Ingeniería Electrónica

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Estudio de tintas conductoras a base de carbono para la fabricación de sensores flexibles a bajo costo
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Pizarro Perdomo, Isabella; De la Roche, Jhonattan
Los sensores flexibles son dispositivos electrónicos que utilizan tintas conductoras aplicadas sobre sustratos como papel o plástico, permitiéndoles adaptarse a superficies irregulares y doblarse sin perder funcionalidad. Estas tintas generalmente contienen materiales conductores como metales o carbono, junto con un aglutinante y un solvente. No obstante, suelen ser costosas o difíciles de adquirir, al igual que las técnicas de impresión que requieren equipos sofisticados. En esta investigación, se diseñaron tintas conductoras a base de carbono para desarrollar sensores flexibles de bajo costo utilizando materiales accesibles. Estas tintas se formularon con grafito en polvo y negro de humo, usando barniz vitral como aglutinante, y se aplicaron sobre poliéster mediante serigrafía, una técnica económica y sencilla. Para evaluar las tintas conductoras, se realizaron diversas pruebas. Se llevaron a cabo pruebas eléctricas utilizando la técnica de cuatro puntas para medir resistividad, y la resistencia se midió con un multímetro. Se caracterizaron las propiedades de la estructura cristalina y morfológica mediante espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido (SEM), y se realizó una prueba de adhesión conforme a la norma ASTM F1842. Además, se probó su rendimiento en un sensor electroquímico, obteniendo resultados dentro de los parámetros operativos. Finalmente, se validó su funcionamiento comparando los resultados con una tinta comercial, con el objetivo de alcanzar valores similares y un comportamiento equiparable al de un sensor comercial.
Sistema de monitoreo para la planta de tratamiento de agua potable de la PUJC
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Ortega Pabón, Víctor Manuel; Tamura Morimitsu, Eugenio
Las producciones de diferente índole implican una serie de procedimientos, normativas, buenas prácticas, entre otras definiciones que a lo largo del tiempo se han desarrollado para obtener mejores resultados. En específico, en las plantas de tratamiento de agua potable es de vital importancia llevar un registro de algunas variables como turbiedad, pH, cloro o flujo, entre otras variables y atributos de las mismas que intervienen en la calidad del agua por el tipo de planta en el cual se aplica; en este caso, el método de Filtración por Múltiples Etapas (FiME). Por estas razones y los beneficios que brinda un sistema de monitoreo, como la trazabilidad del proceso, la ayuda en la toma de decisiones, la optimización de los procesos por medio de los datos generados y otros posibles beneficios, se propone el sistema de monitoreo y toma de datos para la planta de tratamiento de agua potable de la Pontificia Universidad Javeriana - Cali, ubicada en el Departamento del Valle del Cauca, enfatizando en el planteamiento de una arquitectura por medio del protocolo MQTT (Message Queue Telemetry Transport). El proyecto está enmarcado en el Objetivo 6 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos). Se realizó usando notaciones estándar, herramientas para su cumplimiento, normas sanitarias y técnicas, tanto para la selección de componentes, como en el diseño y desarrollo en diferentes plataformas Open Source de manera que el resultado es un sistema estándar, escalable y personalizable. Gracias a lo anterior, el sistema puede adaptarse a diferentes protocolos y contextos de acuerdo a las necesidades de otras plantas de tratamiento de agua potable.
Integración de una interfaz tangible conformada por elementos en un sistema interactivo que permita comunicar información visual y auditiva del mono tití a través de la narrativa
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2022) Quinto Vidal, Valeria; Velásquez Malvehy, Andrés; Navarro Newball, Andrés Adolfo
El objetivo del presente trabajo es el diseño e implementación de una interfaz tangible orientada a personas con limitaciones visuales o auditivas. Esta interfaz aumentada se desarrolla empleando de una narrativa interactiva del mono titi en la que el usuario tendrá una experiencia con elementos característicos de la especie. Este trabajo integra como elemento tangible un rompecabezas y con el diseño de un algoritmo de armado del rompecabezas, siguiendo la idea de un árbol de juegos. La aplicación implementada en un motor de videojuegos, tiene el potencial que la persona aprenda del mono titi de una manera entretenida e inclusiva.
