Ingeniería Electrónica

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Optimización de eficiencia energética en matrices fotovoltaicas afectadas por sombras parciales
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Salazar Muñoz, Fernando; Cumbal Sogamoso, Michael Angello; Tobón Llano, Luis Eduardo
En el siguiente documento se presentará el análisis, la implementación y comparación de cuatro distintos algoritmos MPPT (Maximum Power Point Tracker), también conocidos como algoritmos seguidores del punto de máxima potencia que presenta cada módulo fotovoltaico en sus curvas características. Los algoritmos son integrados a conversores DC-DC en configuración elevador. Adicionalmente, se estudian los algoritmos más comunes como: P&O (Perturbar y Observar), conductancia incremental, conductancia incremental con paso variable y finalmente, Hill Climbing. Esta implementación se realiza con ayuda del software Simulink de Matlab, con el fin de estudiar qué sucede cuando una matriz de módulos solares (Sistema fotovoltaico), presenta perturbación en su irradiancia generando un sombreado parcial. En concreto, se evaluó la influencia de los algoritmos MPPT ante la pérdida de energía por sombreados parciales en los módulos. Además de la principal implementación que se realizó en la herramienta de Simulink, se usaron los software PSIM y PVSOL para resaltar el comportamiento del sombreado parcial visto desde otras herramientas, donde cada una de estas aportó resultados desde otra perspectiva ante la perturbación de irradiancia en los módulos solares. Finalmente, se realizó una comparación entre los algoritmos respecto a los criterios que entran a ser evaluados, para determinar los algoritmos que presentaron un comportamiento óptimo ante el sombreado parcial.
Evaluation of no-reference quality prediction metrics in videos impaired by authentic distortions
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Ledesma Mazuera, José Alejandro; Torres Morón, Stidl Alfonso; Benítez Restrepo, Hernán Darío; Gómez Nieto, Roger Alfonso
Los sistemas de hardware y procesamiento de vídeo digital pueden introducir distorsiones en la señal de vídeo durante el proceso de captura. La evaluación de la calidad del vídeo (VQA) es clave factor en el éxito de un sistema o servicio multimedia, cuyo objetivo es hacer que la Calidad de la experiencia percibida por el usuario aceptable. Por este motivo, en los últimos años se ha acelerado considerablemente el estudio y desarrollo de los sistemas automáticos. métodos objetivos que cuantifican con precisión el impacto de las distorsiones visuales en la percepción sin tener como referencia el vídeo original. Verificación de no referencia. Los algoritmos de calidad de video requieren bases de datos realistas de video distorsionado y humanos. Juicios de estos. Sin embargo, la calidad de la mayoría de los vídeos actualmente disponibles públicamente Las bases de datos se han creado en condiciones altamente controladas utilizando distorsiones simuladas (artificiales) y posteriores a la captura en vídeo de alta calidad. Esta situación motiva nos permitió llevar a cabo este proyecto, en el que evaluamos métricas sin referencia de última generación como FRIQUEE, QAWV, BRISQUE, NIQE, NSTSS y TLVQM en bases de datos de video auténticamente distorsionadas como KoNViD-1k. LIVE-Qualcomm y LIVE Desafío de calidad de video (VQC). Además, evaluamos un séptimo algoritmo VIIDEO y un cuarto CVD201.
Graph learning approach based on signal representation methods for multispectral image fusion and change detection
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Alvear Muñoz, Juan Carlos; Quintero Olaya, David Alfredo; Benítez Restrepo, Hernán Darío; Jiménez Sierra, David Alejandro
Los gráficos son una herramienta matemática ampliamente utilizada para representar varios tipos de datos involucrados en un determinado proceso y las relaciones existentes entre ellos capturando la estructura y comportamiento del proceso. Se utilizan en aplicaciones como el modelado de la propagación de enfermedades en una población, transacciones financieras, redes de sensores y teledetección. Una de las aplicaciones novedosas que están en continuo desarrollo en teledetección, específicamente en detección de cambios, es el modelo de última generación basado en gráficos de fusión para detección de cambios (GBF-CD), en el que los autores utilizan gráficos para representar la Imágenes previas y posteriores al evento. Este modelo utiliza un núcleo gaussiano en la etapa de aprendizaje de gráficos, que pasa por alto una estructura de datos subyacente específica. Los modelos de aprendizaje de gráficos se basan en estadísticas, física o representación de señales. En esta investigación, utilizamos modelos basados en la representación de señales, es decir, suavidad de la señal y filtrado espectral, para la etapa de aprendizaje del gráfico GBF-CD con el fin de mejorar el rendimiento del modelo en métricas como: alarmas perdidas, falsas alarmas, precisión, recuperación, Cohen. kappa, error general y tiempo de ejecución. Además de modificar la etapa de aprendizaje de gráficos, en este nuevo modelo aplicamos la segmentación de corte de gráficos en lugar de la extensión de Nyström para reducir la complejidad computacional. Realizamos pruebas en 14 conjuntos de datos de casos reales de imágenes multiespectrales, incluidas algunas adquisiciones multimodales de desastres naturales. Nuestro modelo propuesto supera el rendimiento del modelo GBF-CD en 9 de 14 conjuntos de datos.
