Mejores trabajo de grado de la Facultad de Ingenería Pontificia Universidad Javeriana 2020 - 3

Facultad de Ingeniería RECONOCIMIENTOS A LA EXCELENCIA ACADÉMICA

MEJORES TRABAJOS DE GRADO

2020 3

Reconocimientos a la excelencia acadĂŠmica mejores trabajos de grado.

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INDICE PROGRAMAS DE PREGRADO

Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Civil Ingeniería de Detalle de la Primera Línea de Metro de Bogotá (PLMB), Tramo 1 – Sector Estación calle 26 a Estación calle 45

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Ingeniería de detalle del mejoramiento de la Vía Aguaclara - Ocaña - Sardinata- Astilleros - Cúcuta Ruta 70 Norte de Santander

16

Ingeniería de Detalle para el edificio O2 Entreparques – Ibagué

18

Ingeniería de Detalle para el edificio O2 Entreparques – Ibagué

20

Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Sistemas 2640DATAWAREHOUSE: Arquitectura de software enfocada en microservicios, orientada a un almacén de datos que permita la integración y análisis de datos del estudio test 2640 metros de altura

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

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Separación de fuentes para pedagogía musical

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WALKYVR: Aplicación web de realidad virtual

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WORKI: Aplicación para el proceso de reclutamiento en trabajos de corta duración

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Proyectos de Grado Carrera de Electrónica Optimización de trayectorias para un UAV en agricultura de precisión

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Sistema de seguridad para robots industriales basado en técnicas de visión por computador y deep learning

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Control de un sistema óptico mediante señales electromiografías

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Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Diseño de un aplicativo para la realización del proceso de asignación de camas en el Hospital Universitario San Ignacio que, mediante la incorporación de una metaheurística, optimice el nivel de concordancia entre la cama asignada y los requerimientos del paciente Diseño de una metaheurística tabú para resolver el problema integrado Distributed Permutation Flow Shop Scheduling Problem + Capacitated Vehicle Routing Problem que minimice el makespan y la tardanza

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46

Diseño de una metodología para determinar las especificaciones de un sistema humano ciber-físico. Caso de estudio: cadenas de suministro.

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Diseño de una técnica de solución para la versión estocástica del problema de zonificación en el contexto de atención médica domiciliaria.

50

Modelo de localización de centros de acopio para la gestión del riesgo hidrometeorológico asociado a movimientos en masa en Antioquia

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PROGRAMAS DE POSGRADO

Proyectos de Grado Maestría en Inteligencia para la Inteligencia de Negocios Implementación de NLP para la formulación de estrategias de activación de venta por catálogo de Leonisa

58

Sistema de recomendación aplicado a la venta por catálogo Caso Leonisa

60

Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Civil Aplicación del teorema de Pi Buckingham en la calibración de modelos físicos a escala, de comportamientos elásticos en componentes aislados de estructura metálica

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Electrónica Plataforma para gestión logística de productos para comedores comunitarios

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Proyecto de Grado Maestría en Ingeniería Industrial Diseño de una metaheurística para la programación de la producción de máquinas en paralelo no relacionadas para minimizar la tardanza ponderada total, considerando los tiempos de exposición de los operarios a sustancias químicas peligrosas

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Proyecto de Grado Maestría en Bioingeniería Image processing for quality analysis of thick blood smears employed in malaria diagnosis

76

Proyectos de Grado Doctorado en Ingeniería A framework for flexible loads aggregation

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Decentralized and adaptive selective harmonic elimination strategies for the control of multilevel converters

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NOVEL DATA-DRIVEN CONTROL APPROACHES Application in essential oil extraction processes

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Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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

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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.

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

Proyectos de Grado

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Ingeniería de detalle de la primera línea de metro de Bogotá (plmb).

TRAMO 1 – SECTOR ESTACIÓN CALLE 26 A ESTACIÓN CALLE 45.

Autores

Esteban David Alejo Pinzón Natalia Montoya Leal Paula Vanessa Niño Rodríguez Sergio Andrés Bermúdez Mahecha Sergio Daniel Ladino Delgado

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Directores

Christian Camilo Órtiz Felipe Stand Villareal Janneth Patricia Gil Luis Felipe Prada Sarmiento María Alejandra Silva Ortega Óscar Mauricio Baquero Hernández

La ciudad de Bogotá ha presenta grandes desafíos respecto a la movilidad de sus habitantes, por tal razón se ha planteado desde los años 50 implementar un Metro a lo largo de la avenida caracas, el proyecto consiste en el diseño de un tramo del viaducto y una edificación de la estación Metro Calle 26. Se resalta la importancia y el impacto de este proyecto siendo la primera línea del metro de Bogotá (PLMB), que tiene como objetivo principal, dotar a la ciudad de un medio de transporte masivo de pasajeros que se integre al sistema público actual y faculte la mejora de la movilidad.

El proyecto se desarrolla bajo la metodología BIM, por lo cual se debe garantizar un trabajo interdisciplinar y transdisciplinar que tenga como base el uso de información ordenada y con parámetros compartidos con todos los interesados en el proyecto antes, durante y después de la ejecución de este. Esto es posible mediante el análisis de interferencias, estimación de costos, reducciones de tiempo dado por una mayor eficiencia y eficacia en la supervisión y corrección.

de un sistema de entrepiso conformado por viguetas metálicas con placa colaborante, con el cual se logró optimizar el volumen de concreto del proyecto, beneficiando significativamente el proceso constructivo, disminuyendo tiempos y por lo tanto, costos; en términos ambientales, la implementación de sistemas que reduce la huella ambiental, como lo son techos verdes, un humedal artificial para el tratamiento y recirculación de aguas residuales y un sistema de almacenamiento y recirculación de agua pluvial. Además, el estudio de impacto ambiental abarca las etapas de construcción y operación del proyecto.

Para más información visitar: https://youtu.be/CPdEBUAMG_o

Como resultado, se presenta una propuesta eficiente, segura y viable en términos estructurales, ambientales y económicos se destaca , implementación

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Ingeniería de detalle del mejoramiento de la Vía Aguaclara

Ocaña - Sardinata- Astilleros - Cúcuta Ruta 70 Norte de Santander.

Autores

José Ignacio Martínez Loyo Natalia Posso Gasca Paola Andrea Quintero Torres Valeria Sánchez Naranjo María Alejandra Jiménez

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Directores

Mauricio Alexander Mora Ortiz Jorge Alberto Rodríguez Ordoñez Óscar Mauricio Baquero Hernández Julio Hernán Bonilla Romero David Felipe Sierra Huertas Juan Diego Giraldo Osorio Edgar Eduardo Munoz Diaz

El diseño integral para el mejoramiento de la vía se proyecta dentro de la Ruta 70 de la Red Vial nacional que se encuentra en el departamento de Norte de Santander, específicamente entre el corregimiento de Astilleros y el municipio del Zulia. Tramo de vital importancia para el desarrollo de la Región, considerando que es el único eje vial de comunicación entre la Ciudad de Cúcuta, Municipios de la zona y el norte del País.

