Mejores trabajos de grado Facultad de Ingeniería - Javeriana I-2022

Facultad de Ingeniería RECONOCIMIENTOS A LA EXCELENCIA ACADÉMICA MEJORES TRABAJOS DE GRADO

2022 1

Pontificia Universidad Javeriana - Personería Jurídica No. 73 diciembre 12 de 1933 - Institución de Educación Superior sujeta a inspección y vigilancia por el Ministerio de Educación Nacional.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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INDICE PROGRAMAS DE PREGRADO Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Civil Ingeniería de detalle para el edificio de la Calle 125 de la Pontificia Universidad Javeriana

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Proyecto Integrador de Grado: Ingeniería de detalle del Conjunto Residencial Asturias Real

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Ingeniería de detalle del Edificio de Laboratorios de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana

20

Ingeniería de detalle del Edificio de Laboratorios de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana

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Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica Desarrollo de un sistema integral para validación de dispositivos de apoyo en marcha

26

Modelo de aprendizaje profundo para la estimación del número de personas en imágenes

28

Sistema de control para rehabilitación inteligente y progresiva en terapias de rehabilitación articular de la mano por medio de un exoesqueleto robótico Súper-resolución espacial de campos de luz a partir de redes neuronales entrenadas con campos de luz de alta resolución espacial capturados con una cámara plenóptica

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32

Robot con Fijación Magnética y Movimiento tipo Oruga para Inspección Visual de Puentes Metálicos.

34

Sistema de Detección de Microsueños Usando Redes Neuronales Convolucionales

36

Sistema de Detección de Tapabocas en Rostros Humanos Usando un Sistema Embebido

38

Vehículo Robot para Adquisición de Información y Monitoreo del Crecimiento en Cultivos de Frutas Tropicales (TropBot-LJP)

40

Uso de Imágenes Satelitales para la Estimación de Propiedades de Suelos Agrícolas con Inteligencia Artificial

42

Acute respiratory infection risk stratification model

44

Caracterización de Bradicinesia en Pacientes con Parkinson a través de Visión por Computador

46

Detección y Reconocimiento de Placas Vehiculares

48

Diseño de una Cámara de Cultivo Aeropónica

50

Dispositivo de Medición IoT para la Polución del Aire en la Ciudad de Bogotá

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Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica Implementación de un Clasificador de Patrones en Termogramas Provenientes de la Región Plantar

54

Modelo Hidrodinámico y Control de Bajo Nivel para Knifebot

56

Proyecto Red CDN Soportada en SDN

58

Sistema de Control y Supervisión con Técnicas MPPT para Instalaciones Fotovoltaicas Pequeñas o Medianas.

60

WSN para el Monitoreo Continuo de Variables Ambientales

62

Control de Aforo a partir de Visión por Computador

64

Control de Navegación para un RoborBio-inspirado por Medio de un Control Predictivo No Lineal (NMPC), Optimizando el Consumo Energético.

66

Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Airline Workforce Scheduling based on Multi-agent Systems

70

Optimization-simulation approach for Operating Room scheduling including surgeons’ preferences and surgeries duration predictions

72

Job shop estocástico con minimización del valor esperado del maximum lateness

74

Diseño de prototipo de Audiolibros para capacitaciones empresariales

76

Design of a Cyber-Physical Human Smart Workstation that balance the human wellbeing and the productivity

78

Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas Modelo de seguridad para el control de historias clínicas basado en la arquitectura Blockchain

82

Campus Connect

84

Code Partitioning Tool for Monolith Systems into Microservices

86

Integración de aplicativo móvil con algoritmos de procesamiento de imágenes para diagnóstico medico

88

Lidérate: Aplicativo para visibilizar luchas sociales y asistir en su continuidad.

90

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Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas Realidad aumentada para la enseñanza de estructuras de datos

92

SMART-UJ: Servicio Inteligente de Tutorías y Semilleros

94

Katharsis

96

SMART UJ: Control de Aforo por Métodos de Visión por Computador

98

Ambientes Sanos de Aprendizaje

100

Módulo de ETL y Visualización Descriptiva de la Ingesta de Datos de Redes Sociales Dentro del Centro Activo de Monitoreo de la Alianza CAOBA

102

Implementation of an Algorithm for the Diagnostic Approach of Patients with Joint Pain

104

PROGRAMAS DE POSGRADO Proyecto de Grado Doctorado en Ingeniería El comportamiento, los conflictos de tráfico y los factores asociados con la accidentalidad de los motociclistas en las intersecciones de las vías de cartagena

110

Proyecto de Grado Maestría en Analítica para la Inteligencia de Negocios Clasificación de árboles de problemas para la formulación de proyectos sociales

114

Proyecto de Grado Maestría en Bioingeniería Implementación de Tecnologías de Impresión 3D En Radioterapia Externa para Bolus Personalizados

118

Sistema Interactivo Online Para la Adherencia de la Actividad Física del Adulto Mayor con Riesgo de Fragilidad

120

Elaboración y caracterización de las propiedades físicas, mecánicas y estructurales de un material de hidroxiapatita /quitosano / ácido (poli-) láctico - coglicolico como insumo para la impresión de un andamio 3d con fines de regeneración ósea

122

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Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Civil Estudio de la viabilidad técnica y financiera de un macro proyecto de vivienda aplicando la propuesta de C.E.S® en un proyecto de control Análisis de las desviaciones en tiempo y costo en proyectos de construcción de vías secundarias en colombia, en los ultimos diez (10) Años.

Estudio Comparativo en la capacidad de disipación de energía y función de respuesta en frecuencia de un aislador de base elastomérico y uno con metamateriales

126

128

130

Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Electrónica Plataforma multisensorial de fenotipado 4D en arroz

134

Modelado de un Sensor Térmico Tipo Peltier

136

A novel segmentation approach for crop modeling using a plenoptic light-field camera: going from 2D to 3D.

138

Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación Sistema de información para la coordinación del ecosistemade emprendimiento de laPontificia Universidad Javeriana (SICE2 +) Predicción de eventos de pega por geometría durante la perforación de pozos en la cuenca sub-andina usando inteligencia artificial

142

144

Solución de MDE para la automatización en la creación y modificación de aplicativos BPM MANAGER

146

Arquitectura de referencia y prueba de concepto para realizar analítica de historias clínicas en el contexto del diagnóstico de apnea del sueño

148

Proyecto de Grado Maestría en Inteligencia Artificial Clasificación de los Árboles Bronquiales y Caminos más Transitados Utilizando Métodos de Aprendizaje de Máquina

152

Detección de Humedad en Bienes Raíces usando Texturas de Haralick

154

Convolución dinámica sobre red pre entrenada en CTPA

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Otros Trabajos de Grado Reconocidos Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Minimización de tardanza/adelanto en un No-Wait Flow Shop con tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia

158

Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas Tendency Tracker

158

Proyecto de Grado Maestría en Hidrosistemas An Energy Based Time-Adaptive Spectral Filtering Technique for DG-SEM Solvers

159

Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Industrial Modelo de distribución de alimentos para la coordinación de proveedores, fundaciones y comedores comunitarios, considerando requerimientos mínimos nutricionales.

159

Proyecto de Grado Maestría en Inteligencia Artificial Architecture for a Rational Agent that Recommends which Item to Buy in League of Legends

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Ing. Lope Hugo Barrero Solano, ScD. Decano de Facultad

A NUESTROS ESTUDIANTES EXCELENTES El reconocimiento a la excelencia en la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana tiene un significado especial. Nos referimos por supuesto a estudiantes que han superado con creces los niveles de desempeño deseables en temas complejos de fundamentación y aplicación de la ingeniería. Sin embargo, es mucho más, se refiere al MAGIS ignaciano, que indica alcanzar el mayor bien posible, significa la conciencia que un estudiante va construyendo a lo largo de su formación sobre la responsabilidad que conlleva para los otros, el privilegio del conocimiento. Se refiere al compromiso que un ingeniero o ingeniera javeriana adquiere, de aplicar con sentido ético su profesión.

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Celebro hoy la vida de nuestros egresados quienes a través de su esfuerzo y dedicación académica se han hecho acreedores al reconocimiento de Mención de Honor por su Trabajo de Grado. Nos sentimos orgullosos del trabajo que han realizado, y les invitamos, no solo a continuar este fantástico trabajo académico, sino a renovar su pasión por la ingeniería y su deseo por hacer de esta, un instrumento de cambio para nuestra sociedad.

Felicito a nuestros estudiantes reconocidos hoy por este importante logro, y también a sus amigos, compañeros, profesores y familias, en reconocimiento al trabajo en equipo que se requiere para la formación humana, para la formación en ingeniería.

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Programas

PREGRADOS

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Proyectos de Grado

CARRERA DE

INGENIERÍA CIVIL

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Ingeniería de detalle para el edificio de la Calle 125 de la Pontificia Universidad Javeriana

Autoras

Paula Estefania Bejarano Esteban Carolina Forero Vargas Juan David Yate Garcia Valeria Botero Jiménez Natalia Sánchez Cuéllar Sara Lucia Chilito Benavides

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Directores

Daniel Mauricio Ruiz Valencia Sofía Andrade Pardo Neidy Mildred Daza Lesmes Andrés Mauricio Rodríguez Torres David Alejandro Aponte Rojas Juan Sebastian Martínez Ortiz Manuela Restrepo Palacio

INGEOTECHINQUE El Edificio Javeriana calle 125 es un proyecto real que en la actualidad se encuentra en construcción, el cual surgió con el objetivo de complementar la infraestructura de la universidad salvaguardando aulas destinadas a estudios de postgrado, complementada con usos comerciales y administrativos. El proyecto integrador permitió concebir el edificio Javeriana calle 125 como un todo, entendiendo todos los actores que intervienen en la ejecución de una edificación. Así, se plantearon los diseños geotécnicos, estructurales, hidrotécnicos, ambientales, como también, la presupuestación y la programación de obra integradas entre si mediante la metodología BIM (Building Information Modeling), teniendo como objetivo principal el lograr un edificio ambientalmente sostenible.

Logrando entonces, un impacto ambiental positivo a partir de la identificación de factores y diseños, que logren mitigar los posibles impactos ambientales negativos, generados por la edificación.

De esta forma, se establecieron diseños y estrategias, desde las diferentes áreas que logran que el Edificio Javeriana calle 125 sea un postulante a diversas acreditaciones en la industria de la construcción sostenible.

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Proyecto Integrador de Grado: Ingeniería de detalle del Conjunto Residencial Asturias Real

Autores

Maria Camila Moreno Pineda Paula Alejandra Castro Rodríguez Diana Fernanda Maje Calderón Juan Sebastián Henriquez Defelipe David Camilo Pinto Rojas Karen Dayan Potes Moreno Julián David Obando Porras Paula Julieth Marroquín Pérez Luisa Fernanda Rugeles Niño Laura Tatiana González Hernández Julián Andrés Lamus Vergel

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Directores

Óscar Mauricio Baquero Hernández Daniel Mauricio Ruiz Valencia Manuela Restrepo Palacio Felipe Stand Villarreal Juan Carlos Herrera Martínez Joan Manuel Larrahondo Cruz Camilo Eslava Ardila Paula Andrea Villegas González

Terranesco presenta los estudios de ingeniería de detalle para la torre del Conjunto Residencial Asturias Real de conformidad los Términos de Referencia del departamento de Ingeniería Civil de la Pontificia Universidad Javeriana como Trabajo de Grado del año 2021.

Dichos estudios constan del diseño de elementos estructurales que componen la edificación asegurando un desempeño adecuado ante todas las solicitaciones exigidas por la normativa nacional vigente NSR-10, logrando así un sistema de resistencia sísmica dual, con capacidad moderada de disipación de energía y un diseño de cimentación conformado por pilotes preexcavados insi-tu. Asimismo, considerando un análisis geotécnico de estabilidad del terreno se propone perfilado de taludes, protección con bimanos y obras de drenaje, apoyados de la caracterización del suelo.

En el marco del cumplimiento de estándares ambientales, se proponen diseños ingenieriles encaminados en el alcance de la certificación LEED, asimismo, se realiza un análisis de influencia directa e indirecta, junto con unos planes de manejo ambiental teniendo en cuenta el manejo de RCD en obra.

Adicionalmente, se diseñaron las redes hidrosanitarias, junto con un sistema de reúso de aguas grises funcional garantizando la eficiencia hidráulica, beneficios ambientales y económicos en el consumo de agua potable. Reconociendo las condiciones existentes, se ejecuta el layout de obra, y se controlan los diseños de cada especialidad plasmados en un modelo 3D resolviendo posibles interferencias.

Esto sumada a la programación de obra, presupuesto detallado y flujo de caja del proyecto, conforma un modelo 5D permitiendo la El proyecto considera aspectos innovadores en su ejecución imple- disminución en costos y tiempo final del proyecto con una gestión mentando la metodología BIM, permitiendo integrar procesos y es- eficaz en campo. pecialidades intervinientes de forma colaborativa, desde una fase de diseño conceptual hasta el diseño detallado, recopilando aspectos fundamentales como alcance, costos, tiempo, calidad, riesgos, recursos humanos, comunicación, e interoperabilidad.

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Ingeniería de detalle del Edificio de Laboratorios de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana

Autores

Daniel Felipe Gordillo Terreros María Camila Agudelo Sotelo Juan José Osorio Amaya David Mauricio Gallego Mestra Ángela María Ortega Imbachi Paula Andrea González Mojica Sergio Andrés Rodríguez Jiménez Edison Sebastián Olaya López Juan Camilo Cristancho Abreo Gabriela Albarracín Vera

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Directores

Daniela Carrasco Beltrán Oscar Mauricio Baquero Hernandez Juan Sebastian Gaitan Cardona Andrés Camilo Villarreal Hernández Jose Manuel De Castro Passega Andres Mauricio Rodriguez Torres Óscar Baquero Ángel

La realización de la Ingeniería de Detalle para el Edificio de Laboratorios de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana por parte de PRO ENGINEERING S.A.S, se enfoca en la relación directa de como el proyecto impacta al medio ambiente y a la sociedad, desde su diseño, ejecución y operación. Gracias a la metodología BIM es posible dimensionar y supervisar el desarrollo efectivo e integrado del proyecto en sus diferentes áreas, lo que genera soluciones practicas, económicas, y optimiza los procesos de presupuestación, programación de obra, análisis financiero y procesos constructivos. Esto representa el desarrollo vanguardista de la ingeniería colombiana, al adaptarse al cambio en cuanto a las metodologías de construcción.

