National Polytechnic School
Repositorio Institucional de la Escuela Politecnica NacionalNot a member yet
24746 research outputs found
Sort by
Implementación de un prototipo de identificación de objetos mediante soc e inteligencia artificial: implementación de un prototipo de identificación de objetos mediante soc e inteligencia artificial con envío de notificaciones del objeto detectado a telegram.
Get PDFEl presente trabajo detalla el proceso de desarrollo e implementación de un prototipo de identificación de objetos, en este caso de cuatro tipos de frutas (fresa, uva, manzana y plátano), mediante el uso de un dispositivo System on a Chip (SoC) con cámara integrada y un modelo de inteligencia artificial (IA). Por medio del SoC el modelo de IA creado y entrenado se encarga de identificar en tiempo real el tipo de fruta que se encuentra en la mira del SoC, para posteriormente enviar notificaciones a Telegram indicando el tipo de fruta detectada. En la primera sección se presenta el componente desarrollado, los objetivos del proyecto, su alcance y los conceptos clave necesarios para entender la base del sistema. La segunda sección expone la metodología de desarrollo del prototipo, los requisitos técnicos y funcionales, así como el hardware y software necesario para crear e implementar el prototipo, y el tipo de pruebas planteadas para validar el desempeño de este. En la tercera sección se describen los resultados del desarrollo del prototipo, incluyendo las herramientas utilizadas para la implementación del modelo en el SoC, la estructura de los códigos y el análisis de las pruebas de validación realizadas. En la cuarta sección se presentan las conclusiones obtenidas a lo largo del desarrollo del prototipo, destacando los logros alcanzados y el cumplimiento de los objetivos planteados Finalmente, la sección de recomendaciones presenta sugerencias para futuras mejoras del prototipo.The work carried out details the process of development and implementation of a prototype for object identification, in this case of four types of fruits (strawberry, grape, apple, and banana), through the use of a System on a Chip (SoC) device with integrated camera and an artificial intelligence (IA) model. Through the SoC, the AI model created and trained is in charge of identifying in real time the type of fruit that is in the view of the module, to later send notifications to Telegram indicating the type of fruit detected. The first section presents the developed component, the project objectives, its scope, and the key concepts necessary to understand the basis of the system. The second section outlines the prototype development methodology, the technical and functional requirements, as well as the hardware and software required to create and implement the prototype, and the type of tests proposed to validate its performance. The third section describes the results of the prototype development, including the tools used to implement the model in the SoC, the structure of the codes, and the analysis of the verification tests performed. The fourth section presents the conclusions obtained throughout the development of the prototype, highlighting the achievements and the fulfillment of the objectives set. Finally, the recommendations section presents suggestions for future improvements to the prototype
Avances en simulación de UAVs multirrotores con PX4 SITL: modelado paramétrico y validación experimental de la fidelidad del SITL.
Get PDFEl uso de UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) ha demostrado gran eficiencia en tareas de monitoreo ambiental y prevención de riesgos, especialmente en entornos geográficos de alta complejidad como páramos y volcanes. Este trabajo presenta el desarrollo de una plataforma de simulación basada en el concepto de SITL, que permite evaluar el desempeño de UAVs en condiciones realistas, reduciendo costos operativos y riesgos asociados a las pruebas de campo. La arquitectura propuesta integra el firmware PX4 con el simulador Gazebo y permite incorporar escenarios virtuales construidos a partir de imágenes satelitales, mejorando la planificación de misiones y la evaluación de riesgos. Como caso de estudio, se modeló e integró un UAV multirrotor de diseño del Grupo de Investigación ATA (Aeronautics and Thermofluids Applied) de la Escuela Politécnica Nacional, validando su comportamiento en simulaciones representativas de zonas como el volcán Reventador y el Antisana. Los resultados muestran una correspondencia cercana entre los datos reales y simulados, evidenciando la utilidad de esta herramienta para el diseño, ajuste y validación de UAVs destinados a operar en contextos complejos
Métodos de optimización heurística para la optimización de la coordinación de protecciones eléctricas de sobrecorriente : método de optimización por enjambre de partículas (PSO) aplicado a la coordinación de protecciones eléctricas de sobrecorriente.