Entre los inconvenientes y problemas actuales evidenciados, se encuentran principalmente grandes limitaciones geométricas de la vía e inestabilidad de taludes con derrumbes, que se traducen en una alta accidentalidad, afectando la economía y el bienestar de la comunidad.

Como resultado, se realizó el diseño conceptual y detallado, implementando la metodología BIM con el fin de integrar las disciplinas técnicas, sus respectivos análisis y documentación para plantear un proyecto de mejoramiento vial que se adapta a las normas y recomendaciones vigentes en Colombia. Se obtuvo un proyecto vial vanguardista con óptimos resultados a nivel social, ambiental y económico.

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Ingeniería de Detalle para el edificio O2 Entreparques – Ibagué

Autoras

Marian Vanessa Aristizábal Franco Laura Alejandra Buitrago Contreras María Paula Campos Franco Laura Daniela Moreno Carreño Natalia Barrera Ospina Andrea Marcela Melo Arias

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Directores

Daniel Mauricio Ruiz Valencia Sofía Andrade Pardo Nathaly Triviño León Verónica Duque Pardo Javier Alonso Sierra Galeano Juan Carlos Herrera Martinez Felipe Stand Villareal Maria Alejandra Silva Ortega

La ingeniería de detalle del edificio O2 Entreparques es un

Adicionalmente, como otro sistema urbano de drenaje sos-

proyecto de vivienda sostenible enmarcado en la viabilidad

tenible, se plantea la recolección y reutilización de aguas

técnica, presupuestal y acorde a la normativa vigente, ges-

lluvia, contribuyendo así con la restauración del ciclo natural

tionado y coordinado colaborativamente entre los diferen-

del agua. Se tienen además redes de reutilización de aguas

tes agentes a partir de la Metodología BIM (Building Infor-

grises. Estas redes de aguas recicladas, al pasar por un tra-

mation Modeling) y con el objetivo de cumplir con la triple

tamiento, pueden ser utilizadas para el lavado de zonas du-

restricción: Alcance-Tiempo-Costo. El proyecto busca aportar

ras, descarga de inodoros y el riego. Éstas representan una

123 unidades de vivienda en La Pola, Ibagué en un lote de

reducción en la demanda del edificio sobre el acueducto y

1121.01m2 donde se construirán 14088m² distribuidos en

alcantarillado de la ciudad, lo que se refleja en costos. Adi-

un total de 15 pisos, 2 locales comerciales, 4 pisos de par-

cionalmente, para promover la movilidad sostenible, se pro-

queaderos, terraza con jardines y piscina, 2 escaleras de

veen bici parqueaderos, planes de carro compartido y, para

emergencia y un ascensor. Siendo así, el proyecto diseñado

quienes poseen vehículos híbridos o eléctricos, existen par-

por EcoIngenium, además de destacarse por sus elevados

queaderos preferenciales en donde tendrán acceso a agua

estándares en las diferentes disciplinas de la ingeniería civil,

para el lavado de estos, libre de costo y que proviene de las

sobresale por lo siguiente:

redes de reutilización.

El O2 Entreparques cuenta con una cubierta verde extensiva de 314m² lo cual permite reducir el efecto Isla Calor Urbano, mejora el desempeño térmico del edificio, conecta a las personas con el medio ambiente y ayuda a mejorar la calidad del aire.

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Ingeniería de Detalle para el edificio O2 Entreparques – Ibagué

Autores

Andrés Felipe Robayo Molano Carlos Enrique Narvaes Tomas Salvador Casas Bernal Laura Melissa Ordoñez Forero Paula Rodríguez Muñoz Manuela Restrepo Palacio

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Directores

Daniel Mauricio Ruiz Valencia Sofía Andrade Pardo Luis Alberto Jaramillo Gómez Camilo Eslava Ardila Brayan Gerardo Arévalo Mendoza Janneth Patricia Gil Ibañez Óscar Mauricio Baquero Hernández Maria Alejandra Silva Ortega

ConAc Ingenieros es una empresa que tiene como visión ga-

La metodología BIM permite asignar roles entre el equipo,

rantizar los tiempos de respuesta y autonomía en las deci-

en donde las actividades no se convierten en cargas si no en

siones en aras de garantizar la plena satisfacción de quienes

funciones y responsabilidades a un grupo de trabajo. Esto

conviven día a día en nuestros proyectos. Como empresa

hace que las relaciones entre los diseñadores y los inver-

garantizamos diseños eficaces en donde la interdisciplinarie-

sores se logre de una mejor forma ya que se garantiza una

dad entre las diferentes áreas se realiza en todas las etapas

interoperabilidad en todo momento y un acompañamiento

de diseño, siempre de la mano con el diseño arquitectónico,

por todas las partes desde el anteproyecto hasta el diseño

con el fin de obtener un diseño sísmicamente óptimo.

detallado.

El proyecto O2 Entreparques surge de la necesidad de crear

Como resultado, se presentó un proyecto eficiente, eco-

un edificio de viviendas multifamiliares que cumpla con

nómico, seguro y viable. En donde se destaca el ahorro de

todos los estándares de sostenibilidad y contribuya al de-

tiempo de construcción del 36% es decir 186 días debido a

sarrollo de las construcciones sostenibles en la ciudad de

la selección de procesos constructivos óptimos, y un ahorro

Ibagué, las cuáles tiene en cuenta el contexto del proyecto,

económico de 1.1% es decir $131.064.931 pesos debido a

la movilidad y los materiales, en pro de sus habitantes y el

la implementación de sistemas innovadores como los techos

medio ambiente. Este, se diseña bajo la metodología BIM,

verdes, paneles solares y la reutilización de aguas grises y

por medio de la cual se coordinan los diseños de las especia-

aguas lluvia.

lidades de estructuras, geotecnia, hidráulica, sostenibilidad

A continuación, un video del proyecto:

y construcción; todos estos acordes al diseño arquitectónico.

https://youtu.be/lxeAz32oFOI

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Proyectos de Grado

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

2640DATAWAREHOUSE:

Arquitectura de software enfocada en microservicios, orientada a un almacén de datos que permita la integración y análisis de datos del estudio test 2640 metros de altura

Autores

Juan Pablo Linares Ramírez Jairo Alberto Combita Reyes Luis Fernando Rodríguez Alvarado

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Directores

Julio Ernesto Carreño Vargas

El reto del presente trabajo de grado consistía en poder consolidar la información del test 2640 metros de altura, el cual fue realizado por la Pontificia Universidad Javeriana para efectos de análisis e investigación. La información se encontraba alojada en tres softwares diferentes (RedCap, CardioSoft y SentrySuite) y era difícil efectuar los análisis debido a las desventajas encontradas en la herramienta utilizada para este fin. Se procede al levantamiento de los diferentes requerimientos y se plantea una arquitectura (Software – Datos), en la cual mediante una herramienta ETL (Extracción, Transformación y Carga) se unifican los datos en un Data mart para facilitar los respectivos análisis a efectuar.

