Revista Politécnica

Analysis of Extreme Wave Conditions in the Galápagos Archipelago

Resumen: El presente trabajo tiene como finalidad realizar un análisis de las condiciones extremas de oleaje en el Archipiélago de Galápagos. Para lo cual, se utilizaron datos de oleaje y viento del Centro Europeo de Predicción del Tiempo a Mediano Plazo (ECMWF). Primero, se realizó una caracterización del espectro de oleaje, luego se utilizó el Análisis de Valor Extremo EVA, con el método de pico sobre umbral (POT). Para encontrar los eventos extremos y sus periodos de retorno a 100 años. Finalmente, se realizó el análisis físico de las tres mayores tormentas registradas en el periodo de 1979 a 2015. En las cuales se determinó que sus trayectorias ascendentes (de sur a norte) y su gran intensidad, generan el oleaje de fondo (swell) que contribuye con la producción de valores extremos en las Islas Galápagos. Además, la máxima altura significativa de ola es de 3,8 m para un periodo de retorno de 100 años.

Abstract: The aim of this work is to carry out an analysis of the extreme wave conditions in the Galápagos Archipelago. For which, Wave and wind data from the European Center for Medium-Range Weather Prediction (ECMWF) were used. First, we do a characterization of the wave spectrum, then we use the Extreme Value Analysis (EVA), with the peak over threshold method (POT). After that, we found the extreme events and their return periods to 100 years. Finally, the physical analysis of the three largest storms recorded in the period from 1979 to 2015 was carried out. In which we determined that their upward trajectories (from south to north) and their great intensity generate the bottom swell, that contributes to the production of extreme values in the Galapagos Islands. Furthermore, the maximum significant wave height is 3.8 m for a return period of 100 years.

Ramp Metering Strategies: A Literature Review

Abstract: Ramp metering (RM) is a control tool that allows keeping the flow in freeways main stream stable (occupancy below critical values), in order to delay the onset of congestion. A proper application guarantees a lower Total Travel time Spent in the network (TTS) (travel time in the main stream and waiting time at on-ramps), to varying degrees depending on the application. The benefits of RM arise from preventing congestion and/or from preventing queue spillback. In this paper, the state of the art is surveyed, ultimately selecting twenty-one relevant documents reporting case studies that compare the performance of two or more RM strategies. These documents are classified by the strategy used and reported gains (reduction in TTS). Regardless of the strategy, the authors recommend applying RM to highly congested freeways with similar TTS among ramps. Bottlenecks should be clearly identified to establish the place where the control must be carried out. Control parameters should be set using historical and real-time data and updated according to a receding horizon. Detrimental factors that could exacerbate initial conditions of congestion and spillback include: incorrect input parameters, reactive instead of proactive approaches, and queue formation only on some coordinated ramps.

Resumen: Los sistemas de control de flujo en rampas (RM) permiten estabilizar el flujo vehicular en las autopistas (ocupación vehicular inferior al valor crítico) con el fin de evitar congestión. Una adecuada aplicación de RM asegura un menor tiempo total de viaje en la red (TTS) (tiempo de viaje en la autopista y el tiempo de espera en las rampas de ingreso) con respecto al escenario sin control. Las ganancias en TTS pueden resultar de prevenir el inicio de la congestión o de limitar el despliegue de colas. En este artículo, el estado del arte es analizado por veintiún documentos relevantes que comparan el desempeño de dos o más estrategias de RM utilizando un caso de estudio. Estos documentos se clasificaron según el tipo de estrategia y la reducción reportada en TTS. Independientemente de la estrategia, los autores concuerdan con que RM debe aplicarse a autopistas congestionadas con similares TTS entre rampas. Los cuellos de botella deben estar claramente identificados para establecer el lugar en el cual debe realizarse el control. Los parámetros de control deben establecerse utilizando datos históricos y en tiempo real y ser actualizados paulatinamente. Por otro lado, parámetros de entrada incorrectos, reacción en lugar de anticipación y la formación de colas solo en algunas rampas coordinadas podrían empeorar la situación inicial del flujo.