Get PDFEl presente Trabajo de Integración Curricular (TIC) nace como la necesidad de generar un algoritmo de optimización que determine los parámetros de ajuste de las protecciones de sobrecorriente temporizados 51, con el fin de obtener los menores tiempos de operación posible en la coordinación. Típicamente, la metodología tradicional para la coordinación de las características 51 en un sistema de protecciones, independiente de la filosofía, hace que los parámetros de ajuste sean elección del ingeniero. Y, a pesar de tener el mayor cuidado posible en la metodología del ajuste tradicional de las protecciones, no se tiene un criterio que permita establecer que el ajuste realizado tiene los menores tiempos de operación. Es así que nace la idea transformar al problema de coordinación de protecciones de sobrecorriente en un problema de optimización cuyas variables de decisión sean los parámetros de ajuste requeridos para el ajuste de las protecciones. Esto permite tener un criterio matemático de que los parámetros de ajuste obtenidos generan los menores tiempos de operación posible. Luego, la forma de resolver el problema de optimización planteado será a través del algoritmo metaheurístico de Enjambre de Partículas PSO (Particle Swarm Optimization). La ventaja de este algoritmo es que permite resolver problemas de optimización complejos de una forma simple y de fácil entendimiento. De esta forma, se obtuvo que los parámetros de ajuste de la característica 51 obtenidos por el algoritmo PSO tienen ventaja, tanto en coordinación como en tiempos de operación, con respecto al ajuste tradicional de protecciones.This Curricular Integration Work (TIC) is born as the need to generate an optimization algorithm that determines the setting parameters of the timed overcurrent protection 51, in order to obtain the shortest possible operating times in the coordination. Typically, the traditional methodology for coordination of the 51 characteristics in a protection system, independent of the philosophy, makes the setting parameters the choice of the engineer. And, in spite of having the greatest possible care in the methodology of the traditional adjustment of the protections, there is no criterion that allows to establish that the adjustment made has the shortest operation times. Thus, the idea was born to transform the overcurrent protection coordination problem into an optimization problem whose decision variables are the adjustment parameters required for the adjustment of the protections. This allows to have a mathematical criterion that the obtained setting parameters generate the shortest possible operation times. Then, the way to solve the optimization problem will be through the Particle Swarm Optimization (PSO) metaheuristic algorithm. The advantage of this algorithm is that it allows solving complex optimization problems in a simple and easy to understand way. In this way, it was obtained that the adjustment parameters of characteristic 51 obtained by the PSO algorithm have an advantage, both in coordination and in operation times, with respect to the traditional adjustment of protections
Control de dron mediante sensor neuronal muse 2 : desarrollo de un sistema de comunicación y procesamiento de señales neuronales.
Get PDFEn este documento se describe la implementación de un sistema que sirve como una interfaz entre el cerebro de una persona y un computador, y que está constituida por un sensor neuronal Muse 2 y un Raspberry Pi 5. El sensor neuronal Muse 2 captura las señales electroencefalográficas de los usuarios que lo utilicen y los transmite hacia un Raspberry Pi 5 a través del protocolo de comunicación inalámbrico Bluetooth Low Energy. Una vez recibidas las señales en el Raspberry Pi 5, estas son analizadas, procesadas y asignadas a pulsos específicos que corresponden a movimientos, como lo son: arriba, abajo izquierda y derecha. Para realizar este proceso, se emplean herramientas escritas mediante el lenguaje de programación Python, como: la biblioteca MuseLSL, que está encargada de la recepción de las señales electroencefalográficas en tiempo real; y, la biblioteca Matplotlib, que permite analizar los datos recibidos para procesarlos y presentarlos de manera gráfica.This document describes the implementation of a system that serves as an interface between a person's brain and a computer. The system consists of a Muse 2 neural sensor and a Raspberry Pi 5. The Muse 2 neural sensor captures the electroencephalographic signals from users and transmits them to a Raspberry Pi 5 using the Bluetooth Low Energy communication protocol. Once the signals are received by the Raspberry Pi 5, they are analyzed, processed, and assigned to specific pulses that correspond to directional movements: up, down, left, and right. To carry out this process, tools written in Python are employed, such as the MuseLSL library, responsible for receiving EEG signals in real time, and the Matplotlib library, which enables the analysis and graphical representation of the received data
Robot omnidireccional de cuatro ruedas mecanum para navegacion autónoma en entornos controlados : diseno y construcción de un robot omnidireccional de cuatro ruedas mecanum para el seguimiento de trayectorias
