Ingeniería Mecatrónica

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Sólo datos
Actualización del equipo de posicionamiento satelital SPS para un helicóptero militar caso Sikorsky UH-60 de la Fuerza Aérea Colombiana
(Universidad EIA, 2022) Pérez Salazar, Yinno David; Acevedo Sánchez, Juan Esteban; Flórez Zuluaga, Jimmy
RESUMEN: Con la implementación de nuevas tecnologías de instrumentación para la aviación, ha surgido la necesidad de adaptar herramientas como el dispositivo de posicionamiento satelital (SPS) que pretende transmitir parámetros de vuelo de las aeronaves a centros de mando y control para brindar las directrices que hacen posible el cumplimiento de la misión de la Fuerza Aérea Colombiana, manteniendo la agilidad y la precisión en las operaciones.  Los nuevos desarrollos han impulsado a la Fuerza Aérea Colombiana a optar por la integración o actualización de sistemas instrumentados en las aeronaves como los del helicóptero UH-60 de los que se obtienen parámetros como velocidad, rumbo y posición pero que aún hoy no cuentan con el registro de medidas como ángulos de inclinación o aceleraciones hacia los centros de procesamiento, mando y control que resultan representar los pilares de la preservación de los equipos, tripulaciones e incremento de la seguridad operacional de la aviación militar en Colombia.  El presente trabajo tiene como propósito identificar y actualizar los nuevos requerimientos de instrumentación y desarrollar estrategias a través de las cuales se logre el análisis de la calidad de vuelo de la aeronave UH-60 implementando sistemas electrónicos de recolección de datos en la herramienta de posicionamiento satelital (SPS) y potenciando sus capacidades mediante mejoras como el rediseño del espacio de conexión del módulo de alimentación del dispositivo permitiendo un cambio de las baterías sin necesidad de apagar el sistema.
Acceso abierto
Actualización Tecnológica de Máquina Encerdadora. Caso: Plastiandina Ltda.
(Universidad EIA, 2008) Muñetón Arango, Juan Camilo; Puerta Puerta, Mateo
Este trabajo se presenta con la finalidad de optar por el título de Ingeniería Mecatrónica en la Escuela de Ingeniería de Antioquia. El objetivo general del presente trabajo de grado es proponer una opción de inversión para el proceso de encerdado de escobas plásticas, que cumpla con las necesidades económicas, técnicas y de mercado de la empresa PlastiAndina LTDA. Para el desarrollo del proyecto se recopiló información sobre la máquina que permitiera efectuar el diagnóstico de la misma. La metodología utilizada fue: recolección manual de información, entrevistas con el operario, comunicaciones con la casa matriz de la máquina. La información recopilada fue empleada para conocer que mecanismos de la máquina debían ser intervenidos con miras a la actualización tecnológica. Conociendo las partes críticas a intervenir, se realizaron 2 propuestas que fueran viables desde el punto de vista técnico (mecatrónico). Una vez conocida la viabilidad técnica de las propuestas, se efectúa el análisis de las mismas desde el punto de vista financiero, por medio de flujos de caja, para determinar su viabilidad financiera, de igual manera se emplean conceptos de Valor Presente Neto y Tasa Interna de Retorno para la toma de decisiones. Como resultado al diagnóstico realizado, en el cual se identifican los problemas a atacar en la máquina, se presentan tres (3) alternativas de reconversión, dos (2) propuestas por los autores y una (1) tercera propuesta por FESTO. De igual manera se analiza la opción de adquisición de una máquina encerdadora Zahoransky nueva. Al finalizar el trabajo se concluye que la mejor opción es la actualización completa de la máquina, utilizando componentes YASKAWA, esta alternativa produce un alto retorno sobre la inversión y es viable desde el punto de vista técnico. Además presenta valor agregado sobre la otra alternativa propuesta por los autores que implicaba poca intervención mecánica y es una alternativa que produce un mejor retorno sobre la inversión para la empresa que la propuesta efectuada por FESTO. Se descarta por completo la adquisición de una máquina nueva, por el flujo de caja que genera esta alternativa, se presenta un largo periodo de recuperación que la empresa no puede tolerar.
