación CIANO se realizaron tres comparaciones más, en tres estaciones distintas localizadas en el Valle del Yaqui con idénticos resultados.

In this paper is presented a discussion on the necessity to standardize the Penman-Monteith equations in order to estimate ETo. The proposal is to define an accuracy and standarize equation based in Penman-Monteith. The automated weather station named CIANO (27° 22 ' 144 North latitude and 109" 55' west longitude) it was selected tomake comparisons. The compared equations we re: a) CIANO weat her station, b) Penman-Monteith ASCE (PMA), Penman-Monteith FAO 56 (PM FAO 56), Penman-Monteith estandarizado ASCE (PM Std. ASCE). The results were: a) There are important differences between PMA and CIANO weather station. The differences are attributed to the nonstandardization of the equation CIANO weather station, b) The coefficient of correlation between both methods was of 0,92, with a standard deviation of 1,63 mm, an average quadratic error of 0,60 mm and one efficiency in the estimation of ETo with respect to the method pattern of 87%.

Auditorías de seguridad vial de carreteras en operación

Una auditoría de seguridad vial es un análisis formal que pretende garantizar que un camino existente o futuro cumpla con criterios óptimos de seguridad, llevado a cabo por un equipo de expertos, cuyos miembros son independientes del proyecto del camino. Puede realizarse en una, varias o todas las etapas del proyecto (planeación, proyecto, construcción, antes de abrir el camino al tránsito y operación). El desarrollo e implantación de un proceso de auditorías de seguridad en carreteras es una de las estrategias que se han aplicado en México en los últimos años para reducir la accidentalidad y sus consecuencias asociadas. El objetivo de este trabajo es presentar los procedimientos que se han desarrollado y aplicado en México, así como los beneficios y problemas que se han encontrado. Se ilustra también la aplicación de esos procedimientos, a un caso específico. Se hace énfasis en la auditoría de carreteras en operación, que es el tipo que mayor aplicación y desarrollo ha tenido en México.

A road safety audit is a formal analysis that seeks to guarantee that an existing or future road fulfills optimal safety criteria, conducted by a team of experts who se members are independent of the road project. It can be carried out in one, several or all of the stages of the project (planning, design, construction, before opening the road to traffic, and operation). The development and implementation of a road safety audit process is one of the strategies that have been applied in Mexico in recent years to reduce road accidents and their associated consequences. The objective of this work is to present the procedures that have been developed and applied in Mexico, as well as the benefits and problems that have been encountered. The application of those procedures to a specific case is also shown. Emphasis is made in the audit of high ways in the operation stage, which is the type that greater application and development has had in Mexico.

Arquitectura de sistemas tecnológicos para la educación basada en Web

En este trabajo se presenta una nueva arquitectura para el desarrollo de sistemas de Educación Basada en Web. Estos sistemas se centran en el estudiante y se adaptan a sus necesidades personales de forma inteligente. La arquitectura se basa en la especificación IEEE 1484 LTSA (Learning Technology System Architecture) y reúne a los modelos de desarrollo de software y diseño instruccional. Por una parte, el modelo de desarrollo de software se encuentra sustentado bajo un Sistema Multi-Agentes (MAS), emplea los métodos y técnicas de la Ingeniería de Dominio para el desarrollo de CARIOO (Componentes de Aprendizaje Reutilizables e Inteligentes Orientados a Objetos). Los CARIOO son un tipo especial de Objetos de Contenido Compartible de acuerdo a SCORM (Sharable Content Object Reusable Model). Por otra, el modelo de diseño instruccional incorpora un modelo mental como los Mapas Conceptuales (MC) para transmitir, construir y generar conocimientos adecuados a este tipo de ambiente.

In this paper a new architecture for development of Web-Based Education systems is presented. The se systems are centered in the learner and adapted to their personals needs in intelligent form. The architecture is based on the IEEE 1484 LTSA (Learning Technology System Architecture) specification and it assembles to software development and instructional design patterns. On the one hand, the software development pattern is supported under a Multi-Agents System, it employs the methods and technical of the Domain Engineering for development of IRLCOO (Intelligent Reusable Learning Components Object Oriented). IRLCOO are a special type of Sharable Content Object according to SCORM (Sharable Content Object Reusable Model). On the other hand, the instructional design pattern incorporates a mental model as the Conceptual Maps to transmit, build and generate appropriate knowledge to this educational environment type.

