Proyectos Posgrados 2018 - 30

Proyectos

Posgrados 2018

Graduate Projects 2018-30

Segundo semestre Académico División de Ingenierías Second Academic Semester College of Engineering

Vigilada Mineducación

CUERPO DIRECTIVO

BOARD OF DIRECTORS Javier Páez Saavedra Decano / Dean Amparo Camacho Díaz Directora Académica / Academic Director Julián Arellana Ochoa Director de Postgrados e Investigaciones / Research and Graduate Programs Director Directores de Departamento / Chairs Luis Fuentes Pumarejo Ingeniería Civil y Ambiental / Civil and Environmental Engineering Elías David Niño Ruiz Ingeniería de Sistemas / Systems Engineering Mauricio Pardo González Ingeniería Eléctrica y Electrónica / Electrical and Electronics Engineering Lina Prada Angarita Ingeniería Industrial / Industrial Engineering Habib Zambrano Ingeniería Mecánica / Mechanical Engineering Coordinadores de Postgrado / Graduate Coordinators Albert Ortiz Laspriella Ingeniería Civil y Ambiental / Civil and Environmental Engineering Wilson Nieto Ingeniería de Sistemas / Systems Engineering Juan Carlos Vélez Díaz Ingeniería Eléctrica y Electrónica / Electrical and Electronics Engineering Guisselle García Llinás Ingeniería Industrial / Industrial Engineering Mauricio Carmona García Ingeniería Mecánica / Mechanical Engineering

Reservados todos los derechos © Universidad del Norte Apartado Aéreo 1569 http://www.uninorte.edu.co Barranquilla (Colombia) Copyright © Universidad del Norte Apartado Aereo 1569 http://www.uninorte.edu.co Barranquilla (Colombia)

2

ÍNDICE INDEX Presentación........................................................................................................................................................... 04 Preface.....................................................................................................................................................................05 Maestría en Ingeniería Industrial…………............................................................................................................ ...06 Master in Industrial Engineering...............................................................................................................................07 Doctorado en Ingeniería Mecánica…….……………......................................................................................………10 Ph.D in Mechanical Engineering……….………………......................................................................................…… 11 Maestría en Ingeniería Mecánica…………...............................................................................................................18 Master in Mechanical Engineering........................................................................................................................... 19 Maestría en Ingeniería Civil.......................................................................................................................................23 Master in Civil Engineering.......................................................................................................................................24 Maestría en Ingeniería Electrónica...........................................................................................................................40 Master in Electrical Engineering..............................................................................................................................

41

Doctorado en Ingeniería de Sistemas y Computación.............................................................................................46 Ph.D in Systems and Computers Engineering.........................................................................................................47 Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación...............................................................................................56 Master in Systems and Computers Engineering......................................................................................................57

3

PRESENTACIÓN

Tengo el placer de presentar los proyectos de Postgrados de la División de Ingenierías que fueron realizados en el Segundo semestre académico de 2018. La División de Ingenierías es una de las más robustas de la Universidad del Norte: cuenta con 6 programas de pregrados, 9 maestrías, y 5 doctorados. Además, un amplio portafolio de especializaciones que son ofrecidas desde la Dirección de Especializaciones de la Universidad.

Desde 2010 los seis programas de Ingenierías: Civil, de Sistemas y Computación, Eléctrica, Electrónica, Industrial y Mecánica fueron acreditados por EAC (Engineering Accreditation Commission) de la agencia ABET Inc. (Accreditation Board for Engineering and Technology), de Estados Unidos. De esta forma, Uninorte se convirtió en la primera universidad en Colombia en obtener esta certificación y una de las cuatro en Latinoamérica. En el 2016, los seis programas de pregrado en Ingenierías fueron acreditados por segunda vez.

Los departamentos de la División de Ingeniería agrupan a 66 doctores y 32 magísteres los cuales han guiado, apoyado y estimulado el trabajo de los estudiantes. En cuanto a sus grupos de investigación, son 11, de los cuales 6 se encuentran en categoría A1, máxima distinción de Colciencias para reconocer la calidad y pertinencia investigativa de la investigación en Colombia y 5 en categoría A. La investigación que desarrollan estos grupos se destaca por la innovación y la vinculación a la industria, mediante proyectos universidad & empresa, y por su pertinencia en el entorno desde el Instituto de Estudios Hidráulicos y Ambientales –IDEHA-, el Instituto de Desarrollo Sostenible y el Centro de Excelencia en Puertos, Transportes y Logística.

Cordialmente Javier A. Páez Saavedra Decano División de Ingenierías Universidad del Norte

4

PREFACE

I am pleased to present the College of Engineering Capstone Design Projects completed during 2018 second academic semester. The College of Engineering is one of the most robust colleges at the university. It offers 6 bachelor's, 9 master's and 5 doctoral Programs. Additionally, it comprises a wide portfolio of specializations, which are offered by the Graduate Specialization Office.

Since 2010, our six Engineering Programs: Civil, Electrical, Electronics, Industrial, Mechanical and Systems Engineering have been accredited by the Engineering Accreditation Commission of ABET, Inc. United States of America. In this regard, Universidad del Norte became the first University in Colombia and the fourth in Latin America to be awarded with this certificate. For second time, our six Engineering Programs were accredited in 2016.

Departments of the Engineering College group 66 professors with Doctoral Degrees and 32 with Master Degrees, who have guided, supported and encouraged the work of students. Regarding to Research Groups, there are 11 groups and 6 of them are in the A1 category, the highest distinction from Colciencias to acknowledge the quality and pertinence of research in Colombia and 5 in category A. The research developed by these groups stands out for the innovation and proximity to the industry, with university-industry projects and the pertinence in the environment provided by the Hydraulic and Environmental Studies Institute –IDEHA-, the Sustainable Development Institute and Port, Transport and logistics Centre of Excellence.

Cordially Javier A. PĂĄez Saavedra Dean College of Engineering Universidad del Norte

5

MaestrĂ­a en

IngenierĂ­a Industrial Master in Industrial Engineering

6

Maestría en

Ingeniería Industrial Master in Industrial Engineering

Diseño de un Modelo Markoviano con Estados Absorbentes para el Costeo a priori de Procesos de Producción en Serie y su Evaluación en Diferentes Escenarios para Mejorar la Toma de Decisiones

08

Design of a Markoviano model with absorbent states for the a priori cost of mass production processes and their evaluation in different scenarios to improve decision making

09

7

Diseño de un Modelo Markoviano con Estados Absorbentes para el Costeo a priori de Procesos de Producción en Serie y su Evaluación en Diferentes Escenarios para Mejorar la Toma de Decisiones.

Autor: Rick Acosta Vega Tutor: Rodrigo Barbosa Correa, PhD

El trabajo se encuentra enfocado al diseño de un modelo estocástico, el cual se centra en la aplicación de cadenas de Markov para calcular la eficiencia de una línea de producción, los costos promedios equivalentes por cada etapa y el costo promedio final. Esta aplicación nace de la necesidad de estimar a priori el costo de una tanda de producción dada, ya que, a lo largo de las últimas décadas, las empresas han venido incurriendo en costos y gastos que en su mayoría no son recuperables, debido a la obtención de porcentajes de productos no conformes.

En la investigación se presenta un modelo de Markov con estados absorbentes con diferentes escenarios, optimista, intermedio y pesimista basándose en datos históricos y niveles de significancia con los cuales se construyen intervalos de confianza para cada probabilidad de transición en cada una de las operaciones (Estados). Se toma como escenario optimista el límite superior del intervalo de confianza, como pesimista el límite inferior y como intermedio el valor promedio. Se muestra cómo el modelo puede ser utilizado para evaluar mediante un análisis de sensibilidad, el impacto de los cambios en las probabilidades de transición en las distintas etapas del Proceso. El modelo puede ser utilizado en cualquier en Sistema de Producción con etapas secuenciales (en serie) como una herramienta para costear a priori una tanda de producción y mejorar la toma de decisiones y lograr el máximo beneficio en términos de los costos y el rendimiento del sistema.

8

Design of a Markoviano model with absorbent states for the a priori cost of mass production processes and their evaluation in different scenarios to improve decision making.

Author: Rick Acosta Vega Tutor: Rodrigo Barbosa Correa, PhD

The work is focused on the design of a stochastic model that focuses on the application of Markov chains to calculate the efficiency of a production line, the average costs equivalent for each stage and the final average cost. This application arises from the need to estimate a priori the cost of a given batch of production, since over the last decades, companies have been incurring costs and expenses that are mostly not recoverable due to the obtaining percentages of non-conforming products.

The research presents a Markov model with absorbing states and different scenarios: optimistic, intermediate and pessimistic based on historical data and levels of significance, which confidence intervals are constructed for each transition probability in each of the operations. The upper limit of the confidence interval is taken as an optimistic scenario, while the lower limit is pessimistic and the average value is intermediate. It shows how the model can be used to evaluate, through a sensitivity analysis, the impact of changes in the transition probabilities in the different stages of the process. The model can be used in any production system with sequential stages (in series) as a tool to finance a production run a priori and improve decision making, and achieve maximum benefit in terms of costs and system performance.