Se plantea un diseño integral del sistema de contención y cimentación, que garantiza la estabilidad y seguridad de la obra y sus estructuras colindantes. Los elementos de cimentación son ejemplo de eficiencia y ahorro de concreto, debido a su optima relación entre cantidad de material y su comportamiento ante las cargas transferidas. En el campo estructural, la gran cantidad de acero utilizado es reciclado, lo que disminuye la huella de carbono, y contribuye al medio ambiente al implementar la economía circular, sin dejar a un lado sus grandes capacidades mecánicas que brindan seguridad a sus usuarios. Así mismo, la reducción en el uso de energía mediante paneles solares, la mitigación de isla de calor con cubiertas verdes, el ahorro de agua con aparatos hidrosanitarios y recolección de aguas pluviales, entre otras soluciones implementadas, mitigan los impactos ambientales.

Este proyecto prueba el alto desarrollo tecnológico e ingenieril de la construcción sostenible, que evidencia el compromiso Javeriano con la sociedad y el medio ambiente. Además, de la capacidad técnica del estudiante para generar soluciones de diseño del nivel de una de las mejores facultades de ingeniería a nivel mundial, para así colaborar a construir un mejor país.

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Ingeniería de detalle del Edificio de Laboratorios de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana

Autores

Cristian David Castro Chavarro Héctor Abel Fonseca Hostia Luisa Fernanda Rojas González Pedro Juan Villegas Fernández Nicolás Illitch Martinez Lopez María Camila Vargas Cabas María Fernanda Castillo Ramirez Norberto Neftali Robayo Mora Camilo Andrés García Cruz María Paula González Rueda

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Directores

Oscar Mauricio Baquero Hernandez Daniela Carrasco Beltrán Manuela Restrepo Palacio Felipe Stand Villarreal David Leonardo González Cesar Augusto Palomino Saavedra Camilo Eslava Ardila

El grupo Innovatec Ingeniería S.A buscó documentar los cálculos y procedimientos para la elección de la mejor alternativa de diseño y construcción del Edificio de Laboratorios de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana. A lo largo de un año y bajo los estándares nacionales e internacionales, se realizaron los estudios preliminares y de diseño al detalle de la alternativa técnica y económicamente más viable. El imponente diseño arquitectónico y su uso se convirtieron en un desafío interdisciplinario para todos los énfasis de la ingeniería civil integrados bajo los estándares de la metodología BIM. El proyecto se concibió con pórticos de acero resistente a momento (DMO) compuesto por vigas de acero perfil W A992 grado 50 y columnas estructurales con sección cajón ensambladas de acero A572 grado 50, y pórticos mixtos arriostrados concéntricamente (DES) con columnas de sección HSS de acero A500 C50 y sección cajón ensambladas de acero A572 grado 50 rellenas de concreto, vigas y riostras de acero también en perfil de acero W A992 grado 50, cimentado en caissons de 1,5 metros de diámetro con profundidad variable entre 6 a 9 metros. Dadas las condiciones topográficas y geotécnicas in situ, se descartaron los muros convencionales de contención y se optó por el diseño de un muro pantalla con anclajes permanentes de inyección única global UI. Adicionalmente, se diseñaron las redes de abastecimiento de agua potable, evacuación de aguas servidas y ventilación, aguas lluvias, red contra incendio y sistema de drenaje, al igual que se elaboró el presupuesto detallado, cronograma general de obra y el proceso constructivo modelado a través de los software BIM con el fin de optimizar recursos cuantificables en tiempo y costo por medio de la detección y corrección temprana de interferencias, errores en procesos constructivos y la visualización de los elementos estructurales.

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Proyectos de Grado

CARRERA DE

ELECTRÓNICA

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Desarrollo de un sistema integral para validación de dispositivos de apoyo en marcha

Autores

Sergio Alexander Guyumus Pancho Juan Camilo Ramírez Gonzalez

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Director

Germán Yamhure

En el mundo hay más de 1000 millones de personas que necesitan por lo menos un producto de asistencia, los cuales están enfocados en permitirles llevar una vida sana, productiva, independiente y digna, por ejemplo, las muletas, bastones y caminadores, que contribuyen a mejorar la calidad de vida de las personas que poseen alguna discapacidad que alteran el ciclo de la marcha normal, como lo son la artrosis, esguince en el tobillo, lesiones en los miembros inferiores, etc. Sin embargo, el uso prolongado de estos dispositivos puede causar efectos adversos, debido a las fuerzas que se presentan en los brazos y hombros, lo que puede generar patologías crónicas. Por esta razón, se han estado desarrollando investigaciones en el diseño de nuevas alternativas para la asistencia durante la marcha, tales como muletas y sistemas con apoyo en los isquiones. Por lo tanto, a la par del desarrollo de estos diseños, también se hace necesario cuantificar diferentes características de desempeño para validar su funcionamiento. Con el fin de contribuir en el avance de estas nuevas alternativas, se propuso en este trabajo de grado el desarrollo de un sistema integral para su validación, que incluya un flujo de diseño con simulación y adquisición de datos. Este tipo de sistema tendrá aplicaciones en laboratorios de investigación y en departamentos de innovación y desarrollo de entidades o empresas enfocadas en la creación de nuevas alternativas de dispositivos de apoyo durante la marcha, y será de vital importancia ya que, tanto la seguridad como el correcto desempeño de estos dispositivos deben ser una garantía para los usuarios, pues, están enfocados en mejorar la calidad de vida de las personas, por lo cual, para el diseño de estos, debe existir una etapa de validación que provea datos cuantitativos para corroborar su funcionamiento.”

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Modelo de aprendizaje profundo para la estimación del número de personas en imágenes

Autores

William David Moreno Rendon Carolina Maria Burgos Anillo

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Director

Daniel Jaramillo

Estimar el número de personas en una escena determinada puede proporcionar información relevante para la toma de decisiones. En el sistema de Transmilenio existen inconvenientes por la falta de información para el despacho de los buses y la planeación de las rutas; actualmente en el mundo se utilizan métodos manuales para contar pasajeros y también diferentes métodos de conteo automático de pasajeros. En este proyecto se presenta un método de visión por computador que estima el número de personas en imágenes de puertas de buses y estaciones de Transmilenio utilizando técnicas de aprendizaje profundo. Partiendo de imágenes de la base de datos Transmilenio-Javeriana, se generaron mapas de densidad para ellas y a partir de esto se entrenó un modelo basado en redes neuronales que puede obtener estos mapas por sí mismo. Sobre los mapas se realizó la estimación para conocer el número de personas en cada imagen. Se evaluó el desempeño del modelo obteniendo un error absoluto medio de 1.45 y se presentaron los resultados visualmente entregando videos que muestran los resultados del modelo en diferentes escenas. El método implementado es el inicio de la investigación en modelos que pueden ser aplicados en tiempo real en el sistema Transmilenio en el campo de visión por computador.

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Sistema de control para rehabilitación inteligente y progresiva en terapias de rehabilitación articular de la mano por medio de un exoesqueleto robótico

Autoras

Manuela Bravo Soto Stephany Paola Bonilla Montero

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Director

Julián Colorado

Los accidentes cerebrovasculares (ACV) son uno de los problemas de salud pública más importantes que causan discapacidad motora.

Las terapias de rehabilitación con repetición de movimientos fiables permiten la recuperación gradual de la movilidad. Este trabajo propone un sistema de control adaptativo predictivo para compensar los efectos del esfuerzo muscular en la rehabilitación articular de la mano, mediante un exoesqueleto robótico. Para este propósito, se utilizó una base de datos de señales electromiográficas (EMG) de pacientes que sufrieron accidentes cerebrovasculares, para determinar la trayectoria articular de la terapia y la velocidad controlada por el exoesqueleto según tres niveles de esfuerzo muscular. Las múltiples entradas utilizadas permitieron una precisión sobresaliente en el seguimiento además de dar asistencia activa cuando se requiera, mientras el paciente cumple con el ejercicio de la terapia, superando esquemas de control en términos de seguimiento.

El trabajo está dividido en cuatro etapas: i) El desarrollo del modelo dinámico del exoesqueleto robótico mediante la formulación de Newton-Euler. ii) La selección de la configuración de control en lazo cerrado para la implementación de una técnica de control adaptativa predictiva. iii) La sintonización de los parámetros de control bajo simulación, a partir del modelo dinámico del exoesqueleto y una base de datos con la información de fatiga muscular provenientes de las señales EMG. iv) La validación del funcionamiento del sistema de control por medio de un protocolo de pruebas experimentales a partir de la base de datos referente a la fatiga muscular y el prototipo de exoesqueleto sobre un dedo de la mano. Dicho trabajo tuvo como resultado la aceptación de un paper como contribución a RehabWeek - International Consortium for Rehabilitation Robotics 2021.

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Súper-resolución espacial de campos de luz a partir de redes neuronales entrenadas con campos de luz de alta resolución espacial capturados con una cámara plenóptica

Autores

María Fernanda Hernández Baena Juan Felipe Jaramillo Hernandez

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Director

Francisco Calderón

De cara a esta nueva década, con la convergencia de nuevas tecnologías como la inteligencia artificial, la robótica y los sensores, la ciencia moderna liderará una transformación global extraordinaria en cada economía que encenderá el mundo globalizado, permitiendo a la humanidad afrontar retos que eran imposibles de hace unos años. A medida que crece la tecnología, también crece la población humana, lo que aumenta la necesidad de desarrollar e implementar estrategias científico-tecnológicas para mejorar las variedades agrícolas con el fin de contribuir a la seguridad alimentaria y la producción sostenible en todo el mundo. Nuevos macroproyectos pueden ayudar a este fin desarrollando plataformas de bajo costo para fenotipado multiescala que miden y cuantifican las variables que afectan la respuesta de los cultivos al medio ambiente. La tecnología de campo de luz puede ser el medio para adquirir en tiempo real la información de campo sobre las características fisiológicas de los cultivos a través de la estimación de profundidad en las escenas 3D sintetizadas en los campos de luz, en línea con lo anterior este trabajo introduce un pipeline para aplicar una técnica de superresolución angular basada en el estado del arte, sobre campos de luz de baja resolución angular capturados con una cámara plenóptica afocal, el método propuesto se centra en superresolver la resolución espacial de cada matriz de píxeles compuesta por las perspectivas angulares de cada punto espacial en el campo de luz. Además, se hace una comparación con las interpolaciones tradicionales de bajo costo, como la interpolación de vecino más cercano, bicúbica e interpolación de Lanczos, siendo el modelo propuesto el que muestra mejores resultados en la relación señal a ruido evaluada entre las imágenes originales de sub-apertura del campo de luz y las imágenes de sub-apertura sintetizadas de los campos de luz angulares superresueltos de un conjunto de datos de validación construido con campos de luz capturados en plantas por una cámara plenóptica afocal de primera generación.

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Robot con Fijación Magnética y Movimiento tipo Oruga para Inspección Visual de Puentes Metálicos.

Autor

Jesús Daniel Crispin Garzón

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Director

Camilo Otálora

El presente proyecto de grado, tuvo como propósito general aplicar los conocimiento adquiridos de ingeniería electrónica, en la posible mitigación de la problemática relacionada con los accidente del trabajo en altura, de este modo, contribuir a la disminución a la tasa de muerte por accidentes laborales, específicamente durante la inspección visual de puentes con estructura metálica, para tal fin, se diseñó un robot con fijación magnética y movimiento tipo oruga con un sistema de trasmisión en tiempo real.

Para ello, el desarrollo del presente proyecto parte del establecimiento de la problemática en mención, así como de las bases teóricas desde las cuales se estableció un enfoque para la elaboración del producto realizado, posteriormente, se procedió a la selección de componente electrónicos como el sistema de trasmisión, batería, regulador de voltaje, microcontrolador, drivers de motor, sensor de corriente, software, entre otros. Seguidamente, se realizaron una serie de evaluaciones de tipo analógica, digitales, de odometría y de características de desempeño del robot en mención, las cuales se hicieron bajo un ambiente controlado que arrojaron resultados esperados concordantes con las especificaciones dadas.

Se propone realizar un robot para la inspección visual de puentes metálicos, que se pueda fijar magnéticamente a la estructura metálica.

Este robot contará con un sistema de transmisión de video en tiempo real a una estación central, donde estará el ingeniero encargado de la inspección y esta se realizará de una manera más segura. Algunas características para resaltar es que se tendrá una autonomía mínima de 3 horas de funcionamiento y un alcance de 1 Km de distancia.

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Sistema de Detección de Microsueños Usando Redes Neuronales Convolucionales

Autor

Luis Felipe Meneses Vargas

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Director

Carlos Alberto Parra Rodriguez

El proyecto detección de microsueños usando redes neuronales convolucionales es un proyecto enfocado en salvar la vida de conductores al volante que están expuestos a un largo periodo de cansancio.

El dispositivo consta de un detector de señales cerebrales capaces de captar en 8 canales de adquisición diferentes regiones cerebrales, por medio de estas señales es posible detectar y pronosticar comportamientos relacionados con estados temprano de sueño. El sensor se conecta de manera inalámbrica a un computador donde por medio de redes neuronales convolucionales realizar una predicción si el sujeto presenta un estado de sueño de acuerdo a la etapa del sueño relacionada. El sistema genera una alerta sonora para avisar al usuario que presenta un estado de sueño y así evitar accidentes viales. El sistema fue entrenado con un dataset especializado en monitoreo del sueño realizado en 114 personas sanas, todas ellas presentando estados de sueño en todas las etapas del sueño y como resultado final el sistema logro predecir con un porcentaje de 86% los episodios de microsueño simulados en entorno controlado.

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Sistema de Detección de Tapabocas en Rostros Humanos Usando un Sistema Embebido

Autores

Juan Pablo Batista Hernández Sergio Venegas Mancera

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Director

Jairo Alberto Hurtado Londoño

De acuerdo con las instrucciones de la OMS, para reducir la propagación del COVID-19, todas las personas deben usar tapabocas, distanciarse socialmente y evitar multitudes. Por lo tanto, para protegerse unos a otros, todas las personas deben usar el tapabocas correctamente cuando estén al aire libre y especialmente en espacios cerrados. Sin embargo, un porcentaje de la población aún no siguen el protocolo y, por lo tanto, los casos aumentan exponencialmente debido a la propagación de la enfermedad.

Con el fin de solucionar la problemática mencionada, este trabajo de grado propone una herramienta dotada de inteligencia artificial y análisis de datos en tiempo real que facilite el reconocimiento facial del uso del tapabocas de forma rápida, eficiente y sin contacto.