Get PDFEste trabajo aborda el ensamble y navegacion de un robot móvil omnidireccional con cuatro ruedas mecaunm a partir de componentes comerciales disponibles en el mercado, utilizando el framework ROS como base para el desarrollo del software de control. El objetivo principal es instrumentar un robot movil con capacidad movimiento omnidireccional y de seguimiento de trayectorias mediante la utilizacion de software libre. Entre los principales componentes mecanicos del robot se tiene el chasis y las ruedas, mientras que en el sistema electronico se tiene la computadora a bordo con capacidad de conexion vía escritorio remoto, sensor de medicion inercial, motores y encoders. Los nodos principales del sistema incluyen las funciones de lectura de sensores, estimacion de pose, control de velocidad angular de las ruedas y seguimiento de trayectoria. Se desarrollaron e implementaron dos controladores con estructuras diferentes: uno Proporcional Integral (PI) y otro basado en la teoría de estabilidad de Lyapunov. Ambos presentan resultados adecuados en torno al seguimiento de la referencia, sin embargo, segun los índices de desempeno ISE y RMSE, el controlador PI presenta un mejor rendimiento. Por otro lado, un analisis del esfuerzo la señal de control muestra que el controlador basado en Lyapunov presenta una señal mas adecuada para los motores. El trabajo contribuye con un modelo de robot movil omnidireccional instrumentado y funcional. La utilizacion de software libre y ROS permiten tener un sistema escalable y la introduccion de nuevos componentes y controladores mas robustos en futuros proyectos.This work addresses the assembly and navigation of an omnidirectional mobile robot with four mecanum wheels, using commercially available components and the ROS framework as its foundation. The main objective is to equip a mobile robot with omnidirectional movement capability and trajectory tracking by utilizing open-source software. The robot’s key mechanical components include the chassis and wheels, while the electronic system features an onboard computer with remote desktop connection capability, an inertial measurement sensor, motors, and encoders. The system’s main nodes handle sensor readings, pose estimation, wheel angular velocity control, and trajectory tracking. Two controllers with different structures were developed and implemented: a ProportionalIntegral (PI) controller and another based on Lyapunov’s stability theory. Both demonstrate adequate performance in trajectory tracking; however, according to the ISE and RMSE performance indices, the PI controller achieves better results. On the other hand, an analysis of control effort shows that the Lyapunov-based controller produces a signal more suitable for the motors. This work contributes a functional and instrumented model of an omnidirectional mobile robot. The use of open-source software and ROS provides a scalable system and enables the integration of new components and more robust controllers in future project
Desarrollo de módulos didácticos para la enseñanza de sistemas de control, electrónica básica y energías renovables : diseño e implementación de un módulo didáctico de control de flujo.
Get PDFEl diseño e implementación de un módulo didáctico para el control de flujo tiene como objetivo principal mejorar la enseñanza de sistemas de control en el laboratorio de control automático. Este módulo integra componentes industriales, como una bomba de velocidad variable, electroválvulas y un sensor de flujo, los cuales son controlados mediante un microcontrolador ATmega328P y una interfaz gráfica desarrollada en LabVIEW. Durante el desarrollo del proyecto se modelaron los componentes del sistema mediante funciones de transferencia obtenidas experimentalmente. Se aplicaron métodos clásicos de sintonización, como Ziegler-Nichols, complementados con ajustes realizados en MATLAB. Además, se diseñó una interfaz HMI interactiva para monitorear, configurar parámetros y visualizar resultados, destacando su utilidad didáctica. Las pruebas realizadas evidencian el funcionamiento adecuado del sistema en lazo cerrado, logrando estabilidad en el control PID frente a perturbaciones. Por otro lado, en las pruebas de lazo abierto, el control manual mostró un comportamiento más variable, ya que depende de la habilidad del operador. En ambos casos, se observaron tiempos de establecimiento aceptables y una respuesta efectiva ante cambios en la referencia de flujo, cumpliendo así con los objetivos planteados del proyecto.The design and implementation of a didactic module for flow control to improve the teaching of control systems in automatic control laboratories. This module integrates industrial components such as a variable-speed pump, solenoid valves, and a flow sensor, which are controlled using an ATmega328P microcontroller and a graphical interface developed in LabVIEW. During the project's development, the system components were modeled through transfer functions obtained experimentally. Classical tuning methods, such as Ziegler-Nichols, were applied and complemented with adjustments made in MATLAB. Additionally, an interactive HMI interface was designed to monitor, configure parameters, and visualize results, highlighting its educational utility. The tests conducted demonstrate the proper functioning of the system in closed-loop operation, achieving PID control stability in the presence of disturbances. On the other hand, in open-loop tests, manual control exhibited more variable behavior as it depends on the operator's skill. In both cases, acceptable settling times and effective responses to changes in the flow reference were observed, meeting the project's stated objectives
Diseño e implementación de un sistema de monitoreo, control y supervisión para los procesos de fermentación empleando visual studio y redes industriales modbus tcp/ip.
