Revista Politécnica

Estimación de Parámetros para un Modelo del SARS-CoV-2 en Ecuador en Presencia de Incertidumbre

Resumen: En este artículo presentamos el modelo matemático de tipo compartimental con individuos asintomáticos, utilizado por el Centro de Modelización Matemática (MODEMAT) para estudiar la propagación del SARS-CoV-2 en Ecuador, así como el esquema variacional de tipo bayesiano desarrollado para estimar los diferentes parámetros del modelo, en presencia de incertidumbre de los datos observados. Esta estimación permite realizar actualizaciones periódicas del número efectivo de reproducción, así como proyecciones a corto plazo, mediante métodos de ensamble de la incidencia de la epidemia.

Abstract: In this article we present the mathematical compartmental SARS-CoV-2 model, with asymptomatic patients, used by the Research Center on Mathematical Modelling (MODEMAT) to study the spread of the virus in Ecuador, as well as the developed Bayesian variational approach to estimate the model parameters, under uncertainty of the observed data. Thanks to this framework, we are able to estimate periodically the effective reproduction number and carry out short-term forecasts, using an ensemble method, of the incidence of the epidemic.

Determinantes de la Productividad Laboral para las Empresas Ecuatorianas en el Periodo 2009-2014

Resumen: Este estudio determina los factores que afectan la productividad laboral de las empresas en Ecuador, incorporando factores externos a la empresa como las economías de aglomeración. Utilizando la información a nivel de empresas de la encuesta de ciencia, tecnología e innovación de los años 2011 y 2014, se emplea un modelo de regresión múltiple y se estima la productividad a través del método de mínimos cuadrados ordinarios. Los resultados indican que un aumento de un punto porcentual de la proporción de trabajadores con educación terciaria aumenta la productividad laboral en 1%. Si las empresas exportan o se adhieren a un grupo empresarial, su productividad laboral aumentaría en 41% y 27,7%, respectivamente. Otros factores que aumentan la productividad son el estatus multiplanta y la inversión de capital fijo. Además de los factores individuales, los factores externos como la densidad de empresas y la competencia en un sector y región dados pueden incentivar la productividad individual de las empresas.

Abstract: This study determines the factors that affect the labor productivity of firms in Ecuador, introducing for the first time external factors such as agglomeration economies. Using the information at the firm level of the Science, Technology and Innovation Survey of 2011 and 2014, a multiple regression model is estimated with the Ordinary Least Squares method. The results indicate that an increase of one percentage point in the proportion of workers with tertiary education leads to an increase of labor productivity of 1%. If firms export or operate in a corporative group, their productivity would increase in 41% and 27,7%, respectively. Other factors that increase the productivity are the multiplant status and the investment in fixed capital Apart from these individual factors, the external factors such as the density and the level of competition of the firms in a given sector and region boost the individual productivity of firms.

Diseño de un Controlador Predictivo Aplicado a un Convertidor Reductor de Corriente Continua

Resumen: En el presente artículo, se presenta el diseño de un controlador predictivo (MPC) aplicado a un convertidor reductor de corriente continua. En un principio se muestra el análisis matemático del convertidor reductor y se obtiene su modelo matemático lineal y no lineal, considerando los modos de conducción continua y discontinua del convertidor. Se presenta la metodología para diseñar el controlador predictivo basado en el método de matriz dinámica de control, y para disminuir la carga computacional, se optimiza analíticamente la función de costo del controlador predictivo. Para contrastar los beneficios del control MPC, se propone el diseño de un controlador convencional proporcional, integral y derivativo (PID). Mediante simulación, se evalúa la respuesta transitoria temporal del sistema no lineal de la planta bajo los controladores MPC y PID. Se concluye que la respuesta de la planta con el controlador MPC presenta una respuesta transitoria aceptable y sin error en estado estacionario. Finalmente, se comparan las bondades de cada uno de los dos controladores diseñados.