Uno de los principales beneficios del modelo desarrollado es que no se requiere gran capacidad computacional para obtener buenos resultados permitiendo ser ejecutado en sistemas embebidos con características básicas y un bajo costo en el mercado como es el caso de una Raspberry Pi, permitiendo que el modelo pueda extenderse a un gran número de establecimientos por su facilidad de implementación.

El modelo propuesto podría integrarse en cámaras de circuito cerrado de televisión o cámaras en puertas automáticas para denegar la entrada a personas que no usan mascarilla para evitar la transmisión de COVID-19 en áreas públicas. La implementación de esta herramienta está dirigida principalmente al control de acceso en empresas, supermercados, hospitales, terminales de transporte terrestre o aéreo, entre otros, para garantizar o por lo menos identificar que los asistentes porten el tapabocas, antes de ingresar a cualquier lugar. Aunque el sistema está enfocado en el ámbito de COVID-19 (detección de tapabocas), podría utilizarse en diferentes ámbitos, tales como enfermedades a futuro, control de acceso en instalaciones industriales o en unidades de cuidados intensivos.

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Vehículo Robot para Adquisición de Información y Monitoreo del Crecimiento en Cultivos de Frutas Tropicales (TropBot-LJP)

Autoras

Jelitza Varon Heredia María del Pilar Chaparro Miranda Jessica Lorena Castillo Amaya

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Director

Carlos Alberto Parra Rodriguez

TROPBOT busca generar una solución en el área de la agricultura con el fin de monitorear el crecimiento de los cultivos tropicales mediante la adquisición de información de variables en el ambiente (humedad, temperatura, calidad del aire, radiación e iluminación solar) del cultivo por medio de un vehículo robótico de operación remota. Esta información será enviada a la página web, de esta forma el agricultor visualiza los datos y reconocer el momento en el que una planta no está en las condiciones óptimas de máximo desarrollo del producto y puede tomar decisiones para implementar estrategias oportunas que mitiguen las afecciones generadas por factores externos y de esta manera no desaprovechar la materia prima e incrementar los niveles de producción.

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Uso de Imágenes Satelitales para la Estimación de Propiedades de Suelos Agrícolas con Inteligencia Artificial

Autores

Edwin Alejandro Caicedo Palacios Eliana Andrea Romero Leon

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Director

Francisco Calderón Bocanegra

El sector agrícola es uno de los principales ejes de desarrollo de un país, gracias a este se incentiva la economía, la producción, el empleo y la calidad de vida de sus actores. Es por esto, que es de gran importancia saber el estado y composición de los suelos agrícolas, pues con esta información se puede predecir la calidad de los cultivos y optimizar el uso de recursos como agua y fertilizantes.

Actualmente existen diversas técnicas de laboratorio para analizar suelos, las cuales requieren de tiempos variables de espera para la obtención de resultados, movilización de las muestras de suelo al laboratorio, equipos especializados y personal calificado, lo que vuelve el proceso costoso en tiempo, recursos y dinero, esta problemática sumada a la mayor importancia que tiene conocer la composición del suelo, da pie al objetivo principal de este proyecto, desarrollar un sistema un sistema capaz de realizar análisis de suelos, estudiando la capacidad de estimar propiedades químicas haciendo uso de imágenes satelitales multiespectrales y modelos de aprendizaje de máquina, todo esto con el fin de apoyar en la toma de decisiones en el manejo agronómico de suelos de cultivo e incluso tener la posibilidad de analizar zonas de difícil acceso. La motivación principal de este proyecto recae en la hipótesis de que las imágenes multiespectrales tomadas por satélites, mostraron ser capaces de entregar información acerca de la composición química del suelo, esto haciendo uso de algoritmos de aprendizaje de máquina para encontrar la relación existente entre las imágenes multiespectrales y muestras reales de suelo medidas en laboratorio, un método similar a las técnicas usadas en la espectroscopia, metodología con la que se analizan los compuestos y elementos a partir de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia.

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Acute respiratory infection risk stratification model

Autor

Juan Manuel Henao Barrios

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Directora

Catalina Alvarado

El Coronavirus (COVID-19) fue catalogado por la Organización Mundial de la Salud como una emergencia en salud pública de importancia internacional. La emergencia sanitaria empujó a la comunidad internacional a decretar cuarentenas nacionales y locales con el fin de reducir el número de contagios y disminuir la propagación del virus.

Sin embargo, la clausura de actividades esenciales para el desarrollo normal de la vida se presenta como una solución insostenible a largo plazo, tanto a nivel económico como social. En este contexto, las herramientas tecnológicas y científicas que permitan entender las condiciones espaciales y temporales que favorecen la propagación del virus adquieren relevancia, permitiendo a individuos e instituciones obtener indicadores en la toma de decisiones asociadas a intervenciones no farmacéuticas para distintas poblaciones. En conjunto con la Universidad Javeriana y la empresa Australiana MOTUS Science, se desarrolló un modelo analítico que esta en la capacidad de estimar el riesgo de contagio para infecciones respiratorias agudas en distintas unidades geográficas a través del tiempo. El modelo utiliza como insumo información de naturaleza epidemiológica, demográfica, geográfica y de movilidad, así mismo, utilizando técnicas de análisis espacial de datos junto con Machine Learning se genera una estimación estratificada sobre el riesgo de contraer una infección respiratoria especifica en una fecha, lugar (manzana, localidad, ciudad) y/o una ruta determinada dentro de una ciudad para el usuario. En primera instancia el modelo fue ajustado para el COVID-19 en la ciudad de Bogotá con los datos disponibles por entidades públicas, sin embargo, en un futuro puede ser aplicado en distintas ciudades y países, así como para distintas infecciones respiratorias, ayudando así tanto a personas individuales como a entidades pertinentes a tomar decisiones que impacten positivamente en el manejo de la salud privada y pública.

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Caracterización de Bradicinesia en Pacientes con Parkinson a través de Visión por Computador

Autores

María Camila Roa Carvajal Santiago Rojas Jaramillo

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Directora

Catalina Alvarado

La enfermedad de Parkinson es un desorden neurodegenerativo relacionado con el daño de múltiples estructuras del sistema nervioso central y periférico. Entre las alteraciones motoras más frecuentes se incluyen la bradicinesia (o lentitud del movimiento), rigidez, temblor y anomalías en la marcha y el equilibrio. Para evaluar la presencia de bradicinesia se utilizan pruebas con movimientos alternantes, entre las que se encuentran: golpeteo de dedos, cierre de puño y la prono-supinación.

El principal inconveniente con los métodos de diagnóstico actuales es que la evaluación visual ofrece una baja resolución y depende de la observación de cada médico, haciendo el diagnóstico subjetivo e impreciso, con implicaciones delicadas para el paciente si el diagnóstico es erróneo. Por otro lado, la aparición de la pandemia del COVID-19 ha acentuado la necesidad de una herramienta que le permita a los médicos actualizar las evaluaciones de sus pacientes de manera remota y así, asignar dosis de medicación indicadas dependiendo del estado cotidiano y del avance de la enfermedad.

De acuerdo con la problemática planteada, en este proyecto se desarrolló un sistema de evaluación de las alteraciones motoras en la enfermedad de Parkinson. El sistema propuesto está basado en técnicas de procesamiento de videos de pacientes diagnosticados haciendo uso de la herramienta Google Mediapipe, que permite caracterizar movimientos alternantes de la mano a partir de atributos como la amplitud, frecuencia, periodicidad, velocidad y demás para monitorear el progreso de la enfermedad. Adicionalmente, se implementó un clasificador basado en inteligencia artificial con modelos de aprendizaje supervisado como redes neuronales, máquinas de soporte vectorial y discriminante lineal y de aprendizaje no supervisado como k-means. Los resultados obtenidos se evaluaron a partir de la especificidad, la sensitividad y la exactitud, con desempeños satisfactorios en diferentes soluciones.

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Detección y Reconocimiento de Placas Vehiculares

Autores

Jonathan Steven Rodriguez Vargas

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Director

Julián Armando Quiroga

La falta de información vehicular en Colombia no ha permitido realizar estimaciones precisas y regulación del flujo vehicular, lo que a su vez permite una frecuente violación de medidas de tránsito, un proceso lento de recuperación de vehículos hurtados, lo que repercute en que muy pocos son recuperados, todos estos factores afectan a la seguridad y accidentalidad vial que representa un alto costo en vidas, y elevado impacto a la economía del país, por lo que la falta de un sistema de generación de información para el control vehicular en Colombia afecta a toda la población del país en general no solo a los conductores de vehículos.

La solución que se propone al problema anteriormente mencionado es una aplicación móvil mediante TensorFlow, MediaPipe y Android Studio que detecte las placas vehiculares en una secuencia de video adquirida, luego lea los caracteres de la placa para ser identificada y registre estos caracteres con referencia de tiempo. La captura del video, el procesamiento y la visualización se implementa en un smartphone por medio de una aplicación para sistema operativo Android, lo que genera muchas ventajas al sistema como ser portable y escalable.

El registro de caracteres de placas vehiculares es una herramienta que da información de los vehículos que han transitado por el lugar donde se adquirió el video, por lo que el sistema tiene la capacidad de implementarse en un gran número de smartphones creando una red de captura de información para realizar estimaciones de flujo vehicular con un método de adquisición más rápido, económico, preciso y de mayor frecuencia a los utilizados hasta ahora en Colombia.

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Diseño de una Cámara de Cultivo Aeropónica

Autores

Yenny Marcela Beltran Beltran Dayanna Méndez Zamudio Estefania Vargas Clavijo

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Director

Camilo Otálora

Colombia se caracteriza por ser un país agrícola, que dedica grandes hectáreas de terreno para el cultivo de distintos productos, sin embargo, el aumento de la población ha causado la necesidad de ocupar parte de estos espacios para residencias y expansión de las urbes. De igual forma, la agricultura tradicional presenta una desventaja después de la cosecha, dado que el terreno necesita un tiempo de 6 meses a 3 años de recuperación para volver a ser cultivado; esto representa una pérdida para los grandes agricultores en términos económicos y productivos, que afecta de igual manera a los consumidores. Por esta razón, es necesario encontrar nuevas alternativas de agricultura en las que se incremente la producción utilizando un espacio más reducido. Por ello la agricultura vertical en entornos controlados, garantiza una reducción significativa del espacio y recursos necesarios como: tierra, agua, insumos e incluso mano de obra; así se puede garantizar un aumento de la producción. En este proyecto e investigación se busca desarrollar una granja vertical en un espacio cerrado controlado independiente de factores externos, en donde se pueda controlar la temperatura, la humedad, el pH, los nutrientes, entre otras cosas, para así lograr las condiciones óptimas que garanticen el crecimiento adecuado de las plantas seleccionadas.

Asimismo, el sistema cuenta con una interfaz de usuario que permite la visualización en tiempo real de los datos adquiridos, y el control de los parámetros del entorno mediante el manejo de los distintos actuadores.

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Dispositivo de Medición IoT para la Polución del Aire en la Ciudad de Bogotá

Autora

Alejandra Isabel Avendaño Cortina

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Director

Diego Méndez Chaves

La contaminación atmosférica es uno de los principales problemas en tema ambiental debido a los efectivos negativos que genera en ecosistemas y en la salud humana. En la búsqueda de encontrar soluciones que permitan mitigar los efectos negativos de la polución del aire, han sido múltiples los gobiernos que han implementado estaciones que permitan monitorear, de manera continua, la calidad del aire. Sin embargo, en países como Colombia, los altos costos de implementación de este tipo de sistemas dificultan la instalación masiva de los mismos.

En alternativa, y con el auge en los sistemas IoT (por sus siglas en ingles Internet Of Things) este trabajo plantea el diseño de un sistema embebido capaz de medir los agentes contaminantes de material particulado en partículas inferiores a las 10 y 2.5 micras (PM10, PM2.5), ozono (O3), monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2) y dióxido de nitrógeno (NO2), además de los agentes atmosféricos de temperatura y humedad relativa (T, HR), precipitación y radiación ultravioleta.

Partiendo del diseño del sistema Maestro-Esclavo del Centro de Excelencia y Apropiación en Internet de las Cosas (CEA-IoT) para el proyecto PIMA (Plataforma Integrada de Monitoreo Ambiental), este sistema recopila muchas de las características iniciales del proyecto e integra las nuevas variables de precipitación y radiación UV, además de sustituir el anterior sistema de alimentación por un panel solar con baterías recargables para facilitar el suministro de energía al sistema en las instalaciones en campo, y la transmisión de la información recopilada utilizando red celular hacía la plataforma PIMA.

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Implementación de un Clasificador de Patrones en Termogramas Provenientes de la Región Plantar

Autor

Santiago Humberto Ramírez Martínez

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Directores

Francisco Carlos Calderon Bocanegra Martha Zequera Diaz

En el presente trabajo de grado se busca implementar un algoritmo de clasificación de patrones en termogramas provenientes de la región plantar, para la identificación de zonas alteradas de temperatura en los pies de pacientes diabéticos.

Los pacientes con pie diabético se caracterizan por no sentir molestia en las ulceras típicas de la enfermedad, debido a la perdida de la sensibilidad en la extremidad inferior, lo que provoca que la ulcera no sane a causa de que el paciente continúa haciendo movimientos cotidianos. Cuando las ulceras no son tratadas se convierten en un factor de riesgo para la amputación, el 80% de las amputaciones de miembros inferiores en pacientes con diabetes empezaron por una ulcera, y el 75% de las amputaciones de miembros inferiores son a causa del pie diabético.

se ve afectado a causa de los trastornos neurológicos y la enfermedad vascular periférica. La termografía infrarroja permite ver y medir la temperatura corporal a través de mapas con escalas de colores y escalas cuantitativas o semicuantitativas, siendo así una herramienta útil en la prevención de la aparición de ulceras.

Teniendo en cuenta lo anterior, el presente trabajo de grado busca de forma general generar conocimiento mediante la implementación y comparación de algoritmos de Machine Learning, utilizando termogramas provenientes de la región plantar, de los cuales se extraen características relevantes a partir de la información de temperatura y de distintas técnicas de procesamiento de imágenes.