Curvas de frecuencia acumulada para un concentrador solar de canal parabólico con orientación Norte-Sur en el Noroeste de México

The Northwest of Mexico is a well known region with the highest ambient temperatures along the summer and the highest levels of irradiance, which make it feasible to install solar field concentrators. This work provides beam irradiance data that can be used to design a solar north-south parabolic trough system. The variation between the value of beam solar irradiance estimated by a pyranometer and the direct irradiance received by the aperture area of a parabolic trough concentrator (PTC) is well-known as cosθ. This variation was evaluated every day of the year, obtaining values of average irradiance for Cerro Prieto (CP) lat. 32°39', long. 115° 21', and San Luis Rio Colorado (SLR) lat. 32°30', long. 114°46', with which they were elaborated the available energy and cumulative frequency curves (CFC). These are useful to know the number of hours of field solar concentrators which can operate at different levels of energy, as well as the steam production of a solar-geothermal hybrid system to produce electricity.

El Noroeste de la República Mexicana es la región con las mayores temperaturas durante el verano y con los mayores niveles de irradiancia solar, lo último hace factible la instalación de concentrado res solares. En este artículo se elabora información de la componente directa de la irradiancia solar, la cual es utilizada en el diseño de concentradores solares tipo canal parabólico con orientación Norte-Sur. La variación entre el valor de la irradiancia solar directa obtenida por un piranómetro y la irradiancia directa recibida por el área de apertura de estos concentradores, que se encuentran en posición horizontal, se conoce como cosθ. Esta variación se evaluó cada día del año, obteniéndose valores promedio de la irradiancia para Cerro Prieto (CP), B.C.( lat. 32°39', long. 115° 21'), así como para San Luis Río Colorado (SLR) (lat. 32°30', long. 114°46'); además fueron obtenidas las energías disponibles mes por mes, así como las curvas de frecuencia acumulada (CFC). Esta información es útil para conocer el número de horas que un campo solar de concentradores podría operar con diferentes niveles de energía, así como la producción de vapor en un sistema híbrido solar-geotermia para la generación de electricidad.

Traspaso entre una red inalámbrica de área local (WLAN) y una red de cobertura amplia (UMTS)

With the appearance of wireless data networks with variable coverage, band width and handoff strategies, in addition to the growing need of mobile nodes to freely roam among these networks, the support of an interoperable handoff strategy for hybrid wireless data networks is a requirement that needs to be addressed. The current trend in wireless data networks is to offer multimedia access to mobile users by employing the wireless local area network (WLAN) standard IEEE802.11 while the user is located indoors; on the other hand, 3rd generation wireless networks (WAN) are being deployed to provide coverage while the user is located outdoors. As a result, the mobile node will require a handoff mechanism to allow the user to roam between WLAN and WAN environments; up to this date several strategies have been proposed (Sattari et al., 2004 and HyoJin, 2007) in the literature, however, none of these have been standardized to date. To support this interoperability, the mobile node must be equipped with configurable wireless inetrfaces to support the handoff between the WLAN and the WAN networks. In this work a new algorithm is proposed to allow a mobile node to roam between a wireless local area network (IEEE802.11) and a WAN base station (UMTS), while employing IP mobility support. The algorithm is implemented in simulation, using the Network Simulator 2.

Hoy en día existe una gran variedad de redes inalámbricas de datos que proporcionan coberturas variables, diferentes anchos de banda que implementan diferentes estrategias de traspaso; adicionalmente se presenta una gran demanda por parte de los usuarios móviles por utilizar libremente la cobertura que proporcionan este tipo de redes. Por lo anterior, existe una necesidad de la implementación de mecanismos de traspaso que permitan la interoperabilidad en los traspasos que se presentan en redes inalámbricas híbridas. La tendencia actual, es la de proporcionar acceso para aplicaciones multimedia utilizando redes inalámbricas de área local (WLAN), utilizando el estándar IEEE 802. 11 para interiores; por otro lado, se están instalando redes inalámbricas de y generación para proporcionar cobertura en exteriores. Como resultado, los nodos móviles requieren un mecanismo de traspaso para permitir la comunicación en ambientes WLAN y WAN; a la fecha, se han propuesto diversas estrategias en la literatura (Sattari et al., 2004 y Hyo Jin, 2007); sin embargo, ninguna de éstas ha sido estandarizada. Para habilitar la interoperabilidad, el nodo móvil debe ser auto-configurable para permitir la movilidad entre las redes WLAN y WAN. En este trabajo se propone un algoritmo para permitir el traspaso de un nodo móvil dentro de una red inalámbrica de área local (IEEE 802.11) y una estación base WAN (UMTS), utilizando el soporte de movilidad IP. El algoritmo se implementó en simulación utilizando la herramienta Network Simulator 2.