Revista Politécnica

Narrative, Video Game Mechanics and Animation as Interactive Strengths for Mobile Video Games

Resumen: En el contexto de los videojuegos para móviles, se realizó una revisión bibliográfica de los conceptos y relaciones entre narrativa -relatos y relaciones entre personajes y causas-, mecánicas de juego -permiten interactuar para ejecutar acciones desde el logro y la restricción- y animación -los comportamientos audiovisuales de sus elementos-. Se halló que sumar narrativa a las mecánicas y a la animación agregaría mayor desafío creativo a la intervención del jugador. Basado en la revisión bibliográfica, se pone en consideración una plantilla para el análisis y creación de estructura de videojuegos mediante 21 variables contenidas en cuatro categorías relacionadas a los conceptos de narrativa interactiva, mecánicas y animación.

Abstract: In the mobile video game context, bibliographical reviews were made of the concepts and relationships between game mechanics (interact to execute actions from achievement and restriction), animation (audiovisual behavior of its elements), and narrative (story and relationships between causes). It was found that adding narrative to mechanics and animation would provide more creative challenges from player inputs. Based on the reviewed bibliography, a template of 21 variables classified within four categories is provided for the analysis and creation of the structure of a video game through concepts of interactive narrative, mechanics, and animation.

Design of a Model Reference Adaptive Controller Using the MIT Rule Applied to a Buck Converter

Resumen: Los convertidores electrónicos de potencia se encuentran presentes en una gran cantidad de sistemas electrónicos modernos, y son utilizados en aplicaciones que exigen cada vez más una mayor eficiencia energética. Los convertidores DC-DC reductores de voltage poseen elementos capacitivos e inductivos, y un interruptor que conmuta y cambia la dinámica del convertidor, estas características resultan de gran interés desde el punto de vista del control automático. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar e implementar un controlador adaptativo directo por modelo de referencia (MRAC, por sus siglas en inglés) para controlar un convertidor reductor de corriente continua. El trabajo comienza con el análisis matemático de la dinámica de la planta del convertidor y luego se muestra la metodología para el diseño del controlador MRAC, los parámetros del controlador se ajustan utilizando la regla MIT. El rendimiento del controlador se evalúa mediante simulación numérica y experimentación. Los resultados muestran que el desempeño del controlador es exitoso en escenarios con cambios en: el voltaje de referencia, voltaje de alimentación y resistencia de carga.

Abstract: Power electronic converters are present in a large number of modern electronic devices and are used in applications that increasingly demand greater energy efficiency. Buck converters have capacitive and inductive elements, and a switch that switches and changes the converter dynamics, these characteristics are of great interest from the point of view of automatic control. The present work aims to develop and implement a direct model reference adaptive controller (MRAC) to control a buck converter. The work begins with the mathematical analysis of the converter plant dynamics, then the methodology for the design of the MRAC controller is shown. The parameters of the controller parameters using the MIT rule. The performance of the controller is evaluated by numerical simulation and experimentation. The results show that the performance of the controller is successful in scenarios with changes in: the reference voltage, supply voltage and load resistance.

Influence of Constraints in the Synthesis of a Model-Based Predictive Control

Resumen: Los algoritmos de control predictivo basado en modelos (MPC) son métodos de control avanzado, muy utilizados en la industria por sus múltiples ventajas, en especial las de manejo de sistemas multivariables con la inclusión de restricciones. Esta técnica de control avanzado es el objeto de estudio de esta investigación en dos sistemas multivariables (MIMO-múltiple entrada-múltiple salida), un estanque agitado y una columna de destilación. La consideración de las restricciones en el cálculo de las acciones de control óptimas del controlador predictivo se analiza con especial interés y se evalúa su influencia en las especificaciones de la respuesta temporal. Se presenta un estudio comparativo del comportamiento del sistema de control predictivo con diferentes restricciones.

Abstract: Model-based predictive control (MPC) algorithms are widely used methods in the industry due to their advantages in the design of multivariable systems with the inclusion of restrictions. The approach of this work is applied to control an agitated pond and a distillation column, MIMO systems (multiple input multiple output), focusing on working with the constraints of the controlled and manipulated variables and their influence in temporal response specifications. A comparative study of the behavior of the predictive control system with different restrictions is presented.