Sistema de parqueo de bicicletas Bistander
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Castaño Calderón, Nicolás; Jordan Lopera, Gabriel; Martínez Álvarez, Alexánder
Los parqueaderos de bicicletas públicos, al igual que los parqueaderos que se encuentran en el campus de la Universidad Javeriana, suelen contar con una seguridad deficiente, al asegurar solo una parte de la bicicleta o necesitar de implementos propios del dueño de dicha bicicleta para asegurarla (cadenas, candados, entre otros). Esto motiva la realización de un parqueadero que integre estas funciones y logre un objetivo, el cual es ser más seguro que alternativas tradicionales. En el presente trabajo de grado se expone el desarrollo del parqueadero Bistander, explicando paso a paso el diseño, componentes y código que se requirieron para llegar a un prototipo, en el cual encontramos un sistema que integra un factor de seguridad física, así como seguridad informática, a partir de la incorporación de diferentes componentes que conforman una estructura que asegura dos partes vitales de una bicicleta, el marco y la rueda, e incluye alertas en forma de notificaciones que surgen de la aplicación y van dirigidas a los usuarios. Al integrar dos tipos diferentes de seguridad, se logra un sistema con posibilidades de mira al mercado, y mucho más eficiente; la unión de la seguridad cibernética junto con la seguridad física, permiten proteger tanto la bicicleta (propiedad tangible) como la información de quien crea la cuenta (propiedad intangible). Con estos desarrollos, se desafía el paradigma actual colombiano, donde la existencia de parqueaderos públicos es muy reducida, inspirado en gran parte por la alta inseguridad. El resultado es un prototipo con una aplicación funcional, en el cual se logran identificar desarrollos de electrónica sobre un parqueadero que tiene características mecánicas diferenciales, como el aseguramiento de diferentes partes de la bicicleta; sin embargo, se requiere de un estudio de materiales posterior y perfeccionamiento del sistema mecánico para resistir intentos de robo.
Performance evaluation of multi-label classification models for the automated classification of anuran calls in audio recordings
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Hernández Mera, Michael; De Valdenebro Herrera, Juan Sebastián; Benítez, Hernán Darío
Este proyecto de grado tiene como objetivo utilizar modelos de redes neuronales convolucionales (CNN) preentrenados para identificar tres especies diferentes de Anuros por sonido en una representación de tiempo-frecuencia. Las especies seleccionadas son: Boana albopunctata, Physalaemus cuvieri, y Boana lundii. Además, se analizó el rendimiento de diversos modelos y técnicas de aumentación de datos, para lograr una correcta clasificación multi-etiqueta, y las mejores prácticas para el procesamiento de audio, clasificación y automatización para las señales de sonido de los anfibios y también se discuten algunas referencias a las limitaciones asociadas con el monitoreo acústico de los anfibios y otras especies. El diseño metodológico del proyecto se dividió en cuatro etapas: preprocesamiento, aumento de datos, entrenamiento del modelo y evaluación del rendimiento de los modelos entrenados. El núcleo del proyecto se desarrolló en Python, para la etapa de preprocesamiento de datos en este proyecto se diseñó un “pipeline” para procesar los datos crudos proporcionados por el Instituto Humboldt y consistió en recortar los archivos de audio, generar espectrogramas, y fusionarlos con las anotaciones para devolver un conjunto de datos bien estructurados para el entrenamiento, en la etapa de aumento de datos las técnicas utilizadas fueron técnicas de estiramiento de tiempo, enmascaramiento de tiempo y enmascaramiento de frecuencia, por último, la fase de evaluación del rendimiento se realizó extrayendo de los modelos entrenados ( MobileNet, DenseNet121, InceptionV3 y Resnet50) la métrica de desempeño F1 utilizando un 30% del conjunto de datos no aumentado aislado del proceso de entrenamiento y comparando el rendimiento de cada modelo. Se realizaron tres experimentos, variando los hiperparámetros y la arquitectura, y utilizando diferentes conjuntos de datos. Se seleccionaron los mejores modelos en función de su rendimiento. Los mejores modelos (MobileNet con 1 FC Layer, DenseNet con 1 FC Layer, InceptionV3 con 2 FC Layer) alcanzó un desempeño F1 medio del 81% para la clasificación multi-etiqueta de las tres diferentes especies mencionadas anteriormente.