9

Doctorado en

IngenierĂ­a MecĂĄnica Ph.D in Mechanical Engineering

10

Doctorado en

Ingeniería Mecánica Ph.D in Mechanical Engineering

Una fuerza de corte de micro-fresado y enfoque de modelado de formación de chips para la selección óptima de parámetros de proceso

12

A Micro-milling cutting force and chip formation modeling approach for optimal process parameters selection 13 Aportaciones metodológicas al diseño y fabricación de dispositivos protésicos: Aplicación en prótesis de miembros inferiores 14 Methodological contributions to the design and manufacture of prosthetic devices: application in lower limb prostheses 15 Desarrollo de una metodología para el rediseño sostenible de productos a partir de principios de arquitectura de producto 16 Development of a Methodology for Sustainable Product Re-design from Product Architecture Principles 17

11

Una fuerza de corte de micro-fresado y enfoque de modelado de formación de chips para la selección óptima de parámetros de proceso Autor: David Alfonso Serje Martínez Tutor: Jovanny Alejandro Pacheco Bolívar, PhD Las últimas décadas evidencian una demanda creciente por componentes miniaturizados con dimensiones reducidas y tolerancias estrechas, lo cual ha conllevado al desarrollo de la micro y nanotecnología. El micro-fresado, dentro de los procesos de micro-mecanizado, tiene el potencial de ser uno de los procesos de remoción de material más costo-efectivos y eficientes debido a su facilidad de aplicación, variedad de materiales de trabajo y flexibilidad geométrica. Se enfrenta a unos retos complejos debido al efecto de tamaño, vibraciones y otros factores incontrolables. Este estudio analiza dicho proceso orientado hacia desarrollar una mejor comprensión de la mecánica del microcorte para ser aplicada en la optimización de parámetros de proceso. Se propone un acercamiento al modelado híbrido en forma novedosa, que permite una evaluación numérica a priori para evaluación de fuerzas y esfuerzos, combinado con experimentación para evaluar parámetros relevantes a la industria (formación de rebabas, desgaste de herramientas, entre otros).

12

A Micro-milling cutting force and chip formation modeling approach for optimal process parameters selection Author: David Alfonso Serje MartĂ­nez Tutor: Jovanny Alejandro Pacheco BolĂ­var, PhD The last decade's evidence an increased demand for micro and miniature components with tightly specified dimensions and accuracies, that has driven to the development of micro and nanotechnology. Micro-milling, among the micromachining processes, has the potential to be one of the most cost-effective and efficient material removal processes due to ease of use, a variety of workable materials and geometries. Complex challenges are faced due to size effect, vibrations, and other uncontrollable factors. This study analyzes this process towards developing a better understanding of micro-cutting mechanics to apply to process parameter optimization. A novel hybrid modeling approach is proposed, allowing a priori numerical experimentation for evaluation of forces and stresses combined with experimental tests to evaluate industry-relevant parameters (burrs, tool wear, etc.).

13

Aportaciones metodológicas al diseño y fabricación de dispositivos protésicos: Aplicación en prótesis de miembros inferiores Autor: Javier Alfonso Vargas Duque Tutor: Heriberto Enrique Maury Ramírez PhD En la actualidad, cuando una persona sufre una amputación de una o ambas extremidades ya sea como consecuencia de un accidente, enfermedad o de malformación genética, es normal que recurra al uso de prótesis; no es una conducta reciente, se tienen registros de prótesis que datan de hace más de 2000 años. No obstante, la Industria de elementos protésicos es bastante cerrada, los dispositivos estandarizados (rodilla, pie, adaptadores) son protegidos con múltiples patentes, el proceso de diseño y fabricación utilizado no es estándar y además requiere de herramientas y materiales que, además de su alto costo, precisan de una experticia particular; esto provoca que algunas alternativas encontradas en el mercado alcancen costos superiores a $100.000 dólares por dispositivo. Lo anterior protege al inventor y fabricante, pero restringe el avance en este campo y limita el acceso a las personas más necesitadas.

La contribución original al conocimiento de esta tesis es una metodología de diseño y fabricación de dispositivos protésicos para prótesis de miembro inferior, donde se aportan una serie de tareas para generar soluciones protésicas de socket, rodilla y pie protésico; integrando herramientas computacionales de código abierto (open-source). Se busca reducir el costo de inversión en el diseño, evaluación y fabricación. Esto asegura que la metodología pueda ser utilizada por cualquier investigador en cualquier lugar del mundo para desarrollar dispositivos protésicos acordes al contexto de cada usuario (país, cultura, religión, etc.).

La metodología es valiosa para los protesistas que actualmente fabrican sockets protésicos con un procedimiento manual (artesanal) porque ofrece una nueva forma para diseñar un modelo computarizado de éste, sin invertir gran cantidad de dinero en software. Para diseñadores y fabricantes este documento ofrece un análisis a profundidad de los diferentes componentes que conforman una prótesis de miembro inferior, destacando ventajas, limitaciones, características de su producción, normativa, directivas y leyes de organismos nacionales e internacionales, a considerar en el diseño y fabricación de los dispositivos protésicos. Se trabajó en casos de estudios con el fin de ilustrar cómo aplicar la metodología y destacar sus beneficios.

14

Methodological contributions to the design and manufacture of prosthetic devices: application in lower limb prostheses Author: Javier Alfonso Vargas Duque Tutor: Heriberto Enrique Maury RamĂ­rez PhD

Currently, when an individual has an amputation of one or both limbs either as a result of an accident, disease or genetic malformation, it is usual the use of prosthesis; It is not a recent behavior, there are records of prosthetics devices dating back more than 2000 years. Nevertheless, the industry of prosthetic elements is quite closed, most standardized devices (prosthetic knee, prosthetic foot and adapters) are protected with multiple patents, the design and manufacturing process used is not standard and also requires tools and materials that, in addition to its high cost, they require specific expertise; this causes that some alternatives found in the market reach costs over $ 100,000 per device.

The above protects the inventor and manufacturer but restricts progress in this field and limits access to the neediest people.

The original contribution to the knowledge of this thesis is a methodology for the design and manufacture of prosthetic devices for lower limb prostheses, which provide a series of tasks to generate prosthetic solutions of socket, knee and prosthetic foot; integrating open source computational tools. It seeks to reduce the investment cost in design, evaluation and manufacturing. This ensures that the methodology can be used by any researcher anywhere in the world to develop prosthetic devices according to the context of each user (country, culture, religion, etc.).

The methodology is valuable for prosthetists who currently fabricate prosthetic sockets with a manual (artisanal) procedure because it offers a new way to design a computerized model of it, without investing a large amount of money in software. For designers and manufacturers this document offers an in-depth analysis of the different components that make up a lower limb prosthesis, highlighting advantages, limitations, characteristics of its production, regulations, directives and laws of national and international organizations, to be considered in the design and manufacture of prosthetic devices. Some studies cases illustrate how to apply the methodology and highlight its benefits.

15

Desarrollo de una metodología para el rediseño sostenible de productos a partir de principios de arquitectura de producto Autor: Jaime Alberto Mesa Cogollo Tutores: Heriberto Maury, Iván Esparragoza Este trabajo consiste en el desarrollo de un método de diseño derivado de los métodos tradicionales de cuatro etapas (especificación inicial, diseño conceptual, diseño básico y diseño detallado) que está enfocado a mitigar los impactos en el área de sostenibilidad de productos desde su concepción. El método propuesto emplea como estrategias principales los principios de arquitectura de producto, entre los cuales se encuentran los principios de arquitectura modular.

Desde la perspectiva de diseño se abarca el concepto de familia de productos y se generan actividades o tareas de diseño en las etapas de especificación inicial, diseño conceptual y diseño básico. Dichas tareas están enfocadas en analizar los componentes funcionales de la familia de productos con el fin de encontrar oportunidades de mejoramiento a través de los principios de arquitectura de producto. Al aplicar estos principios se encontró que es posible favorecer actividades que promueven la sostenibilidad, tales como la reducción del material de fabricación, el reuso de componentes y su extensión de vida. En la misma forma, se abarcó el análisis de los materiales de fabricación para establecer un método de selección ajustado al concepto de durabilidad y desempeño para obtener soluciones de diseño con prestaciones de funcionalidad más robustas.

La metodología se valida a través de un caso de estudio de una familia de prótesis transradiales para niños denominada Cyborg Beast, que se fabrica en plástico a través de impresión 3D y que fue desarrollada por la Universidad de Nebraska, Omaha, USA. De la aplicación de la metodología se logró reducir en mas de 50% el consumo de material de fabricación, así como emisiones, consumo de energía y se establecieron oportunidades de reutilización de la prótesis a medida que el usuario cambia de producto debido a su crecimiento natural. En este trabajo se obtuvieron también indicadores de sostenibilidad ajustados a la metodología para tener herramientas de medición focalizadas en las características de la familia de productos y los indicadores de sostenibilidad comúnmente empleados en los ámbitos industrial y académico.

16

Development of a Methodology for Sustainable Product Re-design from Product Architecture Principles Author: Jaime Alberto Mesa Cogollo Tutors: Heriberto Maury, Ivรกn Esparragoza This work consists of a novel design method derived from conventional four-stage design methods (which include definition of requirements, conceptual, basic and detailed design), which is focused on to reduce impacts regarding product sustainability from early design phases. The proposed method set as a key strategy the product architecture principles, including modular architecture principles.

From the design perspective, this work involves the product family concept, and design tasks are generated into the definition of requirements, conceptual and basic design stages. Such tasks aim to analyze each functional component of the product family to establish improvement opportunities through product architecture principles. Once the method was applied, it was possible to identify strong relationships between the product family architecture and its sustainability performance in terms of reduction of material consumption, re-use and extended life of components. Similarly, manufacturing materials were also analyzed to establish an adjusted selection method considering durability and performance to produce design solutions with higher functional performance.

The proposed method was validated using a case study comprised by a family of transradial prostheses for children well known as Cyborg Beast, developed by the University of Nebraska, Omaha, USA. The prostheses devices are manufactured using 3D printing processes and using commercial polymers. From the methodological approach it was possible to reduce at least 50% the material consumption during the manufacturing, CO2 emissions, and energy consumption.

