Abstract

La creciente preocupación por el deterioro del medio ambiente ha llevado al desarrollo de nuevas tecnologías para el almacenamiento de energía eléctrica. Lo anterior como alternativa para afrontar el desafío que constituye tener sistemas eléctricos energéticamente sostenibles y que a su vez garanticen seguridad de suministro. Todo este desarrollo potencia la inclusión de vehículos eléctricos y la generación de energía a partir de fuentes renovables, sin embargo, esto también provoca cambios en el estado actual del mercado eléctrico. Estos cambios pueden originar un problema de incertidumbre sobre los efectos que se producen en la curva de carga, debido principalmente a la alta demanda eléctrica por la recarga de las baterías de un gran número de vehículos y por permitir una mayor participación de autogeneración. Con el objetivo de preparar el sistema eléctrico para enfrentar dichos cambios, es necesario implementar herramientas como los modelos, que permitan identificar las ventajas e inconvenientes que se pueden presentar. En esta tesis se expone un modelo de simulación para identificar y evaluar los efectos en la curva de carga a partir de dos variables clave. La primera, el porcentaje de penetración tanto de vehículos eléctricos como de micro generación con paneles solares. La segunda, la hora en la que se realiza la recarga de las baterías. Este modelo permite analizar la interacción entre la oferta y la demanda de energía cuando entran en el Sistema Interconectado Nacional las tecnologías ya mencionadas. Los resultados encontrados muestran que, en ausencia de políticas energéticas, una gran penetración de vehículos eléctricos y de sistemas fotovoltaicos para autogeneración podría afectar la estabilidad de la fuente de alimentación. Lo anterior evidencia la importancia de construir un plan que prepare al mercado eléctrico para soportar la entrada de nuevas tecnologías, dado que los efectos en la red varían de acuerdo a las estrategias definidas por el gobierno Abstract: The growing concern about the environmental degradation has led to the development of new technologies for electrical energy storage as an alternative to face the challenge of having energy -efficient electrical systems that ensure security of supply. This development enhances the inclusion of electric vehicles and the generation of energy from renewable sources, but also makes changes in the current state of the electricity market. The changes can lead to the generation of uncertainty problems in the effect s on the load curve due to a high electricity demand when batteries from a large number of vehicles are recharged and to a greater participation in auto - generation. In order to prepare the Electricity System to face the changes, we require to establish a m odel that allows it to determine the effect on the load curve due to the emerging electrical technologies. In this thesis, we present a simulation model for the identification and evaluation of the effects on the load curve from two key variables. The first variable is the percentage of penetration of both electric and micro - generation vehicles with solar panels; The second variable is the moment at which the batteries are recharged. This model allows analyzing the interaction between the supply and the demand of energy when the technologies already mentioned enter into the national power grid . The results show that, in the absence of energy policies, a large penetration of electric vehicles and photo -voltaic systems for auto -generation could affect the stability of the power supplies. This shows the importance of constructing a plan that prepares the electric market to support the emerging technologies, since the effects on the network vary according to the strategies defined by the government.

Abstract

El aumento en la contaminación ambiental, el precio del petróleo y la escasez de reservas para suplir la demanda futura, han hecho que el hombre busque nuevas alternativas de combustible para movilizarse. Dentro de las múltiples posibilidades, se encuentran los vehículos eléctricos como una de las opciones más promisorias. Países como Noruega, Francia, Alemania, Estados Unidos y España han incrementado el número de vehículos eléctricos (EVs) en los últimos años. Actualmente, en Bogotá D.C. se adelantan varias pruebas piloto de EVs y se trabaja en la creación de incentivos y leyes que permitan dar viabilidad a la masificación de tecnología en la ciudad. El presente documento describe el proyecto de investigación para desarrollar un modelo de masificación de vehículos eléctricos en Bogotá, considerando características de los vehículos y necesidades de los usuarios en la ciudad. También se evalúan los impactos sobre la red de distribución, el medio ambiente y la infraestructura (estaciones) requerida ante una posible masificación. Abstract. The increase in environmental pollution, oil prices and limited reserves to meet future demand, have made the man look for alternative fuel mobilize. Among the many possibilities, electric vehicles are one of the most promising options. Countries such as Norway, France, Germany, USA and Spain They have increased the number of electric vehicles (EVs) in recent years. Currently, in Bogotá D.C. several pilot tests of EVs come forward and work on creating incentives and laws allow make viable technology overcrowding in the city.