Aumento del área de cobertura de la señal telefónica en Zacarías Rio Dagua con base en el modelo de propagación de tierra plana
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Baldón Martínez, Daniel; Aragón Mondragón, Mauricio; Giraldo Castañeda, Carlos Andrés
En este documento se presenta el diseño de un sistema de radiocomunicación para mejorar el área de cobertura de la señal telefónica en Zacarías Río Dagua. Se trabajó con el modelo de propagación en el espacio libre, el modelo de propagación en tierra plana y el modelo energético de un sistema de radiocomunicación, teniendo en cuenta las pérdidas de potencia producidas por la atenuación de acuerdo al tipo de suelo y la atenuación debida a la vegetación del lugar. Con estos modelos, las atenuaciones y una toma de datos realizada para conocer el estado de la señal en Zacarías Río Dagua, se logró efectuar una caracterización de la cobertura de la señal presente en la zona, también, se establecieron las principales características de dicho entorno, lo que permitió definir los elementos que compondrían el sistema. Finalmente, se evaluó el funcionamiento del sistema en campo y en Matlab por medio de la ejecución de un código diseñado con base en los modelos de propagación. De igual manera, se hizo la comparación con dos modelos probabilísticos, como también, la comparación del antes y el después de implementar el sistema.
Design and implementation of thermal measurement device to calculate thermal loads of a vis-type house
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Quintero Cerón, Martín; Ramírez Duque, José Luis
Aprendizaje de máquina aplicado a un proceso de clasificación para un robot colaborativo
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Delgado Giraldo, María de los Ángeles; Penagos Angrino, Juan Felipe; Martínez Álvarez, Alexánder
Se desarrolló un sistema basado en redes neuronales artificiales (RNA), el cual permite el aprendizaje y la ejecución de una tarea de clasificación de objetos cúbicos por color al robot colaborativo UR3 mediante interacción multimodal comandada por gestos y voz. Las pruebas se realizaron con siete sujetos de prueba a los cuales inicialmente se les realizó una encuesta para identificar el nivel de conocimiento en robótica e interacción multimodal. Posteriormente, se les explicó cuáles eran las diferentes formas para enseñarle al robot la tarea de clasificación por color de objetos cúbicos. Finalmente, se ejecutaron las pruebas en dos formatos; cuantitativas y cualitativas. Las pruebas cuantitativas evaluaron 588 interacciones verbales, 21 comandos de voz, 252 interacciones gestuales, 63 interacciones multimodales y 63 clasificaciones por color de objetos cúbicos, obteniendo un total de acierto del 94.86% para comandos multimodales, un 96.83% para comandos de voz, un 80.95% para los comandos multimodales y 100% para las clasificaciones por color de objetos cúbicos. Las pruebas cualitativas se realizaron mediante una encuesta de cinco preguntas evaluada con una escala likert, consultando a los usuarios sobre su experiencia respecto al desempeño de las interacciones verbales, gestuales, multimodales, realimentación y clasificación. Las encuestas mostraron una alta satisfacción sobre la arquitectura propuesta durante la interacción del usuario con el robot.