Also, it was possible to establish re-use opportunities in several components within the product family according to the natural growing process of the patient.

Sustainability indicators were also developed to measure the effectiveness of the methodology on the design process; these indicators work as a specialized tool focused on measuring both, the specific features of the product family and conventional sustainability parameters for industrial and academic fields.

17

Maestría en

Ingeniería Mecánica Master in Mechanical Engineering

18

Maestría en

Ingeniería Mecánica Master in Mechanical Engineering

Valoracion como fuente de energia mediante carbonizacion hidrotérmica del racimo de fruta vacia y lodos de proceso provenientes de la extraccion de aceite de palma 20

Hydrothermal carbonization of empty fruit bunch and final effluent of palm oil process extraction to obtain hydrochar as source of energy 21

19

Valoración como fuente de energía mediante Carbonización Hidrotérmica del racimo de fruta vacía y lodos de proceso provenientes de la Extracción de Aceite de Palma Autor: CINDY LORENA GARCIA PINTO Tutor: ANTONIO JOSE BULA SILVERA, Ph.D. Co-tutor: ANDRES FELIPE ALDANA RICO, M.Sc.

El raquis de palma de aceite y los lodos de proceso son residuos orgánicos en gran volumen de difícil manejo, generados durante el proceso de extracción del aceite de palma. La carbonización hidrotérmica siendo una tecnología termoquímica, es empleado en el tratamiento de los residuos orgánicos antes mencionados para la obtención hidrocarbón. Se realizó el proceso en dos etapas: primero estableciendo la mejor mezcla de raquis-lodo-catalizador y segundo ensayando variando las condiciones operacionales del reactor con el objeto de conseguir una región de operación. Se probaron dos catalizadores (ácido acético e Hidróxido de Sodio), escogiendo el Hidróxido de Sodio por dar mejores resultados en Rendimiento, Poder Calorífico y Nivel de Energía. La mezcla óptima encontrada fue de 11 gramos de raquis, 85 gramos de lodo y 4 gramos de catalizador NaOH y la región de operación se estableció en 200°C – 225°C de temperatura, 60 – 90 minutos de tiempo de proceso y agitación fijada en 1000 rpm. Se encontró diferencias significativas en el contenido de Carbón Fijo del hidrocarbón obtenido, se observaron incrementos de hasta el 54.97% con respecto al Carbón Fijo inicial del raquis crudo, obteniéndose valores entre 21 – 26% de Carbón Fijo y valores de Poder Calorífico Superior de 17200 – 19300 KJ/kg, evidenciando la fijación del carbono y densificación de la energía en un hidrocarbón. Los mayores niveles de Energía obtenidos fueron de 252 – 255 KJ y las ganancias de energía en comparación con el raquis crudo fueron de 16KJ en promedio por cada 0,11kg de raquis procesado.

20

Hydrothermal carbonization of empty fruit bunch and final effluent of palm oil process extraction to obtain hydrochar as source of energy Author: Cindy Lorena Garcia Pinto Tutor: Antonio Jose Bula Silvera, Ph.D. Co-Tutor: Andres Felipe Aldana Rico, M.Sc. In the palm oil industry, the Empty Fruit Bunch (EFB) and the Final Effluent (FE) are the largest organic wastes generated. Also, their handling implies a challenge due to their physical and chemical properties. Due to that, this work proposes the use of hydrothermal carbonization as primary treatment of these streams to obtain usable hydrocarbons mainly as heat source. The experimental process was done in two stages. First by establishing the best mixture of EFB-FE-Catalyst and later by testing varying the operational conditions of the reactor in order to achieve a region of operation. Two catalysts were tested (Acetic Acid and Sodium Hydroxide). Sodium Hydroxide appliction improved Mass Yield, Heating value and Energy Level. The optimal mixture found was 11 grams of EFB, 85 grams of FE and 4 grams of NaOH Catalyst and the operating region was established between reaction temperatures in the 200°C and 225°C and carbonization times between 60 and 90 minutes. Agitation speed was set constant at 1000 RPM. Significant differences were found in the Fixed Carbon levels of the obtained hydrocarbon, increasing up to 54.97% in comparison to the initial Fixed Carbon of the raw EFB that was between 21-26% and Higher Heating values between 17200 and 19300 KJ/kg. Effectively showing an increase on carbon fixation and energy densification in the final product. The highest energy levels obtained were 252 - 255 KJ and the energy gains compared to the raw EFB were 16KJ on average for every 0.11kg of processed EFB.

21

MaestrĂ­a en

IngenierĂ­a Civil Master In Civil Engineering

22

Maestría en

Ingeniería Civil Master In Civil Engineering Investigación sobre mezclas asfálticas en frío 100% recicladas con adición de residuos sólidos

24

Research on cold asphalt mixtures 100% recycled with the addition of solid waste

26

Durabilidad de concretos de media y alta resistencia en ambientes marinos simulados

28

Durability of medium and high resistance concrete in simulated marine environments

30

Experimentación y modelación constitutiva de arcillas anisotrópicas y su aplicación en monopilotes

32

Experimentation and constitutive modeling of anisotropic clays and their application in Monopiles

34

Un modelo de tarificación considerando costos sociales integrales y políticas de financiamiento de infraestructura

35

A road pricing model involving social costs and infrastructure financing policies

37

Localización óptima de terminales logísticas multimodales en ambientes competitivos: un enfoque p-hub

38

Optimal location of multimodal logistic terminals in competitive environments: a p-hub approach

39 23

Investigación sobre mezclas asfálticas en frío 100% recicladas con adición de residuos sólidos Autor: Andrea Paola Castro Cabeza Tutor: Gilberto Martínez Arguelles La disminución de las emisiones generadas al medio ambiente, es un compromiso de la industria a nivel mundial. La industria del asfalto, específicamente, ha dedicado esfuerzos para disminuir las emisiones generadas al medio ambiente a través del incentivo del reciclaje de pavimentos. El reciclaje, permite reducir y eliminar la extracción de materiales vírgenes, reduciendo así las emisiones de CO2 al medio ambiente y garantizando una disminución en los costos de la infraestructura vial. Por otro lado, logra disminuir el material que es depositado en las escombreras o rellenos sanitarios, lo que se traduce en la reducción del impacto ambiental de las obras. La investigación, presenta los resultados de las pruebas realizadas para evaluar las propiedades dinámicas, mecánicas y los beneficios ambientales de mezclas recicladas con emulsión asfáltica y cemento portland incluyendo dos tipos de residuos sólidos: a.) grano de caucho reciclado (CR) y b.) escoria de acero, conocida como calamina (CA). Se fabricaron muestras con dos dosificaciones distintas de CA, mediante compactación Marshall y en el caso del CR se fabricaron mezclas con tres dosificaciones y mediante dos tipos de compactación Marshall y Giratoria. Los porcentajes de calamina utilizado en la experimentación fueron 1 y 3%, por otro lado, en las mezclas con caucho se utilizaron dosificaciones de 0.25, 0.50 y 0.75%. Todas estas proporciones como reemplazo de una fracción de la masa de los agregados.

La experimentación realizada, mostró que la adición de residuos sólidos CR disminuye los módulos de rigidez en comparación con las mezclas control, la cual es una mezcla con 0% caucho o calamina. Se puede afirmar que estos resultados se deben a que los residuos interactúan con la matriz de la mezcla durante la consecución de la cohesión final, acorde a lo que plantea en su investigación con caucho de llanta en mezclas recicladas Pettinari y sus colaboradores (Pettinari et al., 2013, 2014). De los resultados de las pruebas de rigidez a tracción indirecta en las mezclas con CR, se encuentra que el módulo en estas mezclas es más susceptible a la temperatura comparada con las mezclas con CA. Esto se evidencia cuando se adiciona el contenido más alto de CR (0,75%), el módulo disminuye cerca 53% con respecto a la mezcla control mientras que las mezclas con 1% de calamina disminuye cerca del 28% con respecto a la mezcla control, estas comparaciones fueron realizadas a 25°C y 2Hz. La deformación permanente, medida a través del Ensayo de Creep de rigidez, fue realizada sólo a las mezclas con caucho. En estas mezclas, se comparó el impacto del tipo de compactación además de las dosificaciones del caucho. En el grupo de especímenes compactados por el método estático (Marshall) para los dos contenidos de emulsión al incrementar el contenido de CR no se aprecian diferencias significativas entre las mezclas a excepción de la mezcla 24

3,2EM_0,5CR, es decir en este tipo de compactación el efecto del caucho es casi nulo. Por otro lado, para el método de compactación Giratoria, en el caso de 3,2% de emulsión las deformaciones permanentes de las mezclas con caucho son mayores que la mezcla control sin embargo van disminuyendo al aumentar la proporción de caucho. El método de compactación Giratoria permite una disminución de aproximadamente un 50% del valor de la deformación permanente. Esto se puede atribuir al proceso de elaboración de los especímenes, dado que genera una redistribución de las partículas debido a que presentan un porcentaje de vacíos menores que las muestras compactadas por el método Marshall.

Adicionalmente, a partir de los resultados de las pruebas de tracción indirecta se demostró que el cemento portland provee un incremento en la resistencia de la mezcla por sus propiedades aglutinantes y de densificación. El daño por humedad medido a través de la misma prueba, mostró que con la inclusión de cemento mejora la resistencia al daño por humedad reflejado en que aumenta la resistencia retenida. En el caso de las mezclas con caucho, se encontró que en la compactación giratoria les atribuye a los especímenes una resistencia a la tracción indirecta mayor en comparación con las briquetas compactadas por el método Marshall. La calamina produjo un incremento en la resistencia retenida con 3% de calamina, aumentó de 71% a 118%.