Además, se hace uso de herramientas tales como Tableau, la cual proporciona una serie de ventajas para el análisis de los datos y permite generar soporte para llevar a cabo la toma de decisiones. Este proyecto de grado tiene un alto grado de impacto, ya que el test 2640 metros de altura, es un estudio único en el país y contiene información útil para llevar a cabo análisis referente a resultados físicos obtenidos en población que reside en altitudes diferentes; también, siendo uno de los objetivos principales de la Pontificia Universidad Javeriana “El acceso de forma pública a la información allí consolidada” este objetivo es alcanzable, gracias al respectivo planteamiento y validación de la arquitectura del presente trabajo de grado; asimismo, la mayoría de las herramientas propuestas son gratuitas, generan un alivio económico a la Universidad y permite que otros grupos puedan retomar este trabajo de grado para darle continuidad en cuanto a su implementación.

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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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Directores

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.

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 El proyecto a corto plazo aporta a la búsqueda de una historia sector de la banca en el que distintas entidades financieras clínica interoperable en el país entregando un modelo de se- intercambian información sobre sus clientes o en cadenas de guridad funcional basado en Blockchain. En general, el pro- suministros en las que participan distintos actores. yecto 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.

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Separación de fuentes para pedagogía musical

Autores

Felipe Andrés Gutierrez Naranjo Juan Felipe Castañeda Chaparro Randy Darrell Lancheros Molano Juan Sebastian Triana Pérez

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Directores

Andrea del Pilar Rueda Olarte

La herramienta Harmonics espera apoyar a la pedagogía musical al ofrecer un producto concreto, con el cual los interesados en aprender a tocar un instrumento puedan guiarse, durante sus sesiones de práctica.

Al entrenar un conjunto de modelos para la identificación y el aislamiento de las pistas singulares que componen a una canción, por medio del uso de TensorFlow y herramientas que permitan realizar la separación de fuentes auditivas, la aplicación Harmonics aspira a producir partituras genuinas, a través de un algoritmo de transcripción musical (para pianos, bajos, percusión y voz, específicamente), que los principiantes puedan visualizar, editar y descargar a su gusto, buscando que aquellos interesados en aprender cómo tocar estos instrumentos puedan estudiar a su propio ritmo.

El impacto, en su nivel más simple, se ve en la generación de partituras con un 76% (promedio) de similitud frente a las partituras originales, pero uno de los mayores componentes se ve dentro de la página web desarrollada, donde los usuarios son capaces de cargar múltiples canciones, junto a sus versiones editadas, preparando así el espacio para la creación de un gran repositorio de música. Adicionalmente, como trabajo futuro, se podría expandir la cantidad de instrumentos con los que Harmonics puede trabajar, para incluir instrumentos nacionales como la quena o el charango, y así promover la cultura colombiana.

Se consideraron tres métodos de separación de fuentes a aplicar, los cuales se juzgaron bajo la restricción de recibir una única canción como archivo de entrada, que ésta fuera moderadamente compleja (compuesta por un conjunto de instrumentos entre tres y seis) y que la cantidad de muestras aptas para realizar el entrenamiento serían sumamente escasas.

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WALKYVR: Aplicación web de realidad virtual

Autor

Directores

Oscar Ronaldo Yañez López

Cesar Julio Bustacara Medina

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WALKYVR es una aplicación enfocada en el uso de la realidad virtual y tecnologías web que tiene como finalidad realizar una navegación a través de un ambiente virtual 3D. De esta manera, los usuarios tienen la posibilidad de visitar las instalaciones de la universidad y conocer información sobre ellas desde cualquier dispositivo con acceso a internet sin necesidad de estar físicamente en el lugar. Para la realización de la aplicación WALKYVR se usó como base un modelo 3D de los edificios y senderos de la Pontificia Universidad Javeriana.

El desarrollo de esta aplicación refleja un gran abanico de oportunidades para utilizar la realidad virtual en nuestro día a día. En este caso específico se permite visualizar espacios físicos dentro de la universidad, pero mirando más allá su alcance puede llegar a otros espacios como otras universidades, centros comerciales, estadios, ciudades e incluso visualizar otros planetas. El avance comercial de esta tecnología está alcanzando a varios sectores de la sociedad como en medicina visualizando imágenes médicas en 3D, en la aeronáutica con simuladores de vuelo, en la educación presentando recorridos virtuales por museos, en el entretenimiento con películas o videojuegos 3D y en el turismo con un recorrido virtual por sitios paradisiacos entre muchos otros. Por lo anterior mencionado, el desarrollo de esta aplicación puede motivar a más personas o incluso empresas en realizar sus propias aplicaciones de realidad virtual.

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WORKI:

Aplicación para el proceso de reclutamiento en trabajos de corta duración

Autores

María José Castillo Moreno Juan Sebastian González Moreno Nicolás Suárez Jiménez Juan David Ocampo Feria

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Directores

Carlos Andrés Parra Acevedo

Worki es un puente entre empleadores y empleados, el cual se dirige a un nicho de mercado con tiempos de contratación cortos. Worki se adapta a entornos donde productoras de televisión, empresas de logística, empresas publicitarias entre otras, publican sus vacantes para que los trabajadores se registren. El objetivo es que encuentren un empleo de corta duración adaptado a sus necesidades, capacidades y conocimientos. Allí podrán aplicar a dichas ofertas.

El principal motivo para la implementación del sistema es generar un cambio, tanto en las organizaciones, como en las personas que deseen desempeñar actividades en estas empresas.

Worki puede generar un impacto positivo, dadas las falencias en la metodología de contratación en gran parte de estas empresas. Worki ofrece una solución que reduce los costos y tiempos en la gestión llevada a cabo por las empresas en el proceso de búsqueda y contratación, por medio del uso de tecnologías móviles y web.