Get PDFLa presente tesis aborda el diseño e implementación de un sistema automatizado de monitoreo, control y supervisión para los procesos de fermentación bacteriana en la industria farmacéutica, con aplicación directa en la empresa ecuatoriana James Brown Pharma C.A. Actualmente, dichos procesos son gestionados manualmente, lo que representa riesgos operativos, falta de trazabilidad y falta de recolección de datos críticos como temperatura, presión, pH y agitación.
La propuesta técnica se basa en el desarrollo de una aplicación personalizada en Visual Studio utilizando el lenguaje VB.NET, la cual se comunica con dispositivos de campo (PLCs, sensores e interfaces HMI) a través del protocolo industrial Modbus TCP/IP, gestionado mediante el servidor OPC KepServerEX. El sistema implementado permite la visualización de las variables de proceso, la emisión de alarmas, el registro de datos históricos y la generación de reportes en formato PDF, mejorando sustancialmente la supervisión del proceso y alineándose con los principios de Buenas Prácticas de Manufactura (GMP).
Los resultados evidencian una integración exitosa entre el entorno de desarrollo y la red industrial, permitiendo monitorear de manera confiable el estado de los biorreactores y reducir la intervención manual. Este trabajo constituye una contribución relevante tanto en el ámbito académico como en el sector industrial nacional, al ofrecer una solución replicable, de bajo costo y adaptable a distintas aplicaciones.This thesis addresses the design and implementation of an automated monitoring, control, and supervision system for bacterial fermentation processes in the pharmaceutical industry, with direct application at the Ecuadorian company James Brown Pharma C.A. Currently, these processes are managed manually, which entails operational risks, lack of traceability, and the absence of critical data collection such as temperature, pressure, pH, and agitation.
The technical proposal is based on the development of a customized application in Visual Studio using the VB.NET programming language, which communicates with field devices (PLCs, sensors, and HMI interfaces) through the industrial Modbus TCP/IP protocol, managed via the OPC KepServerEX server. The implemented system enables process variable visualization, alarm generation, historical data logging, and PDF report creation, significantly improving process supervision and aligning with Good Manufacturing Practices (GMP) principles.
The results demonstrate successful integration between the development environment and the industrial network, allowing reliable monitoring of bioreactor status and reducing manual intervention. This work represents a relevant contribution both in the academic field and in the national industrial sector, as it offers a replicable, low-cost solution adaptable to different applications.Ortega Camino, Leonardo David, director
Propuesta para mejorar la productividad en el área de corte en una empresa textil mediante un enfoque de lean manufacturing : aplicación de herramientas lean manufacturing en el área de corte en "Empresas Pinto S.A"
Get PDFEl presente proyecto tiene como objetivo diseñar una propuesta de mejora de la productividad en el área de corte en Empresas Pinto S.A mediante un enfoque de lean manufacturing, cuyo fin es minimizar los desperdicios generados dentro de esta área por medio del análisis de una prenda en estudio. Para este fin se ha seleccionado una camiseta de cuello redondo modelo B7 MMCC SLIM E1 H, un producto de mayor producción. Para llevar a cabo este proyecto se establecieron tres fases, en la primera fase se realiza el análisis de la situación actual, la segunda se identifica las herramientas más adecuadas conforme a los problemas presentados en la primera fase, posteriormente en la tercera fase de diseña una propuesta para solventar los problemas que generan improductividad dentro del área de corte. Se han seleccionado dos herramientas para diseñar la propuesta, 5S y Poka Yoke, la primera se centró en el análisis del lugar de trabajo, el cual implica ordenar las piezas cortadas en base al estado de clasificación, además de limpiar y estandarizar este lugar. La segunda herramienta se usa para eliminar una actividad innecesaria dentro del subproceso de clasificación el cual consiste en dar un mejor acabado a las piezas con defecto en el corte. Como resultado de la propuesta se obtiene que se reduce los desperdicios en un 10,63% de y en un 0,64% con respecto al costos de desperdicio de la situación actual, lo que indica que se mejora la productividad en el área al reducir desperdicios en tiempos operativos y costos.The purpose of this project is to design a proposal for improving productivity in the cutting area at Empresas Pinto S.A. using a lean manufacturing approach. The goal is to minimize waste generated within this area by analyzing a garment under study. For this purpose, a B7 MMCC SLIM E1 H round-neck T-shirt, a high-production product, was selected. To carry out this project, three phases were established. The first phase analyzes the current situation; the second identifies the most appropriate tools based on the problems presented in the first phase; and the third phase designs a proposal to solve the problems generating unproductivity within the cutting area.