Abstract

Este trabajo investigativo propone una metodología para aplicar la estrategia de logística colaborativa a la cadena de suministro de productos agrícolas que abastece una localidad en Bogotá. Se realiza una revisión de literatura que permite identificar la estructura y factores determinantes de éxito en la estrategia colaborativa para la gestión de la cadena de suministro, paralelamente se realiza un caracterización in situ de la cadena de suministro objeto de estudio, que permite identificar las ineficiencias susceptibles de mejora, en función de la cual se diseña la metodología propuesta tal que armonice los principios de operación logística colaborativa de la cadena de suministro adaptada a las particularidades del objeto de estudio. Se obtiene una metodología que, aun cuando diseñada en función de la cadena de suministro objeto de este estudio, conserva una estructura genérica flexible que constituye una útil herramienta que apoya la puesta en práctica de las bondades teóricas de la administración de la cadena de suministro, soportando una ventaja competitiva para el sistema productivo. Abstract: This research project proposes a methodology for the collaborative logistics strategy for the supply chain of agricultural products that supplies a locality in Bogotá. A review of the literature is carried out to identify the structure and determining factors of success in the collaborative strategy for the management of the supply chain, at the same time an in situ characterization of the chain of services under study is carried out, which makes it possible to identify the inefficiencies susceptible to improvement, based on which the proposed methodology is designed, that the principles of the collaborative logistics operation of the supply chain are adapted to the particularities of the object of study. A methodology can be obtained that, even though it has been designed according to the supply chain of object of study, a flexible generic structure that is a useful tool that supports the implementation of the therapeutic benefits of the administration of the chain of supply, supporting a competitive advantage for the productive system

Abstract

Las redes de tráfico urbano en las grandes ciudades están siendo ocupadas por una alta demanda de vehículos. Como resultado de este fenómeno, la contaminación, el tiempo total de viaje y el estrés se incrementan considerablemente. Actualmente, los problemas de congestión se investigan a partir de diferentes enfoques, uno de ellos es el modelado dinámico del tráfico vehicular, el cual es un elemento de diseño no para el monitoreo y control de tráfico a través de la gestión de la red semafórica. El modo de operación de los semáforos incide directamente en los índices de desempeñe no de movilidad. Por lo tanto, en la tesis se propusieron tres arquitecturas de control actuado de semáforos, es decir que ajustan sus variables según los volúmenes de tráfico de las vías. Una de estas estrategias es una combinación de sistemas de control cl ́asico con sistemas de control ́optimo organizados en una arquitectura jerárquica, que permitió escalar la coordinación de corredores a escenarios de una escala mayor, teniendo en cuenta las interacciones entre los subsistemas definidos. La metodología para la implementación y posterior validación de los m ́métodos propuestos consistió o en la integración del microfilmador de tráfico SUMO y el entorno de simulación Matlab a través de la interfaz Traci4Matlab, lo que permitió implementar las estrategias en un corredor de 5 intersecciones de la ciudad de Medellín. Los resultados obtenidos reflejaron una mejora entre el 36 % y 63 % de los modos de operación actuados respeto al tiempo fijo. Abstract; Urban traffic networks in big cities are being increasingly occupied by vehicles. As a result of this phenomenon, pollution, time spent by drivers and stress are increased considerably. Currently, congestion problems are investigated from different approaches. One of them is the dynamic modeling of vehicular traffic, which is a major factor in the monitoring and control through traffic light management. The mode of operation of traffic lights directly affects mobility performance index. Therefore in the thesis three traffic control architectures were proposed, they adjust their variables according to the traffic volumes. One of the strategies is a combination of classical control systems with optimal control systems, organized in a hierarchical architecture, which allowed to scale the coordination of corridors a ladder of a larger scale. The methodology for the implementation and validation of the proposed methods consisted of the integration of the SUMO traffic and Matlab through Traci4Matlab interface, which allowed the implementation of the strategies in a corridor of the city Of Medell ́ın. The results obtained describe an improvement between 36 % and 63 % of the modes of operation acted in relation to the fixed time. Real time implem entation is the most viii remarkable advantage, which motivates the use of the linear control

Abstract

Resumen: En el presente documento se describe el desarrollo, la implementación y los resultados obtenidos al aplicar una estrategia de estimación en línea del estado de carga de baterías de litio. La estrategia de estimación presentada involucra técnicas algebraicas para realizar la estimación de la tensión de circuito abierto, y se apoya en el clásico método de Newton para estimar el estado de carga. En este trabajo se desarrolla un modelo matemático para predecir el comportamiento de la batería. También se diseña y construye una plataforma de pruebas en donde se validan las estrategias desarrolladas. Adicionalmente, se presentan los resultados obtenidos y se realiza una comparación con otras técnicas de estimación del estado de carga. Abstract. This document describes the development, testing and results of applying an state of charge online estimation strategy for lithium batteries. The estimation strategy involves algebraic techniques in order to estimate the open circuit voltage, and make use of the classic Newton’s method to estimate the state of charge. In this work, a mathematical battery model are developed. Moreover, the design and construction of a testbench to validate the strategies are presented. In addition, the test results and the comparison between other state of charge estimation strategies are shown.