Finalmente, a partir de un análisis desde el punto de vista ambiental empleando el software PaLATE basado en la estimación de la energía consumida [MJ], agua consumida [Kg] y Co2 [Mg] o potencial de calentamiento global GWP, se encontró que las alternativas de reciclaje en frío con emulsión pueden ser consideradas como una alternativa para la construcción de infraestructura vial sostenible.

Debido a que todos los parámetros de estimación del impacto ambiental analizados durante los procesos de construcción y mantenimiento por km de vía son menores que las alternativas convencionales.

25

Research on cold asphalt mixtures 100% recycled with the addition of solid waste Author: Andrea Paola Castro Cabeza Tutor: Gilberto Martínez Arguelles

The emissions’ reduction generated to the environment is a commitment of worldwide’ s industry. The asphalt’s industry, specifically, has dedicated efforts to reduce the emissions generated to the environment through the use of recycled asphalt pavement (RAP). The recycling allows to reduce and eliminate the extraction of virgin materials, generating the reduction of CO2’s emissions to the environment and ensuring a decrease in the costs of the road infrastructure. On the other hand, it manages to reduce the material that is deposited in the dumps and / or sanitary landfills, which translates into the environmental’ s reduction impact of the civil works. The present investigation exposes the results of the tests carried out to evaluate the dynamic, mechanical and environmental benefits of recycled mixtures with asphalt emulsion and Portland cement including two types of solid waste: a.) Recycled crumb rubber (CR) and b .) steel slag, known as calamine (CA). Samples were manufactured with two different dosages of CA, by Marshall Compaction and in the case of CR mixtures were made with three dosages and by two types of compaction (Marshall and Gyratory). The percentages of calamine used in the experimentation were 1 and 3%, while in the mixtures with rubber dosages of 0.25, 0.50 and 0.75% were used. All these proportions as replacement of a fraction of the mass of the aggregates.

The experimentation carried out showed that the addition of solid waste CR y CA decreases the stiffness modules compared with the control mixtures. The reduction in stiffness modulus is more likely due to both, to how the particles interact with the binding matrix while final cohesion is achieved (Pettinari et al., 2013, 2014). From the tests ‘results of indirect tensile moduli in the mixtures with CR, it is found that the stiffness modulus in these mixtures is more susceptible to the temperature compared with the mixtures with CA. This is evidenced when the highest content of CR is added (0.75%) the module decreases by 53% with respect to the control mixture, while the mixtures with 1% of calamine decrease by 28% with respect to the mixture control. These comparisons are made at 25 ° C and 2Hz. These results may be because the calamine is a dense material that affects less the stress-deformation ratio than the rubber.

The permanent deformation, measured through the Dynamic Creep Test, was performed only on the rubberized mixtures. In these mixtures, the impact of the type of compaction was compared to the rubber dosages. This is attributed to the fact the method of Gyratory Compaction allows a decrease of approximately 26

50% of the value of the permanent deformation. That is because with this process of elaboration of the specimens generates a redistribution of the particles and produces specimens with smaller voids than Marshall Compaction.

Additionally, from the results of indirect tensile tests, it was demonstrated that Portland cement provides an increase in the strength of the mixture due to its binding and densification properties. The moisture damage measured through the same test showed that with the inclusion of cement in the mixture increases the retained strength. In the case of the mixtures with rubber, it was found that in the Gyratory Compaction attributes to the specimens a greater indirect tensile strength in comparison with the specimens compacted by the Marshall method.

The calamine produced an increase in the retained resistance, from 71% in control mixtures to 118% in mixtures with 3% calamine.

Finally, from an environmental analysis using the PaLATE software based on the estimation of the consumed energy [MJ], consumed water [Kg] and CO2 [Mg] or global warming potential GWP, it was found that the Cold Recycling alternatives with emulsion can be considered as an alternative for the construction of sustainable road infrastructure. Because all the environmental impact estimation parameters analyzed during the construction and maintenance processes are smaller than the conventional alternatives.

27

Durabilidad de concretos de media y alta resistencia en ambientes marinos simulados Autor: DIEGO ALFONSO RADA ALTAHONA Tutor: MARGARETH JOSEFINA DUGARTE COLL El concreto reforzado compuesto por concreto y barras de acero como su nombre lo indica, es uno de los materiales de construcción de mayor uso en el mundo, sin embargo, el uso de este material viene ligado a la susceptibilidad de sufrir problemas de corrosión en el acero que lo compone. Estos problemas tienen implicaciones económicas ya que podría verse afectada toda la matriz que protege este acero, dando lugar a poner en riesgo la integridad de la estructura causando agrietamientos. A partir de lo anterior, surge la necesidad de evaluar las estructuras de concreto reforzado en términos de estado y vida de servicio remanente.

Los concretos empleados para las estructuras están clasificados en términos de resistencia mecánica, es decir, hay concretos de baja, media y alta resistencia, la cual viene relacionada directamente con la densidad, los vacíos y la absorción.

Para poder predecir la vida útil de una estructura de concreto reforzado, se hace necesario conocer a qué velocidad se está dando el proceso de corrosión, esto con el fin de realizar las intervenciones necesarias para extender la vida útil de la estructura evaluada. Es por ello que se vuelve importante analizar en términos de durabilidad el concreto reforzado, puesto que es muy útil para diagnosticar el estado de la estructura debido al proceso de corrosión y así tomar medidas pertinentes que permiten establecer una metodología para su reparación y/o rehabilitación.

El objetivo principal de este trabajo es caracterizar los concretos de media resistencia y los concretos de altas prestaciones (resistencia) en términos de algunos parámetros de durabilidad como la densidad, la absorción, la resistividad eléctrica del concreto, la velocidad de pulso ultrasónica, el ensayo acelerado de corrosión, el potencial de corrosión, el contenido de cloruros, entre otros.

Se realizaron tres tipos de mezcla (en términos de resistencia mecánica) 5000, 7000 y 10000 psi, con el fin de comparar los parámetros mencionados anteriormente, y la relación entre ellos, resaltando la importancia del comportamiento de los concretos de altas prestaciones ante agentes que ingresen en la matriz cementante para dar inicio al proceso de corrosión. Por otra parte, la prueba acelerada de corrosión dejó en evidencia los tiempos de

28

agrietamiento de las muestras; para las mezclas de 5000, 7000 y 10000 psi se encontraron tiempos de agrietamiento de 91, 250 y 500 horas respectivamente.

Como conclusión, se encontró que las mezclas de media resistencia poseen un alto contenido de vacíos y una alta absorción capilar en comparación de las mezclas de mediana y alta resistencia. Por otra parte, las pruebas realizadas dejaron en evidencia el buen comportamiento que tienen las mezclas de altas prestaciones (resistencia) antes agentes que produzcan el inicio de la corrosión en el acero de refuerzo.

29

Durability of medium and high resistance concrete in simulated marine environments Author: DIEGO ALFONSO RADA ALTAHONA Tutor: MARGARETH JOSEFINA DUGARTE COLL Reinforced concrete composed of concrete and steel bars as its name implies, is one of the most used building materials in the world, however, the use of this material is linked to the susceptibility of corrosion problems in the steel that C Ompone. These problems have economic implications because the entire matrix that protects this steel could be affected, resulting in risking the integrity of the structure causing cracking. From the above, the need to evaluate the reinforced concrete structures in terms of state and life of remaining service arises.

The concrete used for the structures are classified in terms of mechanical resistance, ie there are concrete low, medium and high resistance, which is directly related to density, voids and absorption.

To be able to predict the life of a reinforced concrete structure, it is necessary to know at what speed the corrosion process is taking place, in order to carry out the necessary interventions to extend the life of the evaluated structure. That is why it becomes important to analyze in terms of durability the reinforced concrete, since it is very useful to diagnose the state of the structure due to the corrosion process and to take pertinent measures that allow to establish a methodology for Their repair and/or rehabilitation.

The main objective of this work is to characterize the concretes of medium resistance and the concrete of high performance (resistance) in terms of some durability parameters such as density, absorption, electrical resistivity of concrete, Ultrasonic pulse rate, accelerated corrosion test, corrosion potential, chloride content, among others.

Three types of mixture were made (in terms of mechanical resistance) 5000, 7000 and 10000 psi, in order to compare the parameters mentioned above, and the relationship between them, highlighting the importance of the behavior of the concretes of high Benefits to agents entering the cementing matrix to begin the corrosion process. On the other hand, the accelerated corrosion test showed the cracking times of the samples; For the mixtures of 5000, 7000 and 10000 psi were found cracking times of 91, 250 and 500 hours respectively.

In conclusion, it was found that the mixtures of medium resistance have a high content of vacuums and a high capillary absorption compared to the mixtures of medium and high resistance. On the other hand, the tests carried out showed 30

the good behavior of the high performance mixtures (resistance) before agents that produce the onset of corrosion in the reinforcing steel.

31

Experimentación y modelación constitutiva de arcillas anisotrópicas y su aplicación en monopilotes Autor: Jose Alejandro Duque Felfle Tutor: Dr. Ing- William Fuentes

Las observaciones experimentales indican que el comportamiento mecánico de las arcillas no solo depende de los esfuerzos y la relación de vacíos, sino también de la anisotropía inducida e inherente. Esta última corresponde a la obtenida durante el proceso de sedimentación del material. Durante esta investigación se analiza la influencia de la anisotropía inherente en el comportamiento mecánico de las arcillas mediante ensayos experimentales y simulaciones con modelos constitutivos hipoplásticos.