Consecuentemente, los resultados presentes en el estudio pueden ser tomados de referencia en futuras investigaciones que busquen Por otro lado, la aparición de ulceras en los pies tiene relación con el aportar a la investigación de métodos para la identificación oportuna comportamiento de la temperatura en la región plantar, lo anterior de ulceras, para así agilizar los procesos de diagnóstico del pie diadebido a que el mecanismo de termorregulación del cuerpo humano bético y evitar amputaciones, beneficiando a millones de pacientes al rededor del mundo y cerrando las brechas sociales en el acceso a tratamientos de calidad para este tipo de enfermedades.

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Modelo Hidrodinámico y Control de Bajo Nivel para Knifebot

Autores

Ángela María Logreira Jiménez Pedro Alejandro Muñoz Díaz

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Directores Julián Colorado Diego Patiño

El océano es cuna de la vida en nuestro planeta, además, el hábitat más extenso de la biosfera [1]. Por tal motivo el monitoreo e inspección de su fauna y flora ha venido tomando gran importancia. La iniciativa del Departamento de Océano de Ingeniería Mecánica de la Florida Atlantic University (FAU) de desarrollar un dispositivo inspirado en la morfología del knifefish, es una de las alternativas menos invasivas que permite seguir estudiando estos ecosistemas.

El trabajo de grado titulado “Modelo Hidrodinámico y Control de Bajo Nivel para Knifebot” presenta el desarrollo de un modelo mecánico de la aleta ventral para el robot elaborado por la FAU mediante el uso de SOLIDWORKS. De igual forma, se presenta el desarrollo de un sistema de control de bajo nivel para los actuadores que forman parte de la aleta a partir del uso de herramientas como MATLAB, Simulink, SimScape y complementos como SimScape Multibody Link.

Adicionalmente, se incluye un análisis hidrodinámico de la aleta haciendo uso del método de elementos finitos presente en el complemento FlowSimulation de SOLIDWORKS. Finalmente, se presentan la integración de los modelos desarrollados, los resultados de las simulaciones y las conclusiones del proyecto.

Gracias a los resultados obtenidos se dió un paso en el proceso de desarrollo de un sistema de control más robusto para el robot submarino. Con lo anterior, se abre la puerta al desarrollo de nuevos trabajos que permitan mejorar sistemas para la exploración marina, teniendo en cuenta diferentes variables que afectan su funcionamiento, para progresar en su estudio y el de su fauna y flora.

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Proyecto Red CDN Soportada en SDN

Autor

Karen Lizeth Vargas Rodríguez

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Director

Luis Carlos Trujillo Arboleda

Este proyecto de grado tuvo como objetivo principal comprender la arquitectura de una Red Definida por Software (SDN) como una herramienta para el diseño de redes eficientes que respondieran a las exigencias actuales y brindaran una mejor experiencia a los usuarios.

Para el desarrollo de este trabajo, se estudió en primer lugar la arquitectura de las Redes de Distribución de Contenido (CDN), las cuales, son altamente utilizadas en la actualidad debido a que su topología permite distribuir el contenido alojado en un servidor origen a servidores sustitutos ubicados en diferentes regiones, lo que resulta beneficioso para sistemas con múltiples usuarios alrededor del mundo.

Sin embargo, se identificó que, para esta arquitectura, lograr entregar el contenido al usuario con baja latencia es uno de los mayores desafíos. Las soluciones tradicionales de las CDN involucran métodos costosos y difícilmente escalables, por esta razón, se decidió utilizar los beneficios de las redes SDN para mejorar las funcionalidades del sistema de enrutamiento, el cual se encarga de recibir las solicitudes de los usuarios, redirigirlas al servidor adecuado y responder el contenido.

La SDN permitió dividir la CDN en plano de control y plano físico con el objetivo de conseguir independencia entre la gestión de la red y los dispositivos hardware. Esto posibilitó que la red fuera administrada de manera centralizada a través del controlador software, obteniendo información sobre el tráfico dinámico y las solicitudes de clientes para tomar mejores decisiones de enrutamiento.

La integración entre ambas arquitecturas permitió que el usuario percibiera una menor latencia respecto a la CDN tradicional, mostrando los beneficios que posee soportar la red en una SDN. Estos resultados, abren la posibilidad a futuros proyectos de crear aplicaciones software y diferentes algoritmos sobre la arquitectura diseñada, ya que la implementación es adaptable a otros trabajos según las necesidades a satisfacer.

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Sistema de Control y Supervisión con Técnicas MPPT para Instalaciones Fotovoltaicas Pequeñas o Medianas.

Autores

Liliana González Garzón Gina Catalina Baquero Mojica

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Director

Rafael Uribe Pacheco

La energía solar es una energía renovable sostenible e inagotable, los sistemas fotovoltaicos alimentados por energía solar contribuyen a la energía eléctrica limpia, rentable y con beneficios ambientales, estos sistemas constan de paneles solares que producen corriente continua cuando se exponen a la luz solar, sin embargo, la principal problemática de estos sistemas es la baja eficiencia en el rendimiento.

Según la Academia Nacional de Ingeniería, la mayoría de los paneles solares tienen una eficiencia del 10% al 20%.

La necesidad que existe de extraer la máxima energía posible ha llevado a la innovación de nuevas técnicas para que los paneles fotovoltaicos puedan funcionar de manera eficiente a su máxima potencia en condiciones atmosféricas dinámicas y de sombras parciales. Por lo tanto, mejorar la eficiencia energética se convirtió en la clave de la investigación.

Se implementó un sistema de control y monitoreo para instalaciones fotovoltaicas, medianas o pequeñas, con el fin de extraer la potencia máxima de un arreglo de paneles, mediante algoritmos MPPT y una aplicación móvil y/o interfaz gráfica.

Por medios de las técnicas de seguimiento de punto de máxima potencia (MPPT), se realizó una comparación de tres diferentes algoritmos que permitió observar el mejor comportamiento del sistema bajo condiciones climáticas normales.

Los posibles clientes del proyecto son los usuarios que tengan o estén interesados en adquirir instalaciones fotovoltaicas. Usuarios interesados en optimizar su instalación y en realizarle un seguimiento al sistema fotovoltaico de forma remota. Mejorando la eficiencia de estos dispositivos electrónicos de potencia podemos utilizar mayores cantidades de energía solar para proporcionarla a los consumidores y de esta manera sacarles el mayor provecho posible a las energías limpias que traen innumerables beneficios.

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WSN para el Monitoreo Continuo de Variables Ambientales

Autores

Leidy Carolina Pulido Feo Carlos Daniel Cadena Chavarro

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Director

Diego Méndez Chaves

El Internet de las Cosas (IoT) es una tendencia actual que posibilita la conexión entre distintos objetos e internet interactuando entre ellos y con las personas. Existen aplicaciones orientadas a mejorar la calidad de los procesos en sectores como la salud, la agricultura, la movilidad, el hogar, el comercio, etc. En el tiempo sus usos son más comunes debido a los beneficios de su implementación.

Considerando la importancia de la automatización del campo y las necesidades especiales que tiene Colombia para mejorar sus procesos de producción, el Centro de Excelencia y Apropiación en Internet de las Cosas (CEA-IoT) busca desarrollar aplicaciones para agricultura de precisión. Las soluciones están orientadas a dar seguimiento al estado de los cultivos y presentar la información en tiempo real, permitiendo a los agricultores actuar oportunamente en caso de ser necesario.

Teniendo en cuenta los requerimientos del CEA-IoT, se desarrolla un sistema de monitoreo continuo de variables ambientales en un cultivo. La solución implementa una WSN que recolecta y envía datos de algunas variables ambientales, asimismo, entre los nodos se construye una red multisalto basada en 6LoWPAN que consolida la información en un Border Router. El enrutador de borde conecta la WSN con internet y permite una comunicación bidireccional entre ellas. Además, a este proceso se le incorpora una plataforma en la nube, la cual expone el estado del cultivo al usuario en tiempo real, facilitándole la toma de decisiones.

La implementación de este sistema permite brindar una versión prototipada para futuros desarrollos de optimización y mejora en la producción de procesos agrícolas. Además, se considera una alternativa de uso transversal para otras aplicaciones.

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Control de Aforo a partir de Visión por Computador

Autores

Erick Steven Badillo Vargas Ivan Andrés Angulo Garcia

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Director

Carlos Alberto Parra Rodríguez

Actualmente debido a la crisis sanitaria y las medidas de contingencia creadas alrededor del mundo a causa del Covid 19 se hace esencial crear un sistema automatizado que junto a un control de aforo entregue información necesaria para mitigar el contagio utilizando inteligencia artificial (IA). Para ello los autores proponen un sistema el cual a través de visión por computador detecta personas, cuenta la cantidad que ingresa a un lugar específico y registra las zonas transcurridas dentro del mismo lugar. Los autores buscan asi mismo, condensar toda esta información para entregarla de manera sencilla al usuario para su fácil interpretación. El sistema por si mismo genera mapas de seguimiento de personas y posee una interfaz gráfica con información de la cantidad de personas actuales, el número máximo de personas permitidas y el porcentaje de personas dentro del lugar; El usuario asi mismo tiene la libertad de escoger cual zona quiere monitorizar, lo que lo hace un sistema aun mas amigable para su uso. Los autores esperan que el sistema se implemente aun después de pandemia, al permitir que el software sea Open-Source para investigación, desarrollo y actualizaciones acorde a las necesidades del cliente.

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Control de Navegación para un RoborBio-inspirado por Medio de un Control Predictivo No Lineal (NMPC), Optimizando el Consumo Energético.

Autores

Nicolás David Sánchez Moreno

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En este trabajo de grado se desarrolló un control de navegación para el robot submarino bio inspirado en la locomoción del pez cuchillo denominado KnifeBot diseñado en la Universidad Atlántica de Florida (FAU) por el ingeniero Oscar Curet, además, tomando como partida el trabajo realizado previamente por el ingeniero Carlos Devia, el cual obtuvo el modelo matemático que describe el comportamiento y movimiento del robot.

Para dar solución a este problema se utilizó el software Matlab y el Toolbox de Model Predictive Control para realizar la implementación de un Control predictivo No lineal (NMPC) el cual resuelve un problema de seguimiento de trayectorias y encuentra la solución óptima teniendo en cuenta la precisión en dicho seguimiento y el menor consumo energético posible, para comprobar la buena implementación de dicho controlador se utilizaron una serie de trayectorias clásicas así como también trayectorias generadas por splines cúbicos, además de comparar el control con y sin la optimización energética.

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Proyectos de Grado

CARRERA DE

INGENIERÍA INDUSTRIAL

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Airline Workforce Scheduling based on Multi-agent Systems

Autores

Nicolás Ceballos Aguilar Julio Andrés Mejía Vera Juan Camilo Chafloque Mesia

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Directores

Gabriel Zambrano Rey Mohamed Rabie NaitAbdallah

Este estudio aborda los problemas de scheduling de los empleados de una aerolínea que está asignada al servicio al cliente en un aeropuerto. El problema es un problema de programación dinámica que incluye incertidumbres y cambios en el entorno inesperados.

Por lo tanto, este proyecto propone un modelo de simulación basado en agentes que implementa el problema de planificación de la fuerza laboral, incluyendo características tales como habilidades, preferencias y restricciones que la aerolínea podría tener. Además del problema de planificación de la fuerza de trabajo, este proyecto de investigación también integra el problema del transporte de personal, que considera la asignación de ruta del personal de su hogar al aeropuerto y viceversa, en relación con el bienestar de los empleados, en determinadas condiciones de desplazamiento definidas por la empresa.

La integración y simulación de ambos problemas busca analizar y presentar una solución que considere la relación entre ambos problemas. Por último, el uso de un modelo basado en agentes para la integración nos permite enfrentar un problema más complejo y simularlo en un entorno no determinístico, mientras que consume menos recursos que los métodos tradicionales de optimización. El modelo propuesto logra mejorar los indicadores a nivel de la programación de horarios y de la programación del transporte a los empleados.

Como impacto en el desarrollo de este trabajo de grado, se pueden destacar varios aspectos positivos en el uso de sistemas multi agentes que permite a la aerolínea ser más competitiva en el mercado y mejorar su servicio al cliente, facilitando la solución de un modelo complejo, así como la rápida reacción a eventos inesperados. En segundo lugar, hay un impacto positivo en la satisfacción de la demanda de los pasajeros y a su vez, también se centra en el bienestar de quienes atienden la demanda, tanto en la programación como en el transporte.

Finalmente se puede ver que habría un impacto positivo a la aerolínea con la que se trabajó si llegarán a implementar la propuesta ya que en comparación con la información proporcionada por ellos y su solución centralizada inicial, nuestra propuesta genera mejores soluciones en términos de bienestar y, por lo tanto, podría generar un impacto positivo para los empleados, mejorando su bienestar y satisfacción laboral en los horarios de trabajo. También, mejora el bienestar de los agentes de la sección de transporte, dando más prioridad al bienestar de los agentes.

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Optimization-simulation approach for Operating Room scheduling including surgeons’ preferences and surgeries duration predictions

Autores

Camilo Andrés Serrano Velandia Evely Alejandra Pulgarín Alarcón Juan Sebastian Krohne Bermúdez Gabriel Enrique Abello Llanos

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Director

Ricardo Otero Caicedo

Para las instituciones de salud, aumentar la eficiencia en los procesos de gestión interna es un factor clave en la mejora de los servicios de atención al paciente. Sabiendo que los procedimientos quirúrgicos representan una fuente de ingresos vital para los hospitales, una programación ineficiente e inexacta puede causar retrasos, complicaciones o cancelaciones de procedimientos quirúrgicos. En este contexto, se propone abordar el problema de programación de quirófanos, buscando maximizar la utilización y la satisfacción de las preferencias de los cirujanos, mediante un modelo híbrido multiobjetivo que integra un algoritmo genético (NSGA-II) y simulación de Montecarlo. Se generaron horarios, utilizando un modelo de machine learning para predecir la duración de las cirugías mientras se integraron los errores de predicción en la simulación.

Tras la aplicación de nuestro enfoque en el Instituto Roosevelt, se logró un incremento en la utilización de los quirófanos del 3,48% y un aumento en la satisfacción de las preferencias de los cirujanos del 7,64% en relación con la programación del caso de estudio. Esta investigación proporciona una herramienta flexible para que los hospitales realicen la programación de manera más eficiente en función de sus preferencias y configuraciones. Además, se puede adaptar a cualquier esquema de predicción de tiempos quirúrgicos, lo que lo hace útil para ahorrar tiempo y recursos de personal, generando menores costos para el hospital. Esto también puede proporcionar múltiples beneficios para los pacientes porque el modelo los prioriza según su tiempo de espera.