Abstract

La presente tesis de maestría contiene el desarrollo de una investigación que permite determinar el grado de mejora futuro en la movilidad de una zona de alta congestión vehicular para cualquier ciudad, a través de la medición de la variación del nivel de servicio en las vías urbanas comparando al escenario base con un escenario hipotético en donde hay una implantación de un sistema de cobro por congestión para autos particulares, como medida para desestimular el uso del auto, reducir los flujos vehiculares en las vías en las horas pico y aumentar así los índices de movilidad. La investigación aporta una metodología para determinar la variación del nivel de servicio a partir de la velocidad de circulación de los vehículos en las vías urbanas de una zona congestionada ante la implantación de una tarifa de cobro por congestión. Para ello, se utilizó como herramienta el software de macromodelación PTV Visum 14, por medio del cual se realizó simulaciones tanto para el escenario base como para el escenario hipotético de cobro, con el cual se obtiene las velocidades en cada uno de los segmentos de vías de la zona en estudio. El nivel de servicio se determinó, utilizando los procedimientos de análisis recomendados por el Manual de Capacidad Vial Americano HCM – 2000, en su referente a las vías urbanas. La metodología de investigación, se aplicó para la zona céntrica de la ciudad de Medellín, en donde a partir del análisis e insumos de información secundaria fue posible definir un escenario hipotético de cobro por congestión que se comparó con un escenario base. Los resultados obtenidos indicaron para el escenario hipotético de cobro un 15% de aumento de la velocidad media de circulación en las vías internas y una disminución del 5% de la velocidad media para las vías del anillo circundante (libre de cobro); en cuanto al nivel de servicio de las vías, en la zona interna aproximadamente 2,5 Km (14%) de vías mejoran el nivel de servicio pasando de un nivel de servicio menos favorable a uno más favorable, pese a esta variación, el 40% de vías (7,4 Km) continúan en niveles de servicio desfavorables (D, E y F). Por otro lado, se evaluó el tiempo de viaje en la red para los dos escenarios, obteniéndose que el tiempo medio de recorrido por cada auto en las vías internas se reduce de 3,00 minutos/Km en el escenario base a 2,54 minutos/Km en el escenario con cobro; para toda la red interna y todos los autos se tiene una reducción del 41%, pasando de 5.471,23 a 3.217,87 horas de viaje, lo que en beneficios sociales representados en ahorro del tiempo para todos los usuarios viajantes significa un ahorro de aproximadamente 67,8 Millones de pesos diarios que equivale aproximadamente 16.360 Millones de pesos al año; en cambio para el anillo vial circundante se tiene que los tiempos de viaje totales del anillo se incrementan en un 6%, pasando de 6.741,40 a 7.175,19 horas. El estudio también permitió identificar que el alto grado de congestión de la zona centro de Medellín no sólo es causa del uso del auto particular, sino de otros modos motorizados como las motos, el taxi, y los buses; además, de la invasión de vías y espacios públicos por el comercio informal, por parqueos indebidos y zonas de acopio que reducen la capacidad de las vías. Todos estos resultados permitieron concluir que el escenario de cobro por congestión en la forma como fue evaluado sería una medida que proporciona buenos resultados para mejorar la movilidad del centro de la ciudad de Medellín, pudiendo llegar a obtener mejores resultados con algunos cambios y medidas adicionales como incluir también una tarifa para restringir el uso exagerado de las motos, implementar la reorganización y modernización del transporte público colectivo, mejorar la gestión y control del tránsito mediante políticas de uso y racionalización del espacio público y aparcamientos; políticas de promoción del transporte no motorizado, entre otras. Abstract: this master's thesis contains the development of a research to determine the level of future improvement in the mobility of a high vehicular congestion zone for some city, by measuring the variation in the level of service in comparing urban roads the base with a hypothetical scenario where there is an implementation of a congestion charging system for private cars, as a measure to discourage car use, reduce traffic flows on roads during peak hours and increase mobility rates scenario. The research provides a methodology to determine the variation in the level of service from the speed of vehicles on urban roads in a congested area before the implementation of a congestion charge fee. To this, it was used as tool software macro-model PTV Visum 14, whereby simulations for both the baseline and for the hypothetical scenario collection was performed, which speeds is obtained in each of the segments of roads of the study area. The service level was determined using the analysis procedures recommended by the American Highway Capacity Manual HCM - 2000, as regards urban roads. The research methodology was applied to the central area of the city of Medellin, where from analysis of secondary information and input was possible to define a hypothetical scenario that congestion charging was compared to a baseline scenario. The results showed for the hypothetical scenario of charging 15% increase in the average velocity at the domestic level and a decrease of 5% of the average speed of the surrounding ring roads (free of charge); in the level of service roads in the inner area about 2,5 km (14%) of roads improve the level of service from a level of service less favorable to one more favorable, despite this variation, 40 % of roads (7,4 km) are still in unfavorable operating levels (D, E and F). On the other hand, was assessed travel time on the network for the two scenarios, obtaining the average travel time for each car at the domestic level is reduced to 3,00 minutes/Km in the baseline scenario to 2,54 minutes/Km on stage with collection; for the entire internal network and all cars have a reduction of 41% from 5471,23 to 3217,87 hours of travel, which represented in social benefits in time savings for all travelers it means users save approximately 67,8 million pesos per day or approximately 16360 million pesos a year; in exchange for the surrounding ring road must be total travel time of the ring is increased by 6%, from 6741,40 to 7175,19 hours. The study also identified that the high level of congestion in the downtown area of Medellin is not only because of the use of the private car, but in other ways as motorized bikes, taxis, and buses; Furthermore, the invasion of roads and public spaces for informal trade, for improper parking and storage areas that reduce the ability of the tracks. These results concluded that the scenario of congestion charging in the form as assessed would be a measure that gives good results for improving the mobility of downtown Medellin, but could do better with some additional changes and measures as also include a fee to restrict the excessive use of motorcycles, implement the reorganization and modernization of public transport, improve traffic management and control through use policies and rationalization of public space and parking; policies to promote non-motorized transport, among others.