Producto para apoyo en la comunicación en personas con parálisis cerebral mayores de cinco años con movilidad funcional en sus miembros superiores, capacidad de sostener el cuello y déficit cognitivo leve, moderada o severa
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2020) Bolaños Díaz, Anyela Daniela; Mazuera Manzano, María Valentina; Aguilar Zambrano, Jaime Alberto
En este trabajo se diseñó e implementó un prototipo de un dispositivo de apoyo para mejorar la comunicación de personas mayores de cinco años con parálisis cerebral con movilidad funcional en sus miembros superiores, capacidad de sostener el cuello y déficit cognitivo leve, moderado o severo en el centro de Neurorrehabilitación SURGIR de la ciudad de Cali. Este prototipo suple las necesidades de comunicación que tienen las personas con su entorno y la dependencia que estas tienen, a sus cuidadores o familiares. Por esta razón, se presenta una aplicación integrada con un Hardware, prototipo que surgió de los resultados de la técnica TRIZ, permitiendo innovar a partir de los requerimientos funcionales que se generan.
Diseño y fabricación de un sistema semiautomático de pesaje de productos granulares entre 30 kg y 60 kg
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Calle Erazo, Christian Duane; Bravo Granda, Fabio Andrés; Contreras Pérez, Juan David
La mayor parte de las pequeñas y medianas empresas (Pymes) realizan manualmente el proceso de empaque de sus productos en sacos. Este proceso no es muy preciso debido a que se requiere rectificar y corregir el peso de cada saco, incrementando el tiempo y el esfuerzo que deben hacer los operarios. A pesar de que existen en el mercado alternativas completamente automatizadas, las Pymes no las adquieren por su elevado costo. El principal objetivo de este proyecto fue desarrollar un sistema semiautomático capaz de llenar sacos de productos granulares en un rango de 30 a 60 kg, cumpliendo con un porcentaje de error no superior a ±2% del peso requerido por saco y que sea asequible para una Pyme. El propósito del proyecto fue reducir el esfuerzo de los trabajadores y ayudar a estas empresas a ser más competitivas. Lo anterior se desarrolló aplicando la metodología CDIO (concebir, diseñar, implementar y operar), obteniendo los resultados esperados.
Propuesta mejoramiento del desempeño energético de la empresa de artes gráficas toro corredor peope
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Delgado Gutiérrez, David; Mayorquin Polanco, Nicolás; Valencia Díaz, Manuel Vicente
Toro Corredor Peope es una empresa del sector industrial (ubicada en el barrio Porvenir de la ciudadde Cali), la cual se dedica a la exhibición de marcas para otras empresas nacionales o multinacionales. Actualmente cuenta con alrededor de 50 empleados y con 10 máquinas dedicadas a la producción,por tal motivo es una compañía considerada como PYME. Durante el año 2019 la empresa presentó problemas relacionados con el consumo eléctrico de la planta de producción teniendo que pagar multas por una mala utilización de la energía. Dentro de la empresa no se realiza un control en el tiempo sobre los consumos energéticos, esto debido a que se desconocía el desempeño energético de los equipos utilizados para la producción. El desarrollo de este proyecto le permitió a la empresa obtener información valiosa sobre los consumos específicos de cada máquina y a partir de la creación de indicadores energéticos aplicables a la empresa se puede realizar un control y seguimiento sobre los consumos energéticos en la planta. Con base a un análisis detallado sobre los consumos presentados en la empresa, se diseñó un sistema basado en la estandarización de los procesos de troquelado e impresión litográfica con el propósito de disminuir el tiempo de producción necesario por unidad, se obtuvo una reducción en los tiempos de producción por unidad de 23% para el proceso de troquelado y 34% para el proceso de impresión litográfica, esta disminución en tiempos de producción podría significar una disminución del 18% en el indicador de consumo especifico (kW-h/área impresa) lo que llevaría a obtener un ahorro mensual de $560000 pesos.
