Establecimiento de un grupo de inidicadores para la toma de decisiones en el sector vivienda utilizando técnicas de minería de datos

Proyecto de Graduación (Maestría en Computación con énfasis en Sistemas de Información) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Departamento de Computación, 2003.El sector vivienda, es un sector de suma importancia para el desarrollo del país y su crecimiento desordenado ha generado un impacto negativo en los últimos años. Si consideramos los últimos datos presentados como parte del trabajo del Plan de Desarrollo Urbano, son evidentes las lamentables tendencias que presenta el desarrollo urbano costarricense. Muchos de estos problemas se podrían evitar o minimizar, si a la hora de tomar decisiones en este campo se tuviera una visión global de la situación y para ello las instituciones coordinaran entre si, aportando cada una la información que le corresponde según su ámbito de trabajo. En Costa Rica existe una serie de instituciones que generan y procesan informes referentes al sector vivienda, sin embargo, cada una de estas instituciones trabaja por separado, generando datos de interés particular sin tener una visión global de la utilidad general de esa información recopilada, sobre todo del valor agregado de ésta en la toma de decisiones. Con ello se pierde el valor agregado de la labor desempeñada por los profesionales y los políticos en esta área. Por ejemplo, el Ministerio de Vivienda tiene información sobre la cual se basa para tomar sus decisiones, pero muchas veces no se asocia esta información con la de la Comisión Nacional de Emergencia, la cual tiene datos sobre las principales zonas de riesgo o bien con Acueductos y Alcantarillados para informarse sobre la distribución de los mantos acuíferos o la disponibilidad de agua potable en una zona determinada. Este problema se presenta en casi todas las instituciones u organizaciones, incluyendo las mismas municipalidades. Según un análisis preliminar y realizado de forma manual, se notó la presencia en ciertas viviendas de casos de enfermedades tales como alergias, asma y otras enfermedades de tipo respiratorio, relacionadas con el hacinamiento provocado por la construcción actual (casas totalmente pegadas unas de otras, dimensiones muy pequeñas, poca ventilación e iluminación, entre otros). Esto se podría evitar si, a la hora de establecer las políticas de vivienda, éstas se basaran en la información de los entes de salud relacionada con las enfermedades provocadas por aspectos directamente vinculados a las viviendas. Ante la situación descrita anteriormente es que se determinó la necesidad de crear una serie de indicadores que sean apoyo para la toma de decisiones. Para ello se presenta el siguiente trabajo, el cual es el informe final de tesis, para optar por el grado de Máster en Computación con énfasis en Sistemas de Información del Instituto Tecnológico de Costa Rica. En este trabajo se presenta una metodología para la creación de Indicadores para la toma de decisiones en el sector vivienda, utilizando técnicas de minería de datos. Se analizaron las necesidades de información del sector vivienda, la información disponible, las técnicas de minería de datos existentes, se determinaron las más apropiadas y se finalizó con un prototipo utilizando el programa SQL Server 2000. En este trabajo es de suma importancia resaltar la relación de la ciencia de la computación con otras áreas, para el particular, el sector vivienda del país. También se deja plasmado en este documento la necesidad de seguir trabajando en el tema y se dan algunas recomendaciones.Instituto Tecnológico de Costa Rica. Departamento de Computación