Transmission Expansion Planning Based on Maximum Lines Loadability and Optimal Transmission Switching

Resumen: En la presente investigación, se propone una metodología para solucionar la planificación de la expansión de la transmisión (TEP) de un sistema eléctrico de potencia (SEP) a corto plazo y largo plazo, aplicando conmutaciones en la red de transmisión, contingencias y se considera los rangos máximos de capacidad de líneas de transmisión, los cuales estarán en función de un SIL ideal. El modelo propuesto se basa en la aplicación de flujos óptimos de potencia DC (OPF-DC), lo cual permitirá reducir costos de operación y definir los costos de inversión sin que la estabilidad del sistema se vea afectada. La investigación no considera el racionamiento de la demanda, la metodología será aplicada al modelo de 118 barras del IEEE, el cual será objeto de análisis al variar el número máximo de líneas de transmisión que pueden ser conmutadas, obteniendo como resultado de la aplicación de la TEP los equipos que deben ser instalados en el SEP, para evitar problemas de estabilidad. El periodo de planificación se define para 2 y 10 años con incremento de la demanda. Adicionalmente, se mostrarán cuadros comparativos de los flujos de potencia, ángulos de voltaje y potencia despachada, en condiciones actuales de operación respecto a los escenarios planificados.

Abstract: In the present research, a methodology is proposed to solve the transmission expansion planning (TEP) of an electric power system (EPS) in the short and long term, applying switching in the transmission lines, contingencies N-1 and considering the ranges maximum capacity of transmission lines, which will be based on an ideal SIL. The proposed model is based on the application of optimal power flows DC (OPF-DC), which will allow reducing operating costs and defining investment costs without affecting the system stability. The investigation does not consider load shedding schedules, the methodology will be applied to the IEEE 118 bus-bar system, which will be analyzed by varying the maximum number of transmission lines that can be switched, obtaining as a result of the application of the TEP the equipment that must be installed in the SEP, to avoid stability problems. The planning period is defined for 2 and 10 years with an increase in demand. In addition, comparative tables of power flows, voltage angles, and power dispatch, in current operating conditions with respect to the planned scenarios will be shown.

Power System Stabilizer Adaptive Tuning Based on Decision Trees and a Heuristic Optimization Process

Resumen: Este artículo presenta un enfoque novedoso para amortiguar de forma adaptativa las oscilaciones de baja frecuencia mediante un clasificador de árboles de decisión que utilizan como entradas las señales de frecuencia y potencia de las barras de generación sensadas por el sistema de monitoreo de área amplia (WAMS). El ajuste adaptativo de los estabilizadores de sistemas de potencia (PSS) convencionales (p.ej., PSS1A, PSS2A, PSS2B), que se encuentran disponibles en el sistema, se realiza al modificar los parámetros óptimos de sintonización del PSS, mediante el análisis de los modos críticos de los escenarios operativos utilizando el algoritmo de optimización heurística de mapeo media- varianza (MVMO). Estos parámetros por escenario pueden ser seleccionados mediante un clasificador inteligente basado en árboles de decisión con el objetivo de adaptar la sintonización del PSS a las condiciones de operación. Dicho proceso se implementa en PowerFactory de DIgSILENT mediante la herramienta de análisis modal, se determinan los modos críticos, para el caso de simulación. Mientras en tiempo real, los modos críticos son obtenidos por medio del algoritmo de identificación modal establecido con la matriz Pencil de las señales WAMS. La metodología planteada se aplica al sistema New York-New England de 66-Barras, obteniéndose la mejor respuesta dinámica del sistema con los PSS adaptativos a las diferentes condiciones operativas del sistema. Además, se compara la respuesta con el PSS4B que se caracteriza por monitorear varias frecuencias de los modos de oscilación presentes en la operación del sistema y así presentar los beneficios a la contribución propuesta.

Abstract: This paper presents a novel approach for adaptively damping low-frequency electromechanical oscillations via the application of decision trees that uses as inputs frequency and power signals of generation buses monitored by the wide-area measurement system (WAMS). This methodology can be applied for adaptive tuning of conventional Power System Stabilizers (e.g., PSS1A, PSS2A, PSS2B), generally available in actual power systems. It is done by adjusting the PSS tuning parameters by analyzing critical oscillation modes for different operational scenarios using the Mean-Variance Mapping Optimization (MVMO) heuristic algorithm. An intelligent classifier selects the PSS’s optimal parameters for each scenario based on Decision Trees with the objective of adapting the PSS tuning to the operating conditions. This process uses PowerFactory of DIgSILENT and critical modes are determined using modal analysis for simulation. In real-time, binding modes are derived by modal identification algorithm established with matrix Pencil of WAMS-signals. Such a methodology is applied to the 66-Bus New York-New England test power system, showing an excellent dynamic response in adapting PSS tuning to the different power system conditions. In addition, the response is compared with the PSS4B, which is characterized by monitoring various frequencies of the oscillation modes present in the system operation, thus presenting the benefits of proposed contribution.

