National Polytechnic School
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Evaluación de la huella de carbono de las plantas de agua potable del cantón Quito utilizando la herramienta ECAM : Estudio de los desafíos que enfrentan las empresas de agua potable con relación al cambio climático y la sostenibilidad, aplicando la herramienta ECAM
No full textEste estudio estima la huella de carbono (HdC) de las Plantas de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) Yaruqui y Rumipamba en Quito (Ecuador) durante 2018-2023, empleando la herramienta ECAM. Se analizan emisiones de Alcance 1 (directas) y Alcance 2 (indirectas por electricidad), identificando que el consumo energético es la principal fuente de HdC. Los resultados revelan que Yaruqui registra una HdC total mayor (5 812.77 kg CO₂eq), atribuida al bombeo para distribución en zonas elevadas, pese a su tratamiento simplificado (desinfección). Rumipamba, aunque con mayor complejidad operativa, minimiza emisiones en distribución al operar por gravedad, pero su etapa de tratamiento es más intensiva energéticamente. La variabilidad anual de la HdC refleja cambios en la matriz energética nacional, con aumentos significativos en 2022-2023 debido a la mayor dependencia de combustibles fósiles. ECAM subestima la HdC al excluir emisiones de reactivos químicos y residuos. Como estrategia de mitigación, se evalúa la viabilidad de instalar sistemas fotovoltaicos, concluyendo que es técnica y económicamente viable en Rumipamba (inversión: ~11,478.84), leveraging Quito’s high solar radiation (4.5 kWh/m²/day). The study emphasizes that CF depends more on local factors (topography, technology) than plant size and proposes energy audits, technical training, and complementary methodologies (GHG Protocol) to enhance accuracy. Findings provide a baseline for sustainable water management aligned with SDGs 6 and 13
Caracterización sociodemográfica de las mujeres que han sufrido violencia de género dentro del ámbito laboral ecuatoriano para el año 2019.
No full textLa violencia de género contra las mujeres en el entorno de trabajo compone un problema multidimensional que perpetúan las desigualdades de género limitando su crecimiento profesional. En este contexto, el trabajo de titulación “Caracterización sociodemográfica de la violencia hacia las mujeres dentro del ámbito laboral ecuatoriano para el año 2019” analiza los factores sociodemográficos que podrían incrementar las desventajas estructurales que afectan a las mujeres en el ambiente de trabajo. El estudio ha utilizado la Encuesta sobre Relaciones Familiares y Violencia de Género contra las Mujeres (ENVIGMU), empleando metodologías de modelos econométricos no lineales (Logit, Probit), así también, emplea la metodología de corrección establecida por Heckman en 1979 para resolver el sesgo de selección. De esta manera, se identificó que la violencia laboral está influenciada por factores sociales, culturales, familiares y propiamente del entorno de trabajo; los resultados evidencian adicionalmente que, las características sociodemográficas que poseen mayor probabilidad son residir en zonas rurales de la Sierra, autoidentificarse como afrodescendiente u otras minorías, de estado civil soltera, bajo nivel educativo y poseen hijos.Gender-based violence against women in the workplace is a multidimensional issue that perpetuates gender inequalities, limiting their professional growth. In this context, the degree project “Sociodemographic characterization of violence against women within the Ecuadorian workplace in 2019” analyzes the sociodemographic factors that could increase the structural disadvantages affecting women in the work environment. The study used data from the Survey on Family Relationships and Gender-based Violence against Women (ENVIGMU), applying nonlinear econometric models (Logit, Probit), as well as the selection bias correction methodology established by Heckman in 1979. In this way, it was identified that workplace violence is influenced by social, cultural, family, and workplace-specific factors. The results also show that the sociodemographic characteristics with the highest probability are living in rural areas of the Sierra region, self-identifying as Afro-descendant or other minorities, being single, having a low educational level, and having children
Impacto de la conexión de generación distribuida fotovoltaica sobre las redes de distribución : metodología para el análsis del impacto técnico de la conexión de sistemas de generación distribuida conectados de forma dispersa o concentrada, en redes de distribución radiales y desbalanceados de medio y bajo voltaje.