Software de control para un robot delta lineal
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Rubio Orozco, Johan Hegari; Martínez Álvarez, Alexánder
Evolucionar es parte de la naturaleza. Encontrar formas de realizar trabajos usando menos esfuerzo físico, incluso sin llevar a cabo esfuerzo alguno, es uno de los objetivos que ha marcado esta evolución. Muchos de los avances tecnológicos van en esa dirección, con desarrollos en inteligencia artificial, Machine Learning, Big Data, automatización, robótica, entre otros. La combinación de estas áreas de la tecnología ha permitido crear robots capaces de realizar trabajos repetitivos y desgastantes que para un ser humano serían perjudiciales, mejorando así la productividad y la calidad de vida. Este trabajo presenta el desarrollo de la cinemática, dinámica y el control de movimiento de un robot Delta Lineal, que a la fecha de realización de pruebas, se encontraba en proceso de construcción en el Centro de Automatización de Procesos de la Pontificia Universidad Javeriana Cali. Este robot es generalmente usado en la industria para realizar tareas repetitivas y que demandan mucha agilidad y velocidad, como etiquetar, paletizar o labores de Pick and Place. El mecanismo se compone de tres servomotores, que mueven tres articulaciones prismáticas, estas a su vez mueven tres brazos dobles que se conectan entre sí al final de sus extremos por medio de una plataforma móvil. En esta base móvil puede ir distintos tipos de efector final para realizar diversas actividades en el campo industrial. Se implementó en MATLAB la cinemática directa e inversa, la dinámica y el análisis de velocidad y aceleración. Usando el modelo 3D en SolidWorks, se determinaron las restricciones de los brazos, las cuales son las posiciones donde se intersectan los componentes móviles con los rígidos. Luego se halló el espacio de trabajo, el cual es mostrado en tres dimensiones. Finalmente, se diseñó el control de las articulaciones del robot, teniendo en cuenta que deben moverse al mismo tiempo y que deben seguir perfiles de movimiento Curva S. Este diseño fue implementado en lenguaje Python, y en conjunto con un programa escrito en Connected Components Workbench, se realizó la comunicación a través de Ethernet para ejecutar órdenes de encendido, apagado, movimiento, homing, parada y de visualización de posiciones. Por último, se realizaron las pruebas necesarias y posibles, de acuerdo al avance en la construcción, para verificar el correcto funcionamiento del software y la validez de los valores retornados por este. Además, se probó que los valores de distancia recorrida por revolución y pulsos por milímetro fueran correctos y brindaran una precisión aceptable. Concluyendo el trabajo de pruebas, se verificó la isocronía entre las tres articulaciones, tanto visual como por medio de contadores de CCW.
Modelado numérico basado en la interacción entre campos electromagnéticos y tejidos mamarios cancerígenos
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Quintero Serna, Diana Marcela; Tobón Llano, Luis Eduardo
En este trabajo se observa la interacción entre campos electromagnéticos y tejido mamario. Se parte de las ecuaciones de Maxwell en el dominio de la frecuencia, las cuales se discretizan en el espacio empleando el método de diferencias finitas con una aproximación central. Se construye una matriz en la que se consideran la geometría del problema, las propiedades eléctricas y magnéticas, las condiciones de frontera y se aplica el Método de Diferencias Finitas en el Dominio de la Frecuencia (FDFD) para hallar los campos electromagnéticos. De este sistema lineal se extraen los valores y vectores propios, los que determinan las frecuencias e intensidades de campos, respectivamente. Se evalúan diferentes casos que permiten determinar la efectividad del método, la respuesta del tejido ante el campo incidente y el efecto del tejido canceroso. En este orden, se evalúan diferentes casos: cavidad vacío, estructura vacío con pared dieléctrica y estructura multicapa unidimensional. Finalmente, en la estructura multicapa unidimensional se obtienen los valores de reflectancia en la propagación de la onda y las gráficas que muestran la interacción de los campos con el tejido a diferentes frecuencias y tamaños del tumor en el tejido.
