Optimización del diseño estructural de pavimentos asfálticos para calles y carreteras

gráficos, tablasThe construction of asphalt pavements in streets and highways is an activity that requires optimizing the consumption of significant economic and natural resources. Pavement design optimization meets contradictory objectives according to the availability of resources and users’ needs. This dissertation explores the application of metaheuristics to optimize the design of asphalt pavements using an incremental design based on the prediction of damage and vehicle operating costs (VOC). The costs are proportional to energy and resource consumption and polluting emissions. The evolution of asphalt pavement design and metaheuristic optimization techniques on this topic were reviewed. Four computer programs were developed: (1) UNLEA, a program for the structural analysis of multilayer systems. (2) PSO-UNLEA, a program that uses particle swarm optimization metaheuristic (PSO) for the backcalculation of pavement moduli. (3) UNPAVE, an incremental pavement design program based on the equations of the North American MEPDG and includes the computation of vehicle operating costs based on IRI. (4) PSO-PAVE, a PSO program to search for thicknesses that optimize the design considering construction and vehicle operating costs. The case studies show that the backcalculation and structural design of pavements can be optimized by PSO considering restrictions in the thickness and the selection of materials. Future developments should reduce the computational cost and calibrate the pavement performance and VOC models. (Texto tomado de la fuente)La construcción de pavimentos asfálticos en calles y carreteras es una actividad que requiere la optimización del consumo de cuantiosos recursos económicos y naturales. La optimización del diseño de pavimentos atiende objetivos contradictorios de acuerdo con la disponibilidad de recursos y las necesidades de los usuarios. Este trabajo explora el empleo de metaheurísticas para optimizar el diseño de pavimentos asfálticos empleando el diseño incremental basado en la predicción del deterioro y los costos de operación vehicular (COV). Los costos son proporcionales al consumo energético y de recursos y las emisiones contaminantes. Se revisó la evolución del diseño de pavimentos asfálticos y el desarrollo de técnicas metaheurísticas de optimización en este tema. Se desarrollaron cuatro programas de computador: (1) UNLEA, programa para el análisis estructural de sistemas multicapa. (2) PSO-UNLEA, programa que emplea la metaheurística de optimización con enjambre de partículas (PSO) para el cálculo inverso de módulos de pavimentos. (3) UNPAVE, programa de diseño incremental de pavimentos basado en las ecuaciones de la MEPDG norteamericana, y el cálculo de costos de construcción y operación vehicular basados en el IRI. (4) PSO-PAVE, programa que emplea la PSO en la búsqueda de espesores que permitan optimizar el diseño considerando los costos de construcción y de operación vehicular. Los estudios de caso muestran que el cálculo inverso y el diseño estructural de pavimentos pueden optimizarse mediante PSO considerando restricciones en los espesores y la selección de materiales. Los desarrollos futuros deben enfocarse en reducir el costo computacional y calibrar los modelos de deterioro y COV.DoctoradoDoctor en Ingeniería - Ingeniería AutomáticaDiseño incremental de pavimentosEléctrica, Electrónica, Automatización Y Telecomunicacione