Get PDFEn el presente Trabajo de Integración Curricular (TIC) se presenta una propuesta metodológica para el análisis del impacto técnico de la conexión de sistemas de generación distribuida en redes de distribución desbalanceadas radiales de medio y bajo voltaje, con base a la evaluación de resultados obtenidos en dos trabajos de integración curricular previos que forman parte del proyecto de investigación PII-DEE-2024-01, así como del desarrollo de simulaciones complementarias en software Cymdist y el análisis de normativa internacional de referencia. De cada trabajo de integración curricular se analizó el impacto que tiene la conexión de GD en la red de distribución y en la calidad del producto eléctrico, se consideraron 12 casos de estudio tanto para la red de bajo voltaje, como para la red de medio voltaje. Los casos de estudio consideraron diferentes configuraciones de generación distribuida (concentrada y dispersa) y bajo diferentes niveles o capacidades de integración, siendo las variables de estudio el nivel de voltaje, desbalance de voltaje, pérdidas de energía, cargabilidad de las líneas de distribución, cargabilidad del transformador, distorsión armónica de corriente (THDI) y distorsión armónica de voltaje (THDV). Los resultados obtenidos evidencian que la conexión de GD dispersa genera menor impacto en las redes de distribución, sin embargo, para su priorización se necesitan estudios específicos asociados a cada tipo de proyecto. Además, los resultados obtenidos permitieron realizar algunas recomendaciones normativas en cuanto a la conexión de GD, como la definición de límites para la distancia máxima de conexión de GD, entre otros.This Curricular Integration Work (TIC) presents a methodological proposal for the analysis of the technical impact of the connection of distributed generation systems in medium and low voltage radial unbalanced distribution networks, based on the evaluation of results obtained in two previous curricular integration works that are part of the research project PII-DEE-2024-01, as well as the development of complementary simulations in Cymdist software and the analysis of international reference standards. From each curricular integration work, the impact that DG connection has on the distribution network and on the quality of the electrical product was analyzed. 12 case studies were considered for both the low voltage network and the medium voltage network. The case studies considered different distributed generation configurations (concentrated and dispersed) and under different integration levels or capacities, with the study variables being voltage level, voltage unbalance, energy losses, distribution line loadability, transformer loadability, harmonic current distortion (THDI) and harmonic voltage distortion (THDV). The results obtained show that the connection of dispersed DG generates less impact on the distribution networks; however, specific studies associated to each type of project are needed for its prioritization. In addition, the results obtained allowed making some regulatory recommendations regarding DG connection, such as the definition of limits for the maximum distance of DG connection, among others
Diseño e implementación de robots interactivos : implementación y control de un robot replicador de posturas.
Get PDFEl trabajo de integración curricular está enfocado en desarrollar un robot interactivo que pueda replicar posturas de una persona que se coloque frente a él, usando el robot humanoide comercial RoboPhilo. En el Capítulo 1 se realiza una breve revisión bibliográfica sobre los robots humanoides, se destacan las características de robots utilizados en proyectos similares, que sirven de cimiento para la elaboración del proyecto, donde se intentará replicar las mejores cualidades con las que cuentan los robots antes mencionados; además, se indican los datos técnicos más importantes del computador de placa reducida (Raspberry), así como de sensores y actuadores a ser usados para el control de movimientos del robot humanoide. En el Capítulo 2 se presenta la arquitectura de hardware que explica la conexión entre cada componente (sensores y actuadores) del robot humanoide, el procesamiento de imagen que se realiza mediante el programa OpenCV y también la implementación del algoritmo de control que permite a RoboPhilo replicar los movimientos captados por la cámara. Por último, en el Capítulo 3 se abarcan las pruebas de funcionamiento realizadas, mismas que sirven para verificar el funcionamiento del algoritmo implementado.This curriculum integration project focuses on developing an interactive robot that can replicate the postures of a person standing in front of it, using the commercial humanoid robot RoboPhilo. Chapter 1 provides a brief literature review on humanoid robots, highlighting the characteristics of robots used in similar projects. These serve as the foundation for the development of this project, which will attempt to replicate the best qualities of the aforementioned robots. It also provides the most important technical data of the singleboard computer (Raspberry), as well as the sensors and actuators used to control the humanoid robot's movements. Chapter 2 presents the hardware architecture, explaining the connection between each component (sensors and actuators) of the humanoid robot, the image processing performed using the OpenCV program, and the implementation of the control algorithm that allows RoboPhilo to replicate the movements captured by the camera. Finally, Chapter 3 covers the functional tests carried out, which serve to verify the functioning of the implemented algorithm
Estrategias de control, estimación y evasión de obstaculos para un robot móvil omnidireccional con ruedas mecanum : desarrollo de un controlador cinematico de seguimiento de trayectorias para un robot omnidireccional con ruedas mecanum.