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Proyectos de Grado

CARRERA DE ELECTRÓNICA

Optimización de trayectorias para un UAV en agricultura de precisión

Autores

Cristhian Santiago Muñoz Orduz Juan Sebastian Corredor Duarte

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Directores

Julian David Colorado Diego Alejandro Patiño

El macroproyecto OMICAS (Optimización Multiescala In-Silico de Cultivos Agrícolas Sostenibles), tiene como objetivo mejorar la seguridad alimentaria y la sostenibilidad ambiental de los sistemas productivos agrícolas, a partir de la fenotipificación de cultivos obtenida desde la toma y cuantificación de datos.

A partir de estos modelos, se propone un algoritmo de optimización para definir una trayectoria de vuelo que minimiza el consumo energético del UAV. El algoritmo de optimización se desarrolla en dos fases, en la primera fase se resuelve un problema de control óptimo por medio del método de optimización dinámica, en la segunda fase se realiza la optimización de ruta a través de un algoritmo Hamiltoniano. Finalmente, se validan los resultados La adquisición de datos para la fenotipificación de los cultivos por medio de del Toolbox de robotica de Matlab y del entorno de requiere de varios tipos de sensores los cuales registrarán dife- simulación V-REP. rentes variables y características. La base para la toma de datos es un UAV que sobrevolará el terreno para capturar imágenes multiespectrales y térmicas de alta resolución. La desventaja más frecuente en las diferentes referencias y marcas de aeronaves no tripuladas es la autonomía de vuelo, la cual depende principalmente de la capacidad de carga del UAV, la velocidad de vuelo, y su impacto de consumo de la batería.

Este trabajo de grado presenta la integración y desarrollo de una arquitectura para la navegación óptima de un UAV cuadricóptero en labores de monitoreo de agricultura de precisión. Esta arquitectura está compuesta por modelos matemáticos que describen los efectos no lineales de la dinámica y aerodinámica de vuelo del UAV, así como modelos para calcular el consumo energético de la batería y del UAV mismo.

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Sistema de seguridad para robots industriales basado en técnicas de visión por computador y deep learning

Directores

Autores

Daniel Jaramillo Ramírez

Lina María Amaya Mejía Nicolás Duque Suárez

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Hoy, es cada vez más común que en la industria se vean ambientes de trabajo colaborativo entre robots y humanos, lo que significa un mayor acercamiento físico entre ellos. Sin embargo, todavía existen robots industriales aislados de las personas por barreras físicas o múltiples sensores (como infrarrojos), que limitan la colaboración robot- humano y con los cuales no es posible conocer lo que sucede en el entorno del robot.

Por este motivo, se diseñó e implementó un sistema de seguridad para robots industriales basado en técnicas de visión por computador y deep learning, capaz de proporcionar una percepción completa y en tiempo real del escenario donde opera el robot, para evitar colisiones con humanos y siguiendo los estándares internacionales de seguridad vigentes.

El sistema posee tres modos de operación: estándar, donde el robot se detiene cuando alguien ingresa en la zona de alto riesgo; dinámico, donde el robot sólo se detiene dependiendo de la distancia entre el efector final del robot y la persona; y de replanificación, donde el robot recalcula su trayectoria si detecta una posible colisión con una persona.

Con este trabajo se confirmó que es factible suprimir el uso de barreras físicas y múltiples sensores alrededor de un robot industrial, para promover el trabajo colaborativo entre robots y humanos. Se observó que, al cumplir con estándares internacionales de seguridad, el sistema es implementable en distintos ambientes industriales. Finalmente, junto con los diferentes modos de operación realizados, se exploraron nuevas El sistema general integra un sistema de visión artificial con el consideraciones, que pueden ser útiles para la actualización de sistema de control del robot. La información es captada por las métricas y estándares de seguridad en el futuro. una cámara con sensor de profundidad y seguidamente, analizada para la detección y seguimiento las personas en la escena (mediante una red neuronal convolucional), estimando su posición 3D y clasificándolas en zonas de riesgo (ninguno, bajo o alto) con respecto al robot. Esta información se envía al sistema de control, con la cual el robot varía su velocidad o detiene su movimiento con el fin de evitar una colisión.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Control de un sistema óptico mediante señales electromiografías

Autores

Eduar Stiven Infante Ayala Juan Felipe Maldonado Salcedo

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Directores

German Yamhure Kattah

Los lentes Optotune controlados electrónicamente permiten variar su potencia óptica desde -10 hasta 10 dioptrías, gracias a ello se han elegido en este proyecto para corregir problemas relacionados con la vista como lo son: presbicia, miopía e hipermetropía los cuales son problemas de tipo esférico que se pueden corregir con un lente positivo o negativo.

En este trabajo se propone usar unos lentes como los mencionados anteriormente para reemplazar los lentes progresivos que se ven obligadas a usar las personas con presbicia. Adicionalmente, se desea realizar el control de los lentes por medio de señales electromiográficas tomadas de la frente del usuario, de tal forma que si la persona levanta las cejas indica que quiere ver a una distancia lejana y por ende una disminución de la potencia óptica, si la persona frunce el ceño indica que quiere ver a una distancia cercana y por ende un aumento de la potencia óptica y si la persona no realiza ningún gesto no habría variación de la misma. Estos gestos se eligieron puesto que es la forma más natural de realizar el control de los lentes y no intervienen de forma directa en el proceso de acomodación del cristalino.

Por último, se plantea la hipótesis de si una persona usando los lentes podría delegar potencia óptica a estos y reducir posiblemente la fatiga visual lo cual según los resultados obtenidos se ha demostrado que luego de un proceso de aprendizaje es posible que la persona delegue potencia óptica a los lentes.

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Proyectos de Grado

CARRERA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAL

Diseño de un aplicativo para la realización del proceso de asignación de camas en el Hospital Universitario San Ignacio que, mediante la incorporación de una metaheurística, optimice el nivel de concordancia entre la cama asignada y los requerimientos del paciente.

Autores

Vanessa Castellanos Ramírez Andrea Carolina Argüello Monroy

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Directores

Eliana María González Neira Ricardo Fernando Otero Caicedo

Patient Bed Assignment (PBA) consists of assigning patients to hospital beds according to specific requirements such as patient diagnosis, equipment requirements, age and gender policies, among others.

We collected data from real life instances and compared the actual method with the metaheuristic designed. The results obtained showed that in average, the objective function resulting from using the proposed Greedy/Tabu algorithm is 8.6% higher.

We worked in conjunction with the Hospital Universitario San Ignacio (HUSI) with the goal of designing an application to support decision-making during the bed assignment process. We introduced a mathematical model for the PBA. We used Analytic Hierarchy Process (AHP) to determine the weights attributed to each part of the objective function.