La investigación fue desarrollada en 3 fases, en la primera se estudió el comportamiento de la anisotropía inherente de una arcilla tipo Caolín. Ésta se preparó con un método que permite producir muestras con ejes de sedimentación vertical y horizontal. Posteriormente las muestras fueron ensayadas con tests oedométricos, de permeabilidad, compresión inconfinada, y corte directo. Los resultados fueron simulados con el modelo hipoplástico para arcillas de (Mašín, D., 2005). Mediante las simulaciones, los parámetros que dependen de la anisotropía inherente fueron identificados, y se evaluó el desempeño del modelo mediante simulaciones de distintas muestras con ejes de sedimentación horizontal y vertical.

En la segunda fase, se implementaron los resultados experimentales de las muestras de arcilla anisotrópica reportadas por (Wichtmann & Triantafyllidis, 2017), las cuales fueron ensayadas mediante ensayos oedométricos, triaxiales no drenados monotónicos y triaxiales cíclicos tanto para muestras con dirección de sedimentación vertical como horizontal. Con estos resultados, se implementó el modelo hipoplástico para arcillas anisotrópicas de (Mašín, D., 2015). El modelo publicado contempla un componente hipoplástico desarrollada por el mismo autor y una componente de deformación intragranular propuesta por (Niemunis & Herle, 1997). Al ver los resultados de este modelo se encontró que presenta algunos problemas ante cargas cíclicas. Por esto, se propuso extender el modelo con la teoría de Intergranular Strain Anisotropy (ISA) propuesta por (Fuentes & Triantafyllidis, 2015). Con este nuevo modelo, se obtuvieron resultados satisfactorios capaces de captar perfectamente el efecto de las cargas cíclicas y la anisotropía. En la tercera fase, se empleó el modelo extendido con ISA, en la 32

simulación de un pilote bajo cargas verticales y horizontales, en el cual se analizó el efecto de la anisotropía en el comportamiento de la estructura. Los resultados mostraron que el efecto de la anisotropía no se puede despreciar. Finalmente, se presentan las conclusiones acerca del modelo extendido y algunas recomendaciones.

33

Experimentation and constitutive modeling of anisotropic clays and their application in Monopiles Author: Jose Alejandro Duque Felfle Tutor: Dr. Ing- William Fuentes Experimental observations indicate that the mechanical behavior of the clays depends not only on the stresses and the relation of voids, but also on the induced and inherent anisotropy. The latter corresponds to that obtained during the sedimentation process of the material. During this research, the influence of the inherent anisotropy in the mechanical behavior of clays is analyzed through experimental tests and simulations with hypoplastic constitutive models.

The investigation was developed in 3 phases, in the first one the behavior of the inherent anisotropy of a kaolin clay was studied. This was prepared with a method that allows to produce samples with vertical and horizontal sedimentation axes.

Subsequently, the samples were tested with oedometric, permeability, unconfined compression, and direct shear tests. The results were simulated with the hypoplastic clay model of (Mašín, D., 2005). Through the simulations, the parameters that depends on the inherent anisotropy were identified, and the performance of the model was evaluated by simulations of different samples with horizontal and vertical sedimentation axes.

In the second phase, the experimental results of the anisotropic clay samples reported by (Wichtmann & Triantafyllidis, 2017), which were tested by oedometric, undrained monotonic triaxial, and cyclic triaxial tests both for samples with vertical and horizontal sedimentation axes. With these results, the hypoplastic model for anisotropic clays of (Mašín, D., 2015) was implemented.

The published model contemplates a hypoplastic component developed by the same author and a component of intragranular deformation proposed by (Niemunis & Herle, 1997). When seeing the results of this model it was found that it presents some problems related with cyclical loads. For this reason, it was proposed to extend the model with the Intergranular Strain Anisotropy (ISA) model proposed by (Fuentes & Triantafyllidis, 2015). With this new model, satisfactory results were obtained capable of perfectly capturing the effect of cyclic loads and anisotropy. In the third phase, the extended model with ISA was used in the simulation of a pile under vertical and horizontal loads, in which the effect of the anisotropy on the behavior of the structure was analyzed. The results showed that the effect of anisotropy can not be underestimated. Finally, the conclusions about the extended model and some recommendations are presented.

34

Un modelo de tarificación considerando costos sociales integrales y políticas de financiamiento de infraestructura Autor: Ricardo Antonio Fuentes Borrero Tutores: Víctor Cantillo Maza y Héctor López Ospina zsta investigación desarrolla un modelo que permite estimar una tarifa de peaje en carreteras considerando costos sociales integrales como las externalidades por congestión, daños al pavimento, emisiones ambientales, costo del tiempo de los usuarios y costos operativos para la realización de un viaje, además de costos de mantenimiento y construcción de infraestructura vial. El modelo propuesto está basado en principios de bienestar social, proponiendo una forma funcional para calcular el bienestar social de un flujo multi-clase y que se desplaza en múltiples periodos, sujeto a una redistribución de los flujos, según la tarifa, de acuerdo a un modelo de elección de período de viaje tipo logitmultinomial y restricciones de financiamiento de infraestructura. El modelo es optimizado mediante el método de enjambre de partículas (PSO por sus siglas en ingles), considerando múltiples tamaños de enjambre, inercia y parámetros de comportamiento.

Se aplicó el modelo en tramos carreteros de la región Caribe colombiana, en específico, en el departamento del Atlántico. En estos corredores se encontró que los flujos vehiculares tienden distribuirse en 4 periodos típicos, con composiciones vehiculares donde predominan los camiones de dos ejes, por lo que la externalidad por daño al pavimento tiende a ser alta. Adicionalmente, se encontró que el valor subjetivo del tiempo para los vehículos con más ejes tiende a ser mayor a la de autos por lo que sus patrones de viaje son poco sensibles a los cambios en las tarifas de peaje.

Los resultados de las simulaciones muestran que, en promedio, los camiones deben pagar por lo menos 2,53 veces lo que pagaría un automóvil. Por otra parte, se encontró que las estrategias de financiamiento que contemplan una tarifa mínima equivalente a 0,5 la externalidad que genera un vehículo pueden llegar a equilibrios con mayores bienestares sociales mediante la utilización de subsidios cruzados entre clases vehiculares. Adicionalmente, las variaciones en la utilidad del tiempo generan aumentos en las tarifas promedio de los camiones especialmente en casos donde la política de financiamiento contempla auto sostenimiento o generación de ingresos. Por último, se encontró que las políticas de financiamiento de infraestructura parcial generan un bienestar social superior, a aquellas que requieren generar ingresos superiores al costo de infraestructura, 35

ya que pueden desestimular la demanda vehicular y generar problemas distributivos.

36

A road pricing model involving social costs and infrastructure financing policies Author: Ricardo Antonio Fuentes Borrero Tutors: Víctor Manuel Cantillo Maza and Héctor Andrés López Ospina This research develops a model to estimate tolls for multi-class and multi-period traffic considering integral social costs such as congestion externalities, pavement damage, environmental emissions, users travel time cost and operational travel costs, in addition to maintenance and construction of road infrastructure costs.

The proposed model is based on social welfare principles, formulating a specific function to calculate the social welfare of a multi-class flow that moves in multiple periods, subject to a time of travel choice redistribution, according to the toll, based on a discrete choice model such as Multinomial logit and infrastructure financing restrictions. The model is optimized by the particle swarm optimization method (PSO), considering multiple swarm sizes, inertias values, and behavioral parameters.

The model was applied at roads of the Caribbean region of Colombia, specifically, in the department of Atlántico. In these corridors, surveys showed that vehicle flow tend to distribute in 4 typical periods, with vehicular compositions where two-axle trucks predominate, therefore externalities due to the damage on the pavement tend to be important. Additionally, it was found that the subjective value of time for vehicles with more axes is higher than for passenger cars, hence, their travel patterns are not very sensitive to changes in tolls.

The simulation results show that, on average, trucks must pay at least 2.53 times what a passenger car would pay. On the other hand, it was found that the financing strategies that contemplate minimum tolls equivalent to 0.5 of the externality generated by a vehicle, provide equilibriums with higher social welfare in the aggregate through the use of cross-subsidies between vehicle classes.

Additionally, variations in the time utility generate increases in the average tolls of trucks, especially in cases where the financing policy contemplates selfsustaining or income generation. Finally, the results revealed that infrastructure policies considering partial financing resulted in higher social welfare values, compared to those scenarios that require that toll revenue is higher than the cost of infrastructure since high tolls can cause demand contractions and distributive issues.

37

Localización óptima de terminales logísticas multimodales en ambientes competitivos: un enfoque p-hub Autor: Karina Lang Camargo Tutor: Víctor Cantillo Mazza

Las decisiones de localización de instalaciones logísticas desempeñan un papel clave y decisivo en el diseño estratégico de las redes de la cadena de suministro.

El objetivo de esta investigación es determinar la ubicación óptima de terminales logísticas que funcionen como nodos de transferencia de carga para optimizar la distribución de la carga de comercio exterior de los centros de producción a los puertos marítimos y viceversa a un costo total mínimo. El costo total incluye costos generalizados del flete (tarifas, tiempos de viaje, transbordo) así como costos fijos y costos sociales.

El modelo incorpora un proceso de elección estocástica tipo logit multinomial para estimar la atracción de carga de cada terminal. Las facilidades son modeladas como hub. El modelo fue aplicado a la red de transporte de carga de Colombia.

Los resultados demuestran que los costos de las redes logísticas se reducen al incluir terminales que permitan el cambio de modo de transporte y ruptura de carga. Además, que la elección de las terminales se ve afectada por la estructura de la red, el número de terminales y las economías de escala.

38

Optimal location of multimodal logistic terminals in competitive environments: a p-hub approach Author: Karina Lang Camargo Tutor: VĂ­ctor Cantillo Mazza

Location decisions play a decisive role in the strategic design of supply chain networks. This article proposes a stochastic model for assessing the location for logistics terminals, which are freight transfer nodes to optimize the distribution of foreign trade load from the production, centers to the seaports and vice versa.

