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Design of interconnection modules and web monitoring for a conventional grid backup system in DIEE Shed
No full textEste proyecto presenta el diseño e implementación de un sistema de respaldo basado en fuentes AC/DC para la plataforma energética DIEE Shed, con el propósito de complementar la generación renovable instalada y garantizar la continuidad operativa del prototipo. La solución integra módulos de interconexión basados en un puente rectificador KBPC5010 y sensores INA260 conectados a una Raspberry Pi 4 mediante comunicación I²C, junto con un sistema de monitoreo web que aprovecha la arquitectura existente para el procesamiento y visualización de datos. Metodológicamente, se desarrollaron los módulos electrónicos, se configuró la adquisición y transmisión de datos hacia la base de datos utilizada por la página web y se realizaron pruebas experimentales en cuatro frentes: activación del respaldo ante desconexión de la batería, comportamiento del sistema durante la descarga progresiva de la fuente principal, verificación de la comunicación I²C entre los sensores y la Raspberry Pi, y validación del envío de registros hacia la base de datos. Los resultados demuestran que el respaldo AC/DC entra en operación de forma inmediata cuando la fuente renovable resulta insuficiente, manteniendo estable el bus de continua y evitando apagados del sistema de monitoreo; además, las lecturas de los INA260 y su registro en la plataforma web resultan coherentes y confiables. En conjunto, la solución fortalece el valor académico del DIEE Shed al consolidarlo como un caso de estudio de integración híbrida renovable–red con respaldo monitorizado.This project presents the design and implementation of an AC/DC backup system for the DIEE Shed experimental energy platform, aimed at complementing the existing renewable generation and ensuring continuous operation of the prototype. The proposed solution integrates interconnection modules based on a KBPC5010 bridge rectifier and INA260 sensors connected to a Raspberry Pi 4 via I²C communication, together with a web monitoring system that leverages the existing architecture for data processing and visualization. The methodology included the design of the electronic modules, the configuration of data acquisition and transmission towards the database used by the web interface, and experimental testing in four main aspects: activation of the backup when the battery is disconnected, system behavior during progressive discharge of the main source, verification of I²C communication between the sensors and the Raspberry Pi, and validation of data delivery to the database. The results show that the AC/DC backup system operates immediately when the renewable source becomes insufficient, keeping the DC bus stable and preventing shutdowns of the monitoring system; furthermore, the INA260 readings and their registration on the web platform are consistent and reliable. Overall, the solution enhances the academic value of the DIEE Shed by establishing it as a case study of hybrid renewable–grid integration with monitored backup
Reconfigurando el entorno urbano
Full text linkEl proyecto de grado “Reconfigurando el Entorno Urbano” (primer libro) aborda la problemática del crecimiento informal en zonas de protección ambiental en Santa Marta, con un enfoque en el barrio Gaira y el cerro La Llorona. En una primera etapa, se realizó un análisis general del barrio, identificando sus equipamientos, problemáticas y principales carencias. Posteriormente, el estudio se centró en el cerro La Llorona, una zona de alto valor ecológico por su ecosistema de bosque seco tropical, que actualmente está amenazada por asentamientos informales que carecen de servicios básicos y generan un notable impacto ambiental. La investigación y el proyecto se basan en los principios del urbanismo paisajístico (segundo libro), proponiendo una estrategia integral que articula el reordenamiento urbano con la restauración ecológica. Teniendo en cuenta la topografía del lugar, se retoman técnicas constructivas ancestrales Tairona, como terrazas, canales de irrigación y muros de contención, que permiten estabilizar el terreno y gestionar el agua de forma eficiente. Además, se incorpora vegetación y una red de senderos diseñados para estimular los sentidos y enriquecer la experiencia de las personas. El objetivo es plantear un modelo de ocupación sostenible en laderas, donde la infraestructura no solo mitigue riesgos, sino que también promueva el bienestar comunitario y la conservación del paisaje. Este proyecto demuestra cómo el diseño urbano puede convertirse en una herramienta de equilibrio entre lo natural y lo social.PregradoArquitect
Demand management system for the UNIGRID Laboratory
No full textEl crecimiento sostenido de la demanda eléctrica y la variabilidad asociada a las fuentes renovables incrementan la necesidad de mecanismos que mantengan la estabilidad operativa en redes de distribución. En el laboratorio UNIGRID no existía una plataforma que permitiera reproducir estos fenómenos ni evaluar estrategias de gestión de demanda (DR), limitando el análisis experimental. Este proyecto diseña e implementa un sistema de DR siguiendo un proceso ingenieril estructurado basado en requerimientos, criterios comparativos y alternativas de control. El diseño se desarrolló bajo el marco normativo colombiano —RETIE, NTC 2050 y lineamientos CREG 038 de 2014— y estándares IEEE aplicables a automatización, comunicación y microredes (IEEE 2030, IEEE 1547, IEEE C37.1).