Abstract: In the present article, the design of a predictive controller (MPC) applied to a buck DC converter is presented. At first, the mathematical analysis of the buck converter is shown and its linear and non-linear mathematical model is obtained, considering the continuous and discontinuous conduction modes of the converter. The methodology to design the predictive controller based on the dynamic matrix control method is presented, and to reduce the computational load, cost function of the predictive controller is analytically optimized. To contrast the benefits of MPC control, the design of a conventional proportional, integral and derivative (PID) controller is proposed. Through simulation, the temporary transient response of the plant non-linear system under the MPC and PID controllers are evaluated. It is concluded that the response of the plant with the MPC controller presents an acceptable transient response and without error in steady state. Finally, the benefits of each of the two designed controllers are compared.

Estudio de la Influencia de los Parámetros Operativos sobre las Emisiones de un Horno Túnel para Materiales Cerámicos

Resumen: En esta investigación se analizó la influencia de los parámetros operativos de un horno túnel para cerámica de una industria ecuatoriana, en la emisión de gases a la atmósfera. El diagnóstico inicial consistió en la medición de los parámetros de temperatura, presión interna, concentración de oxígeno y consumo de combustible del horno túnel, posteriormente se realizaron los balances de masa y energía y a continuación se determinó la relación combustible-aire teórico por galón de diésel. Se identificó que el flujo másico de aire de ingreso al horno (5,83 kg/s) fue menor que el de salida (9,89 kg/s) y que la relación combustible-aire fue de 1 200 ft3 de aire por galón de diésel. Considerando un exceso de aire del 20 % se reguló el flujo de aire que ingresa a los quemadores y se determinaron las condiciones óptimas para la combustión. Bajo los nuevos parámetros establecidos, se evidenció una reducción del 22 % en la concentración de monóxido de carbono (CO) y del 1,5 % en la concentración de oxígeno (O2) presente en la chimenea, sin embargo, los valores alcanzados aun no cumplen con la normativa ambiental del país. Se concluyó que la inducción del aire exterior, fuente abierta, y la relación combustible-aire son los parámetros operativos que más influencia tienen en las emisiones del horno túnel para materiales cerámicos. Además, que el control sistemático de la concentración de oxígeno, mediante la calibración de los quemadores, permite reducir en un 22 % las emisiones de monóxido de carbono y en 1.5 % la concentración de oxígeno, sin afectar la calidad del producto.

Abstract: In this investigation we analyzed how the operational parameters of a tunnel kiln for ceramic tile of an Ecuadorian industry influenced on the emission of gases to the atmosphere. The initial diagnosis consisted on the measurements of temperature, the oven internal pressure, oxygen concentration, and fuel consumption. Subsequently, we made a balance between mass and energy, thus we were able to determine the theorical relationship of fuel and air per gallon of diesel. We were able to identify that the air mass fluid entering the oven (5.83 kg/s) was less than the air leaving (9.89 kg/s), and also that the consumption between fuel and air was 1200ft3 of air per gallon of diesel. Considering a 20% of air excess, we regulated the inlet air that goes to the oven burners, so we can determine the optimum conditions for combustion. Under this new setting, we were able to see a 22% reduction of CO concentration and 1,5% oxygen concentration in the oven exhaust fans. Nevertheless, these percentages do not meet the country’s Ambiental normative. We concluded that the inlet air to the oven and the fuel-air relationship are the most influential on the oven emissions for ceramic tile. Additionally, that throughout the calibration of the burners we are able to reduce by 22% the CO emissions and on 1,5% the oxygen concentration without causing harm to the final product.

Evaluación y Reforzamiento de una Estructura Patrimonial de Adobe con Irregularidad en Planta

Resumen: En el Ecuador existe una gran cantidad de estructuras patrimoniales hechas con materiales frágiles como el adobe. Eventos sísmicos recientes han puesto en manifiesto el pobre desempeño de este tipo de estructuras debido a su gran masa y poca capacidad de resistir cargas sísmicas. Este artículo presenta la evaluación del edificio del antiguo Colegio Simón Bolívar y varias técnicas de reforzamiento en el sistema de muros portantes de esta estructura patrimonial de adobe con irregularidad en planta, la cual está ubicada en el casco colonial de la ciudad de Quito. Este estudio supone que las fuerzas externas actúan en dirección del plano más resistente de la pared y que los muros de adobe tienen poca capacidad de resistir cargas laterales fuera del plano. Basado en estas condiciones, un análisis de sensibilidad de la discretización para elementos finitos se presenta mediante el uso de un programa comercial y se determinan valores empíricos que relacionan la proporción entre las dimensiones de los elementos finitos y la longitud principal de los muros. Por lo tanto, esta propuesta para el mallado de los elementos finitos busca obtener proporciones iniciales para hacer un primer análisis de calibración de los elementos mediante control de esfuerzos y desplazamientos. El presente trabajo evalúa el mallado de elementos finitos comúnmente utilizado para el análisis de estructuras bidimensionales por lo que se destaca la importancia de la calibración inicial del mallado de elementos para obtener resultados confiables.