The analysis considers social costs, including logistics freight costs (fares, travel times, transhipment) as well as fixed and external costs.

The model incorporates a multinomial logit stochastic selection process to assess the charge attraction of each terminal. The facilities are modeled as hubs. The model was applied to the multimodal Colombian freight network. Results show that the costs of logistics networks are reduced by including terminals, which encourage multimodality. Also, the terminal selection is affected by the network structure, the number of terminals and the presence of economies of scale.

39

Maestría en

Ingeniería Electrónica Master in Electronics Engineering

40

Maestría en

Ingeniería Electrónica Master in Electronics Engineering

Asistente inteligente de conducción basado en análisis de mapas de riesgo de accidentalidad vial y telemetría vehicular 42 Intelligent Driving Assistant based on Road Accident Risk Map Analysis and Vehicle Telemetry 43 Agentes Inteligentes en Entornos Desconocidos: Videojuegos Lineales en Dos Dimensiones como Caso de Estudio

44

Intelligent Agents on Unknown Environments: Linear Two-Dimensional Videogames as a Study Case 45

41

Asistente inteligente de conducción basado en análisis de mapas de riesgo de accidentalidad vial y telemetría vehicular Autor: José Manuel Terán Bermúdez Tutor: Christian Giovanny Quintero Monroy

El estudio expuesto a continuación propone el desarrollo de un asistente inteligente de conducción basado en análisis de mapas de riesgo de accidentalidad vial y telemetría vehicular, cuya responsabilidad es alertar al conductor conforme se lleva a cabo el proceso de conducción con el fin de evitar situaciones de riesgo que puedan ocasionar accidentes de tránsito. El asistente inteligente a bordo del vehículo reproducirá alertas visuales-auditivas en tiempo real de acuerdo a la información obtenida de ambas fuentes (mapa de riesgo de accidentalidad y telemetría vehicular), y las pruebas de manejo para su desarrollo y evaluación se obtendrán mediante un automóvil real en un entorno real. Como resultado, se obtuvo un agente de asistencia inteligente basado en razonamiento difuso que apoya al conductor correctamente en tiempo real de acuerdo con los datos de telemetría, el tipo de carretera, los principios de seguridad y buenas prácticas de conducción y las leyes de regulación de transporte.

42

Intelligent Driving Assistant based on Road Accident Risk Map Analysis and Vehicle Telemetry Author: JosĂŠ Manuel TerĂĄn BermĂşdez Advisor: Christian Giovanny Quintero Monroy

The study presented below proposes the development of an intelligent driver assistant based on vehicle telemetry and road accident risk map analysis, whose responsibility is to alert the driver as the driving process is carried out in order to avoid risky situations that may cause traffic accidents. The on-board intelligent assistant will reproduce real-time visual-audio alerts according to information obtained from both sources (vehicle telemetry and road accident risk map), and the driving tests for development and evaluation will be obtained using a real car in a real environment. As a result, a proposed intelligent assistance agent based on fuzzy reasoning was obtained which supports the driver correctly in real-time according to the telemetry data, the road type and the principles of secure driving and transportation regulation laws.

43

Agentes Inteligentes en Entornos Desconocidos: Videojuegos Lineales en Dos Dimensiones como Caso de Estudio Autor: Guillermo Enrique Leon Betancourt Tutor: Dr. Christian Giovanny Quintero Monroy

Esta investigación analiza el desarrollo de un agente inteligente capaz de aprender a jugar videojuegos lineales bidimensionales. Se centra en la descripción de una arquitectura que puede permitir a los desarrolladores crear agentes de juego de videojuegos, independientemente de la técnica utilizada.

Para ello, se realiza un análisis de las variables involucradas en los procesos de decisión y aprendizaje.

El enfoque propuesto consiste en tres componentes interconectados con tareas específicas, en particular, la identificación de elementos en la pantalla, el establecimiento de objetivos a largo plazo y la ejecución de acciones de bajo nivel para interactuar con el juego utilizando el teclado como lo haría un humano. El agente fue probado en 2048, Jelly Escape y Pink Hour, que son juegos gratuitos disponibles en Internet. Se utiliza un algoritmo de razonamiento basado en casos para la toma de decisiones y las pruebas se realizaron utilizando diferentes tamaños de bases de casos.

Los resultados muestran que el agente puede aprender comportamientos consistentes en los juegos seleccionados, lo que sugiere que la arquitectura propuesta podría ser útil como marco para el diseño del agente de juego.

También se logró entrenamiento en tiempo real, lo que significa que construir agentes que juegan una gran variedad de juegos comerciales podría ser posible sin tener que modificar una versión del juego especialmente para este propósito.

Finalmente, la arquitectura puede jugar los videojuegos seleccionados sin modificaciones en los algoritmos de aprendizaje.

44

Intelligent Agents on Unknown Environments: Linear Two-Dimensional Videogames as a Study Case Author: Guillermo Enrique Leon Betancourt Tutor: Christian Giovanny Quintero Monroy PhD.

This research discusses the development of an intelligent agent capable of learning how to play two-dimensional linear videogames. It is focused on the description of an architecture that may allow developers to build videogameplaying agents regardless of the technique used. For this purpose, an analysis of the variables involved in the decision and learning processes is done.

The proposed approach consists of three interconnected components with specific tasks, particularly identifying elements on the screen, establishing longterm goals and executing low level actions to interact with the game using the keyboard as a human would do. The agent was tested in 2048, Jelly Escape and Pink Hour, which are free to play games available on the Internet. A Case-Based Reasoning algorithm is used for decision-making and tests were made using different case base sizes.

Results show that the agent is able of learning consistent behaviors on the selected games, which suggests that the proposed architecture could be useful as a framework for game-playing agent design. Real-time training was also achieved, meaning that building agents that play a wide variety of commercial games could be possible without building of modifying a version of the game especially for this purpose. Finally, the architecture is able to play the selected videogames without modifications on the learning algorithms.

45

Doctorado en

IngenierĂ­a de Sistemas y ComputaciĂłn Ph.D in Systems and Computers Engineering

46

Doctorado en

Ingeniería de Sistemas y Computación Ph.D in Systems and Computers Engineering

Framework de gestión de tecnologías de información para ciudades inteligentes: caso colombiano 48 Information Technology Management Framework for Intelligent Cities: The Colombian Case 50 Privacy Protection in Location Based Services

52

Privacy Protection in Location Based Services

53

Códigos de red aplicados sobre múltiples flujos de datos en transmisión Multicast 54 Network coding applied on multiple data flows in Multicast transmission 55

47

Framework de gestión de tecnologías de información para ciudades inteligentes: caso colombiano Autor: Gina Paola Maestre Góngora Tutor: Wilson Nieto Bernal El concepto de Smart City (SC) o Ciudades Inteligentes (CI) ha ido tomando importancia y gran relevancia a la hora de trazar e implementar políticas públicas a nivel mundial dado el desarrollo y crecimiento poblacional de los centros urbanos. La idea de ciudad inteligente es relativamente nueva, pero ha ido tomando fuerza en la última década, por ello, está en evolución y se caracteriza por ser un concepto amplio ya que de manera general está conformada por una compleja combinación e interacción de factores sociales, políticos, tecnológicos y económicos. La aplicación del concepto de ciudad inteligente, por lo tanto, sigue caminos muy variados dependiendo de políticas específicas, objetivos, financiación y alcance de cada ciudad de acuerdo a su contexto particular.

Las tecnologías de información (TI) son un elemento clave para el éxito de iniciativas de ciudades inteligentes como se expone en la literatura y los antecedentes encontrados, pero no se puede asegurar una alta inteligencia y capacidad de solución a los problemas a menos que las TI estén integradas a una arquitectura amplia de coordinación entre espacios físicos, institucionales y digitales del entorno social en el que se consideren factores más allá de los tecnológicos, en el que se pueda dar respuesta a las necesidades propias de las ciudades. Una ciudad debe ser capaz de establecer relaciones entre la tecnología, la información y los objetivos del gobierno hacia iniciativas sostenibles de las ciudades a través de gobiernos inteligentes y la gestión de tecnología puede ayudar en este desafío involucrando tanto aspectos tecnológicos, así como estratégicos y de innovación.

Este trabajo de investigación tiene como objetivo identificar y analizar el papel de las tecnologías de información en el desarrollo e implementación de iniciativas de ciudades inteligentes. Para ello se propone un framework, aplicado al contexto colombiano, mediante el cual las ciudades puedan comprender y valorar la capacidad de gestión de tecnologías de información, como un elemento habilitador y a través del cual puedan establecer rutas o planes de mejoramiento de capacidades que faciliten la transición de ciudades convencionales a ciudades inteligentes.

El framework propuesto se compone de un modelo conceptual centrado en cinco dominios: Estrategia de gobierno electrónico (EGL), Innovación pública con TI (IPTI), Servicios de TI (STI), Infraestructura de TI (ITI), Gestión de Datos (GDAT), que proporciona un marco referencial que define el alcance, usuarios y arquitectura del mismo, donde su objetivo es permitir la comprensión y análisis de los dominios propuestos como los elementos centrales del framework; por 48

otra parte el modelo de aplicación se centra en la definición de un modelo de madurez en el que partiendo de los cinco dominios del modelo conceptual se proponen 15 Áreas Clave de Dominio (ACD) y 39 Variables Críticas (VC) a través de las cuales se realiza la valoración de la capacidad de gestión de TI con el cual se busca establecer líneas base en las ciudades y mediante guías de mejoramiento evolucionar a través de un proceso de desarrollo o crecimiento en la dirección de una madurez objetivo más avanzada.