Diseño e implementación de un sistema de automatización y control para cultivos acuapónicos en zonas urbanas
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Marín Franco, Karen Yissel; RiverosOrozco, Luis Fernando; NogalesViedman, Juan Manuel
En el presente trabajo se plantea un sistema de automatización y control para cultivos acuapónicos en entornos urbanos empleando una técnica de control moderno multivariable. El prototipo desarrollado alcanzó un nivel de madurez tecnológica TRL 7 y consta de un cultivo acuapónico cuya luminosidad y temperatura del agua son controladas a través de un sistema de control predictivo híbrido con Fuzzy aplicado a cuatro acciones fundamentales: oxigenación, circulación y aireación de agua, y luminosidad de las plantas. Para su operación se ha diseñado una página web que permite el acceso remoto a las funciones de control, supervisión y monitoreo, así como un sistema de gestión basado en servicios comunicados mediante MQTT. El sistema de automatización utiliza una red local que acopla la comunicación entre los diferentes componentes del sistema (sensores, actuadores, microprocesador y microcontrolador), siendo capaz de detectar el estado de la conectividad a internet y tomar acciones en caso de falla.
Design and implementation of an electronic system to monitor lung re-expansion physiotherapy processes
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Hernández Potes, Julián Andrés; Sánchez Rengifo, Diana Carolina; Aguilar Zambrano, Jaime; Valencia Díaz, Manuel Vicente
Para el bienio 2020-2021, las enfermedades cardiopulmonares ocuparon el tercer lugar en el grupo de las primeras cinco causas de mortalidad en Colombia [1], cifra que es aún más contundente cuando se trata solamente de la infección por COVID-19. Con esto en consideración, es posible aseverar que el número de personas que atraviesan por estas enfermedades y/o por las secuelas que dejan es considerable, necesitando a menudo de procesos de fisioterapia respiratoria para hacer frente a su recuperación. En este sentido, la fisioterapia entra a jugar un papel importante y decisivo en la vida de cada paciente que sufre las consecuencias posteriores a las enfermedades, haciendo imperante el desarrollo de alternativas que permitan acompañar estos procesos. Actualmente en Colombia, los dispositivos de apoyo para el acompañamiento de las fisioterapias no proporcionan suficiente información respecto de las variables fisiológicas envueltas en el proceso de recuperación del paciente. Con lo anterior en mente, en esta Disertación de Pregrado se abordará el diseño y la implementación de un sistema electrónico capaz de monitorear y acompañar el proceso de recuperación de los pacientes en fisioterapia de re-expansión pulmonar, una de las clases de fisioterapia más importantes para la recuperación funcional del sistema respiratorio. Consecuentemente, se hará uso de las metodologías inventivas TRIZ y Design Thinking, que brindarán un camino de guía hacia el análisis sistémico e integral del proyecto, así como un acercamiento paulatino hacia soluciones innovadoras centradas en las necesidades de los pacientes y fisioterapeutas. La convergencia de las implementaciones llevadas a cabo a lo largo del desarrollo del proyecto será soportada en la aplicación del Diseño Axiomático y la determinación de criterios de valor sugeridos por la técnica de toma de decisiones AHP. La implementación y la obtención de resultados se desarrolló mayoritariamente en tres fases fundamentales: la primera aborda la aproximación de un sistema de monitoreo del flujo respiratorio a través de la interfaz gráfica de NI LabVIEW que, aunque no estaba enfocada en la medición precisa de la variable fisiológica, brindó un ambiente receptivo con el que se obtuvieron las primeras impresiones del proyecto; la segunda, corresponde a la puesta en marcha del prototipo final del proyecto a través de un sistema microcontrolado, con el que es posible adquirir y procesar el flujo respiratorio, y determinar el volumen y frecuencia respiratoria; la tercera, abarca el modelado de la adquisición del flujo respiratorio a través del principio de presión diferencial en sensores de Placa de Orificio, el cual está basado fundamentalmente en la normativa ISO 5167 y posteriores adaptaciones para hacerlo viable en aplicaciones médicas de espirometría. Este proyecto local hace parte del proyecto de investigación "Sistema incentivo respiratorio para re-expansión pulmonar en pacientes con secuelas de COVID-19", y se centra fundamentalmente en el desarrollo del sistema electrónico.