Diseño de un sistema control MPPT para la máxima generación de potencia mediante la regulación de la velocidad específica óptima en un aerogenerador
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Ramos Mosquera, Juan Guillermo; Paz, Alejandro
En el presente trabajo inicialmente se realiza una breve contextualización de la situación actual de la producción de energía eléctrica en el mundo y la importancia de la generación eólica en la actualidad, seguido de esto se presentan conceptos generales acerca de una turbina eólica, tipos elementos que la componen, clasificaciones etc. Luego se expone la teoría básica acerca de los fenómenos aerodinámicos en una turbina que son necesarios para comprender el flujo de la potencia a través del sistema y como esta se ve afectada por distintos factores. En las secciones siguientes se profundiza en los distintos tipos de elementos eléctricos y electrónicos, que son implementados en los sistemas de turbinas eólicas, así como los diferentes tipos de algoritmos MPPT más conocidos. Seguido, se muestran los mecanismos por medio de los cuales se explica la modificación en la extracción de potencia por parte de los algoritmos MPPT. Hacia el final del documento se muestra el modelo de turbina eólica implementado en Simulink, se detallan los elementos del sistema y se realizan mediciones de la potencia de salida con el fin de determinar las mejoras en la extracción que proporciona el añadir un algoritmo tipo P&O. Adicionalmente, se identifican zonas potenciales para la explotación del recurso eólico en el territorio colombiano según el recurso de vientos anual que presente.
Modelamiento de la propagación inalámbrica en cultivos de arroz
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Zambrano Meza, Juan Camilo; Tobón Llano, Luis Eduardo
En el ámbito de la agricultura de precisión, los modelos y características de los canales inalámbricos son un recurso valioso para garantizar que una red de sensores tenga una buena comunicación. Se llevó a cabo un experimento que consiste en transmitir una señal inalámbrica a través de un cultivo de arroz, variando la distancia entre antenas y su altura, en las etapas de macollamiento, alargamiento del entrenudo y producción del grano. Se comparó la variación de atenuación para diferentes distancias de transmisión y se analizó la comparación entre los valores de RSSI estimados y los medidos con base en diferentes modelos de propagación. Se usó un análisis de regresión para ajustar los modelos de espacio libre y dos rayos convencionales al canal estudiado, determinar un modelo Log-distancia y plantear un modelo de dos rayos ajustado. El RE (error relativo) para los modelos de espacio libre y dos rayos se obtuvo entre 7.07 % – 7.41 % y 5.34 % - 28.79 % respectivamente, lo que hace que estos modelos no sean adecuados para la estimación de RSSI en cultivos de arroz. Los rangos de RE (error relativo) para el modelo Log-distancia y el de dos rayos ajustado variaron entre 6.06 % - 7.01 % y 4.33 % - 5.76 % respectivamente. El modelo Log-distancia y el de dos rayos ajustado tuvieron un mejor desempeño para modelar el RSSI de un canal inalámbrico presente en un cultivo de arroz. El modelo de dos rayos ajustado mejoró el rendimiento del modelo de dos rayos convencional, obteniendo la mayor precisión entre todos los modelos estudiados. A medida que la planta se desarrolla, se incrementan las atenuaciones en el canal presente a través de un cultivo de arroz y aumentar la altura de las antenas incrementa el rango de transmisión de un enlace. Esta investigación sirve como base para el modelado de canales inalámbricos para redes de sensores dentro de cultivos de arroz.
Diseño de una aplicación como ayuda para predecir el riesgo de padecer una isquemia cardiaca
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Camayo Chaguendo, Alex; Aguilar Zambrano, Jaime Alberto; Asencio Santofimio, Helberg
Hoy en día, las enfermedades cardiacas son las principales causas de muerte alrededor del mundo. Por esta razón, en este artículo se realiza una aplicación Android que, no solamente pretende predecir el riesgo de padecer una enfermedad isquémica del corazón como prevención secundaria, sino que también, busca acompañar a los pacientes en su tratamiento de la enfermad. Para lograr lo anterior, se realizó un proceso de diseño con el uso de la Teoría de Solución de Problemas Inventivos TRIZ. De esa manera, se realizó una búsqueda en la literatura científica para caracterizar los sistemas actuales que pretenden atacar la problemática de las enfermedades cardiovasculares. Así, se encontró que Machine Learning es una herramienta de gran uso y con buenos resultados para la predicción de una enfermedad cardiovascular. Sin embargo, se encontró una ausencia de involucrar estos algoritmos en productos de apoyo donde el paciente sea el centro de atención y no sólo la enfermedad. Así, la aplicación de este proyecto lleva el modelo de los estudios a un prototipo inicial que puede ser usado por las personas como un indicador en el tratamiento del padecimiento. Como resultado, se obtuvo una aplicación en la plataforma Android que utiliza Tensorflow para el desarrollo del modelo Machine Learning, y Firebase junto con Android Studio para crear las interfaces.