Get PDFEn el presente trabajo de integracion curricular, se plantea como objetivo el control cinematico orientado al seguimiento de trayectoria, considerando distintas referencias de orientacion para un robot omnidireccional con ruedas mecanum. Dicho robot fue ensamblado en el TIC” Diseno y construcción de un robot omnidireccional de cuatro ruedas mecanum para el seguimiento de trayectorias”, tomando como base la arquitectura en ROS desarrollada en este trabajo, se implementaron seis variaciones de controladores cinematicos. Dos variaciones corresponden a controladores en modo deslizante, disenadas con el proposito de disminuir el impacto de incertidumbres físicas no modeladas, como lo es el deslizamiento. Las cuatro variaciones restantes corresponden a controladores basados en espacios nulos, mediante los cuales fue posible establecer una jerarquizacion de tareas a través de la proyeccion en el espacio nulo de la tarea principal, lo cual permitio establecer diferentes objetivos de control que no interfieren entre sí. Las pruebas experimentales se enfocaron en el seguimiento de tres trayectorias predefinidas: lemniscata, rectangular y elipse, ante dos condiciones de orientacion: constante y en dirección del movimiento. Los resultados obtenidos fueron registrados mediante videos, los cuales fueron procesados usando Python y asi obtener la informacion del recorrido del robot en el plano de referencia global. En base a dichas pruebas, se obtuvo que los controladores en modo deslizante presentan mejores resultados en el experimento de orientacion constante. Por el contrario, en el segundo experimento, los controladores de espacios nulos presentan menor error de posicion en dos de las tres trayectorias evaluadas.In the present curricular integration project, the main objective is to develop a kinematic control strategy for trajectory tracking, considering different orientation references for an omnidirectional robot equipped with Mecanum wheels. This robot was assembled within the TIC project titled ”Design and construction of a four-wheeled omnidirectional robot with Mecanum wheels for trajectory tracking”. Building upon the ROS-based architecture developed in that work, six variations of kinematic controllers were implemented. Two of these correspond to sliding mode controllers, designed to reduce the impact of unmodeled physical uncertainties such as wheel slippage. The remaining four correspond to null-space-based controllers, which allow for task prioritization through the projection onto the null space of the primary task, enabling the establishment of multiple control objectives that do not interfere with each other. Experimental tests focused on tracking three predefined trajectories—lemniscate, rectangle, and ellipse—under two orientation conditions: constant orientation and orientation aligned with the direction of motion. The results were recorded through video footage, which was subsequently processed using Python to extract the robot’s trajectory in the global reference frame. Based on these tests, it was observed that the sliding mode controllers achieved better performance in the constant-orientation experiment. In contrast, in the second experiment, the null-space-based controllers exhibited lower position error in two out of the three trajectories evaluated
Desarrollo y validación de un ecosistema didáctico para el control avanzado de inversores trifásicos mediante una plataforma de expansión basada en el TMS320F28379D.