Two tools were selected to design the proposal: 5S and Poka Yoke. The first focused on analyzing the workplace, which involves sorting the cut pieces based on their classification status, as well as cleaning and standardizing the area. The second tool is used to eliminate an unnecessary activity within the classification subprocess, which consists of giving a better finish to pieces with cut defects. As a result of the proposal, waste is reduced by 10.63% and 0.64% compared to the waste costs of the current situation, indicating that productivity in the area is improved by reducing waste in operating time and costs
Síntesis, caracterización y comportamiento catalítico de las ferritas de hierro (fe3o4) y de níquel (nife2o4) para la oxidación de un contaminante emergente en agua mediante el proceso fenton heterogéneo
Get PDFEn el presente trabajo se sintetizó, caracterizó y evaluó el comportamiento catalítico de ferrita de hierro y ferrita de níquel para la oxidación de un contaminante emergente en agua sintética mediante el proceso Fenton heterogéneo. Para ello, en primer lugar, se sintetizaron las ferritas mediante el método hidrotermal, como materiales de referencia, y se evaluó el potencial catalítico de estos materiales en la degradación del contaminante modelo azul de metileno. Una vez que la ferrita de níquel demostró un mayor potencial que la ferrita de hierro en la degradación de azul de metileno, la ferrita de níquel se sintetizó por el método de combustión en solución (SCS) modificado, el cual consistió en el uso de solventes eutécticos profundos (DES). Los DES utilizados fueron relina y etalina. El tiempo de síntesis del método de combustión en solución modificado (SCS-DES) se optimizó, obteniéndose un valor de 2 horas, en función de la caracterización de las propiedades estructurales y texturales de las muestras. Posteriormente, los materiales con mayor potencial catalítico se emplearon en los ensayos de degradación de azul de metileno mediante Fenton heterogéneo, variando la concentración de oxidante (H2O2) y se determinó que la concentración más eficiente de H2O2 fue 0,08 M. Finalmente, la ferrita de níquel sintetizada por el método SCS-DES durante 2 horas, empleando el DES relina se utilizó en los ensayos de degradación de azatioprina a la concentración de H2O2 de 0,08 M y se demostró que este material es capaz de degradar el 95% de azatioprina en un periodo de 300 min mediante un mecanismo Fenton heterogéneo, dado que no se detectó lixiviación de hierro.In this study, iron ferrite and nickel ferrite were synthesized, characterized, and evaluated for their catalytic behavior in the oxidation of an emerging contaminant in synthetic water using the heterogeneous Fenton process. With this aim, the ferrites were first synthesized using the hydrothermal method as reference materials, and the catalytic potential of these materials in the degradation of the model pollutant methylene blue was evaluated. Once nickel ferrite demonstrated greater potential than iron ferrite in the degradation of methylene blue, nickel ferrite was synthesized by the modified solution combustion synthesis (SCS) method, which consisted of using deep eutectic solvents (DES). The DES used were reline and etaline. The synthesis time of the modified solution combustion method (SCS-DES) was optimized, obtaining a value of 2 hours, based on the characterization of the structural and textural properties of the samples. Subsequently, the materials with the highest catalytic potential were used in methylene blue degradation tests using heterogeneous Fenton, varying the oxidant concentration (H2O2), and it was determined that the most efficient H2O2 concentration was 0.08 M. Finally, nickel ferrite synthesized by the SCS-DES method for 2 hours, using reline, was used in azathioprine degradation tests at a H2O2 concentration of 0.08 M, and it was demonstrated that this material is capable of degrading 95% of azathioprine in a period of 300 min through a heterogeneous Fenton mechanism, since no iron leaching was detected.Manangón Perugachi, Lucia Eliana, director
Análisis del uso de radiación ionizante gamma e iones persulfato activado por diferentes métodos para la remoción del compuesto farmacéutico Capecitabina en soluciones Acuosas :estudio de la degradación del compuesto farmacéutico Capecitabina en medio acuoso por acción de radiación ionizante gamma con adición de peróxido de hidrógeno H₂O₂.