eBridge 3.0: Sistema para el monitoreo de puentes

Proyecto de Investigación. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería en Computación. Centro de Investigaciones en Computación (CIC); Escuela de Ingeniería en Construcción. Centro de Investigación en Vivienda y Construcción (CIVCO), 2018El presente documento contiene el informe final del proyecto de investigación eBridge 3.0: Sistema para el monitoreo de puentes. eBridge es un proyecto multidisciplinario coordinado por el Centro de Investigaciones en Vivienda y Construcción de la Escuela de Ingeniería en Construcción y en el que participaron las escuelas de Ingeniería en Electrónica, Computación, Forestal y Producción Industrial; además se contó con participación en algunas tareas de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales. Además de estudiantes de otras carreras como Ingeniería en Diseño Industrial, Ingeniería en Seguridad Laboral e Higiene Ambiental, Ingeniería en Computadores e Ingeniería en Mecatrónica. Dicho proyecto se encuentra dentro programa de investigación eScience. El informe presenta los resultados técnicos principales, agrupados por cada uno de los objetivos específicos planteados al inicio del proyecto, siendo el objetivo general el desarrollar un prototipo de sistema integrado de información para consultas estratégicas sobre el desempeño de los puentes, basado en datos obtenidos por medio de sistemas de información geográfica, medición cuantitativa del desempeño, modelos de confiabilidad estructural e información técnica de la estructura. Dado que este es un proyecto multidisciplinario, para su ejecución se definió 5 objetivos específicos por área de conocimiento, cada uno de los cuales estuvo a cargo de un investigador, sin embargo, es importante mencionar que cada uno de ellos se encuentra ligado uno con otro y el desarrollo fue conjunto. Los objetivos específicos planteados fueron: Analizar los requerimientos para el establecimiento de un sistema de monitoreo de puentes. Diseñar los protocolos de instrumentación para el monitoreo remoto de puentes. Desarrollar metodologías para el diagnóstico de la condición estructural de puentes. Desarrollar metodologías para evaluar la vulnerabilidad ambiental de los puentes. Diseñar un prototipo de sistema de inteligencia de negocios para la toma de decisiones. En la primera etapa del proyecto eBridge (eBridge 1.0: Predicción remota de fallas en puentes) se identificaron metodologías y herramientas para la determinación de las variables que más influyen en el desempeño estructural de una estructura de puente. En la segunda etapa eBridge 2.0: Sistema integrado para el desempeño de puentes, se trabajaron herramientas para la integración de la información que sea la base de un sistema nacional de monitoreo de estructuras de puentes, con un fuerte apoyo tecnológico y motivando cada vez más el uso de tecnología. Se trabajó en varias áreas la integración de sistemas, instrumentación, evaluación de estructuras y modelo de confiabilidad y sistemas de información geográfica. En esta tercera etapa se trabajó en el diseño de un prototipo de un sistema de monitoreo de salud estructural de puentes, que incluya metodologías de evaluación principalmente no destructivas, análisis de riesgos ambientales, diagnóstico e inteligencia de negocios para estudios de confiabilidad en puentes

COrrosión del concreto reforzado y DEgradación de sus propiedades MECánicas (CODE_MEC1): Etapa 1 Estudio experimental y modelación computacional de la carbonatación del concreto

Proyecto de Investigación (Código: 1490017) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Escuela de Ingeniería en Construcción, 2018En el sector civil de la construcción, el concreto y el refuerzo metálico representan aun los materiales de mayor importancia, aunque sean muy vulnerables por los agentes atmosféricos, como en el caso de su degradación por corrosión. En Costa Rica debido a la falta de métodos de monitoreo de las estructuras existentes, sumado a una deficiente política preventiva en términos de mantenimiento, se hace urgente el desarrollo de modelos predictivos que permitan intervenir a tiempo cualquier tipología de estructura antes de que comprometa de alguna forma la integridad de los usuarios. En este informe se presentan los resultados de un proyecto de investigación que abarca el estudio de la carbonatación del concreto por causa del gas CO2. En el proyecto se considera solamente el estudio experimental y la modelación de la carbonatación sin la presencia del refuerzo metálico. Se usan métodos de carbonatación en cámara acelerada y ensayos de difracción de rayos X, químicos y no destructivos con el objeto de obtener datos experimentales que sirvan de base para el desarrollo de un modelo computacional del mecanismo reactivo-difusivo de carbonatación. El modelo computacional ha sido validado comparando los resultados numéricos con los valores experimentales obtenidos con la campaña experimental. De acuerdo a los resultados obtenidos se puede concluir que el modelo describe satisfactoriamente el proceso de carbonatación y simula correctamente el avance del frente de carbonatación en el tiempo

eBridge: Predicción remota de fallas en puentes

En el año 2010, un grupo multidisciplinario con presencia de  profesionales en las áreas de construcción, computación, electrónica, diseño industrial y forestal, inician el reto de ofrecer a la comunidad herramientas avanzadas de computación para la resolución de problemas de diferente naturaleza. Es así como nace el grupo de investigación eScience en el Tecnológico de Costa Rica (TEC). Una de las tareas más importantes asignadaspara ese año fue la elaboración de propuestas de investigación que reunieran a estos profesionales y que pudieren aportar  soluciones para la resolución de algún problema de interés nacional. Nacieron entonces los proyectos conocidos como eBridge, iReal y Teprha. En el presente artículo se describe el proyecto eBridge: Predicción remota de fallas en puentes,las áreas de trabajo, su alcance y el futuro del proyecto