Clasificación automática de residuos aprovechables y no aprovechables en la Pontificia Universidad Javeriana Cali usando Deep Learning
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) TorresTamayo, JuanEsteban; RoseroMora, JannerArley; VargasCardona, Hernán Darío
El procesamiento de los residuos sólidos es un problema que viene perjudicando a la humanidad des de hace ya varios años, dando por resultado contaminación y acumulación excesiva de desperdicios en rellenos sanitarios. Todo este panorama ha traído consigo la aplicación de normativas para la clasificación de los residuos para su posterior procesamiento, donde en Colombia la actual normativa dicta tres tipos de residuos: Aprovechables, No Aprovechables y Orgánicos. Sin embargo, aún con la existencia de normativas y campañas educativas sobre el manejo de los residuos sólidos urbanos, la comunidad no realiza adecuadamente la separación de dichos materiales y esto trae consigo un aumento energético laboral en las instalaciones dedicadas al procesamiento de desperdicios que bus can darles un correcto tratamiento a estos. Este trabajo propone la implementación de una herramienta tecnológica que permita realizar una clasificación automática de los residuos orgánicos enfocándose en las instalaciones del campus de la Pontificia Universidad Javeriana Cali. Para ello, se partió de la visión computacional para el reconocimiento de imágenes de residuos los cuales son procesados y clasificados a partir de un algoritmo de Deep Learning que tiene por objetivo identificar y clasificar los residuos entre aprovechables y no aprovechables. Después de un proceso de benchmarking entre modelos implementados con Transfer Learning el modelo escogido alcanza métricas de 0.93 en Accuracy.
Desarrollo de sistema de control de un robot delta lineal basado en la norma ANSI/RIA R15.06-2012
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Pinzón Cortés, Juan Sebastían; Ángel Moreno, Jorge Alejandro; Contreras, Juan David; Arizala, Bleider Johan
La robótica industrial es una tecnología que ha logrado darle valor agregado a la producción en masa de artículos en diferentes campos a nivel mundial. Esta ha logrado que los productos sean fabricados en un tiempo menor, debido a la rapidez en la ejecución de tareas; con una mayor precisión, debido al bajo error de un robot al ejecutar una orden y de una forma más segura, puesto que un robot puede trabajar en ambientes hostiles, como altas temperaturas, lo cual podría ser perjudicial para un operario humano. Sin embargo, la implementación de estos sistemas robóticos comerciales es muy costosa, por lo que empresas en vía de desarrollo no tienen el poder económico para adquirirlos. Una solución este problema es la implementación de robots hechos a la medida, los cuales serían más accesibles para las empresas y potenciar así el desarrollo de nuevos comercios. A pesar de tener un costo menor, estos robots deben cumplir con estándares de seguridad, que garanticen la integridad de los operarios dentro de las instalaciones donde se utilicen. El objetivo de este trabajo es diseñar e implementar un sistema de seguridad industrial en un robot Delta lineal, ubicado en el Centro de Automatización de Procesos, en la Universidad Javeriana Cali. Se llevó a cabo una evaluación de riesgos para determinar los potenciales peligros a los que los operarios o la infraestructura del dispositivo podrían estar expuestos. Con base a estos resultados, se determinaron los requisitos que el sistema debe cumplir. Posteriormente, se diseñó una arquitectura de seguridad capaz de mitigar los riesgos y cumplir con los requerimientos establecidos. Esta arquitectura se implementó en el robot y se evaluó para validar su seguridad. Durante el desarrollo de este proyecto, se siguieron los lineamientos y estándares establecidos por una entidad internacional reguladora, como ANSI RIA.