Reliability Study on Diodes Based on AlGaN/GaN During the On State

Resumen: Este trabajo tiene como objetivo estudiar la degradación de los diodos de barrera Schottky (SBD) con una terminación de borde cerrado (GET) bajo condiciones de estrés en estado de encendido en tecnologías de 200V y 650V. Después de todos los experimentos de estrés, se observa un comportamiento recuperable, que indica el atrapamiento de cargas en defectos preexistentes y no creación de nuevas trampas. Un análisis estadístico amplio demuestra una mayor confiabilidad y una vida útil más larga en comparación con trabajos anteriores en una tecnología de 200 V. Para la tecnología de 650V, se analizaron variaciones en el ánodo como una doble capa GET y el uso de Al2O3/SiO2 como dieléctrico. Se obtuvo una menor degradación total en el segundo caso gracias a la compensación entre los mecanismos de resistencia de encendido (RON) y voltaje de encendido (VTON). Se observan algunas diferencias sistemáticas en la degradación de los parámetros según la ubicación de la oblea, probablemente causadas por variaciones relacionadas con el proceso. Mediante el uso de la técnica de pares coincidentes (MP), se ha demostrado que se pueden obtener distribuciones de probabilidad caracterizadas por pendientes de Weibull únicas sobre la oblea que podrían permitir una mejor caracterización de la confiabilidad intrínseca de estos dispositivos.

Abstract: This work aims to study the degradation of Schottky Barrier Diodes (SBD) with a gated edge termination (GET) under On-state stress conditions in 200V and 650V technologies. After all the stress experiments, a recoverable behavior is observed, which indicates the trapping of charges in pre-existing defects and no creation of new traps. An extensive statistical analysis demonstrates higher reliability and longer lifetime compared to previous work on 200V technology. For 650V technology, variations in the anode as a double layer GET and the use of Al2O3/SiO2 as dielectric were analyzed. Less total degradation was obtained in the second case thanks to compensation between the on-resistance (RON) and the turn-on voltage (VTON) mechanisms. There are some systematic differences in the degradation of the parameters according to the location of the wafer, probably caused by variations related to the process. By using the matched pairs (MP) technique, it has been shown that probability distributions characterized by unique Weibull slopes on the wafer can be obtained and this could allow a better characterization of the intrinsic reliability of these devices.

Economic Dispatch of Thermal Units with Linear Cost Functions using Firefly Algorithm

Resumen: Este artículo muestra el despacho de las unidades térmicas presentes en un sistema hidrotérmico por medio del uso del algoritmo de optimización que utiliza la inteligencia de las luciérnagas. Si bien el problema de despacho de las unidades térmicas ha sido tratado en otros trabajos, en el presente estudio se considera como función objetivo del despacho de las unidades térmicas mediante su costo de producción lineal con la consideración de restricciones binarias. El algoritmo de las luciérnagas ha probado tener una alta capacidad de optimización para determinar un punto óptimo en base a características de comportamiento de la naturaleza como los algoritmos genéticos, más se diferencia por la capacidad de ajustes pequeños cerca de la solución. El algoritmo de la luciérnaga se constituye en una herramienta heurística adicional para resolver este tipo de problemas de los métodos clásicos. Mediante la representación de un enjambre de luciérnagas cuya función objetivo es determinar la mayor intensidad luminosa en el punto de éste permite modificar la velocidad de convergencia siendo más rápida mientras más lejos esté de la solución. La metodología propuesta se implementa en Matlab y para mostrar su capacidad se la aplica al Sistema Nacional Interconectado (SNI) determinando el despacho económico de las unidades térmicas para días laborables, fines de semana y feriados.

Abstract: This paper shows economic dispatch of thermal units of a real hydrothermal system using the firefly algorithm. Although the problem of dispatch of thermal units has been dealt in other research, in the present study it is considered as an objective function of dispatch of thermal units through their linear production cost with the consideration of binary constraints. The firefly algorithm has proven to have a high optimization capacity to determine an optimal point based on behavioral characteristics of nature such as genetic algorithms, but it is differentiated by the ability to make small adjustments near the solution. The firefly algorithm is implemented as an alternative solution due to that the mathematics classic methods present limitations in searching of the optimal solution for this kind of problems. The firefly swarm algorithm associates the objective function with light intensity, this property based in the brightness modifies the behavior of fireflies and makes possible a more rapid convergence towards global solutions. The proposed methodology is implemented in Matlab and its performance is evaluated using the National Interconnected System of Ecuador (SNI) to determine the economic load dispatch of thermal units on weekdays, weekends and holidays.