Conversor DC-DC controlado por MPPT de Salto Selectivo para sistema fotovoltaico
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Díaz Soledad, Camilo Alexander; Giraldo Castañeda, Carlos Andrés
En este documento se presenta el diseño de un mecanismo de control para un conversor DC-DC reductor, con el cual se logra una conversión eficiente para un sistema fotovoltaico regulado por un método MPPT. Se trabajó con el algoritmo de salto selectivo (Selective Hopping o SH) [2], el cual cuenta con un tiempo de convergencia mas bajo respecto al algoritmo en el que fue basado (Perturb and Observe o P&O). Con este algoritmo implementado y acoplado al conversor DC/DC, se alimentaron unas cargas lumínicas de corriente directa que extraen la máxima potencia de un panel solar. Finalmente, se evaluó el funcionamiento del sistema con el algoritmo MPPT de salto selectivo y se hizo la comparación de su desempeño frente al método MPPT convencional P&O.
In-silico design of an all-armchair graphene nanoribbon field effect transistor sensor for the indirect detection of starch
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) López Cifuentes, Isabella; Jaramillo Botero, Andrés
El almidón juega un papel fundamental al ser una molécula esencial para comprender el transporte y almacenamiento de energía en plantas. En este artículo se destaca la importancia de la medición en tiempo real de la concentración ultra baja de este metabolito, para detectar y manejar los factores externos de estrés en plantas. Por lo tanto, presentamos el diseño in-silico de un dispositivo basado en un transistor de efecto de campo conformado por nanocintas de grafeno tipo armchair para la detección de concentraciones ultra bajas (pM-nM) de amilosa. Las moléculas de almidón están compuestas principalmente por dos polímeros de glucosa: amilopectina y amilosa, en donde la última presenta una estructura lineal, deseada por su simplicidad y menor tamaño. Usamos una monocapa autoensamblada de una molécula tipo pireno, como lo es el ácido 3-[4-(pireno-1-il)butanamido] fenilborónico o PBPBA, el cual se adsorbe físicamente sobre el canal semiconductor, funcionalizando la superficie del grafeno por medio de la estructura aromática del pireno. Adicionalmente, la interacción covalente de la molécula analito al extremo con ácido fenilborónico facilita la señal de detección al brindar estabilidad mecánica, química y electrónica del analito de interés. Además, examinamos configuraciones del sensor con diferentes anchos, para controlar la banda prohibida en el canal, diferentes longitudes para asegurar el transporte por tunelamiento cuántico a través de la unión semiconductor, y usamos un canal de compuerta trasera para optimizar el transporte electrónico y las propiedades de conmutación del dispositivo. Demostramos que la capa autoensamblada de PBPBA sobre el canal mejora la relación señal/ruido (SNR) del dispositivo, y estimamos un límite de detección (LOD) de 7; 123=n _10􀀀2mol=L (para una configuración de una matriz 2D simétrica, con el número de unidades de sensor por dimensión de matriz). Los dispositivos ofrecen una sensibilidad de corriente de salida entre 100-300 nA, a voltajes de compuerta bajos (VG = 1:2V) y voltaje de drenaje a fuente VDS = 0:6V 􀀀0:8V, para la detección de 1-2 moléculas de trímeros de amilosa. Por lo tanto, obtuvimos un sensor GNRFET de bajo consumo de energía con ligandos PBPBA funcionalizando el canal, el cual proporciona una solución en tiempo real y de alto rendimiento para detectar amilosa (un componente del almidón).