Abstract

Los rápidos avances tecnológicos han permitido una nueva generación de redes denominadas USN (Ubiquitous Sensor Network), donde los dispositivos móviles y pequeños sensores están presentes en todas partes y se entremezclan en las actividades cotidianas del ser humano. Esta nueva generación de redes permitirá ofrecer diferentes servicios a usuarios, a través de arquitecturas computacionales que integrarán: nuevas tecnologías, aplicaciones tecnológicas, redes de comunicaciones y otros servicios especializados. Con las redes USN se amplían las posibilidades de desarrollo tecnológico, sobre todo en el diseño de “ciudad inteligente”, y en otros sectores importantes de la economía como el agrícola y de transporte, entre otros. La investigación recoge una mirada a las principales propuestas realizadas en diferentes ámbitos por instituciones referentes - en especial en lo definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones – UIT/ITU, que han intentado estandarizar una arquitectura de referencia para este tipo de redes con el fin de reducir las complejidades de integración, el uso de múltiples tecnologías, la heterogeneidad de los diferentes protocolos existentes y facilitar: la interconexión, la comunicación y futuros desarrollos en este campo. A partir de una revisión sistemática y completa en la investigación, se logró la construcción del Estado del Arte que determinó las necesidades y características que deben ser satisfechas por una arquitectura de referencia para las redes USN, en especial, lo referente a calidad de servicio debido a que estas redes por su gran crecimiento y volumen de datos recolectados, no podrán atender la demanda requerida en los próximos años. La investigación aborda un estudio de la implementación de la calidad de servicio en Redes USN, teniendo en cuenta factores como el tiempo, la pérdida de información, diferenciación de servicios de emergencia y la capacidad de la red. Por ejemplo, en entornos inalámbricos es necesario alcanzar estabilidad y poca variabilidad en el tiempo tanto en la transmisión de los datos como en las peticiones realizadas por los diferentes actores. Además, se incorpora en cada una de las capas definidas de la arquitectura de referencia, la calidad de servicio como un componente esencial para garantizar la capacidad de la red para transmitir datos con los niveles de servicio adecuados de acuerdo con cada servicio definido. En las capa de la arquitectura se definen elementos estructurales que permiten pasar entre cada una los parámetros y métricas definidos, que evitan la pérdida o retraso de paquetes asociados a aplicaciones o servicios determinados previamente como críticos. Para el caso de las Redes USN integradas a los servicios ITS, fue necesario asociar un servicio de emergencia al conductor de un vehículo por estados de somnolencia como un evento súbito tal como se propone en (Garcés, Salgado, Andrés, and Henry, 2015). En este caso, los paquetes se transmiten con una clase de servicio mayor a las demás haciendo que en cada capa, la información/paquete tenga un tratamiento especial y prioritario durante su envío al middleware o en otros casos, a las aplicaciones o servicios finales. Dentro de la investigación, se analizaron los protocolos usados actualmente, revisando los modelos que soportan los volúmenes de datos requeridos por este tipo de redes, determinando aplicar en la capa MAC diferenciación de servicio, asociando clases de servicio sobre los paquetes y haciendo que la transmisión de estos, se sintonicen con las demás capas de la Red y con toda la arquitectura. Establecida la necesidad de contar con un modelo de diferenciación de servicio, se determinaron los requerimientos de calidad de servicio. Con la prueba de concepto se pudo utilizar un modelo continúo (transmisión de datos en intervalos de tiempo periódico) y orientado por consultas en donde los datos son solicitados por un receptor, dando origen a un Modelo Hibrido con datos y peticiones en intervalos de tiempo bien definidos a lo largo de la Red USN y de la Arquitectura en general. Por otro lado, y avanzando en el conocimiento de estas redes, dentro de la investigación se propuso una arquitectura de referencia aplicable a un caso de estudio de orden nacional e internacional, tomando el área de los Sistemas Inteligentes de Transporte