We concluded that the hospitals bed assignment process can be optimized through the use of this application as it saves time and staff resources which are translated into economic savings. It also benefits the patients as it allows bed managers to invest their time executing nurse activities instead of administrative ones. Additionally, the algorithm minimizes the subjective human judgement and error, as it suggests a bed assignment according to the maximization of the global benefit taking into consideration releDue to the high execution time, we used a Greedy Algorithm and vant variables previously weighted according to their importance.

Tabu Search (TS), seeking to optimize the match between the patient’s requirements and the characteristics of the assigned bed.

To test the results we created 15 test instances of variable sizes.

The results showed that the gap between the objective function resulting from using the Greedy/TS in comparison with the optimal solution is in average 6.2%. Also, the TS takes 84% less time than the MILP for medium and large instances.

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Diseño de una metaheurística tabú para resolver el problema integrado Distributed Permutation Flow Shop Scheduling Problem + Capacitated Vehicle Routing Problem que minimice el makespan y la tardanza

Autores

Juan Luis Pardo Reyes Héctor Adolfo Granados Vera Carlos Andrés Giraldo D’Achiardi

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Directores

Eliana María González Neira

La integración de los diferentes eslabones de la cadena de suministro en cualquier negocio se ha vuelto necesaria para aumentar las utilidades, mantener un mejor control de los procesos y aumentar la eficiencia del uso de los recursos. Escenarios teóricos de integración de la producción y la distribución se han estudiado desde finales del siglo XX, y bajo este ideal es que se construyen los modelos aplicados al mundo real. La mayor dificultad de estos problemas, sin embargo, es que no es posible conseguir una solución optima global en un tiempo razonable, llegando a tomar años en algunos casos, es por esto que las investigaciones se enfocan en desarrollar métodos para obtener buenas soluciones a dichos problemas.

Se trata dicho problema conjunto pensando en las necesidades de aquellas empresas que cuentan con diversas fábricas y medios de distribución limitados para la producción y entrega de sus productos. Nuestro modelo permite determinar un conjunto de soluciones optimas dando la libertad de escoger una, para priorizar un solo objetivo, o un balance de ambos, esta investigación da pie para aplicaciones bajo parámetros controlados en el mundo real o para futuras investigaciones con una mayor complejidad.

En este Trabajo de Grado, se propone una nueva metaheurística para resolver dos problemas clásicos de la literatura (DPFSP & CVRP) en un nuevo problema conjunto que busca construir una frontera de Pareto minimizando dos objetivos. El primero, Makespan, mide el máximo tiempo de entrega de un trabajo a un cliente y el segundo, tardiness, mide la tardanza total de todos los trabajos a la hora de ser entregados con el fin de simular una cadena de suministro del mundo real.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Diseño de una metodología para determinar las especificaciones de un sistema humano ciber-físico.

Caso de estudio: cadenas de suministro.

Autores

Maria Alejandra Ángel Vergara Ana Maria Vargas Rojas Diego Felipe Moreno Zabala Sergio David Pérez Lizcano

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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Directores

Luis Andrés Saavedra Robinson Jose Fernando Jiménez Gordillo

Actualmente, la fuerza laboral está siendo afectada por cambios en los sistemas de producción que se presentan en la industria. Estos cambios llevan a que los empleados sean reemplazados por máquinas y robots.

Debido a esto, es necesario considerar cómo los avances tecnológicos están afectando a los trabajadores, que siguen siendo un recurso vital en las empresas manufactureras.

Colombia cuenta con un bajo nivel de tecnificación, es decir, existen numerosas operaciones manuales en las empresas. El estudio se enfocará en esta brecha de conocimiento, para mejorar la integración de los trabajadores en los sistemas ciberfísicos del país, para lograr la deseada integración entre humanos y máquinas. Este proyecto propone la creación de una metodología que tiene como objetivo determinar las especificaciones requeridas en la configuración de un sistema humano ciberfísico.

Ser parte de la identificación de las especificaciones que el sistema necesita alcanzar para definir los requerimientos tanto del cliente como del producto y las consideraciones para el bienestar del ser humano en el sistema mencionado.

Con la identificación de estos parámetros, se realiza la caracterización del sistema para determinar diferentes alternativas de los componentes, estructura, comportamiento y dinámica, con base en el modelado de sistemas. En conclusión, la validación de la metodología preliminar creada con expertos y con la implementación del sistema en un caso de estudio en la cadena de suministro. Mediante la configuración de tres estaciones de trabajo según el nivel de automatización deseado, bajo un entorno de simulación controlado.

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Diseño de una técnica de solución para la versión estocástica del problema de zonificación en el contexto de atención médica domiciliaria.

Autores

Laura Andrea Villamil Granados Juan Pablo Torres Clavijo Jenny Carolina Gamboa Guzmán Carlos Andrés Másmela Pinilla

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Directores

Carlos Eduardo Montoya Casas Óscar David Barrera Ferro

La partición de un territorio en zonas o Problema de Districción (DP) es una decisión fundamental por su impacto en las operaciones posteriores. En el contexto de Home Health Care (HHC), un territorio se divide en zonas o distritos para distribuir el personal médico de manera que la demanda del paciente se satisfaga de manera ideal. Esta tesis propone una técnica de solución al Problema de Distritación aplicada en una entidad proveedora de servicios HHC en Cali (Colombia) desde un enfoque que integra decisiones tácticas (como DP) con decisiones operativas (como enrutamiento de personal).

La técnica de solución propuesta consiste principalmente en el desarrollo de métodos metaheurísticos bajo un enfoque determinista y un enfoque estocástico en el que se considera la variabilidad en la velocidad de desplazamiento promedio entre nodos. Se comparó el desempeño de las soluciones generadas por los métodos diseñados en ambos enfoques con el fin de medir su calidad en escenarios de variabilidad, ya que estos escenarios reflejan condiciones reales de manera más adecuada.

Los resultados obtenidos muestran que la técnica de solución estocástica logra mejores valores del costo total en el 94% de Este enfoque tiene como objetivo lograr una decisión táctica ro- las instancias evaluadas cuando se consideran condiciones de busta, cuyo desempeño será evaluado a nivel operativo en tér- variabilidad. minos del costo de operación del sistema en una instancia real.

Más específicamente, el desempeño de la decisión táctica (DP) se evaluará utilizando el enrutamiento del personal médico en las zonas creadas como indicador.