Visión artificial aplicada al crecimiento de Lactuca sativa modificando ciclos de luz artificial
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Ílamo Sarria, Julián Alejandro; Tobón Llano, Luis Eduardo; Quimbaya Gómez, Mauricio Alberto
Los métodos tradicionales utilizados para hacer el cálculo de biomasa de una planta implican la destrucción de la planta para hallar su peso fresco y su peso seco, y una vez obtenidos estos datos, determinar su biomasa. Sin embargo, si se busca conocer el desarrollo de una planta sin destruirla, debe recurrirse al análisis de imágenes para hallar relaciones entre variables, que permiten calcular los indicadores de desarrollo de crecimiento, como: área, peso fresco, peso seco y biomasa. En este trabajo, se hizo el diseño e implementación de un sistema de monitoreo que por medio del análisis de imágenes obtiene algunos indicadores de desarrollo de crecimiento. También, se ajustaron luces LED azules y rojas dentro del sistema, las cuales tienen la longitud de onda que estimulan los fotorreceptores, y se configuró el fotoperiodo en 18 h día, 6 h noche. Así pues, con este sistema, se realizó el seguimiento del crecimiento de un cultivo de plantas Lactuca sativa: Black Seed Simpson, en un lapso de 20 días. Dicha planta tiene características morfológicas favorables como el fotoperiodo, su corto ciclo de vida y longitudes de onda para la fotosíntesis. Para el análisis de la imagen del cultivo, se utilizó PlantCV como software para separar la planta y, posteriormente, se hizo un script que a partir de la imagen obtenida por PlantCV, se obtuvieran los indicadores de desarrollo de crecimiento. Estos índices pudieron calcularse gracias al ajuste de datos realizado con una regresión lineal y con el interpolador cúbico de Hermite, utilizando los datos obtenidos de los pesajes del cultivo después de los 20 días de crecimiento. Paralelamente, mientras crecía el cultivo dentro de este sistema, se creció un cultivo bajo luz blanca con un fotoperiodo de 12 h día y noche para comparar los resultados de ambos cultivos al final del experimento. Finalmente, los resultados obtenidos de la comparación entre los cultivos que crecieron bajo distintas condiciones mostraron que el cultivo que creció bajo fotoperiodo de 12 h día y noche tuvo un mejor desarrollo morfológico con menor intensidad lumínica que el del otro cultivo, el cual crecía a un fotoperiodo de 18 h día, 6 h noche.
Sistema electrónico de estimulación sensorial para terapias de desarrollo psicomotor en niños
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Coronado Reyes, Alejandra; Díaz Quintero, Jeison; Martínez Álvarez, Alexánder; Osorio Roa, Diana Marcela
Este documento presenta el procedimiento de desarrollo de un trabajo investigativo que tiene como objetivo principal diseñar un sistema electrónico de estimulación audiovisual para el favorecimiento del desarrollo psicomotor en niños de 3 a 6 años, basado en la ejecución de actividades orientadas a la motricidad gruesa. El proceso que se llevó a cabo para lograr este objetivo inicia con la definición de las características de diseño y de funcionalidad, pasando por la ideación e implementación de un prototipo funcional y finalizando con la validación de las funciones del mismo con expertos en el área. La metodología que se siguió para llevar a cabo este trabajo es la de Concebir, Diseñar, Implementar y Operar (CDIO), con la salvedad de que el proceso que se presenta en este documento finaliza en la etapa de Implementación, es decir, incluye el desarrollo de un prototipo funcional cuyas pruebas se realizan bajo un ambiente controlado o de laboratorio. Como resultado final, se obtuvo un sistema funcional que cumple con los requerimientos planteados y que puede llegar a convertirse en una herramienta muy útil para los profesionales y expertos en desarrollo integral de la primera infancia, que facilitaría su labor como terapeutas, ya que podría ayudarles a llevar un registro del progreso de los niños.
Sistema de monitoreo de temperatura y color para plantas de arroz (Oryza Sativa L)
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Arteaga Segovia, Edison Sebastian; Ortiz Cortés, Cristian David; Tobón Llano, Luis Eduardo
La caracterización fenotípica de la planta de arroz (Oryza sativa L.) permite a pequeños y grandes agricultores tener información relevante sobre el estado de su cultivo, con el fin de mejorar sus variables agrícolas y su productividad. Los cambios sutiles en el color de la planta pueden indicar deficiencia en la concentración de nutrientes; además, muestra el estado de salud de los tejidos vegetales. Por otra parte, es importante conocer su temperatura, debido a que el aumento de esta afecta los procesos fisiológicos y, por ende, la formación del grano. En este trabajo de grado se diseña e implementa un sistema capaz de medir sin contacto y sistemáticamente la temperatura y el color de una planta de arroz, mediante dispositivos de bajo costo. Estas variables son enviadas a un microcontrolador que procesa y almacena la información en una memoria microSD, con registro de hora y fecha de cada medición. Para los sensores de color (TCS3200) y temperatura (MLX90614), se lleva a cabo métodos de calibración, adecuándolos para medir datos exclusivamente en plantas; esto se hace con la ayuda de sistemas certificados, que permiten validar cada calibración. Se usa un sistema fotovoltaico para generar y suministrar correctamente la energía requerida por el sistema, brindando una mayor autonomía. Asimismo, se diseña un encapsulado impreso en 3D, que protege a todos los dispositivos de las condiciones ambientales del lugar de instalación. Las pruebas de funcionamiento se llevaron a cabo en un cultivo de arroz (Oryza sativa L.), ubicado a las afueras del municipio de Jamundí, Valle del Cauca. Las mediciones realizadas permitieron corroborar las calibraciones de los sensores, y el correcto desempeño del sistema fotovoltaico durante los días de prueba. Igualmente, el diseño 3D implementado permitió proteger los dispositivos de las condiciones ambientales a las que fueron expuestos.