Acceso abierto
Adquisición y Serialización de Datos con ADC de Alta Velocidad Mediante FPGA
(2022) Ávila Gómez, Daniel; Rincón Gil, Edgar
RESUMEN: Como consecuencia del rápido crecimiento en el desarrollo tecnológico en las últimas décadas, múltiples aplicaciones han encontrado una apertura a diversos campos que antes eran temas soñados por las limitantes que presentaban. Con el aumento de dispositivos que desafían a la ley de Moore, y la implementación de compuertas lógicas cada vez más pequeñas, aparece una nueva necesidad: el desarrollo de sistemas capaces de operar en forma exitosa con estas nuevas condiciones para adquirir y transmitir datos. En respuesta a esto, surgen los conversores análogo-digitales de altas velocidades, capaces de tomar datos y transformarlos en elementos lógicos para que puedan ser empleados mediante computadores y demás a través del uso de velocidades exorbitantes; y también otros dispositivos, como los Analog Front-End o AFE, los cuales ya cuentan con todo el sistema de adquisición preparado para que un ADC interno haga sus funciones. Esta propuesta de trabajo de grado busca abordar el requerimiento de la serialización de datos provenientes de estos conversores, cuyos relojes de operación cuentan con altas frecuencias, mediante el uso de una FPGA (requerimiento que ha sido planteado tanto en proyectos de mayor escala como el estudio de Neutrinos en el Deep Underground Neutrino Experiment DUNE, o de menor escala, como la medición de los efectos magneto-ópticos en superficies magnetizadas, conocido como MOKE) a fin de garantizar el envío de la información obtenida hasta un dispositivo electrónico que pueda leerlo y almacenarlo para un posterior estudio, permitiendo la generación de nuevo conocimiento y/o dar solución a planteamientos actualmente poco explorados. Se empleará la metodología de diseño presentada por George Dieter en el año 2012 en sinergia con la metodología Bottom-Up para creación de circuitos, planteando como objetivo la generación de un producto, más específicamente, de un sistema desarrollado para una FPGA Artix-7, teniendo en cuenta requerimientos de la aplicación, conceptos, diseños paramétricos, pruebas de banco y validaciones. Como resultados esperados, se busca realizar la implementación del sistema junto con una tarjeta de evaluación para el AFE5808A, incluyendo así diagramas de flujos y de bloques, y documentación respecto al mismo, cumpliendo a cabalidad con las especificaciones definidas inicialmente. Se espera que en un futuro el sistema pueda usarse en menor escala para la adquisición de datos en un proyecto MOKE.
Acceso abierto
Algoritmo de Control Adaptativo Basado en Redes Neuronales: Aplicación a Procesos Dinámicos No Lineales
(Universidad EIA, 2009) Gutiérrez Naranjo, Sebastián
En este trabajo se presentan algunos conceptos generales del modelamiento y control de sistemas dinámicos, y las dificultades que surgen al aplicar las técnicas convencionales a procesos no lineales o con dinámicas difíciles de modelar. Luego se introducen las Redes Neuronales Artificiales como herramientas inteligentes que presentan varias características deseables para el modelamiento y control de sistemas dinámicos. La teoría y conceptos básicos de las Redes Neuronales Artificiales se aplican a la modelación y control de un sistema no lineal en particular. Se construyen dos modelos neuronales para identificar el sistema, y se analiza su desempeño a la luz de siete métricas estadísticas. El problema del control del sistema no lineal se divide en tres partes. Primero se diseña un controlador de referencia que sirve para recoger información del comportamiento del sistema bajo una acción de control. Esta información se utiliza para identificar la dinámica inversa del sistema por medio de una red neuronal. Luego se construye un controlador inverso a partir del modelo de la dinámica inversa del sistema representada por la red neuronal previamente entrenada. A esta estructura de control se le adiciona un mecanismo de adaptación que modifica los parámetros de la red neuronal con el objetivo de contrarrestar perturbaciones y cambios en la dinámica del sistema y de minimizar constantemente el error. Esta estructura de control adaptativo se prueba con el sistema inicial, y con dos sistemas adicionales que se construyen a partir de variaciones de este. El desempeño del controlador se analiza según las mismas métricas estadísticas utilizadas en la identificación, y según criterios convencionales como el sobreimpulso y el tiempo de respuesta.