Tras evaluar esquemas Hopping, DLC y Band-Seeking mediante criterios de reducción de pico, control centralizado, adaptabilidad y costo, se seleccionó Band-Seeking como alternativa óptima. La solución integra PLCs Mitsubishi FX3U, medidores PM5500, comunicación Modbus TCP/RTU, un módulo de bypass en Python y un SCADA basado en JSON-SCADA. Durante la validación se registró una tasa de éxito del 88,5 % en 226 comandos y un tiempo medio de respuesta de 13,77 s. En operación DR, el sistema redujo el pico en 6,67 % y el PAR en 6,03 %, manteniendo estable la energía consumida. Estos resultados demuestran el impacto del diseño, al habilitar en el laboratorio una plataforma funcional para el estudio y validación de estrategias DR en microrredes bajo condiciones controladas y alineadas con la normativa vigente.The increasing electricity demand and the variability introduced by renewable energy sources highlight the need for mechanisms that support operational stability in distribution networks. The UNIGRID laboratory lacked a platform to reproduce these conditions and evaluate demand response (DR) strategies, limiting experimental analysis. This project designs and implements a DR system following a structured engineering process, including requirements definition, criterion-based evaluation, and alternative selection. The development considers the Colombian regulatory framework—RETIE, NTC 2050, and CREG Resolution 038-2014—and relevant IEEE standards for automation, communication, and microgrids (IEEE 2030, IEEE 1547, IEEE C37.1).
Three DR strategies—Hopping, DLC, and Band-Seeking—were evaluated using criteria such as peak reduction, centralized control capability, adaptability, and cost. Band-Seeking was selected as the most suitable alternative. The implemented solution integrates Mitsubishi FX3U PLCs, Schneider PM5500 meters, Modbus TCP/RTU communication, a Python-based bypass module, and a JSON-SCADA supervisory layer. Validation results show an 88.5% command success rate across 226 operations and an average response time of 13.77 s. With DR enabled, peak demand decreased by 6.67% and the Peak-to-Average Ratio by 6.03%, while total energy remained stable. These outcomes demonstrate the impact of the proposed design, providing a fully functional platform for analyzing DR strategies in microgrid environments under controlled and standards-compliant conditions
Ruta ecoturística integral: Ciénaga de la Caimanera
No full textEste proyecto propone una ruta ecoturística integral en la Ciénaga de la Caimanera, en Coveñas, Sucre, como respuesta a las problemáticas derivadas del cambio climático, el crecimiento urbano descontrolado y el deterioro de ecosistemas costeros estratégicos. El proyecto se fundamenta en los principios del urbanismo ecológico, la arquitectura vernácula, la restauración ambiental y el ecoturismo sostenible, con el objetivo de fomentar un desarrollo territorial equilibrado que articule conservación ambiental, regeneración del paisaje y participación comunitaria. Para el desarrollo del proyecto, se adoptó una metodología cualitativa organizada en tres fases: contextualización y diagnóstico territorial, elaboración de propuestas conceptuales, y formulación de soluciones finales. Las actividades incluyeron visitas de campo, revisión bibliográfica, consultas a comunidades locales y autoridades, así como levantamientos cartográficos y análisis de referentes arquitectónicos. Estas acciones permitieron una comprensión integral de las dinámicas ecológicas, sociales y culturales de Coveñas. Como resultado, se diseñó una red de rutas ecoturísticas y módulos arquitectónicos adaptados al entorno natural, integrando estrategias de restauración ecológica con especies nativas y tecnologías pasivas para la adaptación al cambio climático. La propuesta permite conectar el área urbana con los ecosistemas costeros de manera armónica, promoviendo la educación ambiental, el ecoturismo y la pesca artesanal.PregradoArquitect
Sencia: diseño de aplicación interactiva para el diseño de espacios educativos infantiles