Diseño de un sistema de control para la automatización del proceso de formulado y mezclado de jabones artesanales
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Montoya Jaramillo, Juan Camilo; Rodríguez Bejarano, Sergio Alejandro; Contreras Pérez, Juan David
Con el propósito de impulsar pequeños negocios de jabones y otros productos similares, este proyecto propone el diseño, simulación y análisis de un sistema de control para una máquina de formulado y producción de jabones que permita automatizar todo el proceso de saponificación y, a la vez, mantener la temperatura, consistencia y pH en rangos ideales para la producción. Este proceso se inicia al reconocer las diferentes variables que se deben controlar, y detallar los diferentes métodos que se pueden implementar para poder controlar dichas variables en el modelo virtual. Seguidamente, se plantea un diseño de la arquitectura de control, seleccionando el controlador y todos los elementos de instrumentación industrial que permitan tanto actuar sobre las variables a controlar, como obtener una realimentación de estas. Posteriormente, se desarrolla el software de control a partir de los lenguajes de la norma IEC 61131-3, a la vez que se integra una interfaz hombre-máquina donde se desarrolla un sistema de formulación y recetas. Este sistema propuesto es evaluado y depurado en un entorno de simulación para poder facilitar posibles futuras aplicaciones del diseño a implementar. Adicionalmente, se plantea hacer un análisis de rentabilidad para comprobar que dicho sistema de control será efectivo al aumentar las ganancias de pequeñas empresas.
Sistema electrónico basado en IOT para la obtención y análisis de datos respecto al consumo y la calidad del agua potable en la Pontificia Universidad Javeriana Cali
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Ramírez Restrepo, Nicolás; Martínez Álvarez, Alexánder; Valencia Díaz, Manuel Vicente
En la Pontificia Universidad Javeriana Cali desde hace unos años existe el enfoque por cuidar más el único recurso de agua que tiene la Universidad extraído desde una derivación del rio Pance para uso dentro del campus, este enfoque ha llevado a la Universidad a crear programas como PUEAA (Programa de Uso Eficiente y Ahorro de Agua) que buscan gestionar el uso de agua potable dentro de la Universidad, esto con el propósito de evitar usar más agua de la debida para no afectar al medio ambiente y de asegurarse de abastecer a todo el personal de la Universidad. Para realizar esta gestión del recurso hídrico es necesario obtener datos y caracterizar el consumo de agua, por lo que la Universidad decidió adquirir medidores analógicos sin conexión a la red para llevar registros de consumo de agua y medidores de calidad de agua, esto implica que el proceso de registro de datos dependa de un operario, lo que en ocasiones ha ocasionado errores en el registro manual de datos que desencadenan en una base de datos para gestionar el recurso hídrico imprecisa. Además, y lo que es más importante, el hecho de seguir usando esta metodología de adquisición de datos genera un riesgo debido a que, si existe un sobre consumo, una fuga grave, o un problema con la calidad que podría de salud pública, la Universidad no tiene como saber esto hasta que se haga más evidente el problema y sea tarde para evitar pérdidas o hasta que el operario se desplace hasta el lugar de las mediciones y observe la irregularidad. Después de analizar esta problemática, se plantea un monitoreo continuo y remoto de las variables de consumo y calidad de agua potable, para así tener un registro de datos con una mayor confiabilidad, datos en tiempo real, la oportunidad de tomar acciones rápidas, más tiempo para que los operarios ejecuten otras actividades y una base de datos para poder tomar decisiones que estén enlazadas con un beneficio para la Universidad. Viendo este panorama se ejecutó el desarrollo tecnológico de una solución de bajo costo, pero con la mayoría de los beneficios que tiene una solución robusta de monitoreo remoto. El desarrollo se compone de un microcontrolador que mediante módulos y sensores permiten registrar datos de consumo y calidad de agua en una plataforma web o en unos servidores web, ofreciendo un método innovador con respecto a otras soluciones que se asemejan. La propuesta aquí planteada trabaja como un sistema de monitoreo industrial, permitiendo ahorrar a la Universidad más de nueve millones de pesos colombianos analizando solo la instalación de un medidor. Esta solución no solo se queda en monitoreo de variables de agua, sino que abre las puertas a en un futuro, implementar un control a todo el sistema de abastecimiento de agua potable en la Pontificia Universidad Javeriana Cali.