Se expone el diseño del framework de gestión de tecnologías para ciudades inteligentes en el que se presenta en detalle el modelo conceptual y modelo de aplicación. El modelo conceptual presenta los lineamientos y bases teóricas, explica la relación dinámica de los dominios propuestos y propone preguntas orientadoras para la aplicación del mismo; el modelo conceptual permite a las administraciones públicas comprender el rol y la importancia de las tecnologías de información para el desarrollo de ciudades inteligentes. Por otra parte, el modelo de aplicación es un modelo madurez que permite valorar mediante el uso de datos abiertos o instrumentos de autoevaluación, la capacidad de gestión de TI en las ciudades teniendo en cuenta niveles de capacidad y madurez en cada uno de los dominios, áreas clave de dominio y variables críticas con el fin de proponer rutas de mejoramiento de las capacidades y madurez en la gestión de TI. Adicionalmente se presenta un caso de aplicación en 13 ciudades colombianas, donde se presentan los resultados y conclusiones partir de la recolección de datos de datos abiertos del Ministerio de Tecnologías e Información y Comunicación principalmente; tomando una línea base de 2015 y una línea actual a 2016 con el fin de evidenciar los cambios entre un año y otro. Se realizó un análisis por ciudad hallando su perfil de madurez, la descripción de los niveles de capacidad, y a su vez se hace un análisis de los hallazgos en las ciudades colombianas identificando las tendencias en dominios y áreas claves y evidenciando algunas limitaciones particulares del caso de aplicación.

49

Information Technology Management Framework for Intelligent Cities: The Colombian Case Author: Gina Paola Maestre Gรณngora Tutor: Wilson Nieto Bernal The concept of Smart City (SC) has taken on great importance and relevance in generating and implementing public policies worldwide given the development and growth of the population in urban centers. The concept of the smart city is relatively new, but it has been gaining strength in the last decade, therefore, it is evolving and is characterized by being a broad concept, and generally consists of a complex combination and interaction of social, political, technological and economic factors. The application of the concept of the intelligent city, therefore, follows very varied paths depending on the specific policies, objectives, financing and scope of each city according to its context.

Information technologies (IT) are a key element for the success of smart city initiatives as shown in the literature and the precedents found, but high intelligence and problem-solving capacity cannot be ensured unless IT is integrated into a broad architecture of coordination between physical, institutional and digital spaces of the social environment in which factors beyond technological ones are considered, in which the needs of cities themselves can be met. A city must be able to establish relationships between technology, information and government objectives towards sustainable initiatives of cities through intelligent governments and technology management can help in this challenge involving both technological as well as strategic and innovation aspects.

This research aims to identify and analyze the role of information technologies in the development and implementation of smart city initiatives. For this purpose, a framework is proposed, applied to the Colombian context, through which cities can understand and value information technology management capacity as an enabling element and through which they can establish routes or capacity improvement plans to facilitate the transition from conventional cities to intelligent cities.

The design of the technology management framework for smart cities is presented, detailing the conceptual model and application model. The conceptual model presents the guidelines and theoretical bases, explains the dynamic relationship of its domains and proposes guiding questions for its application; the conceptual model allows public administrations to understand the role and importance of information technologies for the development of smart cities. On the other hand, the application model is through maturity model that allows to assess through the use of open data or self-assessment tools, the IT management capacity in cities taking into account levels of capacity and maturity in each of the domains, key domain areas and critical variables in order to propose ways to improve capabilities and maturity in IT management.

50

Additionally, an application case is presented in 13 Colombian cities, where the results and conclusions are presented based on the collection of open data from the Ministry of Information and Communication Technologies and mainly taking a baseline from 2015 and a current line to 2016 to show the changes between one year and another. An analysis was carried out by city finding its maturity profile, the description of capacity levels, and at the same time analysis was made of the findings in Colombian cities identifying trends in key domains and areas and showing some limitations of the application case.

51

Privacy Protection in Location Based Services Autor: Mayra Zurbar án Nucci, Ph.D. Tutor: Pedro Wightman Rojas, Ph.D. Esta tesis toma un enfoque multidisciplinario para entender las características de los Servicios Basados en Localización (LBS) y la protección de la información de localización en estas transacciones. Esta tesis revisa el estado del arte y enfoques teóricos en Regulaciones, Ciencia de Información Geográfica y Ciencias de la Computación.

Motivada por la importación de la privacidad de localización en la era actual de los dispositivos móviles, esta tesis argumenta que el fracaso al asegurar la protección de la privacidad bajo este contexto es una violación a los derechos humanos y posa un detrimento a la libertad de los usuarios como individuos. Ya que la información de localización tiene características únicas, métodos existentes para proteger otros tipos de información no son adecuados para transacciones con datos geográficos. Esta tesis demuestra métodos que salvaguardan la información de localización en servicios basados en localización y que habilitan análisis geoespacial.

A través de una taxonomía, las características de LBS y tecnicas de privacidad son examinadas y contrastadas. Además, se presentan mecanismos para la protección de la privacidad en LBS a través de experimentos en diferentes escenarios y los resultados se prueban con diferentes herramientas de análisis geoespacial para verificar la posibilidad de conducir estos análisis aún con información de localización protegida.

Al discutir los resultados y las conclusiones de estos estudios, esta tesis provee una agenda para entender la usabilidad de datos de localización ofuscados y la viabilidad de implementar los mecanismos propuestos para proteger la privacidad en LBS, así como también compartir información de localización obtenida por crowdsourcing con terceros.

52

Privacy Protection in Location Based Services Author: Mayra Zurbar รกn Nucci, Ph.D. Tutor: Pedro Wightman Rojas, Ph.D.

This thesis takes a multidisciplinary approach to understanding the characteristics of Location Based Services (LBS) and the protection of location information in these transactions. This thesis reviews the state of the art and theoretical approaches in Regulations, Geographic Information Science, and Computer Science.

Motivated by the importance of location privacy in the current age of mobile devices, this thesis argues that failure to ensure privacy protection under this context is a violation to human rights and poses a detriment to the freedom of users as individuals. Since location information has unique characteristics, existing methods for protecting other type of information are not suitable for geographical transactions. This thesis demonstrates methods that safeguard location information in location based services and that enable geospatial analysis.

Through a taxonomy, the characteristics of LBS and privacy techniques are examined and contrasted. Moreover, mechanisms for privacy protection in LBS are presented and the resulting data is tested with different geospatial analysis tools to verify the possibility of conducting these analyses even with protected location information.

By discussing the results and conclusions of these studies, this thesis provides an agenda for the understanding of obfuscated geospatial data usability and the feasibility to implement the proposed mechanisms in privacy concerning LBS, as well as for releasing crowdsourced geographic information to third-parties.

53

Códigos de red aplicados sobre múltiples flujos de datos en transmisión Multicast Autor: José Márquez Díaz Tutor: Ismael Gutiérrez García

Las redes de enrutamiento multicast se establecen para la transmisión desde un nodo fuente emisor hacia un conjunto de nodos sumideros receptores. Sin embargo, estas redes en su proceso de enrutamiento pueden repetir paquetes por algunos enlaces y, además, pueden retrasar la transmisión, ya que deben crear colas de espera en las interfaces de salida hacia los nodos destinos. Los nodos que las conforman, trabajan con la política de almacenamiento y reenvío, de tal modo que los paquetes deben reenviarse, en el mejor de los casos, en el orden en que ingresan al nodo enrutador. Durante el proceso de configuración de la red de enrutamiento multicast, se pueden conformar varios enlaces de salida desde el nodo fuente, conllevando la llegada de múltiples paquetes simultáneamente a los nodos de enrutamiento intermedio, generando estos retrasos. La presencia de Network Coding en conjunto con el enrutamiento multicast, permite que dentro de estos nodos intermedios, de igual manera que en el nodo fuente y los sumideros, se pueda llevar a cabo la combinación lineal de los paquetes que ingresan, produciendo un paquete de salida codificado de igual tamaño que los entrantes, aumentando el uso del ancho de banda por la no espera en los buffers de las interfaces de salida. Con Network Coding deben ser solucionados dos problemas con enrutamiento multicast. El primero es hallar la red multicast de mínimo flujo máximo común que alcance al conjunto de sumideros. El segundo es la búsqueda de un esquema de solución a un sistema lineal de ecuaciones, para la entrega de los paquetes, enviados simultáneamente desde el nodo fuente. Sin embargo, hallar la red multicast a partir de una red general de comunicaciones, y que pueda responder a la codificación de paquetes, no es tarea fácil, dada la naturaleza arbitraria de la red.

En primer lugar, en este trabajo de tesis, se proponen tres algoritmos que configuran una red multicast de comunicación, tendiente a tener solución para la recepción del mínimo flujo máximo de paquetes enviados simultáneamente. Los algoritmos están basados en el método de Ford-Fullkerson con BFS y DFS, y en un algoritmo de búsqueda exhaustiva de caminos disyuntos. En segundo lugar, se propone un método para encontrar, desde el nodo fuente del grafo multicast, el orden de salida de los paquetes que conforman el mínimo flujo máximo, y que permita su decodificación en los nodos sumideros.