Full text linkLas guarderías y espacios educativos infantiles desempeñan un papel crucial en el desarrollo temprano de los niños. Estos espacios infantiles no solo cumplen una función de cuidado, sino que también representan los primeros contactos estructurados de los niños con el aprendizaje. Sin embargo, en muchos casos el diseño de estos entornos se enfoca en aspectos superficiales sin tener en cuenta los estudios científicos detrás del desarrollo de los niños, como es el uso de colores vibrantes y formas llamativas sin una comprensión profunda de cómo impactan dicho desarrollo. Los niños en sus primeros años aprenden y exploras a través de los sentidos, debido a esto los entornos son una oportunidad importante para el aprendizaje y no ser un limitante en su potencial de desarrollo. Este proyecto respondió a esa necesidad mediante la creación de una aplicación informativa para educadores, centrada en los elementos que favorecen el desarrollo cognitivo y sensorial en niños de 2 a 3 años. A lo largo del proceso, se seleccionaron teorías pedagógicas actuales, se diseñaron contenidos interactivos accesibles, y se analizaron tanto recursos físicos como digitales utilizados en el aula. La participación directa de docentes fue clave para validar los contenidos y entender los desafíos reales del entorno educativo. Como resultado, se logró una herramienta coherente tanto a nivel visual como funcional, orientada a mejorar las experiencias de aprendizaje en la primera infancia desde un enfoque informado y sensible al contexto real.PregradoDiseñador Grafic
Aulas develadas 5
Full text linkEste volumen reúne proyectos que integran tecnologías, metodologías activas y estrategias de evaluación centradas en el aprendizaje. Desde la autoevaluación en cursos STEM hasta el uso de cómics y videos interactivos para enseñar anatomía en inglés, pasando por propuestas para mejorar la alimentación saludable o fortalecer el pensamiento espacial en ingeniería, estas páginas ofrecen evidencia de que enseñar puede ser un acto de creación, análisis y mejora continua.Aulas develadas 5 es una poderosa compilación de experiencias reales de innovación pedagógica impulsadas por profesores de la Universidad del Norte. Cada capítulo es un testimonio del potencial transformador de la investigación en el aula
Rediseño de almacén considerando obstrucciones sistemáticas de mercancía en tránsito mediante ampliación de capacidad y plan de reordenamiento
Full text linkEn bodegas con distribución en U, el área de despacho suele ser una de las más congestionadas, ya que por allí ingresan y salen los materiales. En la bodega analizada en Barranquilla, esto generaba un cuello de botella durante temporadas de alta demanda, especialmente por la acumulación de pedidos en tránsito, es decir, aquellos que llegan desde otras sedes del país y deben ser gestionados y despachados. Al ubicarse estas cajas en el área de despacho, saturaba el espacio, afectando el flujo operativo, incrementando los tiempos de procesamiento y generando horas extras. Además, se sufrían incumplimientos y penalizaciones contractuales. El objetivo del proyecto fue resolver esta obstrucción mediante una solución estructural. Tras evaluar diferentes alternativas, se eligió añadir una altura al rack más cercano al área de despacho, creando un cuarto entrepaño, reordenando la distribución y habilitando un espacio exclusivo para el inventario en tránsito. La metodología incluyó el diagnóstico del problema, diseños de solución, implementación y prueba piloto. Los resultados fueron positivos: el tiempo promedio de permanencia de cada caja en la zona de despacho bajó de casi 3 días a 97 minutos, se redujeron los tiempos de procesamiento en un 20 % y se eliminaron las penalizaciones. Además, se analizaron riesgos operativos y se tomaron medidas de seguridad laboral. Se concluyó que la intervención no solo resolvió el cuello de botella, sino que mejoró la competitividad de la empresa al optimizar sus operaciones logísticas y elevar su nivel de servicio al cliente.PregradoIngeniero Industria
Battery energy storage system for frequency support
No full textLa reducción de inercia causada por la creciente penetración de generación renovable no síncrona incrementa la severidad de las desviaciones de frecuencia ante perturbaciones, comprometiendo los límites operativos exigidos por la CREG 025 de 1995 y los requisitos de respuesta primaria de frecuencia establecidos en la CREG 060 de 2019. Este estudio desarrolla el diseño integral de un sistema de almacenamiento con baterías (BESS) para soporte primario en un sistema de transmisión, integrando modelado dinámico, criterios normativos y restricciones operativas.