Desarrollo de un modelo de confiabilidad para el análisis del desempeño de puentes: un caso de estudio en Costa Rica

In 2013, as part of the e-bridge research project developed by the Institute of Technology of Costa Rica (TEC), a series of non-destructive loading tests were performed in a bridge located over the Purires River, San Isidro de El Guarco, Cartago using a Wireless Sensor Network (RIDS) to collect strain data. The research project intends, among other objectives, to develop a reliability model to assess the structural performance of bridges and providing key output variables to estimate reliability parameters such as failure probability, survival probability and reliability index. The latter information would be important to support a decision making system in terms of a bridge maintenance program.In this paper, the results obtained using three static non-destructive loads over the Purires Bridge are discussed. Statistical techniques such as goodness of fit tests and Monte Carlo simulation were used to calculate critical structural and reliability indicators. Two of the static tests passed the international references in terms of reliability index; however, one of the statics loads (Case I) failed the analysis reporting a failure probability of 0.047 with a low reliability index of 1.667. It is worthwhile to mention that the same bridge suffered a moderate failure in a critical beam which would help to validate the methodologies and tools used in this project.En el año 2013, como parte de los objetivos del proyecto de investigación eBridge del Tecnológico de Costa Rica, se realizaron varias pruebas de carga (no destructivas) en el puente que se ubica sobre el río Purires, en la entrada a San Isidro de El Guarco, Cartago, en la Ruta Nacional 1 o carretera Interamericana Sur. Para ello se utilizó una red inalámbrica de sensores (RIDS). Dicho proyecto pretende proponer un modelo de confiabilidad para evaluar el rendimiento estructural de puentes y de esta manera proveer parámetros específicos que ayuden a estimar su vida útil y saber en qué momento intervenirlo de manera preventiva.En este artículo se presentan los resultados obtenidos al realizar tres pruebas estáticas de carga, en las que se midieron variables críticas tales como como deformación, desplazamiento y deflexión. Se aplicaron técnicas estadísticas de bondad de ajuste para las deformaciones (strains) y, mediante pruebas de hipótesis, se determinó si los datos obtenidos en cada caso se ajustan adecuadamente o no a una distribución normal. Seguidamente, se utilizó la simulación Monte Carlo para obtener un índice de confiabilidad basado en la probabilidad de supervivencia y la probabilidad de falla para cada condición de carga estática. Los resultados arrojaron datos importantes en cuanto a la probabilidad de falla (Probabilidad= 0.047) para un caso de carga estática, posteriormente al estudio realizado, en dicho puente se produjo una falla de impacto moderado en una de las vigas de soporte, constatando así la veracidad del estudio y la utilidad de las herramientas utilizadas

Development of a reliability model for performance analysis of bridges. A case study in Costa Rica