54

Network coding applied on multiple data flows in Multicast transmission Author: José Márquez Díaz Tutor: Ismael Gutiérrez García

Multicast routing networks are established for transmission from a sending source node to a set of recipient sink nodes. However, these networks in their routing process can repeat packets by some links and, also, they can delay the transmission since they must create queues in the exit interfaces towards the destination nodes. The nodes that set them, work with the storage and forwarding policy, in such a way that the packets must be forwarded, in the best of cases, in the order in which they enter the router node. During the process of configuring the multicast routing network, several output links can be formed from the source node, leading to the arrival of multiple packets simultaneously to the intermediate routing nodes, generating these delays. The presence of Network Coding in conjunction with the multicast routing allows that within these intermediate nodes, as in the source node and the sinks, the linear combination of the incoming packets can be carried out. It generates an output coded packet of the same size as the incoming ones, increasing the use of bandwidth due to no waiting for in the output interface buffers. With Network Coding two problems with multicast routing must be solved. The first is to find the common multicast network of minimum-maximum flow that reaches the set of sinks. The second is the search for a solution scheme to a linear system of equations, for the delivery of the packets, sent simultaneously from the source node. However, finding the multicast network from a general communications network, and that can respond to packet coding, is not an easy task, given the arbitrary nature of the network.

In the first place, in this thesis work, three algorithms are proposed that configure a communication multicast network, tending to have a solution for the reception of the minimum-maximum flow of simultaneously sent packets. The algorithms are based on the Ford-Fullkerson method with BFS and DFS, and on an exhaustive search algorithm for disjunct paths. Secondly, a method is proposed to find, from the source node of the multicast graph, the order of departure of the packets that make up the minimum-maximum flow, and that allow their decoding in the sink nodes.

55

Maestría en

Ingeniería de Sistemas y Computación Master in Systems and Computers Engineering

56

Maestría en

Ingeniería de Sistemas y Computación Master in Systems and Computers Engineering

Diseño y validación de un juguete digital para apoyar la creatividad de niños de tres a cinco años mediante la preservación y uso de sus garabatos musicales 58 Design and validation of a digital toy to support the creativity of children from three to five years old through the preservation and use of their musical scribbles 59 Localización adaptativa para mejorar la precisión de métodos secuenciales de Asimilación de Datos 60 Adaptive localization to improve the accuracy of sequential Data Assimilation methods 62 Arquitectura tecnológica y pedagógica de un ambiente virtual de aprendizaje tipo b-learning 63 Technological and pedagogical architecture of a virtual learning environment type b-learning 64

57

Diseño y validación de un juguete digital para apoyar la creatividad de niños de tres a cinco años mediante la preservación y uso de sus garabatos musicales Autor: Deibys José Sierra Granados Tutor: Lucy Esther García Ramos

En esta tesis se presentan un modelo de soporte a la creatividad infantil, un marco metodológico para la construcción de herramientas de apoyo a la creatividad y el diseño de un juguete digital musical para niños de tres a cinco años. Además, se explica cómo apoyar la creatividad con ayuda del juguete diseñado.

Se hizo trabajo de campo por más de un año dentro de una familia con un niño en edad preescolar. La observación de habilidades del pensamiento creativo en el niño durante el estudio y el análisis de sus garabatos (creaciones) musicales demuestran empíricamente la pertinencia del modelo de soporte a la creatividad y del juguete digital. Igualmente, el diseño del juguete y su alto grado de compatibilidad con la creatividad sirven para validar la efectividad del marco metodológico.

58

Design and validation of a digital toy to support the creativity of children from three to five years old through the preservation and use of their musical scribbles Author: Deibys JosĂŠ Sierra Granados Tutor: Lucy Esther GarcĂ­a Ramos

This thesis presents a model of support for children's creativity, a methodological framework for the construction of tools to support creativity and the design of a digital musical toy for children from three to five years old. In addition, it explains how to support creativity with the help of the designed toy.

Field work was done for more than a year in a family with a preschooler. The observation of creative thinking skills in children during the study and the analysis of their musical scribbles (creations) demonstrate empirically the relevance of the model of support for creativity and the digital toy. Likewise, the design of the toy and its high degree of compatibility with creativity serve to validate the effectiveness of the methodological framework.

59

Localización adaptativa para mejorar la precisión de métodos secuenciales de Asimilación de Datos Autor: Luis E. Morales Rétat Tutor: Elías Niño Ruiz La asimilación de datos (AD) es una rama de la computación que busca combinar eficientemente observaciones y modelos (empíricos, numéricos, etc.) conocidos como el background, para producir predicciones más acertadas de la realidad. Ha resultado especialmente útil en la predicción numérica del clima: dinámica y química atmosférica, corrientes marinas, niveles de ozono, etc. Se trata de una disciplina relacionada con la teoría de la estimación, análisis de regresión, optimización adaptativa, entre otros temas.

El modelado de sistemas físicos es complejo debido a la cantidad gigantesca de variables. El uso de la asimilación de datos es común para modelos que usan mallas de variables, estas representan estados físicos dentro de un mapa o zona geográfica.

Por ejemplo, se puede crear una malla sobre el globo terráqueo para modelar un sistema climático global o segmentar el mapa de un país para modelar el clima localmente. Estas mallas suelen tener dimensiones de 104, en algunos casos con varios niveles verticales (altura), lo que puede definir un número de variables del orden de 1012.

En los esquemas secuenciales de AD, y particularmente en los métodos del Ensemble Kalman Filter, el tamaño del ensemble es importante pues aumentarlo aumenta tanto la precisión como los requerimientos para el cómputo, mientras que disminuirlo vuelve el cálculo más rápido pero introduce errores de muestreo. Estas características definen cotas importantes para el tamaño de los ensembles, tanto por arriba como por abajo.

En esta tesis se propone un método para aumentar la precisión de los métodos secuenciales de asimilación de datos, específicamente del Local Ensemble Transform Kalman Filter(LETKF), en el que por medio de una Búsqueda tabú se optimiza un vector de radios que disminuye el error de la asimilación sin necesidad de aumentar el tamaño del ensemble. El método divide los componentes observados en grupos de entrenamiento y validación para calibrar el vector de radios. Se realizaron experimentos con el Lorenz-96 como modelo sustituto debido principalmente a que exhibe comportamiento caótico para algunos valores de sus parámetros. El LETKF y el EnKF-MC se usaron como referencia de la precisión del modelo propuesto.

60

Diferentes valores de tamaĂąo de ensembles, factor de inflaciĂłn y radios se usaron para las simulaciones. El resultado demuestra que para todas las configuraciones el modelo disminuye el impacto de correlaciones espurias y aumenta la velocidad de convergencia del estado de anĂĄlisis.

61

Adaptive localization to improve the accuracy of sequential Data Assimilation methods Author: Luis E. Morales RĂŠtat Tutor: ElĂ­as NiĂąo Ruiz Data assimilation (DA) is a branch of computation that seeks to efficiently combine observations and models (empirical, numerical, etc.) known as background, to produce more accurate predictions of reality. It has been especially useful in numerical climate prediction: atmospheric dynamics and chemistry, marine currents, ozone levels, etc. It is a discipline related to the theory of estimation, regression analysis, adaptive optimization, among other topics.

The modeling of physical systems is complex due to the gigantic amount of variables.

The use of data assimilation is common for models that use variable grid, these represent physical states within a map or geographic area. For example, you can create a grid over the globe to model a global climate system or segment a country's map to model the climate locally. These grids usually have dimensions of 104, in some cases with several vertical levels (height), which can define a number of variables of the order of 1012.

In DA sequential schemes, and particularly in Kalman Filter Ensemble methods, the size of the ensemble is important because increasing it increases both precision and computational requirements, while decreasing it makes the calculation faster but introduces sampling errors. These characteristics define important constraints for the size of the ensembles, both above and below.

This thesis proposes a method to increase the precision of sequential data assimilation methods, specifically the Local Ensemble Transform Kalman Filter (LETKF), in which a taboo Search optimizes a radii vector that decreases assimilation error without increasing the size of the ensemble. The method divides the observed components into training and validation groups to calibrate the radii vector.

Experiments were performed with Lorenz-96 as a substitute model mainly because it exhibits chaotic behavior for some values of its parameters. LETKF and EnKF-MC were used as a reference for the accuracy of the proposed model. Different values of ensemble size, inflation factor and radii were used for the simulations. The result shows that for all configurations the model decreases the impact of spurious correlations and increases the convergence velocity of the analysis state.

62

Arquitectura tecnológica y pedagógica de un ambiente virtual de aprendizaje tipo b-learning Autor: Ing. Silvana Margarita Palomino Guzmán Tutor: Ing. Wilson Nieto Bernal, Ph.D.

La incorporación de los ambientes virtuales de aprendizaje en los procesos de enseñanza en diversos ámbitos han proliferado incesablemente desde su creación, pero su uso en los estudiantes de la educación básica secundaria y media académica que pertenecen a las instituciones educativas del país ha sido muy precario. Por consiguiente surge la necesidad de elaborar un modelo de ambiente virtual de aprendizaje con una fundamentación pedagógica consistente en un escenario de aprendizaje semipresencial que hace referencia a la combinación de la capacitación presencial (Con docentes en un aula) con la educación online (Cursos en internet o medios digitales), también conocida como b-learning, permitiendo que el uso de la tecnología fortalezca los conocimientos, el liderazgo y los valores en el individuo.

63

Technological and pedagogical architecture of a virtual learning environment type b-learning Autor: Ing. Silvana Margarita Palomino Guzmรกn Tutor: Ing. Wilson Nieto Bernal, Ph.D.

The incorporation of virtual learning environments in teaching processes in various fields has proliferated unceasingly since its inception, but its use in students of secondary and secondary academic education who belong to educational institutions in the country has been very precarious. Therefore, there is a need to develop a virtual learning environment model with a pedagogical foundation consisting of a blended learning scenario that refers to the combination of face-to-face training (with teachers in a classroom) with online education (Online courses or digital media), also known as b-learning, allowing the use of technology to strengthen knowledge, leadership and values in the individual.

64

2