Acceso abierto
Algoritmo de predicción de los precios del mercado de valores de la bolsa de Nueva York por medio de técnicas de inteligencia artificial implementadas en un sistema embebido
(Universidad EIA, 2021) Zuluaga Suárez, Alejandro; Bonet Cruz, Isis; Méndez Mejía, Santiago
RESUMEN: Los mercados financieros se han convertido en una de las mejores oportunidades de inversión, gracias a sus altos niveles de rentabilidad. Para el mercado de valores de la Bolsa de Nueva York, impulsado por la compra y venta de acciones de las empresas que coticen allí, se han dado múltiples desarrollos que proporcionan cierto nivel de ventaja para que un inversionista pueda conocer cómo sería el comportamiento del precio de una acción en un instante futuro. Hoy en día, el 80% de las transacciones que se dan en el mercado son mediante sistemas automáticos, aumentando las ganancias a ritmos acelerados gracias a su aprendizaje constante del comportamiento del precio. Este trabajo se enfocó en la exploración de múltiples modelos de Machine Learning que permitieran pronosticar el precio de una acción, desde modelos regresivos hasta modelos por clasificación, y mediante sus métricas de desempeño se seleccionó el mejor de ellos, tomando como ejemplo la información de Disney durante el año 2020 ya que fue una empresa que se vio afectada por los cierres de sus instalaciones durante la pandemia del COVID-19, por lo tanto, el precio de su acción posee tendencias al alza y a la baja muy pronunciadas que un modelo puede aprovechar para aprender. Una vez seleccionado el modelo, fue necesario seleccionar un sistema embebido óptimo en el que se pudiera ejecutar el modelo en tiempo real, este sistema embebido se seleccionó bajo criterios de consumo energético, consumo de procesamiento y tiempos de procesamiento en diferentes instancias, con el fin de garantizar un funcionamiento óptimo en la placa al momento de conectarse en tiempo real, sin tener problemas de retrasos o bloqueos. Se obtuvo resultados muy positivos sobre un modelo de red neuronal recurrente LSTM implementado en un sistema embebido Raspberry Pi 4, realizando pronósticos al precio de la acción de Disney cada dos minutos en tiempo real y graficando los resultados en un servidor local mediante el navegador web; siendo dos minutos el tiempo mínimo sugerido para utilizar con este tipo de sistemas debido a su bajo procesamiento respecto a un computador de escritorio tradicional, sin embargo, tiempo más que suficiente para que adquiera los datos de la bolsa, pronostique y grafique sus resultados
Acceso abierto
Análisis de Datos de Defectos de Producción en Línea de Ensamble, con el uso de Herramientas de Sistemas Inteligentes
(Universidad EIA, 2019) José Mejía Uribe, Simón Pedro; Mendivil Sejin, Alejandro
Resulta provechoso y perentorio para la compañía impulsora de la propuesta implementar tecnologías computacionales que le permitan, ágil y eficientemente, tratar y analizar grandes volúmenes de datos provenientes de diversas etapas y procesos de su línea de producción; con objeto de identificar variables relevantes para la predicción o afectación de la cantidad de defectos a encontrar en los productos finales de un área como la mencionada, o que faciliten el estudio del desempeño y las condiciones operativas de la planta. Considerando lo anterior, este trabajo propone implementar técnicas y métodos enmarcados dentro del Aprendizaje Automático (enfocados al aprendizaje automático supervisado, o a la selección de características y reducción de la dimensionalidad de los espacios de datos que requieren procesar), para atender las necesidades de la ensambladora, siguiendo el esquema clásico de análisis de datos: comprendiendo etapas de procesamiento y limpieza de los datos a estudiar, previa a una etapa de análisis exploratorio y finalmente el desarrollo de modelos, simulaciones y conclusiones; y presenta los resultados del estudio llevado a cabo, a partir de los datos dispuestos por la fábrica consultada.