No full text"La presencia creciente de fármacos antineoplásicos como la Capecitabina (CAP) en cuerpos de agua representa un riesgo ambiental, debido a su persistencia, baja biodegradabilidad y toxicidad potencial. Este estudio evaluó la degradación de CAP en soluciones acuosas mediante un tratamiento combinado de radiación gamma (⁶⁰Co) y
peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Se realizaron ensayos con dosis de 50 a 250 Gy y concentraciones de H₂O₂ de 0,5 a 1 mM, probando además los efectos del pH (5, 7 y 9)
sobre la eficiencia del proceso. Los resultados mostraron que la degradación sigue una cinética de pseudo-primer orden. A 250 Gy sin H₂O₂ se logró una remoción del 90,97 %, mientras que con 0,65 mM de H₂O₂ a pH 9, la eficiencia aumentó hasta 99,97 %. En condiciones alcalinas se obtuvieron las mejores constantes cinéticas (k = 0,0129 Gy⁻¹; R² = 0,9872), atribuibles a una mayor generación de radicales hidroxilos (•OH). En cambio, a pH 5 la degradación fue menor, con un máximo del 79,87 %. El análisis de DQO evidenció una reducción del 73,68 % (de 57 a 15 mg O₂/L), y la DBO₅ disminuyó completamente, indicando la transformación de compuestos biodegradables en productos no susceptibles a degradación biológica. También se detectaron nitratos (0,03 mg/L), lo que sugiere mineralización parcial del nitrógeno. En conclusión, la combinación de radiación gamma y H₂O₂ a pH alcalino resulta altamente eficaz para la remoción de Capecitabina, constituyendo una alternativa prometedora para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con fármacos. ""The increasing presence of antineoplastic drugs such as Capecitabine (CAP) in water bodies represents an environmental risk due to their persistence, low biodegradability,
and potential toxicity. This study evaluated the degradation of CAP in aqueous solutions using a combined treatment of gamma radiation (⁶⁰Co) and hydrogen peroxide (H₂O₂). Experiments were conducted with radiation doses ranging from 50 to 250 Gy and H₂O₂ concentrations from 0.5 to 1 mM, also testing the effect of pH (5, 7, and 9) on process efficiency. The results showed that the degradation follows a pseudo-first-order kinetic model. At 250 Gy without H₂O₂, a removal efficiency of 90.97 % was achieved, while the addition of 0.65 mM H₂O₂ at pH 9 increased efficiency to 99.97 %. Under alkaline conditions, the highest kinetic constants were obtained (k = 0.0129 Gy⁻¹; R² = 0.9872), attributed to increased generation of hydroxyl radicals (•OH). In contrast, at pH 5, degradation was lower, with a maximum of 79.87 %. The Chemical Oxygen Demand (COD) analysis showed a reduction of 73.68 % (from 57 to 15 mg O₂/L), and the Biochemical Oxygen Demand (BOD₅) was completely eliminated, indicating the transformation of biodegradable compounds into products not susceptible to biological degradation. Nitrates (0.03 mg/L) were also detected, suggesting partial mineralization of nitrogen-containing groups. In conclusion, the combination of gamma radiation and H₂O₂ at alkaline pH proved to be highly effective for the removal of Capecitabine, representing a promising alternative for the treatment of pharmaceutical-contaminated wastewater.