Get PDFEl presente trabajo de integración curricular se centra en el diseño, implementación y validación mediante diversas pruebas de una placa de expansión (didáctica) con el microcontrolador de TEXAS TMS320F28379D [1], esto para el uso en aplicaciones de control en electrónica de potencia, específicamente en el campo de los inversores trifásicos [2]. Todo ello se realizó con el uso de una máquina CNC para la fabricación manual de todas las piezas del trabajo, incluyendo el diseño, fabricación y ensamblaje de los módulos. Además, se emplea una metodología mixta, mediante las pruebas por medio de hardwarein-the-loop (HIL) [3] y comprobación en un inversor real, teniendo como objetivo dejar un módulo funcional y estable que pueda ser utilizado por los estudiantes de la Escuela Politécnica Nacional para comprobar y validar controladores en sistemas electrónicos de potencia. Se deja abierta la posibilidad de expandir el módulo con más señales de control si fuese necesario, incluyendo técnicas como modulación por ancho de pulso sinusoidal (SPWM).This curricular integration project focuses on the design, implementation and validation through various tests of an educational expansion board based on the TEXAS TMS320F28379D microcontroller [1], intended for use in control applications in power electronics, specifically in the field of three-phase inverters [2]. All components of the project, including the design, manufacturing and assembly of the modules, were manually fabricated using a CNC machine. In addition, a mixed methodology was employed, incorporating hardware-in-the-loop (HIL) testing [3] and validation with a real inverter. The main objective is to deliver a functional and stable module that can be used by students of the Escuela Politécnica Nacional to verify and validate controllers in power electronic systems. The module has been designed with flexibility to expand its control signal capabilities if necessary, including techniques such as sinusoidal pulse width modulation (SPWM)
Aplicaciones de procesos puntuales espacio temporales: estudio de datos de crimen. estudio de datos de crimen.
No full textEste estudio analizó la dinámica espacio-temporal del crimen urbano, enfocándose en los robos a transeúntes en la vía pública. Este tema resulta relevante por el incremento sostenido de la delincuencia y su impacto en la seguridad ciudadana, la movilidad y la planificación urbana. Se analizó la ocurrencia y propagación de robos a transeúntes en la vía pública durante el año 2018 en la alcaldía Cuauhtémoc, una de las zonas con mayor concentración delictiva en la Ciudad de México. Se consideró que los delitos presentaban dependencia espacio-temporal y un efecto de contagio que podía capturarse mediante modelos autoexcitados. Para ello, se realizó un estudio cuantitativo basado en procesos puntuales espacio-temporales, aplicando el modelo de Hawkes sobre dos soportes: el plano y la red vial. La estimación de parámetros se realizó mediante el algoritmo Expectation Maximization, utilizando 4.651 registros georreferenciados correspondientes a robos ocurridos en el periodo de análisis. Los resultados confirmaron dependencia espacio-temporal y un efecto de autoexcitación posterior a los eventos iniciales. El modelo ajustado sobre la red vial presentó con mayor precisión los focos delictivos, concentrando la intensidad en tramos viales específicos, mientras que el modelo en el plano tiende a extenderla artificialmente. Estos hallazgos mostraron la importancia de considerar la estructura vial para comprender con mayor detalle los patrones delictivos.This study analyzed the spatio-temporal dynamics of urban crime, focusing on robberies of passers-by on public roads. This issue is relevant due to the sustained increase in crime and its impact on citizen security, mobility and urban planning. The occurrence and spread of robberies to passers-by on public roads during 2018 in the Cuauhtémoc mayor's office, one of the areas with the highest criminal concentration in Mexico City, was analyzed. It was considered that the crimes presented spatio-temporal dependence and a contagion effect that could be captured by self-excited models. For this, a quantitative study was carried out based on spatio-temporal point processes, applying the Hawkes model on two supports: the plane and the road network. Parameter estimation was performed using the Expectation Maximization algorithm, using 4,651 georeferenced records corresponding to thefts that occurred in the analysis period. The results confirmed spatio-temporal dependence and a self-excitation effect after the initial events. The model adjusted on the road network presented with greater precision the criminal focuses, concentrating the intensity in specific road sections, while the model in the plane tends to extend it artificially. These findings showed the importance of considering road structure to better understand crime patterns
Estudio comparativo de la rugosidad superficial del acero AISI 1018 en operaciones de refrentado en torno CNC: desbaste (de afuera hacia adentro).