Recovery of Aluminum from Blister Packaging by Thermomechanical Means

Resumen: Se planteó un proceso de recuperación de aluminio por calentamiento de los empaques tipo blíster utilizados por la industria farmacéutica, los blísteres empleados para este estudio fueron los Push Thruogh Blister (tipo 1). El proceso consistió en someterlos a temperaturas de 180°C durante 8 minutos y otros a 200°C durante 6 minutos y romper los enlaces que mantienen unidas las láminas de aluminio al polímero sin degradarlo. El porcentaje de láminas de aluminio recuperadas fue del 66,7%. El aluminio recuperado fue compactado antes de ser fundido, para el proceso de fusión se agregó fundente en una relación del 1% del peso total del material a fundir, y 0,25% de peso en desgasificante, el material se fundió a 750°C durante una hora obteniendo un rendimiento del 90%. El material se caracterizó mediante ensayos de dureza, metalográficos y de espectroscopía, y se obtuvo como resultado que el aluminio recuperado se asemeja a una aleación para fundición 1XX.X (Al > 99,0%). Adicionalmente, se realizaron ensayos DSC a cuatro muestras del polímero de los blísteres, con lo cual se determinó que una de las claves para el éxito del método planteado es que el polímero se comporte netamente como un material amorfo ante los incrementos de temperatura.

Abstract: An aluminum recovery process was proposed by heating the blister packs used in the pharmaceutical industry, Push through Blister (type 1). The method consisted of using an electric muffle to break the bonds that hold the aluminum sheets and the polymer together without degrading it. The temperature and time used to process the materials were 180 °C for 8 minutes. Some samples were reprocessed at 200 °C for 6 minutes and then passed between the rollers of a duo type laminator to extract the aluminum foil. The average percentage of recovered aluminum foil was 66.7%. The recovered aluminum was compacted before melting. For the melting process, flux was added in a ratio of 1% of the total weight of the material to be melted, and 0.25% w/w degasser, the material was melted at 750 ° C for one hour obtaining yield of 90%. The cast metal was subjected to hardness, metallographic and spectroscopy tests, determining that the recovered aluminum resembles a 1XX.X (Si) foundry alloy. Additionally, DSC tests were carried out on four samples of the blisters polymer, with these results it was evident that the major factor for the success of the proposed method is that the polymer behaves clearly as an amorphous material when temperature increases.

Review of Design Standards for Confined Masonry in Latin America: Proposals for the Ecuadorian Construction Standard

Resumen: La edificación de mampostería confinada (MC) es una tipología estructural de uso extendido en Latinoamérica para viviendas de baja a mediana altura, puesto que, con un adecuado diseño y ejecución en obra, ha mostrado un buen desempeño sísmico. Es importante extraer lecciones del comportamiento de esta tipología ante terremotos recientes y actualizar las normas de diseño de acuerdo al estado del conocimiento. Precisamente, la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC) se encuentra en un proceso de actualización. Con tal motivación, el presente trabajo se planteó como una revisión comparativa entre los capítulos de la NEC encargados del diseño de MC y varias normas latinoamericanas. Se contrastaron las disposiciones más importantes de tres secciones específicas: 1) materiales, 2) requerimientos constructivos y 3) resistencia a carga lateral de los muros. Considerando la realidad tecnológica y la práctica constructiva del país, se identificaron deficiencias y limitaciones en la NEC. Además, con base en resultados experimentales, se corroboró la mayor fiabilidad de la fórmula con un enfoque Coulomb para estimar la resistencia a carga lateral de los muros de MC. Finalmente, se plantearon conclusiones y recomendaciones para la actualización de la norma nacional en lo tocante a MC.

Abstract: Confined masonry (CM) construction is a structural typology widely used in Latin America for low to medium-rise buildings, since with an adequate design and execution on site, it has shown a good seismic performance. It it is important to draw lessons from the behavior of this typology in recent earthquakes and update the design standards according to the state of knowledge. Precisely, the Ecuadorian Construction Standard (NEC) is in a process of updating. With such a motivation, the present work was conceived as a comparative review between the chapters of the NEC of CM design and several Latin American standards. The most important provisions of three specific sections were contrasted: 1) materials, 2) construction requirements and 3) lateral load strength of walls. Considering the technological reality and the constructive practice of the country, deficiencies and limitations in the NEC were identified. In addition, based on experimental results, the greater reliability of the formula with a Coulomb approach to estimate the lateral load strength of CM walls was corroborated. Finally, conclusions and recommendations were made for updating the national standard regarding CM.

Computational Fluid Dynamics CFD - Flow 3D of Local Scoure in Pier Bridges

Resumen: Dentro del Centro de Investigaciones y Estudios en Recursos Hídricos (CIERHI), se realizó el análisis experimental en modelo físico de fenómenos de turbulencia, causantes de erosión alrededor de pilas de puentes (Chiliquinga & Pinto, 2019). Se utilizaron los datos del modelo experimental mencionado, como base de calibración para la modelación numérica tridimensional de la erosión alrededor de pilas de puentes, utilizando el paquete computacional FLOW-3D. Una vez calibrado el modelo, se mejoraron las condiciones con las que se realizó el modelo físico, ya que en los resultados experimentales se determinó que era necesario un lecho de arena más profundo para poder determinar la máxima erosión. En el modelo numérico se colocaron las condiciones óptimas para obtener resultados sin las limitaciones físicas que se tiene en un modelo experimental, obteniendo así resultados de máxima erosión alrededor de pilas de puentes, dichos resultados se compararon con valores calculados en función de diferentes ecuaciones empíricas.