Acceso abierto
Análisis para la implementación de condition monitoring en motores diésel con base en los parámetros del combustible
(Universidad EIA, 2023) González Rave, David Alejandro; Córdoba Morales, Jorge Hernán
RESUMEN: los motores Diésel se han caracterizado por ser de gran capacidad y desempeño en las diferentes áreas de uso, pero a pesar de esto, se identifican como uno de los principales causantes de la contaminación ambiental, esto lo podemos observar fácilmente en nuestro día a día con la utilización de vehículos de carga y transporte con este tipo de motores, sin contar los generadores y plantas eléctricas, por esto, se decide iniciar un análisis para la aplicación de la técnica de Condition Monitoring en base a la temperatura en el combustible de la línea de retorno al tanque en miras de la búsqueda de poder determinar rangos de operación óptimos y poder prevenir una mayor contaminación generada por estos motores. Primero se partió por la identificación en el Diésel basado en estudios previos realizados por otros autores, se determinó que la variable más relevante en el combustible es la temperatura, pues esta afecta directamente la densidad, viscosidad cinemática y lubricidad del fluido y estas son de gran impacto a la hora de hablar sobre el desempeño del motor, es así que se encontró una relación directa entre la variable de entrada (Temperatura del combustible) y la salida de estudio (Desempeño del motor diésel). Pasado esto, se seleccionó aquellos componentes necesarios para una posterior instrumentación y así poder realizar una correcta captura y medición de variables, en este paso de determino por medio de matriz de decisión el uso del sensor G-81 el cual es de tecnología NTC, y por su estructura y resistencia se puede instalar fácilmente en la manguera de retorno al tanque, así mismo como la placa Arduino uno, la cual tiene la robustes suficiente para procesar los datos recolectados por el sensor y realizar los cálculos necesarios para procesar la información y posteriormente imprimir o guardar el dato de temperatura calculado del sistema, el código generado para esta instrumentación y posterior tratamiento de datos se encuentra como anexo y fue diseñado para cargar directamente en la placa de Arduino, utilizando los pines de entradas analógicas y poder conectar directamente el sensor a estos , por último, se construyó un modelo en MATLAB el cual permite determinar por medio de algunos datos ingresados, utilizando las ecuaciones de densidad y viscosidad cinemática en función de la temperatura, y las diferentes mezclas de combustible, cuáles son los rangos recomendados para cada mezcla especifica de combustible que garantizan una correcta operación de un motor Diésel, cumpliendo con los parámetros establecidos tanto por el fabricante como con el cumplimiento de normas regulatorias internacionales.
Acceso abierto
Aplicación de Manufacturing Execution Systems (Mes) Para Integración Entre las Actividades Corporativas y la Producción en Planta
(Universidad EIA, 2011) Trujillo Echeverri, Daniel
Este trabajo pretende brindar una contextualización general en el marco de MES, para que el lector adquiera fundamentos que le permitan tomar decisiones al momento de optar por estos sistemas. Además, se hacen algunas recomendaciones pertinentes a la implementación de este tipo de soluciones en la industria manufacturera de hoy. Se muestra en primer lugar, que los sistemas ERP a pesar de ser una gran herramienta, no son suficientes para ofrecer información actualizada en su totalidad acerca de lo que sucede en la planta de producción. A partir de esto, se hace evidente la necesidad de una plataforma que permita analizar y gestionar las actividades en las operaciones de manufactura y que además se comunique con el ERP, para lograr una integración eficiente del negocio. De esta forma adquiere sentido la implementación de un MES, lo cual desde un principio exige una serie de conocimientos que permitan tomar el mejor camino durante cada fase de dicho proyecto. Es importante seguir las tendencias existentes a nivel internacional, más aun, cuando éstas se derivan del conocimiento y experiencia de expertos en este ámbito. Debido a esto, la implementación de estos sistemas, debe llevarse a cabo apoyándose en el estándar internacional ISA-95 para la integración de sistemas corporativos y de control de procesos. Éstos últimos se destacan también porque son desarrollados, en su mayoría en base a otro estándar, que se podría decir es el padre del que ya se mencionó: ISA-88. La selección de un sistema MES adecuado depende de diversos factores, sin embargo el más crítico de ellos es la clase de proceso a la que éste se pretenda implementar, ya que algunos requieren la gestión de ciertas actividades que quizás otros no, o por lo menos no con el mismo grado de detalle. Además, es necesario considerar también la actualidad tecnológica de la que se disponga, pues la plataforma MES adquiere información directamente del proceso y por ende se debe garantizar que los equipos que intervienen en éste, cuenten con la capacidad de brindar los datos necesarios al sistema. El análisis de beneficios reales que han traído estos sistemas, al igual que algunas de las opciones presentes actualmente en el mercado, permite finalmente, brindar algunas recomendaciones acerca de la implementación de MES.