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Job shop estocástico con minimización del valor esperado del maximum lateness

Autores

Maria José Ocampo Monsalve Gabriel Fernando Forero Ortiz Andrea Rivera Torres

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Directora

Eliana María González

Los inconvenientes que implica la programación en el ambiente de producción Job shop, hacen referencia a una notoria dificultad para su resolución debido a su naturaleza NP-hard. Sin embargo, las investigaciones en los últimos años han aumentado debido al uso constante de este ambiente productivo en las industrias manufactureras. Según los estudios, la mayor parte de las investigaciones han abordado el problema de programación de Job shop a través de un enfoque determinístico. No obstante, los entornos industriales reales están sujetos a eventos aleatorios como: fallas de maquinaria, tiempos de mantenimiento, duración de tramitación, tiempos de alistamiento, tiempos de disponibilidad, entre muchos otros.

El impacto de este proyecto se debe a que, se plantea un Job shop estocástico con minimización del valor esperado del maximum lateness. Considerando los tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia y, tanto las averías en las máquinas como los tiempos de reparación como eventos estocásticos a través de una simheuristica.

Los resultados obtenidos demostraron que la simheurística mejora los resultados de simulaciones del modelo en un 37% para instancias 4x4 y en un 11% para instancias 6x6, exponiendo que la simheurística es mejor que un modelo matemático determinístico simulado. Además, se evaluó el desempeño simheurístico, para instancias grandes, en comparación con la simulación de la secuencia de la regla de despacho EDD. Los resultados muestran que el promedio la mejora es del 28% en la distribución logarítmica normal y del 10% en la distribución exponencial. En instancias medianas y grandes el modelo no había obtenido ninguna solución factible luego del tiempo límite de 2 horas de ejecución mientras que la simheuristica la obtuvo en 16 minutos y 30 segundos para las medianas, y 26 minutos y 40 segundos para las grandes.

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Diseño de prototipo de Audiolibros para capacitaciones empresariales

Autores

María Paula Millán Martínez María Alejandra García Cruz Andrés Felipe Lujan González Ana María Ibrahim Peña

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Director

Manuel Medina Labrador

El aprendizaje digital ha traído ventajas y dificultades en la adaptación de herramientas y niveles de aprendizaje. La literatura ha evidenciado que el uso de herramientas tecnológicas en la educación como el audiolibro contribuyen al aprendizaje de los estudiantes de centros educativos; sin embargo, el impacto de estas herramientas se ha estudiado muy poco en el ámbito de la capacitación empresarial.

Este aspecto resulta fundamental porque la capacitación del recurso humano de las empresas requiere inversión de tiempo, ausencia de actividades laborales y costos de logística. No obstante, a pesar de los requerimientos, al final del proceso el nivel de aprendizaje no logra permanecer en el personal capacitado. Esta investigación determinó la influencia de los factores Género del locutor, Interactividad y Modalidad de aprendizaje del uso del audiolibro como herramienta de capacitación virtual en el nivel de aprendizaje de los trabajadores de una reconocida empresa del sector de seguros, y la deserción de los trabajadores en la capacitación empresarial virtual. Para lograr esto, se utilizó una metodología mixta al interior de la compañía con una fase cualitativa, cuantitativa y experimental, que permitió medir y analizar la existencia de un cambio en el nivel de aprendizaje y la deserción.

El audiolibro es una herramienta efectiva para aumentar el nivel de aprendizaje y disminuir la deserción en las capacitaciones empresariales. Los resultados demostraron que los trabajadores que tuvieron una capacitación con un audiolibro con locutor femenino, con interactividad y con dualidad de audio y texto, aumentaron su nivel de aprendizaje en un 40 % en comparación a la media obtenida previo a la capacitación y una disminución del 20 % en la deserción de la capacitación en comparación a la que se presentaba en la compañía en formaciones anteriores.

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Design of a Cyber-Physical Human Smart Workstation that balance the human wellbeing and the productivity

Autores

María Paz Santa Hincapié Laura Valentina Ruíz Rodríguez Pablo Emilio Rodriguez Revilla Laura Stefannia Forero Velasco

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Director

Luis Andrés Saavedra Robinson

Los sistemas de producción ciberfísicos (CPPS) desempeñan un papel fundamental en la cuarta revolución industrial junto con el diseño centrado en el ser humano. La consideración de estos dos establece el concepto de sistemas de producción ciberfísicos centrados en el ser humano (H- CPPS), que se definen como sistemas que apoyan principalmente a los seres humanos, las máquinas y el software para integrar los mundos virtual y físico. Ciertamente, los H-CPPS no pretenden sustituir a los operadores humanos de la industria, sino apoyar y aumentar sus capacidades, así como garantizar su bienestar.

Los resultados de los experimentos demostraron que un puesto de trabajo centrado en el ser humano con apoyo cognitivo y físico en tiempo real contribuye a disminuir el riesgo ergonómico de los operarios industriales, e impacta positivamente en la productividad del operario.

La metodología propuesta en el estudio pretende ser de utilidad para cualquier empresa de la industria manufacturera especialmente Pymes con una madurez baja en industria 4.0. Específicamente, el estudio está enfocado en el diseño de puestos de trabajo dentro de En la actualidad, existe poca información para el diseño del puesto sistemas productivos junto con la identificación, evaluación y gestión de trabajo desde una perspectiva ergonómica y el procedimiento de los riesgos ergonómicos. para incluir este puesto en un CPPS. En este trabajo se propone una metodología que permite identificar los requisitos industriales y las consideraciones ergonómicas a tener en cuenta en el diseño de un puesto de trabajo centrado en el ser humano. En primer lugar, este enfoque pretende evaluar un conjunto de tareas generales de la industria manufacturera, valorar el riesgo ergonómico inherente a su ejecución e identificar los habilitadores tecnológicos para equilibrar la productividad y el bienestar humano. En segundo lugar, el enfoque proporciona un conjunto de directrices para desplegar un puesto de trabajo centrado en el humano con consideraciones ergonómicas.

Por último, este documento construye un puesto de trabajo centrado en el ser humano dentro de un estudio de caso, como prueba de concepto de la metodología propuesta.

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Proyectos de Grado

CARRERA DE

INGENIERÍA DE SISTEMAS

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Modelo de seguridad para el control de historias clínicas basado en la arquitectura Blockchain

Autores

Omar Steck Espinel Santamaria Pedro Santiago Lizarazo Rincón Laura Milena Donado Yance Jhonny Alexander Parra Barrera

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Director

Rafael Vicente Páez Méndez

La historia clínica es un documento privado, obligatorio y reservado que solo pueden conocer terceros con la autorización previa del paciente, por lo que el diseño de sistemas para la gestión y administración de registros médicos debe ocuparse de los aspectos relacionados con la seguridad y la privacidad de la información. Este trabajo muestra cómo Blockchain puede aplicarse para proveer seguridad en un entorno interoperable de historias clínicas electrónicas. El prototipo desarrollado permite consultar y agregar información al historial médico de un paciente a través de la arquitectura Blockchain utilizando roles con diferentes niveles de acceso.

El proyecto a corto plazo aporta a la búsqueda de una historia clínica interoperable en el país entregando un modelo de seguridad funcional basado en Blockchain. En general, el proyecto está pensado para encajar en la situación actual de los sistemas de información que administran historias clínicas, no obstante, implementar un modelo de seguridad como el expuesto, aún requiere de hacer cambios significativos sobre todo en materia de interoperabilidad entre entidades.

A mediano plazo, el proyecto logra ampliar las posibilidades de implementar Blockchain en el sector de la salud, puesto que aún hay muchas mejoras que se pueden desarrollar. Seguramente llegue un punto en el que las bases de datos tengan demasiada información clínica expirada que no aporte nada y sea necesario destruirla, con Blockchain esto puede ser un reto; sin embargo, cada día son más las investigaciones y las soluciones que aportan a esta tecnología.

A largo plazo el proyecto ofrece la ventaja de ser un modelo de seguridad, esto quiere decir, que podría ser implementado en otros entornos de manera similar, por ejemplo, en el sector de la banca en el que distintas entidades financieras intercambian información sobre sus clientes o en cadenas de suministros en las que participan distintos actores.

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Campus Connect

Autores

Laura Juliana Mora Páez Alejandro Castro Martínez Andrés Camilo Muñoz Usamá Daniel Hamilton Smith Santa Cruz

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Directora

Ángela Cristina Carrillo Ramos

La vida universitaria normalmente empieza con muchas dudas e inquietudes sobre aspectos de la universidad tanto académicos como sociales, especialmente para los estudiantes. Si bien las instituciones educativas cuentan con servicios para contestar dichas dudas, existen, aún, incertidumbres que quedan sin ser tenidas en cuenta por tales procesos.

Para dar una solución a esto, se desarrolló Campus Connect; una aplicación móvil que ofrece a cualquier persona involucrada con la universidad, una herramienta con diversos servicios personalizados, los cuales fueron divididos en tres frentes: sugerencias (de restaurantes, grupos estudiantiles, tips de estudios y monitorias), servicios académicos (control de notas, foros académicos, tips de estudio, calendario y visualización de monitorias) y una funcionalidad de mapas dentro del campus(ruta más rápida y notificación de eventualidades) Cada uno de los frentes presenta una serie de servicios personalizados a través de los cuales se espera que los usuarios resuelvan sus inquietudes respecto a estos temas de una manera más personal y cercana al usuario que utilice los servicios de Campus Connect.

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Code Partitioning Tool for Monolith Systems into Microservices

Autores

Santos David Nuñéz Villamil Nelson David Jiménez Ortiz Juan Sebastián Prado Valero Gustavo Antonio Rivera Delgado

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Director

Jaime Andrés Pavlich Mariscal

Prototipo funcional de una herramienta de particionamiento que permite la transformación del código fuente de aplicaciones de arquitectura monolítica con características específicas, para una migración hacia aplicaciones con arquitectura basada en microservicios.

En cuanto a su funcionamiento, recibe como parámetros de entrada un proyecto en Spring-boot junto a un grafo con la partición optima, y mediante el empleo de JavaParser (para la manipulación de archivos y generación de cada microservicio) y de diferentes librerías y funciones desarrolladas (para la construcción de archivos necesarios y generación de archivos Docker) entrega finalmente como salida la aplicación con una nueva arquitectura basada en microservicios.

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Integración de aplicativo móvil con algoritmos de procesamiento de imágenes para diagnóstico medico

Autores

Julio Andrés Mejía Vera Juan Camilo Chafloque Mesia Juan Sebastián Osorio García Abel Santiago Cortés Avendaño

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Director

Leonardo Flórez Valencia

El personal de salud que realiza diagnósticos a partir de imágenes médicas no está aprovechando al máximo la tecnología de dispositivos móviles. Como propuesta a esta problemática, el trabajo de grado MVisual es un desarrollo móvil que permite el procesamiento y visualización de estas imágenes. Este aplicativo permite la manipulación de estos archivos por parte del personal médico, dónde los trazos y ajustes sobre la imagen funcionan cómo entradas para algoritmos de computación gráfica. La salida de estos algoritmos provee información adicional que complementan y permiten un diagnóstico eficiente en términos de tiempo y portabilidad.

Cabe resaltar que este trabajo de grado es continuación del proyecto cpPlugins, implementado en semestres previos en dónde se desarrolló el servidor usado por nuestra interfaz móvil MVisual. Siguiendo esta línea, la finalización del proyecto permite generar un incentivo y una base para futuros trabajos de investigación. Específicamente aquellos enfocados en la implementación de algoritmos que intervengan diferentes tipos de diagnósticos y el soporte en nuevas plataformas, con el fin de ampliar su alcance. Cómo resultado adicional se pudo determinar a través de encuestas con personal médico, que la interfaz propuesta y las funcionalidades del aplicativo serían de alta utilidad en un escenario real frente al diagnóstico de un paciente.

Finalmente se puede determinar que MVisual es una evidencia cómo proyecto investigativo y producto de software, de cómo las tecnología emergentes son relevantes y pueden apoyar en tareas de un área tan crítica cómo son los avances en la medicina.

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Lidérate: Aplicativo para visibilizar luchas sociales y asistir en su continuidad.

Autores

Edwin Alejandro Turizo Prieto David Steven López Tovar Esteban Moreno Castillo

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Directora

Blanca Elvira Oviedo Torres

Colombia, durante muchos años, ha vivido épocas de violencia en todo su territorio, miles de personas han sido afectadas por los diversos problemas sociopolíticos que ha afrontado el país. Los activistas se han convertido en una parte fundamental para las comunidades que han buscado una transformación hacia el bien en diferentes zonas del Territorio Nacional; son personas que, en ocasiones, se encuentran en un cuadro social adverso y con poca ayuda por parte de entidades gubernamentales y no gubernamentales, además, de estar en regiones de difícil acceso para una atención inmediata.

Ante esta problemática, LIDÉRATE es una solución móvil y web que contribuye a que los activistas visibilicen sus iniciativas sociales con el propósito de reducir su estigmatización y se creen redes de apoyo para fortalecer su trabajo. LIDÉRATE provee información que permite agilizar los procesos de solicitud de ayuda y protección al Estado por medio de denuncias y generación de alertas por inteligencia artificial.

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Realidad aumentada para la enseñanza de estructuras de datos

Autores

Natalia Andrea Navas Calderón Andrés Camilo Giraldo Gil Juan Sebastian Santamaría Palomino Fernando Beltrán Huertas

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92 |

Director

César Julio Bustacara Medina

Los conceptos de estructuras de datos son fundamentales en carreras afines a ingeniería de sistemas. No obstante, los cursos en esta área resultan desafiantes para los estudiantes, principalmente por la falta de habilidades prácticas y la naturaleza abstracta de las estructuras. De esta forma, el presente trabajo aprovecha el auge de tecnologías innovadoras en el campo educativo para proponer una solución que, con el uso de realidad aumentada, lleve los conceptos a un contexto visual e interactivo. Los resultados evidenciaron que esta herramienta puede apoyar el proceso de aprendizaje fomentando el interés y la motivación.

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SMART-UJ: Servicio Inteligente de Tutorías y Semilleros

Autores

Juan Carlos Suárez Jaimes Juan José Camacho Cala Daniel Hernández García Santiago Andrés Caroprese Hidalgo

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94 |

Director

Carlos Andrés Parra Acevedo

La Pontificia Universidad Javeriana ofrece diversos mecanismos para apoyar y estimular la formación de sus estudiantes, entre los que destacan las monitorias académicas, y las aulas de acompañamiento.