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Modelo de localización de centros de acopio para la gestión del riesgo hidrometeorológico asociado a movimientos en masa en Antioquia

Autores

Manuela Ocampo Hernández Paula Cristina Rivera Daschmann Alejandra Hernández Rodriguez María Daniela Garzón Sanabria

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Directores

John Leonardo Vargas

Los desastres naturales alrededor del mundo se han incrementado en las últimas décadas, lo cual ha generado la necesidad de crear planes de contingencia por parte de los gobiernos para disminuir los riesgos que estos abarcan. Los países con menores ingresos se han visto más afectados respecto a los países desarrollados, lo que ha causado un incremento en la tasa de muertes por desastres naturales. Colombia ha enfrentado grandes crisis humanitarias debido a la ocurrencia de desastres naturales, específicamente los movimientos en masa de origen hidrometeorológico. El presente trabajo estudia el caso del departamento de Antioquia, Colombia, el cual tiene mayor ocurrencia frente a los fenómenos naturales mencionados anteriormente. El objetivo es mitigar el impacto socio-económico de esta problemática por medio de la asignación previa de centros de acopio que distribuirán ayudas humanitarias a la población afectada.

La metodología utilizada en el proyecto se compone por la interacción entre una metaheurística y la simulación de un modelo basado en agentes, en donde el resultado de la metaheurística es evaluado sobre el entorno de la simulación con un Sistema de Información Geográfica (GIS, por sus siglas en inglés). En esta evaluación se tiene en cuenta la aleatoriedad inmersa de este tipo de situaciones, ya que no se sabe en qué momento ni dónde ocurrirá algún desastre natural. La simulación basada en agentes se realizó en el software NetLogo debido a que éste posee un lenguaje de programación simple y una interfaz gráfica intuitiva y fácil de usar. Además de ello, el software contiene una extensa

biblioteca de modelos en ciencias naturales y sociales, las cuales pueden usarse y modificarse de acuerdo con la necesidad del problema. Por otra parte, se escogió como metaheurística el Iterated Local Search (ILS, por sus siglas en inglés) ya que ésta se adapta fácilmente y permite mejorar las soluciones encontradas a partir de diferentes escenarios y criterios.

El resultado obtenido por la interacción entre la simulación basada en agentes y la metaheurística fue evaluado durante 10 y 30 años.

La mejor solución obtenida consiste en la ubicación de 5 centros de acopio en los municipios de Bello, Apartadó, Envigado, Itagüí y Andes. De esta manera, se obtuvo a corto plazo una atención del 72% de personas afectadas y a largo plazo una atención del 70%. De acuerdo con lo anterior, fue posible evidenciar que al evaluar desastres naturales de forma realista a través de modelos de simulación basada en agentes, se logra un análisis integral de las causas y efectos de éstos. Adicionalmente, contar con sistemas capaces de integrar información geográfica, simulación de fenómenos (naturales y sociales) y técnicas de optimización, facilita la toma de decisiones para la gestión de riesgos permitiendo integrar los niveles operativos, tácticos y estratégicos. Finalmente, este trabajo buscó no solo sugerir posibles ubicaciones de centros de acopio que potencialicen las capacidades de atención en los municipios de Antioquia; sino también mostrar la aplicación de nuevas metodologías para la gestión estratégica del riesgo en el país, dado que permite la adaptación rápida a otros departamentos.

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Programas POSGRADO

Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN INTELIGENCIA PARA LA INTELIGENCIA DE NEGOCIOS

Implementación de NLP para la formulación de estrategias de activación de venta por catálogo de Leonisa

Autores

Catalina María Riveros Jose Luis Urquiza Simbaqueba

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El nivel de satisfacción y las opiniones de los clientes y vendedores sobre los productos y servicios de una compañía son de gran relevancia, ya que reflejan hasta qué punto el rendimiento percibido por estos cumple las expectativas y son una base importante para las decisiones y estrategias que la compañía deba tomar a futuro.

En tal sentido La Compañía objeto de este estudio, recolecta de forma periódica por medio de encuestas, las opiniones de su principal canal de venta, las ejecutivas, quienes son su medio de contacto con el cliente final.

Así, este proyecto, enmarcado bajo la metodología CRISP-DM, tuvo como objetivo de negocio aumentar el ingreso de La Compañía por medio de estrategias que incrementen la frecuencia de pedido de las ejecutivas, a partir del análisis de los comentarios de las encuestas realizadas. Para su desarrollo, al tratarse de un trabajo con información no estructurada, se emplearon métodos de análisis de datos, particularmente Procesamiento de Lenguaje Natural y Redes Neuronales para la clasificación y análisis de sentimiento de los comentarios, con el fin de obtener información relevante para la modificación o generación de estrategias enfocadas hacia el incremento de las ventas, estimado por medio de un análisis de sensibilidad del ingreso, y la conversión de la percepción.

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Sistema de recomendación aplicado a la venta por catálogo Caso Leonisa

Autores

Maryelin del Valle Pérez Carneiro Luis Eduardo Rodríguez Carrizosa

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El presente proyecto busca la implementación de un sistema de recomendación a la venta por catálogo de Leonisa, – empresa dedicada principalmente a la venta de prendas de vestir para mujeres y hombres desde 1956, cuya cobertura ha trascendido el mercado latinoamericano al generar ventas en otras geografías - siendo esta organización una de las que más reconoce el potencial histórico en materia de cobertura de este modelo de negocio, así como el alcance que ha tenido hasta el momento y que busca adaptarse a las condiciones del mercado actual, al proponer un uso efectivo de nuevas tecnologías en comunicación, cada vez más en demanda de la población de impacto de la marca.

Como respuesta a este desarrollo metodológico, se establecieron recomendaciones para la actualización de los medios de venta en la marca Leonisa, involucrando sistemas de recomendación basados en predicciones definidas a través de la cuantificación en la similitud de productos y/o usuarios que la empresa históricamente ha venido recopilando, a fin de generar una entrada adaptativa de empleados y compradores a las nuevas tecnologías en comunicación; en donde la plataforma facilita a las vendedoras recomendaciones personalizadas de acuerdo con su historial y nicho de ventas, sin descuidar a los nuevos usuarios o productos para los cuales la plataforma también responde de forma adaptativa con recomendaciones.

De acuerdo con las necesidades identificadas y siguiendo la metodología “Cross Industry Standard Process for Data Mining” (CRISP-DM) que involucra desde un correcto entendimiento de la marca Leonisa, su impacto en la población, el perfil de sus vendedores y la trayectoria de los mismos; hasta la estructura de una propuesta de despliegue para la optimización de sus recursos, en torno a una interacción efectiva con los usuarios y que invitó al desarrollo de corto, mediano y largo plazo en las plataformas digitales de la marca.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

Aplicación del teorema de Pi Buckingham en la calibración de modelos físicos a escala, de comportamientos elásticos en componentes aislados de estructura metálica

Autor

Directores

Javier Alfonso Fuentes Páez

Federico Alejandro Núñez Moreno

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Los estudios en elementos a escala real de estructura metálica poseen un elevado costo por los elementos y sistemas de adquisición de datos. Adicionalmente son pocas las universidades en el mundo en las cuales es posible desarrollar una investigación de dicha magnitud. Debido a lo anterior se utilizan modelos de elementos finitos, los cuales intentan replicar la realidad y pueden ser tan exactos como la complejidad lo permita.