Abstract: Within the Centro de Investigaciones y Estudios en Recursos Hídricos (CIERHI), the experimental analysis was carried out in a physical model of turbulence phenomena, which causes erosion around bridge piers (Chiliquinga & Pinto, 2019). The data of the experimental model was used as a calibration base for the three-dimensional numerical modeling of erosion around bridge piers, using the FLOW-3D computational package. Once the model was calibrated, the conditions with which the physical model was made were improved, since in the experimental results it was determined that a deeper sand bed was necessary to be able to determine the maximum erosion. In the numerical model, the optimal conditions were placed to obtain results without the physical limitations that exist in an experimental model, thus obtaining results of maximum local scour in pier bridge, these results were compared with values calculated based on different empirical equations.

An Exact Approach for the Graph Equipartitioning Problem in Connected Components

Resumen: En el presente trabajo, el problema de equiparticionamiento de grafos en componentes conexas es estudiado. El problema consiste en particionar un grafo no dirigido con costos sobre las aristas en un número fijo de componentes conexas, tal que el número de nodos en cada componente difiera en a lo más una unidad y el costo total de las aristas con nodos finales en la misma componente sea minimizado. Se presentan varios modelos de programación lineal entera usando diferentes enfoques (maximización de los costos de las aristas del corte y minimización de los costos de las aristas en cada componente conexa) y sus resultados son comparados. Además, se exponen varias familias de desigualdades válidas asociadas a los poliedros de estas formulaciones, junto con un algoritmo exacto tipo Branch & Cut. Finalmente, se reportan resultados computacionales basados en instancias simuladas de diferentes tamaños.

Abstract: In the present work, the graph equipartitioning problem in connected components is studied. The problem consists of partitioning an undirected graph with cost on the edges into a fixed number of connected components, such that the number of nodes in each component differs in at most one unit and the total cost of the edges with end-nodes in the same connected component is minimized. Several integer linear programming models using different approaches (maximizing the edges in the cut or minimizing the edges in the connected components) are presented and the results are compared. Moreover, several families of valid inequalities associated to the polytope of these formulations, together with a Branch & Cut algorithm are exposed. Finally, computational results based on simulated instances of different sizes are reported.

Operational Reliability, Availability and Maintainability Model for a Gas Compression Plant

Resumen: La presente investigación tuvo como finalidad el desarrollo de un modelo de confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad operacional que permitió el cálculo de disponibilidad y estimaciones de confiabilidad de equipos y sistemas pertenecientes a la planta compresora Jusepín 12 de Petróleos de Venezuela (PDVSA) Compresión Gas Maturín, ubicada en el Complejo Jusepín de PDVSA. El estudio consistió en una investigación de campo, descriptiva, no experimental de tipo proyecto factible. Para el desarrollo del modelo se utilizaron herramientas basadas en el Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (CDM). Para facilitar el manejo del histórico de fallas, se utilizó el software XAMPP (MySQL, PHP, APACHE); para el desarrollo de bases de datos y en el diseño y simulación del modelo se utilizaron los softwares Crystal Ball y Raptor. El resultado fue un modelo que permitió realizar los cálculos de disponibilidad y proyecciones de confiabilidad de la planta, mediante la generación de un número preestablecido de escenarios y la realización de análisis de sensibilidad, que fijó el impacto de cada componente del sistema en los factores de disponibilidad, todo esto como requerimiento para la realización de planes de mantenimiento predictivo.

Abstract: The purpose of this research was the development of a reliability, availability and operational maintainability model that allowed the calculation of availability and reliability estimates of equipment and systems belonging to the Jusepin 12 compression plant of Petroleos de Venezuela (PDVSA), Maturin Gas Compression, located in the Jusepin Complex of PDVSA. The study consisted of a field investigation, descriptive, and non-experimental of type feasible project. For the development of the model, tools based on Reliability, Availability and Maintainability (RAM) Analysis were used. For the easy fault history management, the XAMPP (MySQL, PHP, APACHE) software was used for the database development, and Crystal Ball and Raptor software were used for designing and simulation of the model. The result was a model that allowed the availability calculations and reliability projections for the plant, by generating a preestablished number of scenarios and performing sensitivity analyses, that determined the impact of each system component on the availability factors, all this as a requirement for the development of predictive maintenance plans.