En el año 2013, como parte de los objetivos del proyecto de investigación eBridge del Tecnológico de Costa Rica, se realizaron varias pruebas de carga (no destructivas) en el puente que se ubica sobre el río Purires, en la entrada a San Isidro de El Guarco, Cartago, en la Ruta Nacional 1 o carretera Interamericana Sur. Para ello se utilizó una red inalámbrica de sensores (RIDS). Dicho proyecto pretende proponer un modelo de confiabilidad para evaluar el rendimiento estructural de puentes y de esta manera proveer parámetros específicos que ayuden a estimar su vida útil y saber en qué momento intervenirlo de manera preventiva.En este artículo se presentan los resultados obtenidos al realizar tres pruebas estáticas de carga, en las que se midieron variables críticas tales como como deformación, desplazamiento y deflexión. Se aplicaron técnicas estadísticas de bondad de ajuste para las deformaciones (strains) y, mediante pruebas de hipótesis, se determinó si los datos obtenidos en cada caso se ajustan adecuadamente o no a una distribución normal. Seguidamente, se utilizó la simulación Monte Carlo para obtener un índice de confiabilidad basado en la probabilidad de supervivencia y la probabilidad de falla para cada condición de carga estática. Los resultados arrojaron datos importantes en cuanto a la probabilidad de falla (Probabilidad= 0.047) para un caso de carga estática, posteriormente al estudio realizado, en dicho puente se produjo una falla de impacto moderado en una de las vigas de soporte, constatando así la veracidad del estudio y la utilidad de las herramientas utilizadas. In 2013, as part of the e-bridge research project developed by the Institute of Technology of Costa Rica (TEC), a series of non-destructive loading tests were performed in a bridge located over the Purires River, San Isidro de El Guarco, Cartago using a Wireless Sensor Network (RIDS) to collect strain data. The research project intends, among other objectives, to develop a reliability model to assess the structural performance of bridges and providing key output variables to estimate reliability parameters such as failure probability, survival probability and reliability index. The latter information would be important to support a decision making system in terms of a bridge maintenance program.In this paper, the results obtained using three static non-destructive loads over the Purires Bridge are discussed. Statistical techniques such as goodness of fit tests and Monte Carlo simulation were used to calculate critical structural and reliability indicators. Two of the static tests passed the international references in terms of reliability index; however, one of the statics loads (Case I) failed the analysis reporting a failure probability of 0.047 with a low reliability index of 1.667. It is worthwhile to mention that the same bridge suffered a moderate failure in a critical beam which would help to validate the methodologies and tools used in this project.

Análisis de requerimientos para un sistema nacional de monitoreo de puentes

Bridges represent a fundamental component of the road infrastructure of any country. Damages and deficiencies in bridges can have a direct impact on the execution of socio-economic activities of the general population. In Costa Rica, a complete inventory of bridges on national routes is not yet available, so it is very difficult to know their real condition to design and develop an adequate long-term maintenance and intervention plan, as well as to prioritize the investment of governmental resources. To address this problem, the e-Bridge 3.0 research project at the Technological Institute of Costa Rica, has as its main objective to design a prototype of a bridge monitoring system that allows the integration of information from existing bridge structures in order to support the decision making by various actors and institutions in the area of road management. As a basis for the design of the prototype, a phase of requirements analysis was carried out, including a review of related works and a detailed comparison of existing systems that led to the identification of the actors, information and main processes that should be taken into account for a system of this type. A workshop was also held with a group of potential users of the system to validate the requirements. This article summarizes the results obtained from the analysis of the most important functional requirements for a national bridge monitoring systemLos puentes representan un componente fundamental de la infraestructura vial de cualquier país. Daños y deficiencias en puentes pueden tener un impacto directo en la ejecución de actividades socio-económicas de la población en general. En Costa Rica, aún no se cuenta con un inventario completo de puentes en rutas nacionales por lo que resulta muy difícil conocer su condición real para poder diseñar y desarrollar un adecuado plan de mantenimiento e intervención a largo plazo, así como priorizar mejor la inversión de recursos estatales. Para abordar este problema, el proyecto de investigación e-Bridge 3.0 planteado en el Instituto Tecnológico de Costa Rica, tiene como objetivo principal diseñar un prototipo de un sistema de monitoreo de puentes que permita integrar información de las estructuras existentes con el fin de apoyar la toma de decisiones por parte de diversos actores e instituciones en el área de gestión vial. Como base para el diseño del prototipo, se realizó una fase de análisis de requerimientos, incluyendo una revisión de trabajos relacionados y una comparación detallada de sistemas existentes que condujeron a la identificación de los actores, la información y los procesos principales que deben ser tomados en cuenta por un sistema de este tipo. También se llevó a cabo un taller de consulta con un grupo de potenciales usuarios del sistema para validar los requerimientos. Este artículo resume los resultados obtenidos del análisis de los requerimientos funcionales más importantes que debe considerar un sistema nacional de monitoreo de puentes