Optimización metaheurística aplicada en la gestión de pavimentos asfálticos

Pavement engineering is a crossroads between geotechnical and transportation engineering with a sound base on construction materials. There are multiple applications of optimization algorithms in pavement engineering, emphasizing pavement management for its socioeconomic implications and back-calculation of layer properties for its complexity. A detailed literature review shows that optimization has been a permanent concern in pavement engineering. However, only in the last two decades, the increase in computational power allowed the implementation of metaheuristic optimization techniques with promising results in research and practice. Pavement management requires powerful optimization tools for multi-objective problems such as minimizing costs and maximizing the pavement state from network to project level with constrained budgets. A substantial amount of research focuses on genetic algorithms (GA), but new developments include particle intelligence (PSO, ACO, and ABC). The study must go beyond small-sized networks to improve the management of existing road infrastructure (pavement, bridges) based on mechanistic and reliability criteria.La ingeniería de pavimentos es una encrucijada entre la ingeniería geotécnica y la ingeniería de transporte con una sólida base en los materiales de construcción. Existen diferentes aplicaciones de los algoritmos de optimización en la ingeniería de pavimentos, las cuales enfatizan la gestión del pavimento por sus implicaciones socioeconómicas y el cálculo inverso de las propiedades de las capas por su complejidad. Una revisión detallada de la literatura muestra que la optimización ha sido una preocupación permanente en la ingeniería de pavimentos; sin embargo, solo en las últimas dos décadas, el incremento del poder computacional permitió la implementación de técnicas de optimización metaheurísticas con resultados prometedores en la investigación y en la práctica. La gestión del pavimento requiere poderosas herramientas de optimización para problemas con objetivos múltiples, como minimizar costos y maximizar el estado del pavimento desde el nivel de la red hasta el del proyecto con presupuestos limitados. Una cantidad sustancial de investigaciones se centra en los algoritmos genéticos (AG), pero los nuevos desarrollos incluyen inteligencia de partículas (PSO, ACO y ABC). El estudio debe ir más allá de las redes de pequeño tamaño para mejorar la gestión de la infraestructura vial existente (pavimento, puentes) con base en criterios mecanicistas y de confiabilidad

Aprovechamiento de los estériles de Marmato

Resumen del informe del Contrato Interadministrativo No. 297 de 2012 “Alternativas de aprovechamiento del material pétreo resultante de la actividad minera en Marmato, a partir de la realización de estudios mineralógicos y físicos de este, tendientes a contribuir con la generación de nuevos procesos productivos y a la recuperación futura de los cauces y laderas ocupados con la depositación de este tipo de residuos mineros”

Study on multi-ELVES in the Pierre Auger Observatory

Since 2013, the four sites of the Fluorescence Detector (FD) of the Pierre Auger Observatory record ELVES with a dedicated trigger. These UV light emissions are correlated to distant lightning strikes. The length of recorded traces has been increased from 100 μs (2013), to 300 μs (2014-16), to 900 μs (2017-present), to progressively extend the observation of the light emission towards the vertical of the causative lightning and beyond. A large fraction of the observed events shows double ELVES within the time window, and, in some cases, even more complex structures are observed. The nature of the multi-ELVES is not completely understood but may be related to the different types of lightning in which they are originated. For example, it is known that Narrow Bipolar Events can produce double ELVES, and Energetic In-cloud Pulses, occurring between the main negative and upper positive charge layer of clouds, can induce double and even quadruple ELVES in the ionosphere. This report shows the seasonal and daily dependence of the time gap, amplitude ratio, and correlation between the pulse widths of the peaks in a sample of 1000+ multi-ELVES events recorded during the period 2014-20. The events have been compared with data from other satellite and ground-based sensing devices to study the correlation of their properties with lightning observables such as altitude and polarity

A search for ultra-high-energy photons at the Pierre Auger Observatory exploiting air-shower universality

The Pierre Auger Observatory is the most sensitive detector to primary photons with energies above ∼0.2 EeV. It measures extensive air showers using a hybrid technique that combines a fluorescence detector (FD) with a ground array of particle detectors (SD). The signatures of a photon-induced air shower are a larger atmospheric depth at the shower maximum (X$_{max}$) and a steeper lateral distribution function, along with a lower number of muons with respect to the bulk of hadron-induced background. Using observables measured by the FD and SD, three photon searches in different energy bands are performed. In particular, between threshold energies of 1-10 EeV, a new analysis technique has been developed by combining the FD-based measurement of X$_{max}$ with the SD signal through a parameter related to its muon content, derived from the universality of the air showers. This technique has led to a better photon/hadron separation and, consequently, to a higher search sensitivity, resulting in a tighter upper limit than before. The outcome of this new analysis is presented here, along with previous results in the energy ranges below 1 EeV and above 10 EeV. From the data collected by the Pierre Auger Observatory in about 15 years of operation, the most stringent constraints on the fraction of photons in the cosmic flux are set over almost three decades in energy