Acceso abierto
Aplicativo para el entrenamiento en el uso de productos de apoyo
(Universidad EIA, 2022) Aguirre Valle, Manuela; Méndez Mejía, Santiago
RESUMEN: Los productos de apoyo son una herramienta fabricada con el fin de facilitar la interacción entre las personas que los utilicen (en su mayoría personas con discapacidad) y su entorno, pues estos son productos, equipos, instrumentos, tecnología y software desarrollado para prever, equilibrar, inspeccionar, moderar o neutralizar deficiencias, limitaciones en la actividad y restricciones en la participación. Generalmente y como productos de uso constante necesitan de un entrenamiento para entender su funcionalidad y uso, pero el problema radica en que como en su mayoría se usa para personas con cualquier tipo de discapacidad y ellos encuentran barreras en la comunicación, estos entrenamientos suelen hacerse a sus familiares, lo cual sigue impidiendo que aumente la autonomía de estas personas y no cuenten totalmente con su derecho de inclusión. En este trabajo se busca realizar un aplicativo de escritorio, para el entrenamiento en el uso de productos de apoyo, enfocados en las actividades de la vida diaria, especialmente diseñado con el fin de que las personas con algún tipo de discapacidad puedan comprender la información sobre el producto de apoyo que le suscriba el personal capacitado según sea su caso, pues se realizará en lenguaje inclusivo, respondiendo a cada necesidad, según los diferentes tipos de discapacidad, esto con el fin de contribuir a la autonomía, al buen manejo de la información y a facilitar el trabajo de los profesionales encargados de esta área.
Sólo datos
Artio: Vehículo Terrestre no tripulado para atenuación de conatos de incendio.
(Universidad EIA, 2021) Jaramillo Vélez, Simón; Granda Arredondo, Juan David; Tejada Orjuela, Juan Camilo
RESUMEN: Desde la ingeniería de las herramientas de consciencia situacional, se ha diseñado numerosas plataformas móviles para la atención de incendios. No obstante, al día de hoy, Colombia presenta un reto para la implementación de estas tecnologías, a fin de responder a la creciente pérdida de hectáreas verdes, causada por la quema de áreas forestales. Bajo esta premisa, el artículo aborda la metodología de diseño de un vehículo terrestre no tripulado, como herramienta de exploración de terrenos de difícil acceso, y como medio para establecer estrategias de ataque ante eventuales situaciones. A tal efecto, se encamina el método científico para identificar los requerimientos de usuario, y su traducción a características de ingeniería mecánica, electrónica y de sistemas. Finalmente, se validan los objetivos del proyecto desde la experiencia del cuerpo de bomberos de Medellín, y su realimentación como stakeholder de Artio.
Acceso abierto
Asistencia para la gestión sostenible de la energía a través de medición inteligente
(Universidad EIA, 2024) Cano Agudelo, Maria Camila; Hoyos Handan, Jessuar David; Hoyos Velásquez, Santiago Horacio
RESUMEN: En pleno siglo XXI, en medio de la búsqueda de nuevas fuentes de generación de energía y de mejorar los sistemas eléctricos actuales, la mayoría de usuarios no cuentan con acceso a dispositivos que les permita comunicarse bidireccionalmente con el proveedor del servicio eléctrico y controlar sus consumos de forma eficiente y automatizada. Desde esta perspectiva, la tendencia de digitalización de la energía, la cual surge como uno de los elementos clave para lograr la transición energética y, además, implementar sensores, dispositivos inteligentes y aplicaciones de software para procesar datos en tiempo real, es una gran alternativa para garantizar mayor confiabilidad y participación de los usuarios en la gestión de la energía que consumen. En este contexto, el presente proyecto tuvo por objetivo desarrollar un medidor que registra las variables relacionadas con el consumo de energía en un tomacorriente doméstico y muestra esta información, junto a otras tendencias y pronósticos, en una aplicación web, por medio de la cual, también se pueda tener un control automático del consumo basado en límites definidos según las preferencias, necesidades e intereses del usuario. En este documento se presenta el desarrollo y resultados de las diferentes etapas de este proyecto, el cual busca asistir o ayudar a los usuarios para que hagan una gestión eficiente y consciente de su consumo energético, alineándose con las tendencias actuales de digitalización y sostenibilidad en el sector energético. Todo esto basándose en una investigación de tipo exploratoria y aplicada, en el que se implementan conocimientos de mecatrónica y de sistemas para medir y observar variables relacionadas. Al final de este trabajo, es posible observar el análisis de los diferentes elementos que implicaron el desarrollo a nivel de laboratorio del dispositivo de medición. Además, se demuestra el cumplimiento de los requerimientos funcionales y presentación de datos de forma satisfactoria, junto a algunas oportunidades de mejora para futuros trabajos o el desarrollo de este tipo de dispositivos a escala para la comercialización.