Diseño e implementación de un sistema para el monitoreo de macronutrientes NPK en un cultivo de piña en Santander de Quilichao
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Ordoñez Zambrano, Juan David; Palomino Mina, Rusbelt; Nogales Viedman, Juan Manuel
Teniendo en cuenta que una mala gestión de los planes de fertilización puede afectar negativamente no solo a las plantas, sino también al suelo de un cultivo, en este trabajo de grado se presenta el diseño e implementación de un sistema de agricultura de precisión de bajo costo para el monitoreo de niveles de Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Potasio (K) en un cultivo de piña. El sistema consta de cinco nodos sensores y un nodo Gateway. Los nodos sensores utilizan sondas calibradas para medir los niveles de NPK y envían los datos al nodo Gateway a través de un módulo transceptor. Una base de datos en Firebase recibe, organiza y almacena las medidas y los valores de NPK pueden consultarse en tiempo real mediante una aplicación móvil desarrollada en App Inventor. Las pruebas de funcionamiento e implementación se llevaron a cabo en un cultivo de piña ubicado en la vereda Quinamayó de Santander de Quilichao, Cauca. Los resultados de las pruebas confirmaron la calibración exitosa de las sondas y el correcto funcionamiento del sistema. Una encuesta realizada para evaluar el desempeño de la aplicación móvil y del sistema en general reveló que la aplicación es fácil de usar y los agricultores se mostraronsatisfechos con el sistema de monitoreo.
Arquitectura cognitiva aplicada en procesos de clasificación para un robot colaborativo
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Jamioy Cabrera, Juan David; Rodríguez Téllez, Gabriel Alejandro; Martínez Álvarez, Alexánder; Mosquera De La Cruz, José Hernando
Se desarrolló una arquitectura basada en el modelo de arquitectura cognitiva SOAR, la cual permite a los usuarios enseñarle tareas de clasificación de objetos cúbicos por color al robot colaborativo UR3 mediante interacción multimodal comandada por gestos y voz. La evaluación de la arquitectura fue realizada por siete sujetos de prueba, a quienes se les indicaron los comandos gestuales y de voz para enseñarle al robot la tarea de clasificación por color de objetos cúbicos. A partir de estas interacciones se evaluó el desempeño, ejecutando tanto pruebas cuantitativas como cualitativas. En las pruebas cuantitativas se ideó un protocolo que permitió evaluar un total de 588 interacciones verbales, 252 interacciones gestuales, y 63 interacciones verbales y gestuales. El porcentaje de reconocimiento de las interacciones fue del 98.41% para los comandos de voz, 81.35 % de las gestuales, y 80.95% de las multimodales. Además, el robot ejecutó la clasificación por color de objetos cúbicos el 100%. En las pruebas cualitativas se les realizaron a los usuarios cinco preguntas sobre su percepción sobre las interacciones verbales, gestuales, y multimodales, utilizando como opciones de respuesta una escala Likert. Las encuestas mostraron una alta satisfacción sobre la arquitectura propuesta durante la interacción del usuario con el robot.
Diseño e implementación de un sistema tecnológico para el proceso de validación de equipos de apoyo a las terapias respiratorias
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Restrepo Zuleta, Juan Camilo; Valencia Díaz , Manuel Vicente
Este documento presenta el diseño e implementación de un sistema mecatrónico cuyo propósito es, emular el proceso de respiración en la fase de inspiración y espiración de una persona para que de esta forma se pueda verificar y validar la operación de dispositivos de apoyo a las terapias de respiración por medio de diferentes tipos de rutinas lo cual permitirá probar los diferentes tipos de terapias en estos dispositivos para verificar su precisión y el comportamiento frente a estas, de esta forma se facilitará el acceso de las personas a estas tecnologías en búsqueda de mejorar sus procesos de recuperación de la capacidad pulmonar.