No full textEn el presente trabajo de integración curricular se realizó el estudio comparativo de la rugosidad superficial del acero AISI 1018 en operaciones de refrentado de desbaste de afuera hacia adentro. Seleccionando el Torno CNC GSK 980 TD disponible en el laboratorio de máquinas y herramientas de la Facultad de Ingeniería Mecánica, para poder realizar la operación y utilizar el material ya mencionado. La herramienta de corte (plaquita) utilizada para esta operación es la DNMG150608-MP, con esta herramienta se realizó el refrentado para un total de veinte y siete probetas cilíndricas de dimensiones 56 mm de longitud y 38.1 mm de diámetro. La preparación de estas probetas contempla la codificación para cada una de ellas y asi poder identificarlas con facilidad. Se determino tres valores diferentes para los parámetros de profundidad de corte, velocidad de husillo y velocidad de avance. Incorporando a Fusion 360 como un software CAD/CAM que permitió la planificación adecuada para el proceso de mecanizado. Finalmente, se toma tres medidas de rugosidad superficial en dirección radial de la cara refrentada con un rugosímetro de marca Mitutoyo Surftest SJ210 V.1.100. Los resultados se presentan en una tabla que contempla la codificación, parámetros, tiempo de mecanizado, valores de rugosidad, además de gráficos de superficie para visualizar el comportamiento de los parámetros. Encontrando un valor 0,702 micrómetros para el caso más optimo de rugosidad superficial con los parámetros: 1.2 mm para profundidad de corte (ap), 1500 rpm para velocidad del husillo (n) y 0,10 mm/r en velocidad de avance (fn).In this curricular integration project, a comparative study was conducted on the surface roughness of AISI 1018 steel in roughing facing operations from the outside in. The GSK 980 TD CNC lathe available in the machine and tool laboratory of the Faculty of Mechanical Engineering was selected to perform the operation and use the aforementioned material. The cutting tool (insert) used for this operation is the DNMG150608. With this tool, a total of twenty-seven cylindrical test pieces measuring 56 mm in length and 38.1 mm in diameter were faced. The preparation of these test pieces includes coding for each one so that they can be easily identified. Three different values were determined for the cutting depth, spindle speed, and feed rate parameters. Fusion 360 was incorporated as CAD/CAM software, which allowed for proper planning of the machining process. Finally, three surface roughness measurements were taken in the radial direction of the machined face with a Mitutoyo Surftest SJ210 V.1.100 roughness tester. The results are presented in a table that includes the coding, parameters, machining time, roughness values, and surface graphs to visualize the behavior of the parameters. A value of 0.702 micrometers was found for the most optimal case of surface roughness with the following parameters: 1.2 mm for cutting depth (ap), 1500 rpm for spindle speed (n), and 0.10 mm/r for feed rate (fn)
Biomecánica de la postura y esfuerzo en personal de la EPN: diseño de técnicas biomecánicas para la valoración del esfuerzo en oficinas.
Get PDFSe llevó a cabo una evaluación ergonómica del teletrabajo en oficina, centrándose en la postura y el esfuerzo, mediante el uso de sensores IMU y EMG. Para ello, se identificaron los músculos del brazo y antebrazo con mayor activación durante las tareas de teletrabajo, apoyándose en referencias bibliográficas pertinentes se establecieron los siguientes músculos: Deltoides en el brazo, Braquiorradial, Extensor Carpi Radial y Flexor Carpi Radial en el antebrazo. Se realizaron pruebas a seis miembros del personal administrativo y docente de la EPN, con una frecuencia de cuatro veces por semana, distribuidas al inicio, a mitad y al final de la semana laboral. Estas actividades, conducidas de forma controlada y aleatoria por un periodo determinado, buscaron comprender la incidencia de la carga horaria en la ergonomía del individuo y su potencial repercusión en la salud. Todas las evaluaciones se efectuaron en el espacio de trabajo de cada participante, y se emplearon scripts de MATLAB para el procesamiento de datos y análisis ANOVA, lo que facilitó la observación de variables cinemáticas y los efectos del estrés en distintas situaciones.An ergonomic assessment of teleworking in the office was carried out, focusing on posture and effort, using IMU and EMG sensors. To this end, the muscles of the arm and forearm with the highest activation during teleworking tasks were identified, based on relevant bibliographic references, establishing the following muscles: Deltoid in the arm, Brachioradialis, Extensor Carpi Radialis, and Flexor Carpi Radialis in the forearm. Tests were carried out on six members of the administrative and teaching staff of the EPN, four times a week, distributed at the beginning, middle, and end of the working week. These activities, conducted in a controlled and random manner for a specific period, sought to understand the impact of the workload on the ergonomics of the individual and its potential repercussions on health. All evaluations were carried out in each participant's workspace, and MATLAB scripts were used for data processing and ANOVA analysis, which facilitated the observation of kinematic variables and the effects of stress in different situations
Diseño de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) tipo multirrotor para fumigación y riego de cultivos: optimización y selección de configuraciones de UAV multirrotor para aplicaciones agrícolas.