Acceso abierto
Assisted robotics for feeding individuals with upper limb disabilities
(Universidad EIA, 2021) García Arango, Santiago; Guerra Galeano, Elkin Javier; Manrique Espíndola, Tatiana
ABSTRACT: The exponential growth of technology has made it possible to achieve new solutions to improve human beings' quality of life. One of the areas that have experienced the greatest development in the last 20 years is robotics and its derivatives. Currently, there has been a significant increase in the number of people with motor disabilities in the upper limbs, including more than 10 million people with Parkinson's disease and several individuals who, due to other circumstances, have lost the mobility of their upper limbs. This group of people not only have major difficulties in the daily task of feeding but can also experience severe problems of malnutrition and loss of self-esteem. This is why, in this project, exploratory research will be conducted focused on the development of an active robotic solution, using Baxter Robot, which can give support in the feeding process for these individuals and, at the same time, has conditions of improvement compared to the robotic alternatives that exist in the current market. This development will seek a positive impact for all individuals who fit within the exposed problem and a design methodology will be carried out, oriented to the search for a scalable solution, with the ability to recognize the position of the mouth of individuals through Computer Vision algorithms and with the advantage of being Open Source. It is expected that, at the end of this research, relevant advances will be generated in the development of active robotic solutions for the assistance of this population and the scientific knowledge of robotics in Colombia and the world.
Acceso abierto
Automatización de los Sistemas de Seguridad y Mantenimiento Caso C.C. Oviedo
(Universidad EIA, 2008) Echeverri Restrepo, Daniel; Uribe Castillo, Felipe
Este trabajo contiene el diseño de un sistema SCADA para la etapa uno del Centro Comercial Oviedo ubicado en la ciudad de Medellín, Colombia. Este diseño incluye la selección y ubicación de los equipos adecuados para cumplir con sus funciones específicas e integrarse al sistema general. Los subsistemas integrados son los siguientes: • Sistemas de climatización de los locales. • Sistema de sonido. • Iluminación. • Sistema de detección de incendio. • Circuito cerrado de televisión (CCTV). • Planta generadora de energía eléctrica para emergencia. • Suministro de agua potable para riego y oficinas. • Conteo de vehículos en los parqueaderos. Con el fin de recolectar las señales de una forma óptima se utilizaron los buses de campo MODBUS, CANBus, y LonTalk; para la programación del controlador central (PLC Unitronics), se empleó el programa propio de la marca y, para la interface usuario máquina (HMI) se usó el software Visual Basic 2008, edición profesional. Aunque este proyecto es un diseño específico para la etapa uno del centro comercial Oviedo, la metodología utilizada y los conocimientos aplicados se pueden utilizar para el desarrollo de la automatización de cualquier tipo de edificio.
Acceso abierto
Baldosa piezoeléctrica para alimentar sistemas de iluminación de bajo consumo energético
(Universidad EIA, 2013) Cifuentes Gutiérrez, Jorge Andrés; López Montes, Daniel Felipe
La gran demanda energética en el mundo actual, ha ocasionado que muchos individuos se enfoquen en el estudio y la implementación de tecnologías más modernas para la generación, almacenamiento y utilización de energías renovables. Es por esto que el presente trabajo se centra en el diseño de una baldosa piezoeléctrica, la cual tiene la capacidad de tomar la energía mecánica proveniente de peatones y transformarla en energía eléctrica, la cual pueda ser almacenada en una batería y luego sirva como alimentación para un sistema de iluminación de baja potencia, en este caso, compuesto por LEDs.
Acceso abierto
Baldosa Piezoeléctrica Para Alimentar Sistemas de Iluminación de Bajo Consumo Energético
(Universidad EIA, 2013) Cifuentes Gutiérrez, Jorge Andrés
La gran demanda energética en el mundo actual, ha ocasionado que muchos individuos se enfoquen en el estudio y la implementación de tecnologías más modernas para la generación, almacenamiento y utilización de energías renovables. Es por esto que el presente trabajo se centra en el diseño de una baldosa piezoeléctrica, la cual tiene la capacidad de tomar la energía mecánica proveniente de peatones y transformarla en energía eléctrica, la cual pueda ser almacenada en una batería y luego sirva como alimentación para un sistema de iluminación de baja potencia, en este caso, compuesto por LEDs. El proceso de diseño consta entonces de múltiples etapas, donde lo primero es elegir un material que sea apropiado como baldosa (el cual será instalado en el suelo), posteriormente se realiza un estudio de las características de los materiales piezoeléctricos para elegir así, el más conveniente para el proyecto. Una vez este proceso está listo, se procede a determinar una manera adecuada para fusionar la baldosa y el piezoeléctrico, haciendo que quede como un solo elemento, el cual para nuestro caso es el generador de energía eléctrica. El siguiente paso describe el diseño de los circuitos electrónicos, los cuales como primera instancia tienen el objetivo de convertir el voltaje alterno generado por el piezoeléctrico, en voltaje directo para que este pueda ser almacenado por una batería. En este paso se incluyen los circuitos de rectificación y almacenamiento, al igual que el circuito completo en el cual se incluye el sistema de iluminación con LEDs. Una vez concluido el diseño, se pasa a la etapa de simulaciones en donde se observa el comportamiento del sistema. Se empieza desde lo más simple (simulación eléctrica de un solo piezoeléctrico), hasta la simulación final que emula un comportamiento de todo el sistema más aproximado a la realidad, donde se tiene en cuenta la compresión generada sobre cada piezoeléctrico para hallar así, la respuesta eléctrica del circuito.