Develop of prototype system for people recognition based on ear biometrics
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Córdoba Bravo, Juan Camilo; Torres Ordoñez, José Iván; Linares Ospina, Diego Luis
Optimización del control y la gestión de datos en una celda de manufactura flexible a través de una base de datos orientada a grafos
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Ceballos Sánchez, Isabella; Restrepo Rosero, Juan José; Contreras Pérez, Juan David; Pabón Burbano, María Constanza
Los actuales sistemas de gestión de bases de datos (DBMS) desempeñan el papel de organizar los datos de manera eficiente y eficaz. Sin embargo, entre los desarrollos aplicados, sigue existiendo un factor importante relacionado al esquema de representación y análisis de los datos, en donde es vital tener en cuenta la manera en cómo se almacenan los datos, debido a que esto influye en la eficiencia de su procesamiento y consulta. Una celda de manufactura flexible, junto con los sistemas de ejecución de manufactura (MES), están orientados hacia la optimización de operaciones de un área de trabajo, con el objetivo de asegurar la ejecución efectiva y optimización del rendimiento de las operaciones de fabricación de la planta de producción, y mejorar la calidad del producto final. Estos sistemas, funcionan a partir del control y análisis de la información recopilada. Por ende, la implementación de una base de datos en el MES se convierte en uno de los pilares claves del control de un proceso, es decir, el constante flujo de datos obtenidos debe ser regulado y analizado eficazmente para generar valor y mejorar la eficiencia, aprovechando al máximo la representación digital del proceso. Por lo tanto, es de vital importancia conocer las diferentes bases de datos que se han desarrollado actualmente, y analizar sus diferentes desempeños en cuanto a su flexibilidad, escalabilidad y adaptabilidad a los cambios de la celda. En este trabajo se aborda un estudio en torno al mejoramiento de los procesos de control y la gestión de datos de una celda de manufactura flexible. Mediante el uso de una base de datos orientada a grafos, el proyecto logró desarrollar un sistema de información que permite mantener la lógica y estructura de la funcionalidad de la Celda de Manufactura del CAP, además de controlar y reportar eficientemente la información del proceso ejecutado en la celda. Por otro lado, se introdujo un Dashboard como herramienta que ilustra de manera efectiva los indicadores industriales establecidos, ofreciendo una visión clara del rendimiento del proceso y aportando así a la toma de decisiones del negocio. Se desarrolló un software de control para supervisar y coordinar el funcionamiento físico de la celda de manufactura, garantizando una ejecución eficiente del proceso. Además, se implementó una interfaz gráfica para mejorar la comunicación y la gestión de la información entre los usuarios y el coordinador del proceso. Se creó un entorno de pruebas específico para evaluar y ajustar el sistema antes de su implementación completa. Estas adiciones no solo optimizan la eficiencia del proceso de fabricación, sino que también añaden valor a través del análisis de datos y la toma de decisiones informadas respaldadas por el Dashboard y un entorno de pruebas.
Una aplicación del estándar IEC-61499, migración de un sistema de filtración
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Álvarez Torres, Heidy Daniela; Martínez Álvarez, Alexander
C 61499 es un estándar técnico que define un modelo de programación y ejecución de sistemas de automatización industrial. Este estándar proporciona una estructura modular y distribuida para el control de procesos, permitiendo la reutilización de componentes y la comunicación entre diferentes dispositivos. Este estándar ha enfrentado algunos desafíos y problemas en su implementación. Algunos de estos problemas incluyen la falta de familiaridad de los desarrolladores con la semántica del estándar, lo que dificulta su correcta aplicación. Es por eso que este trabajo propone una metodología que facilita la integración y apropiación del estándar en la industria, haciendo uso de una librería bien documentada como PlantPax 4.0. Esta metodología propone un esquema que permite la aplicación del estándar partiendo de un levantamiento de información del sistema y luego sobrepone esa información a los conceptos del estándar. Con esto se busca su adopción y comprensión generalizada en la industria para aprovechar las características de las que dota los sistemas con su aplicación: flexibilidad, interoperabilidad y eficiencia en la implementación de sistemas de control industrial, al tiempo que facilita la integración de tecnologías de la información y la automatización.