El análisis se realizó sobre el sistema IEEE de 9 nodos, evaluando cuatro tipos de disturbios: contingencias N-1, cortocircuitos trifásicos, variaciones abruptas de carga y cambios súbitos de generación. A partir de 27 simulaciones por escenario (convencional y alta renovable), se caracterizaron nadir, RoCoF y tiempo de recuperación, y se determinaron los requerimientos energéticos y de potencia del BESS. El diseño consideró tiempos de reacción <2 s, establecimiento <15 s y sostenimiento ≥30 s, en conformidad con el marco regulatorio.
Para validar objetivamente el impacto del BESS, se aplicó una prueba t de Student para muestras emparejadas, demostrando reducciones estadísticamente significativas en el nadir, en el RoCoF y en los tiempos de reingreso al rango 59.8–60.2 Hz. En todos los tipos de perturbación, el BESS mejoró de manera consistente el desempeño dinámico del sistema.
Los resultados confirman que un BESS adecuadamente dimensionado y ubicado mitiga los efectos de la baja inercia, aumenta la resiliencia del sistema ante disturbios severos y constituye una solución técnicamente robusta para fortalecer la estabilidad de frecuencia en redes de transmisión modernas.The increasing share of non-synchronous renewable generation has reduced rotational inertia in modern power systems, intensifying frequency deviations during disturbances and challenging compliance with operational limits defined by CREG 025 of 1995 and primary frequency response requirements in CREG 060 of 2019. This study presents the complete engineering design of a Battery Energy Storage System (BESS) for primary frequency support at the transmission level, integrating dynamic modeling, regulatory criteria, and operational constraints.
Using the IEEE 9-bus system, four disturbance categories were evaluated: N-1 contingencies, three-phase faults, abrupt load variations, and sudden generation changes. A total of 27 simulations per scenario (conventional and high-renewable) were conducted to characterize nadir, RoCoF, and recovery time, enabling the derivation of the BESS power–energy requirements, optimal siting, and controller design. The system was engineered to comply with mandated response times (<2 s reaction, <15 s settling, ≥30 s sustain).
A paired-sample Student’s t-test was applied to quantify the effectiveness of the BESS. The statistical analysis confirmed significant improvements in nadir, RoCoF reduction, and recovery time to the 59.8–60.2 Hz regulatory band across all disturbance types.
The results demonstrate that a properly sized and located BESS effectively mitigates low-inertia vulnerabilities, enhances frequency resilience under severe disturbances, and represents a technically sound solution to support reliable operation in modern transmission networks undergoing energy transition
In vitro/ex vivo fungicide potential of submicron-emulsions prepared from some essential oils of promising plants from colombian Caribbean Region against colletotrichum gloeosporioides and fusarium oxysporum, main damage-causing phytopathogens in yam crops (Dioscorea spp.) in the department of Sucre
Full text linkYam (Dioscorea spp.) is a key crop of considerable economic and nutritional importance in the rural areas of the Colombian Caribbean, where it provides both a source of food and an alternative livelihood for smalland medium-scale farmers. In 2020, Colombia produced over 420000 tons of yam, of which more than 90% originated from the departments of Bolívar, Córdoba, and Sucre, while ca. 11500 tons were exported to the United States, Central America, the Caribbean, and Europe. Despite its economic significance, yam production in this region has experienced a yield decline of ca. 7.3%, driven by limitations in agronomic practices, adverse weather, restricted access to inputs, and increasing phytosanitary pressures. Among the main constraints are diseases caused by phytopathogenic fungi such as Fusarium oxysporum and Colletotrichum gloeosporioides, responsible for vascular wilt, tuber rot, and anthracnose, which compromise plant physiology, reduce tuber yield and quality, and impose substantial economic burdens on farmers. Traditional disease management relies heavily on synthetic fungicides, particularly benomyl, a broad-spectrum benzimidazole-carbamate fungicide. While effective, benomyl presents significant environmental and health concerns, including aquatic toxicity, soil biota disruption, and potential neurotoxic effects in humans, highlighting the urgent need for safer, sustainable alternatives. In this context, plants and their secondary metabolites [e.g., essential oils (EOs)] emerge as a promising resource for the phytopathogen control (e.g., F. oxysporum and C. gloeosporioides) due to their proven biological potential. Thus, Colombia, being a country with a wealth of plant biodiversity, would offer an abundant source of secondary metabolites (phenols, terpenoids, etc.), many of which have demonstrated potent