La problemática anterior es abordada utilizando la modelación física en cartón paja y el teorema de Pi-Buckingham, con el objetivo de lograr replicar comportamientos en componentes aislados de estructura metálica en modelos a escala de cartón paja. Debido al objetivo de investigación fue necesario estudiar el cartón paja y por lo tanto se reporta por primera vez un análisis mecánico, físico y químico del cartón paja para futuros estudios que interesen tanto a ingenieros como arquitectos.

Las relaciones matemáticas y físicas que permiten desarrollar la investigación se encuentran utilizando el teorema de Buckingham, estas relaciones se les conoce como ley de escala. En la investigación se presenta un procedimiento para encontrar leyes de escala, incluyendo el sistema de adquisición de datos, el cual por primera vez (con apoyo del Departamento de Ingeniería Electrónica), es el primer sistema de medición y adquisición de datos utilizado en Ingeniería Civil que no aporta rigidez al elemento analizado.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE SISTEMAS

Plataforma para gestión logística de productos para comedores comunitarios

Autores

Jhonatan Stiven González Pelufo Juan David Cortés Olaya

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Directores

Ángela Cristina Carrillo Ramos

Ingeniería de Sistemas y Computación (Juan David Cortés y Jhonatan Stiven González, dirigidos por la Dra. Angela Carrillo) en conjunto con estudiantes de la carrera y la Maestría en Ingeniería Industrial de la Pontificia Universidad Javeriana (dirigidos por la profesora Clara Mabel Solano) desarrollando un sistema informático denominado “COMEDORES”, como herramienta de apoyo al proceso logístico y operativo de distribución de alimentos a comedores comunitarios en la ciudad de Bogotá; con el apoyo de dicha solución informática se tratan de minimizar las dificultades para la distribución de los alimentos y los sobrecostos operativos para las fundaciones (Banco de alimentos y World Vision) que ofrecen este servicio a las comunidades vulnerables de la ciudad.

El sistema permite a través del control de variables como: el costo del producto, la cantidad, la fecha de vencimiento, el tiempo y la distancia del recorrido entre el proveedor y el comedor (utilizando herramientas de geolocalización de Google) escoger el proveedor óptimo para realizar el proceso de compra y distribución de los productos que necesita cada comedor según recomendaciones nutricionales establecidas por cada fundación, esta acción se realiza utilizando los distintos componentes ya catalogados que ofrece la aplicación para su control (productos, proveedores, disponibilidad del producto, transporte y recomendaciones nutricionales) con lo cual se estableció un algoritmo de recomendación que se basó en una modificación del algoritmo DEA, para que a partir de las variables anteriormente mencionadas se realizara un proceso de jerarquización en cada una de ellas, y de esta forma lograr la eficiencia operativa de cada proveedor garantizando la reducción de costos, tiempos de entrega y maximizando la calidad del proceso.

Ingeniería Javeriana unida para la resolución de problemas a través de soluciones con alta eficiencia, proyección, humanidad y compromiso social.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL

Diseño de una metaheurística para la programación de la producción de máquinas en paralelo no relacionadas para minimizar la tardanza ponderada total, considerando los tiempos de exposición de los operarios a sustancias químicas peligrosas

Autora

Directores

Lizeth Peña Molina

Eliana María González Neira

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Las industrias afrontan diariamente diferentes retos para incre- Para la solución del problema se determinaron en primera instanmentar su desempeño y la rentabilidad de sus operaciones, bus- cia los tiempos adecuados de mezcla para un lote de cada tipo cando minimizar los impactos negativos asociados a su actividad. de producto y los tiempos de alistamientos de los equipos dependiendo de la secuencia de producción. Posteriormente, se desaLa industria de productos químicos no es ajena a esta realidad ya rrolló el modelo matemático y se propuso la metaheurística GRASP que se enfrenta a requerimientos mundiales de nuevos productos, como método de solución para las instancias reales. cada vez con mejor desempeño y nivel de innovación, manejando riesgos elevados tanto para los operarios de las plantas de pro- Obteniendo un procedimiento que mejoró la tardanza ponderaducción, como para el medio ambiente a causa de las emisiones y da total en 15 instancias en comparación con la estrategia actual vertimientos generados. de programación, garantizando que la exposición a las sustancias químicas peligrosas evaluadas no se supera en ninguno de los caEste trabajo de grado estudió el problema de programación de la sos. Esta metodología no sólo contribuyó con la optimización del producción en una empresa productora de químicos aromáticos proceso, sino que buscó mitigar los posibles daños crónicos a la considerando el control de la exposición de los operarios a sustan- salud de los trabajadores como barrera de ingeniería, aplicable a cias peligrosas, con el fin de prevenir las enfermedades crónicas diferentes industrias y sectores que presentan riesgos para la salud debido inhalación repetitiva de vapores orgánicos. de los operarios en sus procesos productivos.

El entorno productivo consideró una configuración de máquinas en paralelo no relacionadas, y una producción por lotes multiproducto para minimizar la tardanza ponderada total.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN BIOINGENIERÍA

Image processing for quality analysis of thick blood smears employed in malaria diagnosis

Autora

Wendy Marcela Fong Amarís

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Directores

Daniel Ricardo Suárez Venegas Carol Viviana Martínez Luna

El diagnóstico microscópico de malaria es considerado el “Estándar de Oro”, debido a que permite identificar parásitos, realizar recuento y monitorear la respuesta de los pacientes al tratamiento además de sus ventajas económicas. Sin embargo, variaciones en el pH del colorante o la inadecuada estandarización del tiempo de coloración, pueden limitar la calidad de la coloración de las muestras y asimismo, la visualización de los parásitos en el frotis. Hasta la fecha no se han reportado estudios enfocados en evaluar leste aspecto.

Teniendo en cuenta la importancia de la calidad de la coloración de láminas de gota gruesa, el sistema podrá ser un apoyo para el Instituto Nacional de Salud durante los protocolos de evaluación del desempeño de los microscopistas, donde este es uno de los aspectos evaluados.

En puestos rurales, el algoritmo podrá ser útil advirtiendo las muestras de mala calidad de coloración y asimismo, sugerir la ejecución de una lectura cuidadosa de los campos microscópicos en una muestra de malaria.