SIT/ITS, como un sector fundamental en el desarrollo de las naciones y del cual se tiene pleno conocimiento por parte de los involucrados en la investigación. Abstract. The rapid technological advances have allowed a new generation of networks called USN (Ubiquitous Sensor Network), where the mobile devices and small sensors are present everywhere and are intermingled in the daily activities of the human being. This new generation of networks will allow to offer different services to users, through computational architectures that will integrate: New technologies, technological applications, communications networks and other specialized services. With the USN networks the possibilities of technological development are extended, especially in the design of "smart city", and in other important sectors of the economy as the agricultural and transport, among others. The research takes a look at the main proposals made in different fields by relevant institutions - especially as defined by the International Telecommunication Union, ITU-, which have tried to standardize a reference architecture for this type of networks in order to Reduce the complexity of integration, the use of multiple technologies, the heterogeneity of the different existing protocols and facilitate interconnection, communication and future developments in this field. From a systematic and complete review in the investigation, the State of the Art was achieved, which determined the needs and characteristics that must be satisfied by a reference architecture for the USN networks, especially the quality of service due to the fact that these networks due to their great growth and volume of data collected, will not be able to meet the demand demanded in the coming years. The research addresses a study of the implementation of quality of service in USN Networks, taking into account factors such as time, loss of information, differentiation of emergency services and network capacity. For example, in wireless environments it is necessary to achieve stability and little variability in time both in the transmission of data and in the requests made by different actors. In addition, quality of service is included in each of the defined layers of the reference architecture as an essential component to guarantee the capacity of the network to transmit data with the appropriate levels of service according to each defined service. In the layers of the architecture are defined structural elements that allow to pass between each one the defined parameters and metrics, that avoid the loss or delay of packages associated with applications or services previously determined as critical. In the case of USN networks integrated with the ITS services, it was necessary to associate an emergency service to the driver of a vehicle by states of drowsiness as a sudden event as proposed in (Garcés, Salgado, Andrés, and Henry, 2015). In this case, the packets are transmitted with a higher class of service than the others, causing the information / packet to have special and priority treatment during its delivery to the middleware or in other cases to the final applications or services. In the research, we analyzed the protocols currently used, reviewing the models that support the data volumes required by this type of networks, determining to apply service differentiation in the MAC layer, associating service classes on the packets and making the transmission of these, be tuned with the other layers of the Network and with all the architecture. Establishing the need to have a service differentiation model, the quality of service requirements were determined. With the proof of concept it was possible to use a continuous model (data transmission in periodic time intervals) and oriented by queries where the data are requested by a receiver, giving origin to a Hybrid Model with data and requests in good time intervals defined throughout the USN Network and Architecture in general. On the other hand, and advancing in the knowledge of these networks, the research proposed a reference architecture applicable to a national and international case study, taking the area of Intelligent Transport Systems SIT / ITS, as a Fundamental sector in the development of the nations and of which it is had full knowledge on the part of those involved in the investigation.