Priorización de intervenciones en puentes utilizando indicadores

This article present some of the general results of the Extension Project: Prioritization of Bridge Structures Using Performance Indicators: Pilot Plan Municipality of El Guarco, this project was executed between January 2018 to December 2019, by the Instituto Tecnológico de Costa Rica. The importance of having tools to prioritize the interventions to be carried out on a group of bridges is shown in the article and the methodology used for such prioritization is described. The proposed methodology is based on the use of 3 strategic indicators: BCI, VAM and USO, defined as technical indicators, complementing this calculation with a socioeconomic indicator, to finally have a list of interventions prioritized in a comprehensive way.El artículo presenta algunos de los resultados generales del Proyecto de Extensión: Priorización de Estructuras de Puentes Utilizando Indicadores de Desempeño: Plan Piloto Municipalidad de El Guarco, este proyecto se ejecutó entre enero 2018 a diciembre 2019, por parte del Instituto Tecnológico de Costa Rica.  Se muestra en el artículo la importancia de contar con herramientas para priorizar las intervenciones a realizar sobre un grupo de puentes y se describe la metodología utilizada para dicha priorización. La metodología propuesta se basa en el uso de 3 indicadores estratégicos: BCI, VAM y USO, definidos como indicadores técnicos, complementando este cálculo con un indicador socioeconómico, para tener finalmente una lista de intervenciones priorizada de forma integral

Priorización de intervenciones en puentes utilizando indicadores

This article present some of the general results of the Extension Project: Prioritization of Bridge Structures Using Performance Indicators: Pilot Plan Municipality of El Guarco, this project was executed between January 2018 to December 2019, by the Instituto Tecnológico de Costa Rica. The importance of having tools to prioritize the interventions to be carried out on a group of bridges is shown in the article and the methodology used for such prioritization is described.The proposed methodology is based on the use of 3 strategic indicators: BCI, VAM and USO, defined as technical indicators, complementing this calculation with a socioeconomic indicator, to finally have a list of interventions prioritized in a comprehensive wayEl artículo presenta algunos de los resultados generales del Proyecto de Extensión: Priorización de Estructuras de Puentes Utilizando Indicadores de Desempeño: Plan Piloto Municipalidad de El Guarco, este proyecto se ejecutó entre enero 2018 a diciembre 2019, por parte del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Se muestra en el artículo la importancia de contar con herramientas para priorizar las intervenciones a realizar sobre un grupo de puentes y se describe la metodología utilizada para dicha priorización.La metodología propuesta se basa en el uso de 3 indicadores estratégicos: BCI, VAM y USO, definidos como indicadores técnicos, complementando este cálculo con un indicador socioeconómico, para tener finalmente una lista de intervenciones priorizada de forma integra

Estudio experimental de la carbonatación del concreto

In the construction sector, the concrete and the steel bars represent still the key components, although they are very vulnerable by the atmospheric agents, as in the case of their degradation caused by corrosion. In Costa Rica, due to the absence of effective monitoring methods of civil structures and preventive maintenance actions, predictive model are required to avoid damages to the structure and protect the safety of the users. In this work, we present the results of a study for the carbonation due to the CO2 gas, considering the experimental study of the concrete carbonation without the reinforcing bar. We use an accelerated carbonation chamber under strictly controlled conditions, X ray diffraction and chemical analysis to verify the progress of the carbonation depth in time. The experimental results show the effectiveness of the accelerated carbonation process and give the compression strength of the concrete samples for the different carbonation depth measured in time.En el sector civil de la construcción, el concreto y el refuerzo metálico representan aun los materiales de mayor importancia, aunque sean muy vulnerables por los agentes atmosféricos, como en el caso de su degradación por corrosión. En Costa Rica, debido a la falta de métodos de monitoreo de las estructuras existentes y a una deficiente política preventiva en términos de mantenimiento, se hace urgente el desarrollo de modelos predictivos que permitan intervenir a tiempo las estructuras antes de que se comprometa de alguna forma la integridad de los usuarios. En este artículo se presentan los resultados de una investigación sobre la carbonatación por causa del gas CO2, considerando el estudio experimental de la carbonatación del concreto sin la presencia del refuerzo metálico. Se usan métodos de carbonatación en cámara acelerada bajo condiciones muy controladas, ensayos de difracción de rayos X y químicos con el propósito de verificar el avance de la profundidad de carbonatación en el tiempo. Los resultados experimentales demuestran la efectividad del proceso en la cámara de carbonatación acelerada y brindan la variación de la resistencia a compresión de los especímenes de concreto, con el avance del frente de carbonatación en el tiempo