Abstract: Ecuador has many heritage structures made of fragile earth-based materials like adobe. Recent seismic events have revealed the poor performance of these structures due to their large mass and low capacity to withstand seismic loads. This article presents the evaluation of Simon Bolívar high-school old building and different reinforcement techniques in this heritage structure of adobe wall system with plan irregularities, located in Quito downtown. This study considers that the external forces are acting in the direction of the strongest plane of the wall, and adobe walls have low capacity against plane lateral loads. Based on those conditions, a sensitivity analysis of the finite element discretization is presented with the use of a commercial program, and empirical values that relate the proportion of the finite element and the main length of the wall are determined. Thus, this proposal of finite element meshing aims to obtain initial ratios for elements size to make a first calibration analysis by controlling stresses and displacements. This proposal evaluates the finite element meshing commonly used in bidimensional structures, so the importance of the initial meshing calibration to obtain reliable results is pointed out.

Transferencias Monetarias Condicionadas y Habilidades Cognitivas y No Cognitivas: El Caso del Bono de Desarrollo Humano en Ecuador

Abstract: The BDH cash transfer is a social protection program directed to the poorest households in Ecuador. This paper examines the impact of the BDH cash transfer on cognitive and non-cognitive outcomes for students that want to enter a higher education institution. Close attention is put on the Ser Bachiller exam score, student´s expectations, motivations and self-esteem. The data used corresponds to the Ser Bachiller data base and the Associated Factors Survey for the academic cycle 2016-2017 (one cross-sectional period). The short-term exposure to the program was evaluated building a pseudo-assignation index (pseudo RS index) and a regression discontinuity design. The main results show that households that are near the assignation score (28.2) have an increased probability of participating in the program that ranges from 7.1 to 7.9 percentage points. For the cognitive outcomes, IV estimates reveal that the BDH cash transfer has a statistically significant negative effect on the mathematics score that ranges from 0.35 to 0.43 points (over 10 points). Regarding the non-cognitive outcomes, the BDH has a negative impact on students’ academic self-esteem on both, mathematics class that ranges from 0.25 to 0.28 percentage points) and a similar effect on language class and a statistically significant and negative impact on the expectation to obtain a master’s degree of 0.21 percentage points.

Resumen: El Bono de Desarrollo Humano (BDH) es un programa de protección social dirigido a los hogares más pobres del Ecuador. Este artículo examina el impacto de la transferencia de efectivo de BDH en las habilidades cognitivas y no cognitivas para los estudiantes que desean ingresar a una institución de educación superior. Se utiliza el puntaje del examen Ser Bachiller y la información sobre expectativas, motivación y la autoestima de los estudiantes en la Encuesta de Factores Asociados para el ciclo académico 2016-2017. Se evaluó la exposición a corto plazo al programa construyendo un índice de pseudo-asignación (pseudo índice RS) y un diseño de regresión discontinua. Los resultados muestran que los hogares que están cerca del puntaje de asignación del bono (28.2) tienen una mayor probabilidad de participar en el programa que varía de 7.1 a 7.9 puntos porcentuales. Para las habilidades cognitivas, las estimaciones con variables instrumentales revelan que la transferencia tiene un efecto negativo y estadísticamente significativo en el puntaje de matemáticas que varía de 0,35 a 0,43 puntos porcentuales. Con respecto a los resultados no cognitivos, el BDH tiene un impacto negativo en la autoestima académica de los estudiantes, tanto en matemáticas (varía de 0.25 a 0.28 puntos porcentuales), un efecto similar en lenguaje y un impacto estadísticamente significativo y negativo en la expectativa de obtener un título de cuarto nivel de 0.21 puntos porcentuales.