Acceso abierto
Banco de ensayo para microturbinas a gas tipo aeromodelismo
(Universidad EIA, 2023) Brango Morales, Eduardo Luis; Carreño Bello, Stefany Paola; Córdoba Morales, Jorge Hernán
RESUMEN: Las máquinas térmicas son fundamentales en la generación de energía y su análisis y caracterización es crucial en ciertas áreas de la ingeniería. Por esta razón, se propone el desarrollo de un banco de pruebas que permita estudiar y controlar las variables de una turbina, profundizando los conocimientos adquiridos en la universidad EIA. El objetivo es implementar un diseño de bajo costo utilizando los recursos de los laboratorios de la universidad para realizar proyectos e investigaciones en el desempeño de sistemas térmicos. El desarrollo del banco de pruebas se aborda en 6 fases estructuradas, desde la planificación y diseño hasta las pruebas e implementación, con el fin de mejorar el rendimiento del modelo y entender el comportamiento de los diferentes parámetros de una máquina térmica, como una turbina. Durante la construcción del prototipo, se presentaron algunas variaciones entre la estructura física y el modelo CAD original. Sin embargo, se logró mantener la fidelidad al diseño original del boceto gracias al enfoque realizado de manera efectiva en él. Además, se realizaron ajustes menores en ciertos detalles específicos para asegurar que la estructura se adaptara de manera más óptima al proyecto. En este sentido, se comprobó que incluso los elementos más simples, como las ruedas, pueden resultar muy eficaces para alcanzar los objetivos deseados. Por otra parte, la interfaz de usuario resulto ser una herramienta muy práctica y útil para interactuar con el programa de forma sencilla y efectiva. Cada una de las pestañas que componen la interfaz de usuario tiene una función específica que facilita y permite al usuario obtener información importante de manera rápida y clara.
Acceso abierto
Banco de prueba solar fotovoltaico para el desarrollo de competencias académicas en energías renovables
(Universidad EIA, 2022) Yepes Rivera, Laura María; Castro Ochoa, Sebastián; Giraldo Vásquez, Mario Alejandro
RESUMEN: El presente trabajo de grado plantea la construcción de un banco de prueba solar que incentive el desarrollo de conocimientos en el área de energías renovables a los estudiantes de la Universidad EIA, con el fin de generar una relación con el funcionamiento de las instalaciones de energía solar fotovoltaica de un sistema aislado, ya que un banco de prueba solar permite experimentar y comprobar el funcionamiento de paneles solares y toda la teoría que estos llevan por detrás, además profundizar aquellos aprendizajes mediante el desarrollo de prácticas de laboratorio. El banco de prueba solar pretende brindar un entorno a controlar por los estudiantes con el propósito de que comprueben el funcionamiento de los diferentes componentes que conforman un banco de prueba solar y así desarrollen competencias en el área a fin para que puedan generar futuros proyectos de cara al desarrollo energético del país. Por medio del desarrollo de encuestas a expertos del área de interés (energía renovable), se reconocieron aquellas competencias necesarias para determinar los parámetros necesarios para el buen desarrollo del banco de prueba solar y cumplimiento de aquellas características pedagógicas y técnicas que logren despertar el interés de los estudiantes, posteriormente, se identificaron los diferentes modos de operación que puede tener un banco de prueba solar fotovoltaico, entre los cuales se encuentran las convenciones de serie, paralelo y mixta; además de reconocer las variaciones que presenta el sombreado en la recepción de energía que captan los paneles solares en la Universidad EIA; para finalmente construir un banco de prueba solar que cumple con todas las características mencionadas anteriormente y el desarrollo de un manual en el cual los estudiantes pueden aprender el desarrollo de un sistema solar fotovoltaico aislado y el funcionamiento de sus componentes.