Si embargo, se identificó que estos mecanismos presentan oportunidades de mejora, especialmente en lo que respecta al fomento de la participación de los estudiantes.

En el presente proyecto se propuso una solución enmarcada en el área de desarrollo de software, centrada en el desarrollo de un servicio inteligente integrado al Proyecto Smart-UJ y dirigido a estudiantes de la Pontificia Universidad Javeriana, para la sugerencia y agendamiento inteligente de tutorías bajo demanda. Para apoyar a los estudiantes con dificultades, el sistema gira en torno a un servicio de tutorías bajo demanda, que es independiente de las monitorías actualmente ofrecidas por la universidad, y que tiene como objetivo suplir la demanda de apoyo a estudiantes que no es satisfecha por ellas. Se plantearon dos tipos de tutorías a través de las cuales los estudiantes podrán brindar apoyo: tutorías académicas, reuniones de resolución de dudas acerca de los temas de una asignatura en particular, y tutorías de adaptación a la vida universitaria, reuniones para recibir consejos acerca del proceso de adaptación a la universidad.

A través de la aplicación móvil del sistema desarrollado, el estudiante puede postularse como tutor o agendar una tutoría, bien sea de una asignatura o de adaptación a la vida universitaria. El sistema realiza el agendamiento de los encuentros de manera inteligente, recomendando un espacio del campus en el cual realizar el encuentro y gestionando el proceso de selección de un horario disponible para todos los asistentes. Además, este servicio inteligente genera sugerencias a partir del perfil del estudiante. De esta manera, se le puede recomendar a un estudiante postularse como tutor o agendar una tutoría.

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Katharsis

Autores

Julián Arturo Calle Camilo Andrés Maldonado Pablo Vaintemilla Ramírez

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Director

Leonardo Flórez Valencia

La depresión es una enfermedad mental que afecta cada vez más a la población de todas las edades y se está convirtiendo en una problemática seria. A su vez, es una enfermedad incomprendida, puede pasar por los ojos de las personas como mera tristeza o falta de energía; sin embargo, la depresión es una enfermedad con una de las tasas de suicidio más alta a nivel global. Como no todas las personas que sufren de depresión se asesoran de un profesional, existe un vacío conceptual frente a dicha problemática. Aun si uno pertenece al círculo de apoyo de alguien, no se tienen las herramientas necesarias para ayudar a una persona que esté pasando por esta situación. ¿Cómo se puede enseñar a alguien lo esencial sobre esta enfermedad? ¿De qué manera se puede producir una reacción empática de manera que las personas puedan generar conciencia?.

La solución que se plantea es un videojuego en tercera persona que exponga los síntomas de la depresión de manera gráfica, sonora y narrativa. Que aproveche las características inmersivas de este poderoso medio de comunicación para generar conciencia y empatía en los usuarios frente a la problemática de la depresión cómo trastorno mental.

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SMART UJ: Control de Aforo por Métodos de Visión por Computador

Autores

Diego Alejandro Gómez Parra Erika Alejandra González Solano Leonel Steven Londoño Londoño

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Director

Manuel Ricardo Pérez Cerquera

Ante los últimos años de la pandemia por COVID-19, existe un problema recurrente que es el control del aforo de personas dentro de diferentes lugares para mantener el distanciamiento social y reducir la posibilidad de contagio. Esta problemática es en la que se ha centrado este trabajo de grado, donde, a través de una curva de aprendizaje muy pronunciada, se utiliza la inteligencia artificial para detectar y contar personas con el fin de estimar el aforo dentro de los espacios universitarios.

Para lo anterior, se evaluaron una variedad de métodos de detección de objetos que fueron respectivamente entrenados con etiquetas e imágenes de espacios académicos, y posteriormente comparados según sus resultados en tiempo real. Esto con la finalidad de identificar cual arrojaba los mejores resultados respecto a porcentaje de personas contadas acertadamente.

El modelo escogido fue Yolov5 que fue posteriormente unificado con una arquitectura de servicios que permitía procesar el número adquirido del algoritmo y posteriormente ser expuesto en un endpoint para el respectivo consumo a través de una aplicación móvil, la cual según el ID de salón, permitía suscribir al usuario a las alertas de dicho espacio y recibir una notificación en caso que el aforo fuese sobrepasado.

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Ambientes Sanos de Aprendizaje

Autores

Nicolás Camacho Plazas Daniela Cortes Antonio Mateo Florido Sánchez

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Director

Edgar Enrique Ruiz García

La exposición prolongada a la contaminación del aire interior puede afectar a la salud humana, por lo que la monitorización del entorno se convierte en una preocupación que debe ser atendida. Por ello, este proyecto presenta un sistema de monitorización de la calidad del aire interior en tiempo real. El sistema proporciona un servicio de administración de sensores, un servicio de análisis y visualización de métricas en tiempo real y un servicio de notificación de alertas de condiciones de aire insalubres, servicios los cuales son soportados mediante un metaprotocolo personalizado que permiten la configuración de nuevos tipos de sensores en tiempo de ejecución, así como la comunicación de los datos capturados.

De forma particular, teniendo en cuenta el desarrollo del presente prototipo, se puede evidenciar su impacto a corto plazo en el bienestar y medio ambiente universitario. En el impacto a mediano y largo plazo, se espera la inclusión de nuevas variables de monitoreo de calidad de aire, así como la integración de futuros proyectos de SmartUJ. Esto se encuentra soportado por el hecho de que se ha validado que nuevos proyectos, con distintos objetivos y que requieran este sistema, pueden integrarse de forma sencilla.

Por otra parte, también existe un alto impacto en la salud de los estudiantes, docentes y administrativos, ya que pueden permanecer en espacios seguros donde se realiza el monitoreo granular. Esto permite reducir la existencia de posibles factores, como la contaminación del aire de interiores, que contribuyan a un detrimento de la salud de los usuarios, dado que es posible identificar condiciones no ideales para la salud humana. Permitiendo así, tomar acciones correctivas y/o preventivas en respuesta a las alertas generadas por el sistema y los estudiantes.

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Módulo de ETL y Visualización Descriptiva de la Ingesta de Datos de Redes Sociales Dentro del Centro Activo de Monitoreo de la Alianza CAOBA

Autores

Fabian Alexis Pallares Jaimes Alex David Barreto Alfonso Sebastian Roberts Serrato Joan Sebastian Velandia Guataquira

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Director

Andrés Moreno Barbosa

Considerando las redes sociales como escenarios de generación masiva de datos, las organizaciones modernas están más interesadas que nunca en explotar este potencial. Sin embargo, poder aprovechar esa situación requiere de un proceso bien estructurado, que permita extraer, procesar y transformar datos para que, en etapas posteriores, pueda servir como base para generar conocimiento relevante para las organizaciones.

Para implementar una solución a este problema, se propone la elaboración de un módulo de software que extrae datos de múltiples redes sociales, para luego transformarlos de manera más granular y, finalmente, almacenarlos en un repositorio central de datos.

La generación de este desarrollo se realiza mediante técnicas de ingeniería de datos, destacando una arquitectura de ETL (extract, transform, load) que comprende pipelines de extracción y transformación de datos de redes sociales en tiempo casi real (near real-time), permitiendo a las organizaciones tener un monitoreo continuo sobre el comportamiento de sus consumidores a través de herramientas de inteligencia de negocios. Asimismo, estos datos se convierten en un insumo valioso para desarrollos de analítica avanzada como procesamiento de lenguaje natural, análisis de imágenes, segmentación y demás técnicas propias del campo de la inteligencia artificial.

El uso de soluciones de gestión y manipulación de datos para el análisis de redes sociales en Colombia tiene un impacto importante en los desarrollos de analítica en el país. Esto debido al potencial que presentan las redes sociales como una fuente de datos masiva para el análisis del comportamiento de las personas, lo cual puede representar, por ejemplo, grandes avances en la forma en que interactúan las organizaciones con los consumidores en el país, así como puede ser útil para monitorear y entender con mayor claridad las interacciones que suceden en las redes sociales en Colombia.

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Implementation of an Algorithm for the Diagnostic Approach of Patients with Joint Pain

Autores

Nicolás Daniel Peralta Sopó Camilo Andrés Ruiz Uribe Juan Sebastian Castañeda Flórez Diego Fernando Arroyo Graciano

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Director

Leonardo Flórez Valencia

El proyecto surgió con la propuesta de idear un modelo de datos que ayude al diagnóstico en reumatología. Sin embargo, el problema era la falta de data disponible, por lo que se propuso una aplicación web progresiva (PWA) que permitiera recopilar la mayor cantidad de datos posible para posteriormente construir un modelo.

Las PWAs son aplicaciones distribuidas a través de la web que permiten principalmente su consumo desde cualquier dispositivo con acceso a un navegador. La solución propuesta, denominada ‘Rheumatapp’, consistió en una PWA que ayudará al diagnóstico de enfermedades reumatológicas. La reumatología es una de las áreas más afectadas por la falta de médicos especialistas que ayuden a un correcto diagnóstico. Lo que causa que no solo se vean afectados los médicos con mayores cargas de trabajo, sino también los pacientes, ya que son las enfermedades que más deterioran la vida de las personas, por encima de las pulmonares y cardiovasculares. Esta solución tiene como objetivo apoyar el diagnóstico reumatológico mediante la implementación de un árbol de decisión basado en un estudio publicado por el Dr. Daniel Fernández Ávila, Jefe de la Unidad de Reumatología del Hospital Universitario San Ignacio.

La solución no solamente permitirá disminuir la necesidad de especialistas en reumatología, sino que también será una gran herramienta para las comunidades donde los productos básicos, como una conexión estable a Internet, son raros o inusuales. Esto se debe a que las PWA funcionan como aplicaciones donde no es necesaria una conexión para funcionar, por lo que se agregó un modo completamente offline con el fin de brindar el mismo servicio a comunidades remotas.

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Programas

POSGRADOS

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Proyectos de Grado

DOCTORADO EN

INGENIERÍA

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El comportamiento, los conflictos de tráfico y los factores asociados con la accidentalidad de los motociclistas en las intersecciones de las vías de cartagena

Autor

Holman Ospina Mateus

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Directores

Leonardo Augusto Quintana Jiméne Francisco José López Valdés

La accidentalidad vial de motociclistas a nivel global es un problema crítico. En Colombia, los accidentes de motociclistas registran en promedio más de 3.000 víctimas mortales y 20.000 víctimas heridas anualmente. Por este motivo, la investigación se enfocó en analizar los factores de riesgo asociados con la seguridad vial de los motociclistas en las intersecciones, por medio del estudio de los comportamientos y conflictos de tráfico. La presente investigación se desarrolló en Cartagena (Colombia), donde la accidentalidad con motociclistas representa más del 50% de las víctimas fatales.

Para la implementación de la metodología, se desarrollaron diferentes técnicas como: la función de rendimiento de seguridad (SPF), el instrumento MRBQ (Motorcycle Rider Behaviour Questionnaire), y el análisis observacional de comportamientos con la Técnica Sueca de Conflictos Viales. Finalmente, en la investigación se recolectaron datos durante 36 horas en 17 intersecciones, los cuales se le aplicaron técnicas de minería de datos y machine learning.

En la investigación se evidenció que las intersecciones no semaforizadas fueron las zonas más propensas en accidentes viales. En el modelo SPF se identificó que el número de intersecciones, el volumen de motociclistas, tipo de zona y vía fueron factores predictivos en la accidentalidad. En el MRBQ se identificó que la experiencia, los errores de control y tráfico fueron factores significativos para estar involucrados en accidentes.

Entre otros resultados, se identificaron factores críticos como la infraestructura, aspectos operacionales, los motociclistas jóvenes y el mototaxismo. Se identificaron conductas inseguras como el exceso de velocidad, no detenerse, desplazamiento en contravía, observación al acceso, adelantamientos e intenciones arriesgadas. Finalmente, los hallazgos contribuyeron a definir recomendaciones en beneficio de la seguridad vial de los motociclistas en Cartagena.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN

MAESTRÍA EN ANALÍTICA PARA LA INTELIGENCIA DE NEGOCIOS

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Clasificación de árboles de problemas para la formulación de proyectos sociales con la metodología de Marco Lógico.

Autores

Juan Pablo Díaz, Andrea Prada Quintero

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El proyecto tiene como objetivo desarrollar una prueba de concepto para realizar la validación de árboles de problemas formulados bajo la Metodología del Marco Lógico (MML) a través de técnicas basadas en el Procesamiento de Lenguaje Natural (PLN). La MML es usada en Colombia para diseñar y evaluar proyectos de inversión sociales en el sector público monitoreados por parte del Departamento Nacional de Planeación (DNP). Cualquier organización que desee usar recursos públicos debe formular dichos proyectos bajo la MML. En la práctica, esta tarea es compleja, pues el proceso de validación es difícil y costoso, dados los elementos transdisciplinarios y sistémicos que involucran a profesionales de múltiples disciplinas, así como intereses particulares.

Uno de los pasos de esta metodología implica formular el problema que se busca solucionar con el proyecto, a partir de las causas y efectos del mismo, lo cual se conoce como un árbol de problemas. Con el fin de apoyar la construcción de este último, se realizó un proceso de minería de datos basado en el PLN para realizar las siguientes tareas: clasificación de oraciones, reconocimiento de entidades nombradas y similitud semántica a partir de un repositorio de árboles de problemas correspondiente a proyectos de inversión reales y aprobados por el DNP. La aplicación práctica del proyecto fue evaluada positivamente por parte de un panel de expertos en MML por medio de un modelo de aceptación tecnológica (TAM), donde los principales beneficios de implementar dicha solución serían: 1) evitar la malversación de recursos públicos a causa de proyectos mal formulados y 2) optimizar el tiempo y los recursos humanos dentro del proceso de aprobación de los mismos. Todo lo anterior tendría un impacto positivo, al mejorar la calidad de vida de poblaciones vulnerables.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN

BIOINGENIERÍA

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Implementación de Tecnologías de Impresión 3D En Radioterapia Externa para Bolus Personalizados

Autor

Camilo Eduardo Pérez Cualtán

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Directores

Andrea J Abril Daniel Ricardo Suárez Venegas

La radioterapia de megavoltaje supone retos para tumores irregulares que se extienden a la superficie de la piel, para lo cual en la práctica se usan bolus que actúan como tejidos compensadores. Sin embargo, los bolus convencionales no se adaptan a la anatomía del paciente o carecen de una caracterización dosimétrica, generando así una disminución en su efectividad y precisión. Frente a esta situación, se planteó como objetivo desarrollar un método de diseño y fabricación de bolus mediante impresión 3D para mejorar la cobertura de la dosis en el volumen objetivo en pacientes con cáncer de cabeza y cuello en haces de fotones. Para esto, se realizó una caracterización dosimétrica de un material de impresión 3D a través de las unidades hounsfield y los perfiles de dosis en profundidad. Posteriormente se desarrolló un flujo de trabajo para fabricar bolus a través de los archivos del plan de radioterapia y finalmente, se evaluó el efecto de un bolus impreso con un fantóma antropomórfico. Los resultados de la caracterización dosimétrica pueden ser usados para incluir bolus fabricados con impresión 3D en los flujos de trabajo de los departamentos de física médica de los hospitales, también mostraron que el material de impresión 3D seleccionado tiene características similares al agua, convirtiéndolo en un adecuado material para uso clínico.