No full textEste trabajo presenta un proceso de diseño conceptual para un vehículo aéreo no tripulado (UAV) tipo multirrotor, adaptado específicamente para misiones agrícolas de fumigación y riego de cultivos. La investigación sigue una metodología sistemática que combina un análisis cualitativo y cuantitativo, priorizando la fiabilidad como requisito fundamental para aplicaciones agrícolas. En la primera fase, se establecen criterios cualitativos como seguridad, redundancia, mantenibilidad, complejidad del diseño y costo de operación. Estos parámetros permiten comparar de manera estructurada las configuraciones de cuadricóptero, hexacóptero y coaxial X8. Posteriormente, se realiza una evaluación técnico-económica mediante un script de optimización en Python, el cual procesa una base de datos de componentes comerciales y genera múltiples combinaciones que son evaluadas con métricas de desempeño como autonomía de vuelo, relación empuje-peso (TWR), costo y compatibilidad entre subsistemas. Los resultados muestran que la arquitectura de hexacóptero, y particularmente la configuración denominada “Hexa-04”, ofrece el balance más adecuado entre rendimiento y viabilidad económica. Esta configuración se distingue por proporcionar mayor autonomía y una TWR robusta, además de mantener un costo de adquisición competitivo en comparación con las alternativas. Aunque el cuadricóptero se presenta como la opción más económica, su falta de redundancia lo hace riesgoso para operaciones agrícolas comerciales. Por su parte, el coaxial X8 proporciona el mayor nivel de redundancia y rendimiento, pero con costos y complejidad elevados que limitan su aplicabilidad práctica. En conclusión, el estudio determina que el hexacóptero constituye la mejor opción para misiones agrícolas de fumigación y riego, al equilibrar de forma eficiente seguridad, autonomía, costo y desempeño operativo. Esta propuesta de diseño conceptual sienta las bases para el desarrollo de UAVs agrícolas confiables, eficientes y adaptados a las necesidades del sector.This work presents a conceptual design process for a multirotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) tailored for agricultural spraying and irrigation missions. The research follows a systematic methodology that combines both qualitative and quantitative analysis, prioritizing reliability as the main requirement for agricultural operations. In the initial phase, qualitative criteria such as safety, redundancy, maintainability, design complexity, and operational cost are established. These parameters allow a structured comparison of quadcopter, hexacopter, and coaxial X8 configurations. Subsequently, a techno-economic evaluation is performed through a custom Python optimization script, which processes a database of commercial components and generates multiple configurations. Each configuration is then evaluated based on performance metrics such as flight autonomy, thrust-to-weight ratio (TWR), cost, and subsystem compatibility. The results reveal that the hexacopter architecture—specifically the configuration referred to as “Hexa-04”—provides the best balance between performance and economic feasibility. This setup achieves greater flight autonomy and a more robust TWR, while maintaining a competitive acquisition cost compared to other alternatives. Although the quadcopter emerges as the most economical solution, its lack of redundancy makes it unsuitable for commercial agricultural operations. On the other hand, the coaxial X8 offers the highest level of redundancy and superior performance but at significantly higher costs and complexity, limiting its practical applicability. In conclusion, the study determines that the hexacopter represents the most suitable choice for agricultural spraying and irrigation missions, striking an effective balance among safety, autonomy, cost, and operational performance. This conceptual design proposal lays the foundation for the development of reliable and efficient UAVs tailored to the needs of the agricultural sector