Mejoramiento de un prototipo de laboratorio Transceptor basado en redes intracorporales
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Sambony Ledezma, Germán Camilo; Tobón Llano, Luis Eduardo
En el presente trabajo de grado se realiza y simula un prototipo transceptor basado en redes intracorporales con resultados de investigación que apuntan hacia el objetivo de generar una trans misión inalámbrica dentro del tejido humano con buenas características de velocidad y consumo. Se caracteriza el cuerpo humano como canal de transmisión inalámbrico, considerando estas propiedades se utilizan técnicas de procesamiento de señales en banda base para aumentar la eficiencia en la transmisión, como son el código de línea Manchester con memoria y el filtro del coseno alzado (RRC). Para la modulación digital se emplea PSK, 4PSK, 16QAM y 64QAM, transmitiendo en la banda de frecuencia de 2,38 GHz. Se simulan los procesos de codificación, conformación y modulación en el software especializado en procesamiento de señales y radiofrecuencia de “GNUradio”. Para el prototipo transceptor se diseña y materializa una antena tipo parche con el material de Rogers 3003, el diseño es realizado en el software HFSS (High-Frequency Structure Simulator), en donde se logra modelar el canal de transmisión con sus propiedades, se configura las características del material, se visualizan y analizan los resultados de la antena. La antena física impresa se prueba en la cámara anecoica del laboratorio de radiofrecuencia en la universidad Javeriana en Bogotá. En la implementación física de transceptor se utilizan SDR USRP 2900 el cual brinda la posibilidad de emitir y recibir una onda procesada en la banda de frecuencia deseada, se utilizan dos radios, uno para transmisión y otro para recepción. Los USRP son de la empresa Nationals Instruments, tienen la capacidad de transmitir en una banda desde 70MHz hasta 6GHz y pueden ser configurados desde el software “GNUradio” en donde también se implementó la simulación del transceptor. Finalmente se comparan los resultados obtenidos de velocidad y consumo, con el envío de un mensaje digital a través del tejido humano, precisamente en el área del brazo de una persona, se realiza igualmente la comparación al cambiar el tipo de modulación digital para concluir con las características para obtener una buena transmisión intracorporal.
Diseño e implementación de un sistema portable de bajo costo para la detección y cuantificación de gases de efecto invernadero en cultivos agrícolas
(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) López Ramos, Sebastian; Franco Gaviria, Germán David
El estudio de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) provenientes de suelos destina dos a la actividad agrícola, se ha convertido en un tema de interés colectivo debido a la preocupación por las consecuencias del cambio climático. Actualmente existen métodos que permiten registrar las emisiones de GEI, no obstante, dichos métodos suelen requerir equipos voluminosos, costosos e implican un proceso de muestreo manual con largos tiempos de recopilación de datos, demandando mano de obra capacitada para ello. Otras alternativas como métodos electroquímicos basados en diferentes principios de operación o sistemas ópticos de infrarrojo no dispersivo (NDIR) han aparecido como soluciones versátiles y de bajo costo que se pueden producir en grandes cantidades para aplicaciones agrícolas. Este trabajo describe el diseño e implementación de una cámara para el sensado de óxido nitroso (N2O) usando un sensor infrarrojo no dispersivo (NDIR), la cual se integrará en la plataforma de monitoreo de variables de cultivo PhenoAgro. Esta cámara consta de una carcasa cilíndrica de PVC que aísla la muestra de gas con ayuda de 2 ventanas ópticas de fluoruro de calcio (CaF2). En la cámara de gas están integrados un detector infrarrojo de doble canal para la detección de gases a longitudes de onda de 3.3 µm y 3.9 µm y una fuente de luz infrarroja colimada. La luz IR emitida por la fuente colimada llega al detector y la señal recibida se adecua y amplifica en un circuito electrónico. Por medio de un microcontrolador Arduino Nano 33-IoT integrado en el sistema electrónico, se almacenan y procesan los datos muestreados para determinar la concentración del N2O en la cámara de captura.

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