También se validó la capacidad del flujo de trabajo para generar y fabricar bolus personalizados adaptables a cualquier anatomía del paciente. Se logró concluir que a través de tecnologías de impresión 3D se pueden diseñar y fabricar estructuras equiparables con bolus comerciales para depositar la dosis optima en el tumor del paciente y así eliminar la discrepancia que existía entre el tratamiento planeado y su ejecución en terapia.

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Sistema Interactivo Online Para la Adherencia de la Actividad Física del Adulto Mayor con Riesgo de Fragilidad

Autor

Martin Sebastian Pinilla Zapata

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Directores Ronald C Gómez Martha Zequera

El presente proyecto se enfoca en el marco de la línea de investigación del laboratorio BASPI / FootLab, “Tecnologías emergentes para el auto cuidado del adulto mayor”. Con el desarrollo de la pandemia por COVID-19, los adultos mayores están expuestos a vivir en confinamiento preventivo, por lo que se aumenta el riesgo de generar sedentarismo, desarrollar afectaciones en la funcionalidad osteomuscular, y padecer Fragilidad.

Por lo cual, se desarrolló un Sistema Interactivo On Line, denominado “Gym To Go App”, el cual nace con el fin de asistir al médico especialista en la prescripción y seguimiento de la actividad física del adulto mayor con riesgo de Fragilidad, promoviendo su adherencia a la actividad física.

El sistema permitió de manera interactiva el registro de datos generales, la autoevaluación, la clasificación del usuario de acuerdo a su condición física, la prescripción de sus ejercicios personalizados considerando la periodicidad, la intensidad y la frecuencia, para su seguridad. Además, incluyó la evaluación del progreso mediante el registro de variables antropométricas para el control y seguimiento por parte del especialista para cada adulto mayor.

Con Gym To Go App se evidenció la adherencia al programa de actividad física asignado, mediante el ingreso periódico de variables específicas, con el fin de que el especialista determinara su progreso o realizara ajustes al programa en caso de que se requiriera. El seguimiento ejecutado por el especialista tanto al inicio como durante el uso de la aplicación, permitió promover el autoestima y autonomía del adulto mayor en las rutinas diarias. Así mismo, se concluyó que Sistema Interactivo On Line el desarrollo puede ejecutarse tanto en condiciones de aislamiento como en otros escenarios, logrando contribuir al bienestar del adulto mayor mediante la promoción del envejecimiento activo y saludable, que logre aumentar las expectativas de vida en esta población.

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Elaboración y caracterización de las propiedades físicas, mecánicas y estructurales de un material de hidroxiapatita/quitosano/ácido (poli-) láctico - coglicolico como insumo para la impresión de un andamio 3d con fines de regeneración ósea

Autor

Jhon Mario Pérez Bohórquez

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122 |

Directores

Sandra Gutierrez Henry Mendez

Los adelantos científicos logrados desde hace más de 60 años en las ciencias biomédicas han hecho posible la implementación de algunos métodos para la regeneración de tejidos óseos en la práctica clínica.

Entre estos métodos se destacan el trasplante de injertos autólogos y alogénicos. Paralelamente, los avances tecnológicos han permitido la implementación de técnicas de impresión 3D para construir andamios (estructuras artificiales utilizadas para dar soporte a la formación del tejido) con el propósito de emplearlos en la regeneración de tejidos óseos. Esta técnica brinda grandes ventajas en comparación con otros métodos convencionales gracias al uso del diseño asistido por computadora (CAD), que permite un mayor control a niveles micro y macroscópico de las estructuras que se pretenden fabricar. El uso de diferentes compuestos en la técnica de impresión 3D, posibilita determinar las propiedades físicas y químicas que contendrá un andamio. Este estudio investigó las condiciones para la síntesis de un compuesto a base de hidroxiapatita, PLGA y quitosano, con el fin de que sirva como insumo para la impresión 3D de andamios para su uso en regeneración ósea.

Inicialmente, se sintetizaron estructuras cilíndricas liofilizadas con este compuesto y sus propiedades mecánicas (elasticidad y microdureza), físicas (fuerza de compresión) y estructurales (porcentaje de porosidad y tamaño de los poros) fueron correlacionadas con su morfología y estequiometría, con técnicas como fluorescencia de rayos X y microscopia electrónica de barrido. Una vez realizadas estas pruebas, se procedió a realizar los ajustes en el compuesto, que posibilitaron su impresión en 3D. Los resultados permitieron elaborar un protocolo de síntesis de andamios con hidroxiapatita, PLGA y quitosano por método de liofilización e impresión 3D. Los valores de propiedades mecánicas, físicas y estructurales de los andamios sintetizados se encontraron dentro de los rangos de hueso poroso, posibilitándolos como una opción para la regeneración ósea.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN

INGENIERÍA CIVIL

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Estudio de la Viabilidad Técnica y Financiera de un Macro Proyecto de Vivienda Aplicando la Propuesta de C.E.S® en un Proyecto de Control

Autores

Camilo Andrés Gutiérrez Quintero Andrea Carolina Molano Duarte

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Director

Federico Nuñez

El proyecto consistió en un estudio técnico y financiero de la implementación de productos derivados del reciclaje de Tetra Pak® (tal es el caso del Ecoplak®) como material principal para la construcción de los elementos estructurales de una vivienda unifamiliar. El sistema Ecoplak® consiste en láminas compuestas de Tetra Pak® sometido a procesos de triturado y aglomerado, que como producto final otorga placas de elementos reciclados. Este material fue caracterizado, determinando sus propiedades mecánicas y, logrando con estos datos, desarrollar el diseño de los elementos estructurales para un módulo estructural en un sistema aporticado. Con las láminas se construyeron los elementos tipo cajón, correspondientes a conexiones, columnas, vigas y viguetas. Al final del análisis, se determinó si un proyecto de vivienda de interés social construido con materiales reciclados derivados del Tetra Pak® es viable desde un punto de vista estructural y financiero. El resultado obtenido es que es posible plantear, en un proyecto de construcción, el empleo de un sistema estructural con el material y las configuraciones estudiadas, y abre la posibilidad al planteamiento de la verdadera construcción sostenible.

La construcción de los dos módulos establecido en predios de la Pontificia Universidad Javeriana se logró llevar a cabo gracias a la ayuda voluntaria de Ingeniería Sin Fronteras y egresados del programa de ingeniería civil de la misma, lo cual permitió una gran unidad como javerianos para todos los involucrados y un amplio sentido de pertenencia.

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Análisis de las Desviaciones en Tiempo y Costo en Proyectos de Construcción de Vías Secundarias en Colombia, en los Últimos Diez (10) Años.

Autores

Eduardo José Rojas Romero Jairo Alberto Pelárez Jiménez

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128 |

Director

Adriana Gómez

Los proyectos de infraestructura a nivel global se han caracterizado por presentar sobrecostos y retrasos durante su fase ejecución, y de una manera más significativa en aquellos países subdesarrollados como Colombia. Teniendo en cuenta que la industria de la construcción es una de las que más contribuye en el crecimiento del Producto Interno Bruto (PIB), resulta sumamente importante estudiar la problemática en mención con el fin de determinar las variables que están afectando el éxito de los proyectos de construcción en Colombia.

El proyecto de investigación consistió en desarrollar herramientas estadísticas que permitieron identificar causas y factores que generan desviaciones en tiempo y costo durante la ejecución de proyectos de construcción de vías secundarias en Colombia. La primera fase de la investigación consistió en la revisión de estado del arte (literatura existente); seguido de la recolección de datos de proyectos ejecutados y liquidados en Colombia con base en información extraída de la plataforma de datos abiertos del gobierno colombiano para los últimos diez años. Posteriormente, se realizó un análisis exploratorio de datos, con el fin de determinar el comportamiento de cada una de las variables identificadas, tanto categóricas como numéricas, mediante el uso y aplicación de estadísticos. Finalmente, se implementaron métodos estadísticos con el fin de identificar aquellas variables significativas, es decir, aquellas que presentaban un comportamiento no esperado y por ende predominaban sobre el comportamiento de la variable objetivo. Los resultados revelaron que, por lo general, los proyectos presentan con frecuencia más desviaciones en tiempo que en costo; también se demostró que el orden de magnitud de los sobrecostos es significativamente menor en comparación con los excesos de tiempo. Por otra parte, se determinó que los proyectos con un presupuesto estimado inferior a 5.000 millones COP y duraciones que oscilan entre 100 y 200 días suelen presentar sobrecostos y retrasos.

El estudio de las variables permite identificar aquellos proyectos característicos que, de acuerdo con su región, tamaño, entidad contrate, entre otros, presentan un menor o mayor éxito durante su ejecución.”

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Estudio Comparativo en la Capacidad de Disipación de Energía y Función de Respuesta en Frecuencia de un Aislador de Base Elastomérico y Uno con Metamateriales

Autor

Julián Ricardo Gálvis Díaz

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

130 |

Directores

Jesús Villaba Jesús Antonio García Sánchez

La investigación titulada “Estudio comparativo en la capacidad de disipación de energía y función de respuesta en frecuencia de un aislador de base elastómero y uno con metamateriales” abre las puertas al futuro de la ingeniería sismorresistente en Colombia ya que sienta las bases teóricas en la creación de una capa de invisibilidad antisísmica en el segundo país del mundo donde más se presenta este fenómeno (Nido sísmico de la mesa de los santos, Santander).

Los sistemas de protección sísmica se plantean como solución a elementos estructurales robustos requeridos por solicitaciones dinámicas. Teóricamente se basan en la modificación del periodo y amortiguamiento de una estructura con el fin de reducir esfuerzos y deformaciones. Entre tanto, se hallan los aisladores de base, su función principal es desacoplar la cimentación del resto de la estructura garantizando flexibilidad lateral y rigidez axial. Si bien, se han efectuado en diversos proyectos a lo largo del mundo, sus dimensiones elevadas y altos costos de implementación promueven la investigación de alternativas que presenten un comportamiento similar.

Desde el año 2014 se investiga una solución prometedora a dicha problemática conocida como metamateriales. En esencia son estructuras artificiales diseñadas de forma geométrica a una escala micro para obtener propiedades inusuales que contradicen a la teoría de fenómenos físicos a escala macro.

Se comparo la capacidad de disipación de energía y función de respuesta en frecuencia de un aislador de base elastómero y uno con metamateriales con iguales condiciones de frontera donde se concluyó que un metamaterial a base de Acrilonitrilo Butadieno Estireno (Material con el cual desarrollan “Legos”) el cual tiene un esfuerzo de fluencia 6 veces menor al acero y una deformación unitaria admisible 50 veces menor a un elastómero es capaz de reducir hasta 4 veces más la frecuencia de un sismo que un aislador elastomérico.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

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Plataforma multisensorial de fenotipado 4D en arroz

Autor

Manuel Felipe Garcia Rincón

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Directores

Diego Méndez Chaves Julián Colorado Montaño

La agricultura mundial tiene la necesidad de producir cultivos de alto rendimiento, adaptados a los climas futuros y a las diferentes plagas que los atacan en su producción. Para esto, la fenómica ofrece un conjunto de nuevas tecnologías que aceleran el progreso en la comprensión de las características resultantes entre la interacción de genes y condiciones ambientales que rodean a los cultivos, y de esta manera, poder realizar un mejoramiento del mismo. En la fenómica hay dos actores principales necesarios para lograr dicho mejoramiento, uno de ellos es el genotipado y el otro el fenotipado.

Dentro del fenotipado, la morfología de las plantas es uno de los tipos más importantes de rasgos a medir, ya que proporciona una forma factible de evaluar el crecimiento, la fisiología, el estrés, el rendimiento y cada desarrollo en la planta, además, es fundamental para mejorar la caracterización, selección y discriminación de las mismas.

De esta manera, en el trabajo de grado “Plataforma multisensorial de fenotipado 4D en arroz” patrocinado por el programa ÓMICAS, mediante la fusión sensorial de un sensor LiDAR y una cámara multiespectral, se diseñó e implementó una plataforma de fenotipado que permite extraer y visualizar diferentes características morfológicas y fisiológicas de plantas mediante una fusión del modelo tridimensional de las mismas con sus respectivos índices vegetativos.

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Modelado de un Sensor Térmico Tipo Peltier

Autora

Faindry Julieth Monroy Mendoza

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Directores

Margarita Narducci Bernardo Caicedo

El conocimiento de la conductividad térmica en los suelos es de alta importancia para definir parámetros de diseño en ingeniería civil y otras áreas afines como la geología, dada la complejidad y heterogeneidad de estos materiales no siempre es una tarea sencilla determinar su magnitud en campo y frecuentemente se requiere la toma de múltiples medidas para validar y determinar un valor promedio que se acerque a las condiciones reales del terreno.

En el mercado existen numerosos equipos con esta función. Sin embargo, la tecnología predominante está basada en arreglos de agujas que deben ser hincadas en el terreno. En casos como suelos altamente consolidados estos elementos no son recomendados ya que pueden deteriorarse en el proceso de inserción o no asegurar la medida por mal contacto entre el material y la sonda.

Este trabajo explora una alternativa tecnológica para realizar las medidas de conductividad térmica por medio de contacto superficial con el suelo aplicando pequeños pulsos de calor. Este método se basa en el uso de placas Peltier que por sus características como generador termoeléctrico permite enviar una onda de calor conocida para luego obtener en términos de voltaje la caída en el diferencial de temperatura resultante en las caras.