Por lo anterior, el trabajo de grado se enfocó en el diseño e implementación de un sistema de análisis de imágenes para la evaluación automática de la calidad de la coloración de muestras de malaria. Para la verificación de la pertinencia del estudio, se entrevistó al personal de primera línea en diagnóstico, los microscopistas, así como los referentes de malaria del Instituto Nacional de Salud.

Se diseñó una base de datos y se realizaron análisis exploratorios de clasificadores y técnicas de extracción de características para encontrar los mejores en identificar calidad (al respecto de la tinción de fondo). Finalmente, se encontró que el histograma de la componente H (espacio: HSV) fue el mejor para describir calidad de coloración del fondo en láminas de gota gruesa y entrenar un clasificador de tipo SVM.

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Proyectos de Grado

DOCTORADO EN INGENIERÍA

A framework for flexible loads aggregation

Autor

César Eduardo Díaz Londoño

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Directores

Freddy Orlando Ruíz Palacios Diego Alejandro Patiño Guevara Gianfranco Chicco Andrea Mazza

En esta tesis, se propone un método para desarrollar agregadores, generando modelos de cargas eléctricas como elementos flexibles ante el consumo energético y estructuras de control automático capaces de proveer servicios complementarios a la red eléctrica.

Estos servicios buscan mantener el balance en la red cuando existen fluctuaciones debido a fuentes de generación renovable. Por lo tanto, el método propuesto considera una metodología de agregación y control del consumo que permite generar un ecosistema de manejo de cargas heterogéneas para mejorar la operación del sistema.

Por otra parte, se desarrolla un modelo dinámico de un cargador de VE, y se propone un agregador de cargadores de VE que minimiza el costo mientras maximiza la flexibilidad del consumo.

Este agregador puede ofrecer servicios de repuesta de pocos minutos. Los resultados de los agregadores son validados por medio de extensivas campañas de simulación, cumpliendo con los tiempos y las capacidades solicitadas por el operador de la red eléctrica.

Las estrategias de agregación propuestas permiten mejor la operación del sistema eléctrico gracias a la capacidad de compensar la variabilidad de la generación renovable y reducir por ende las emiEn la tesis se evalúan experimentalmente cargas como Sistemas de siones de carbono, obteniendo también beneficios económicos al Elevación de Presión de Agua (SEPA) y unidades de Refrigeración reducir los costos de operación y proveer servicios de balance.

TermoEléctrica (RTE). Para ello se estiman modelos dinámicos de los sistemas para luego formular agregadores capaces de ofrecer servicios de repuesta de pocos minutos y de pocos segundos, respectivamente.

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Decentralized and adaptive selective harmonic elimination strategies for the control of multilevel converters

Autor

Miguel Emilio Vivert Del Pino

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Directores

Rafael Fernando Díez Medina Diego Alejandro Patiño Guevara Marc Cousineau Philippe Ladoux

Este trabajo doctoral propone dos estrategias de control aplicada a convertidores multicelulares. La primera estrategia corresponde a un control descentralizado para convertidores multicelulares que balancea una de las variables de las células, regula la variable de salida del convertidor y además implementa un sistema de derivación que permite insertar y remover celdas mientras el convertidor está en funcionamiento. La estrategia propuesta es válida para una amplia gama de convertidores multicelulares y en esta tesis se demuestra que, si un conversor puede modelarse de la manera propuesta, la estrategia de control funcionará.

La segunda estrategia de control se aplica a inversores multinivel simétricos, modulados por medio de eliminación selectiva de armónicos. Normalmente está técnica de modulación no tiene realimentación, debido a la complejidad matemática para ajustar los ángulos de conmutación en tiempo real.

Este controlador se basa en la obtención de un modelo polinómico y su conversión en sus bases de Groebner, luego una variante del método de Newton Raphson es propuesta, convirtiendo este sistema estático en un sistema dinámico virtual. Luego se cierra el lazo con un control PI compensando el error de las armónicas y La estrategia de control se validó en dos convertidores, el converti- la fundamental. El control se validó insertando carga al sistema y dor de capacitores flotantes y el convertidor multinivel en cascada perturbando los voltajes de entrada. de puentes H. En ambos casos se realizaron 3 pruebas, perturbando la carga, perturbando el voltaje de entrada e insertando una celda mientras el conversor está en funcionando.

El controlador aplicado al conversor de capacitores flotantes desacopla completamente la corriente de salida de las variables celulares. Un artículo que explica esta parte de la tesis fue galardonado en la conferencia PCIM, 2019 en Nuremberg, Alemania, como “PCIM Europe Young Engineer Award”

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NOVEL DATA-DRIVEN CONTROL APPROACHES Application in essential oil extraction processes

Autor

Freddy Fernando Valderrama Gutiérrez

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Directores

Freddy Orlando Ruíz Palacios

En la primera parte de esta disertación, se desarrollan nuevos métodos para el diseño de controladores a partir de datos para sistemas lineales, utiles cuando el modelo de planta no está disponible.

Se han considerado dos aproximaciones:

Se han propuesto estrategias para una operación óptima de extracción y regulación de la temperatura. Un destilador asistido por calentamiento óhmico para extraccion de aceites esenciales se ha diseñado y construido, el cual está en capacidad de extraer el aceite esencial de 100 [g] de masa vegetal en aproximadamente una (1) conjuntos de membresía (SMT) y (2) la parametrización de hora de procesamiento. Las características seleccionadas del desYoula-Kucera (YK-DDC). En SMT, el ruido se considera desconocido tilador permitieron obtener cantidades medibles de aceite de eupero limitado y un criterio adecuado basado en datos se establece calipto, todo con el fin de obtener las curvas de extracción cinética. de acuerdo con el problema de ajuste a un modelo de referencia. El enfoque propuesto de YK-DDC se aplica para la regulación de la Tal formulación permite establecer límites a los parámetros del temperatura del destilador construido. Finalmente, los resultados controlador a través de técnicas de programación lineal. experimentales indican que la trayectoria óptima de potencia de calentamiento propuesta permite importantes ahorros de energía, El enfoque SMT ha sido experimentalmente validado en un sistema manteniendo un rendimiento estadísticamente igual al rendimiende suspensión activa a través de un experimento de Monte-Carlo, to con una entrada de potencia constante. y se ha comparado con metodología VRFT. En la última parte de esta disertación, el modelado y el control de algunos procesos de extracción de aceites esenciales se ha estudiado exhaustivamente.

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Facultad de Ingeniería

RECONOCIMIENTOS A LA EXCELENCIA ACADÉMICA MEJORES TRABAJOS DE GRADO

2020 3