antifungal activity. Despite these advantages, direct application of EOs in field conditions is often limited by their hydrophobicity, chemical instability, and high volatility, which reduce their bioavailability and efficacy. Advances in formulation technologies (encapsulation and emulsification), particularly at submicron levels, offer a solution to these limitations. For example, emulsions, such as colloidal systems, can be prepared as nano- or mini-emulsions, with droplet sizes ranging from a few nanometers to several hundred nanometers, using high- or low-energy techniques, including ultrasonication. These formulations enhance EO solubility in water, improve chemical stability, and increase biological activity, enabling more effective field application. In addition, the incorporation of other components into the emulsions such as mediumchain triglycerides (MCTs), can prevent destabilizing phenomena like Ostwald ripening and coalescence, prolonging the functional lifespan of EO emulsions while probably maintaining antifungal effectiveness at the same time. This doctorate research focused on the in vitro and/or ex vivo antifungal potential of EOs and their submicron emulsions against F. oxysporum and/or C. gloeosporioides isolated from yam tubers, with the aim to provide a sustainable alternative for the management of fungal disease in yam crops. The study encompassed: (i) chemical characterization of EOs via GC-FID/MS; (ii) evaluation of in vitro antifungal activity through disk diffusion and broth microdilution assays; (iii) optimization and preparation of submicron-emulsions, with or without MCT, using response surface methodology; (iv) assessment of cytotoxicity on human erythrocytes; (v) multivariate statistical analysis to correlate chemical composition and biological activity; and (vi) ex vivo validation on yam tubers for some emulsions. By integrating natural product chemistry, advanced formulation techniques, and rigorous biological assessment, this work seeks to develop environmentally safe, effective, and practical strategies to mitigate fungal diseases in yam, supporting both agricultural productivity and ecological sustainability.DoctoradoDoctor en Ciencias Naturale
Measurement and control system for a static var compensator (SVC) in the UniGrid laboratory
No full textEste proyecto desarrolló un sistema integrado de medición y control en lazo cerrado para un Compensador Estático de Reactivos (SVC) en el laboratorio UniGrid. El prototipo original operaba en lazo abierto y dependía de mediciones externas con altos retardos, lo que impedía regular potencia reactiva en tiempo real. Para solucionar esto, se diseñó una arquitectura que combina sensores ZMPT101B y ACS712, un ADC ADS1263 HAT y una Raspberry Pi 4 encargada del procesamiento digital de señales y del cálculo de valores RMS y potencia reactiva. En paralelo, se implementó un controlador PI en un Arduino Uno, optimizado mediante el método de Ziegler–Nichols y complementado con un lazo de feedforward basado en una tabla de ángulos del TCR. Además, se construyó un modelo completo del SVC en MATLAB/Simulink para validar la dinámica del sistema y ajustar los parámetros del control. La solución final incluyó una interfaz gráfica en Python y la integración física en un gabinete seguro. La validación experimental, con 20 niveles de consigna y 200 mediciones, mostró un error promedio del 3.665 %, comprobando mediante prueba de hipótesis (99 % de confianza) que el sistema cumple el criterio de precisión (<5 %). El proyecto moderniza la infraestructura del UniGrid y ofrece una herramienta académica robusta para el estudio de FACTS y compensación de potencia reactiva.This project developed an integrated closed-loop measurement and control system for a Static Var Compensator (SVC) in the UniGrid laboratory. The original prototype operated in open loop and relied on external measurements with significant delays, preventing real-time reactive power regulation. To address this, a new architecture was designed using ZMPT101B and ACS712 sensors, an ADS1263 HAT ADC, and a Raspberry Pi 4 responsible for digital signal processing and real-time RMS and reactive power computation. In parallel, a PI controller was implemented on an Arduino Uno, tuned using the Ziegler–Nichols method and complemented with a feedforward loop based on a TCR firing-angle lookup table. A full SVC model was also built in MATLAB/Simulink to validate system dynamics and refine controller parameters. The final solution included a Python graphical interface and complete physical integration inside a protected enclosure. Experimental validation with 20 reference levels and 200 measurements yielded an average error of 3.665 %, and a hypothesis test (99 % confidence) confirmed compliance with the <5 % accuracy requirement. The project modernizes the UniGrid infrastructure and provides a robust academic platform for studying FACTS devices and reactive power compensation