Acceso abierto
Banco de Pruebas para la Identificación de los Parámetros de Motores DC
(Universidad EIA, 2017) Parra Ocampo, Juan Sebastián; Vanegas Palacio, Andrés Felipe
El objetivo general del trabajo de grado fue desarrollar un banco de pruebas para la identificación de parámetros eléctricos y mecánicos de motores eléctricos de corriente directa (con o sin escobillas, DC y BLDC). Actualmente para el control de los motores DC es necesario obtener los parámetros ya que, usualmente no son dados por el fabricante del motor. En el desarrollo de este proyecto se diseñó y construyó un gabinete industrial que funciona como banco de pruebas, donde los usuarios por medio de una interfaz gráfica en LabVIEW, pueden adquirir y visualizar tanto los parámetros del motor como su corriente y velocidad angular. Se explica detalladamente el proceso de desarrollo del banco de pruebas: la selección de los requerimientos necesarios del sistema, los componentes eléctricos y mecánicos, la fase de diseño, construcción de la estructura y el desarrollo del software. Finalmente se muestran y se analizan los resultados obtenidos a partir de la simulación en el paquete Simulink de Matlab, comparándolos con los resultados adquiridos durante las pruebas experimentales realizadas en LabVIEW. En los datos de corriente y velocidad angular se obtuvieron resultados con un error menor al 0.1%.
Acceso abierto
Boya oceanográfica para el monitoreo de ecosistemas acuáticos
(Universidad EIA, 2022) Carmona, Juan Sebastian; Carmona Giraldo, Juan Sebastian; Giraldo Vásquez, Mario Alejandro
RESUMEN: Este trabajo presenta dos diseños de boya oceanográfica, que para la validación de estos se realizaron diferentes simulaciones en softwares de modelado 3D y análisis de esfuerzos. Además, se realizaron prototipos funcionales buscando un bajo costo de fabricación, y para ello de uso un material compuesto de una matriz polimérica, siendo ABS la base y usando resina epoxica como matriz para mejorar sus propiedades mecánicas y fisicoquímicas. Con los prototipos se realizaron pruebas reales en entornos controlados como lo son un lago, y hasta en el entorno real de estudio que es el mar de la costa colombiana, especialmente el mar de la ciudad de Santa Marta.
Acceso abierto
Boya oceanográfica para monitoreo de la calidad del agua en la superficie de las zonas de arrecife
(Universidad EIA, 2023) Díez Velásquez, Camilo; Torres Blandón, Juan Guillermo; Rincón Gil, Edgar Virgilio
RESUMEN: Fenómenos tales como el calentamiento global, el cambio climático y las conductas humanas están generando impactos negativos en algunos ecosistemas del océano. Uno de los principales afectados son los arrecifes de coral y sus dependientes. Estos se ven particularmente afectados como consecuencia del incremento de la temperatura y la acidificación del océano. Es por esto que se decidió desarrollar un sistema embebido para la boya oceanográfica de la Universidad EIA que permita monitorear la calidad del agua superficial en las zonas de arrecife por medio de sensores de temperatura, pH y turbidez. Estas variables resultan de interés debido a que los corales son uno de los sistemas más vulnerables a la variabilidad térmica, ocasionando un fenómeno conocido como blanqueo, el cual puede llevarlos a su extinción masiva, causando una reducción en el ciclo de vida de muchas especies marinas y desprotegiendo a las costas de tormentas y erosión. Además, estos ecosistemas son fuente de empleo para las comunidades aledañas y ofrecen oportunidades para la diversión y la recreación. Para el desarrollo de este trabajo de grado se implementó la metodología Fases del Proyecto Espacial, la cual se compone de cinco fases iterativas que permiten el éxito del proyecto. Se inicia con una etapa de desarrollo conceptual en donde se evalúa la viabilidad del sistema, seguido del diseño de detalle, en donde se establecen los criterios de construcción, y finalmente se llega a la fase de desarrollo, donde se fabrica, integran y prueban todos los sistemas. Con esta metodología se llega a un prototipo funcional que permite medir todas las variables establecidas y así poder almacenar y visualizar las mediciones.