Dinamically Gradient Semigroups in a Metric Space

Resumen: Estudiamos la dinámica interna de un compacto invariante por medio de distintas nociones: atractor local, repulsor y pareja atractor-repulsor. Se describe la descomposición de Morse (en el sentido de Rybakowski (1987)) y para un atractor global probamos las equivalencias de los conceptos de atractor local y descomposición de Morse dados en los libros de Carvalho et al. (2013) y de Rybakowski (1987). Se presentan los resultados de Aragão et al. (2011) según los cuales existe una equivalencia entre el semigrupo gradiente (admite una función de Lyapunov) y el semigrupo dinámicamente gradiente (en el sentido de Carvalho et al. (2013)). Concluimos presentando la estabilidad de semigrupos gradientes bajo perturbaciones, vía ejemplos ilustrativos.

Abstract: We study the internal dynamics of an invariant compact by using different concepts: local attractor, repeller and “pair attractor-repeller”. The “Decomposition of Morse” (in the sense of Rybakowski (1987)) is described, and on a global attractor we prove the equivalence of the concepts of local attractor and Decomposition of Morse given in the books of Carvalho et al. (2013) and of Rybakowski (1987). The results of Aragão et al. (2011) are presented according to which there exists an equivalence between the gradient semigroup (it has a Lyapunov function) and the dynamically gradient semigroup (in the sense of Carvalho et al. (2013)). We conclude by presenting the stability of gradient semigroups under perturbations, via illustrative examples.

State of the Art of Seismic Vulnerability Studies in Ecuador

Resumen: Los estudios de vulnerabilidad sísmica constituyen una parte importante para la implementación de programas de mitigación de riesgo. El Ecuador, al ser un país en el que se presenta un riesgo sísmico alto, ha empezado a estudiar el grado de vulnerabilidad de las edificaciones existentes. En este artículo, se describen las diferentes metodologías empleadas en estos estudios como: la del proyecto South America Risk Assessment (SARA) para la ciudad de Quito; en tesis y trabajos académicos, las metodologías FEMA P-154, NEC-15 y FUNVISIS además de Benedetti-Petrini y FEMA 310. Posteriormente, se comparan los resultados obtenidos, enfocándose en primer lugar en las características comunes a todas ellas, luego en sus diferencias y su importancia relativa para considerar aspectos propios de las edificaciones en el Ecuador. Merecen especial atención los porcentajes de edificaciones vulnerables y que requieren una evaluación más detallada. Se concluye que las metodologías presentadas constituyen una alternativa útil para determinar aquellas edificaciones que no mostrarán un comportamiento aceptable ante un evento sísmico. Además, son complementarias unas de otras y, por tanto, se recomienda el uso de por lo menos tres de ellas: NEC-15, FEMA P-154Y FUNVISIS.

Abstract: Seismic vulnerability studies constitute an important part for the implementation of risk mitigation programs. In Ecuador, being a country in which there is a high seismic risk, studies have begun to be carried out to know the degree of vulnerability of existing buildings. This article describes the different methodologies used in these studies: that of the South America Risk Assessment (SARA) project for the city of Quito, in theses and academic papers, the methodologies FEMA P-154, NEC-15 and FUNVISIS also Benedetti-Petrini and FEMA 310. Subsequently, the results obtained are compared, focusing first on the common characteristics to all of them, and then on their differences and their relative importance. The percentages of vulnerable buildings that require a more detailed evaluation, deserve special attention. It is concluded that the methodologies presented constitute a useful alternative to determine those buildings that will not show an acceptable behavior in the event of a seismic event. In addition, these methodologies are complementary to each other and, therefore, the use of at least three of them is recommended: NEC-15, FEMA P-154 and FUNVISIS.