Red celular para la conectividad de soluciones IoT y M2M
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Noguera Valdes, Angela Natalia; Tobón Llano, Luis Eduardo
El proyecto desarrolla un estudio de la utilización de la red celular en la comunicación de las soluciones M2M e IoT, cuya definición y componentes se introducen al inicio del documento para luego realizar un enfoque hacia el ámbito de conectividad, particularmente el uso de las redes celulares, como medio de transporte para la información de los dispositivos que forman parte de las soluciones M2M e IoT. En los primeros capítulos se hace una apropiación del marco teórico de las redes celulares, iniciando con los estándares que sirven como fuente para el presente documento, para luego realizar una aproximación a las generaciones de redes celulares con el fin llegar a la definición de la arquitectura base y la caracterización de sus principales componentes. Una vez se ha establecido el marco teórico del documento, se profundiza en los factores que se recomienda tener en cuenta dentro del diseño y la implementación de la conectividad para soluciones de M2M e IoT. Entre los factores que se recomienda, se encuentran aspectos de configuración dentro de la red celular y alternativas de integración de la red celular con redes externas, los cuales se utilizan en el planteamiento de tres casos de uso dentro del documento. Posteriormente, con el conocimiento recopilado, se establece un flujo de opciones básicas, encaminadas a buscar el diseño apropiado según las necesidades de cada solución, concluyendo que con el uso de la tecnología celular en la conectividad de soluciones M2M e IoT se aportan, no solo todas las bondades de la tecnología móvil, sino que además es posible su integración con redes externas generando un mayor crecimiento en posibilidades de conexión al mundo M2M e IoT.
Evaluación diagnóstica del Outcome 1 del criterio 3 del Modelo de Acreditación Abet de los estudiantes de primer semestre de Ingeniería Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana Cali
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Ramírez Salazar, Nini Jhoana; Rivera Mazuera, Luis Roberto
Se realizó un estudio que permitió desarrollar un instrumento diagnóstico a la capacidad de aplicar conocimiento de los estudiantes de primer semestre del programa ingeniería electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana en el periodo 2019-1, siendo una gran oportunidad para dar seguimiento a los estudiantes y tener una herramienta de control al proceso de evaluación del modelo de acreditación ABET. Con una ruta metodológica de tipo mixto deductivo-descriptivo se dividió el proyecto enmcinco fases, la primera de ellas se enfocó en la recopilación y selección de información la cual arrojó un interesante cruce entre el outcome 1 del criterio 3 students outcomes (Resultados de Aprendizaje) del modelo de acreditación ABET, los estándares del Ministerio de Educación Colombiano, el perfil de ingreso al programa de Ingeniera Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana Cali y el nivel de aplicación de la teoría de la taxonomía de Bloom. La segunda fase de diseño del instrumento tuvo su núcleo en la matriz resultante de la primera fase, con gran énfasis en el diseño de preguntas que miden las competencias y capacidades que el estudiante en su momento de ingreso tiene debido a su formación secundaria y así contextualizar la prueba al nivel de habilidades que los estudiantes presentan al momento de ingreso. La tercera fase de aplicación y análisis de resultados evidenció el nivel de compromiso de los estudiantes y resultados que se exponen por ítem, estudiante y aptitud, en el análisis se optó por aptitudes, con el objeto de abordar la generalidad de las capacidades, y no por ítem o pregunta ya que estos son específicos a una unidad temática. Como consecuencia de lo expuesto anteriormente se evidencia la gran utilidad de aplicar instrumentos diagnósticos a los estudiantes en su proceso formativo y así generar una vía de control con el objeto de mejorar la calidad educativa y tener importantes indicadores medibles para el mejoramiento del Programa, tanto en lo metodológico, como en lo curricular.

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