Por medio de modelos computacionales se evaluó el comportamiento del instrumento como generador de temperatura, sensor térmico y su interacción con un medio sólido. Para ello se usaron las técnicas de modelamiento termoeléctrico de métodos de elementos finitos con la plataforma ANSYS-Workbench. Los resultados de las simulaciones fueron comparados con datos técnicos y con ensayos experimentales que replicaron los diferentes escenarios modelados que evidenciaron el alto potencial para el desarrollo de herramientas de medida confiables, portátiles y económicas haciendo uso de esta tecnología que ha sido estudiada ampliamente como actuador, pero no de igual forma como instrumento de medida.

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A novel segmentation approach for crop modeling using a plenoptic light-field camera: going from 2D to 3D.

Autor

Edgar Steven Correa Pinzón

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Directores

Francisco Calderón Julián Colorado

La investigación “A novel segmentation approach for crop modeling using a plenoptic light-field camera: going from 2D to 3D” es presentada por Ingeniero Edgar Steven Correa como candidato al título Magister en Ingeniería Electrónica y Magister en Inteligencia Artificial y dirigida por los Investigadores Julián Colorado Montaño y Francisco Calderón.

enfoque reconocimiento de patrones y optimización probabilística los investigadores presentan una aplicación de reconocimiento de objetos complejo y mediante técnicas de geometría computacional presentan modelos tridimensionales que integran toda la información multiespectral del cultivo.

El resultado es una plataforma que recibe información de múltiples Esta investigación está motivada por la generación de herramientas sensores, de especial interés los infrarrojos 2D, y genera un único para el fenotipado de cultivos de arroz en el marco del ecosistema de modelo 4D en el espacio geométrico [X, Y, Z]. Este modelo integra la investigación OMICAS. El trabajo de grado aborda la necesidad de información de 5 canales de color del espectro visible, del infrarrojo generar estrategias y plataformas de fenotipado de alto rendimiento cercano y térmico.

(HTP) para optimizar el proceso de adquisición de datos del cultivo, dado que estas técnicas permiten al agricultor y al mejorador de Con la validación de la investigación, los autores afirman que la placampo acceder en tiempo real, con menor costo y mayor precisión, taforma permite la integración de la información 3D de cualquier al estado del cultivo. Por tanto, tomar decisiones sobre el manejo del sensor o tecnología y fusionarlos con los canales multiespectrales de cultivo y/o la selección de variedades de interés. cualquier cámara y generar mediciones directas no invasivas sobre la planta.

La investigación desarrolla un enfoque de fusión sensorial sobre una configuración de cámaras multiespectrales del infrarrojo cercano Esta investigación fue desarrollada en dos años y generó como proy cámaras de tecnología de campo de luz, para proyectar modelos ducción intelectual dos publicaciones en revistas especializadas Q1, y tridimensionales. El desarrollo es fundamentado en técnicas de una conferencia internacional Q4. procesamiento de imágenes e inteligencia artificial. Mediante un

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

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Sistema de información para la coordinación del ecosistema de emprendimiento de laPontificia Universidad Javeriana (SICE2 +)

Autores

Daniel Santiago Sanchez Andrade Brayan Guerrero Danderino David Alberto Acuña Garzón

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Director

Efrain Ortiz Pabón

La Pontificia Universidad Javeriana cuenta con un Centro de Emprendimiento que tiene múltiples procesos que se trabajaban de manera desarticulada y manual. En ello, el problema de que muchas ideas de proyectos por parte de diferentes roles como lo son estudiantes, profesores y egresados generalmente quedan en el aire, pues no hay conocimiento alguno de estas y por ende no hay una solución que implemente estas ideas para llevarlas a cabo y al final acoplarlas a nuestra vida diaria, con lo cual evidentemente se deduce que emprender en la universidad y extendidamente en Colombia es un reto. Para atender esta necesidad se diseñó y desarrolló un sistema de información que armoniza la interacción entre los gestores del Centro Javeriano de Emprendimiento y diferentes actores que conforman el ecosistema. Como el sistema permite la automatización y gestión de los procesos vinculados a la promoción y desarrollo de las actividades de emprendimiento, la vinculación activa de los diferentes actores del ecosistema se hace más sencilla y la coordinación más efectiva.

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Predicción de eventos de pega por geometría durante la perforación de pozos en la cuenca sub-andina usando inteligencia artificial

Autor

Abraham Camilo Montes Humánez

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Director

Enrique González Guerrero

La pega de tubería geométrica es un problema operativo que se presenta frecuentemente durante la perforación pozos. Su detección temprana difícilmente se logra de manera empírica, llevando a incidentes operativos de gran impacto en presupuesto. En el piedemonte colombiano, la principal fuente de gas condensado del país, constituyen la principal fuente de sobrecosto.

Este trabajo de grado proporciona un enfoque de aprendizaje de máquina, a través de la detección de anomalías en series de tiempo multidimensionales, para resolver el problema de la baja sensibilidad y especificidad en la aproximación actual para predicción de eventos de pega en el piedemonte colombiano.

El resultado de este trabajo es un predictor automático de eventos de pega, componente fundamental para la construcción de un sistema de perforación autónomo. Adicionalmente, proporciona una herramienta que, al ser implementada, llevará a ahorros significativos en las campañas de perforación y aumentará la competitividad de la industria petrolera y geotérmica colombiana en el marco de la actual versión de la revolución industrial.

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Solución de MDE para la automatización en la creación y modificación de aplicativos BPM MANAGER

Autor

Carlos Jaime Cobaleda Cruz

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Director

Carlos Andrés Parra Acevedo

A través del proyecto “Solución de MDE para la automatización en la creación y modificación de aplicativos BPM MANAGER” se presenta una solución de software basada en ingeniería dirigida por modelos que permite la automatización en la implementación de aplicativos corporativos en una empresa líder en el sector de las telecomunicaciones y de la tercerización de procesos de negocio en Colombia.

La implementación generada, a través de cadenas de transformación (PIM a PSM) y generación de código (PSM a código fuente), lenguajes de dominio específicos y arquetipos da respuesta a múltiples puntos de mejora identificados durante el proceso de desarrollo de software al momento de generar un aplicativo corporativo, mejorando la mantenibilidad y los tiempos de desarrollo, obteniendo indicadores de mejora de hasta un 95%, sin desmejorar la adecuación funcional y eficiencia de desempeño.

El modelo final, representado de forma textual por un lenguaje de dominio especifico, de igual forma permite la abstracción de múltiples tecnologías (tales como Google Web Toolkit, Java EE, Hibernate, Maven Arquetypes, etc.) ofreciendo una representación de alto nivel buscando similitud con la notación para gestión de procesos de negocio (BPMN).

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Arquitectura de referencia y prueba de concepto para realizar analítica de historias clínicas en el contexto del diagnóstico de apnea del sueño

Autores

Héctor Gerardo Castillo Rodríguez Eyner Fabian Arias Triana

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Director

Rafael Andrés González Rivera

Cada día se tienen más datos clínicos con potencial de transformarlos en conocimiento. Este ejercicio puede ser complejo y demorado, por lo que se propone una arquitectura de referencia que permita a los científicos de datos enfocarse en los flujos analíticos reduciendo su esfuerzo de diseño e implementación. Al mismo tiempo, ofrece a los arquitectos de sistemas analíticos un marco y lineamientos para diseñar y administrar estructuras que utilicen grandes volúmenes de datos, flujos de procesamiento y variabilidad en las fuentes de datos, particularmente en el entorno de la salud. Este trabajo ofrece modelos de las distintas vistas arquitectónicas y directrices, así como una prueba de concepto que instancia esta arquitectura en un caso de diagnóstico de apnea del sueño a partir de historias clínicas electrónicas.

Para llegar a esta arquitectura de referencia se realizaron diferentes análisis, desde el estudio de la composición de la base de datos del Hospital Universitario San Ignacio, una lista de escenarios, requerimientos no funcionales y pruebas de concepto que soportaron los ejercicios analíticos complejos realizados por los científicos de datos.

El proceso que se siguió para llegar a la arquitectura de referencia fue iterativo. En todo momento, se tenía en cuenta al científico de datos para que fuera una guía de cuáles eran las funcionalidades que deberían ser cubiertas por la arquitectura y cuáles eran las cualidades con que debería contar la implementación.

El trabajo de grado generó una propuesta de arquitectura de referencia la cual es un marco para que los arquitectos cuenten con directrices para generar implementaciones de arquitecturas de analítica que se puedan llevar a ambientes productivos.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN

INTELIGENCIA ARTIFICIAL

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Clasificación de los Árboles Bronquiales y Caminos más Transitados Utilizando Métodos de Aprendizaje de Máquina

Autor

Daniel Iván Jiménez Prieto

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Director

Leonardo Flórez Valencia

El estudio del sistema respiratorio, los pulmones y los árboles bronquiales es mas relevante que nunca en un contexto post-pandémico.

El entendimiento del cuerpo humano y su morfología es necesario desde múltiples perspectivas, pero sobre todo en el tratamiento de enfermedades como Covid-19, cáncer de pulmón, y para la integración de nuevas tecnologías de apoyo en la medicina.

En la actualidad se están utilizando novedosas herramientas, prácticas y algoritmos para segmentar el árbol bronquial, es decir: desde una tomografía u otro tipo de imagen, separar el árbol bronquial para poderlo estudiar.

Este trabajo toma una de estas segmentaciones obtenidas del instituto INSA de Lyon y a partir de distintos métodos logra una clasificación de los caminos más transitados en los árboles bronquiales mediante un proceso de tres etapas.

Primero, se realizó un estudio e identificación de los puntos internos y externos de los árboles utilizando procesamiento de imágenes en 3d. Posteriormente se creó y utilizó un algoritmo de aprendizaje de máquina no supervisado, que tiene como base el algoritmo de Dijkstra. Este algoritmo se basa en encontrar los caminos mas cercanos de un punto a otro, en un laberinto en 3d, donde se desean conectar los puntos mas externos del pulmón, a la parte más cercana a la tráquea varias veces. El resultado de este método es un mapa de caminos, en donde se pueden distinguir aquellos más frecuentados. Finalmente se realizó un método de clasificación utilizando Jenks Natural Breaks para clasificar estas rutas.

El método utilizado es aplicable a distintos tipos de segmentaciones; ataca problemas relevantes como desconexiones o errores en la toma de datos. Además, es aplicable en distintos pulmones, incluso, es un método que se puede homologar a distintos órganos o problemas de optimización de rutas.

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Detección de Humedad en Bienes Raíces usando Texturas de Haralick

Autor

Nicolás Niño Alarcón

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Director

Leonardo Flórez Valencia

El objetivo del presente trabajo fue detectar la presencia de problemas de humedad en fotos de inmuebles. Al contrario de la literatura reciente centrada principalmente en el uso de redes neuronales convolucionales, los investigadores decidieron atacar el problema utilizando texturas de las imágenes, específicamente descriptores de Haralick, una metodología olvidada en el mundo de la inteligencia artificial. Esta decisión se tomó fundamentalmente por dos razones: la muestra de imágenes era muy pequeña para un modelo avanzado de redes neuronales y reflexionando sobre el problema se observa que las regiones con humedad presentan, al ojo humano, texturas diferentes que las demás regiones. Con base en esto, inicia el proceso generador de los datos, del que surgen vectores de texturas por cada píxel de cada imagen. Esto resulta en más de 300 millones de datos en total, que luego se cruzan con el etiquetado de las regiones con humedad que previamente se había realizado sobre la muestra inicial de imágenes. Con estos nuevos datos, los investigadores se dan a la tarea de generar modelos de clasificación binaria (píxel con o sin humedad). El modelo más simple que se prueba, una regresión logística, logra clasificar el 70% bien fuera de muestra. Los siguientes modelos que se prueban logran mejorar progresivamente la clasificación, hasta llegar a un tope de 81% correcto con una red neuronal simple. Dos de los grandes logros de esta investigación fueron: diseñar una metodología que con muy poca información (tan solo 120 imágenes etiquetadas) es capaz de llegar a buenos resultados y, por otro lado, visualmente se observa que los modelos son capaces de hallar humedad que previamente no había sido etiquetada.

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Convolución dinámica sobre red pre entrenada en CTPA

Autor

Cristian Javier Diaz Álvarez

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Director

Leonardo Flórez Valencia

El trabajo de grado presenta la convolución dinámica como una alternativa al proceso de escalado de imagen para ser utilizado en redes neuronales convolucionales pre-entrenadas como lo es PENet, especialmente cuando se prueban en redes estado del arte en la detección de embolia pulmonar usando una angiografía por tomografía computarizada. Dada la relevancia de este problema en el ámbito clínico y los recientes resultados reportados por los autores de PENet, se buscó mitigar los efectos negativos de perder información en el proceso de escalado de la imagen, sin aumentar el tamaño de la red y aprovechando el entrenamiento realizado.

Los datos clínicos, al ser datos con el nivel más alto de sensibilidad, no son comúnmente de libre acceso, y la mayoría de esos datos disponibles no tienen etiquetas generadas por expertos. Al utilizar los datos publicados por la Sociedad Radiológica de Norte América, se observó que PENet aún no generaliza adecuadamente el problema de detección de embolia pulmonar, un escenario que se transfiere al aplicar la convolución dinámica. Sin embargo, se propone una métrica que permite determinar si el orden basado en las probabilidades asignadas por la red a cada estudio clínico es adecuado, más allá de una métrica de clasificación basada en un límite. Finalmente, el algoritmo de mapeo de activación de clase es modificado para interpretar gráficamente el resultado al aplicar convolución dinámica.

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Otros Trabajos de Grado Reconocidos Programas de pregrado Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Minimización de tardanza/adelanto en un No-Wait Flow Shop con tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia Autores Valentina Gómez Fuentes Nicolás Remolina Gómez Leidy Johana Posos Rodriguez Andrés Felipe Guevara Guevara

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Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas Tendency Tracker Autores Johan Ferney Garcia Pachon David Felipe Vanegas Ramirez Camilo Eduardo Cruz Gutierrez

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Proyecto de Grado Maestría en Hidrosistemas An Energy Based Time-Adaptive Spectral Filtering Technique for DG-SEM Solvers Autor Sergio Aldair Castiblanco Ballesteros

Director Jorge Alberto Escobar Vargas

Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Industrial Modelo de distribución de alimentos para la coordinación de proveedores, fundaciones y comedores comunitarios, considerando requerimientos mínimos nutricionales.

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Proyecto de Grado Maestría en Inteligencia Artificial Architecture for a Rational Agent that Recommends which Item to Buy in League of Legends Autor Juan Guillermo López Guzmán

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