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Implementation of a Middleware for the Control System of the Serial Robot
No full text57 páginasABSTRACT: this thesis presents the implementation of a middleware for the control
of an ABB industrial robot. The middleware is designed to improve the robot’s
performance and simplify its control. The following includes a theoretical
framework that covers topics such as industrial robots, direct and inverse
kinematics, trajectory planning, and middleware development. The middleware
is implemented using the Robot Operating System (ROS). It was tested on a
simulation of the ABB IRB 140 robot, as well as, on a 3 degrees-of-freedom
physical manipulator built for this project. The results show that the middleware
improves the robot’s performance by taking care of the low level programming.PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a
Evaluación de un cementante activado alcalinamente basado en residuos industriales y urbanos extruido por impresión 3D
No full text66 páginasRESUMEN: el proyecto propone evaluar una mezcla de cementante activado alcalinamente con el objetivo de reducir los residuos de construcción y aprovechar materiales reciclados en la fabricación de cemento. Además, se busca aprovechar los beneficios de la impresión 3D, como la reducción de costos y el aumento de la eficiencia en la construcción. Para lograr este objetivo, se realizarán ensayos en estado fresco y endurecido de diferentes especímenes con el fin de encontrar un cementante activado alcalinamente que cumpla con las características adecuadas para el montaje en una impresora 3D y que tenga una resistencia apropiada. Estos ensayos incluirán pruebas de fluidez, tiempo de fraguado en estado fresco, y pruebas de resistencia a compresión en estado endurecido del material los cuales se regirán según la Norma Técnica Colombiana (NTC) 111, 118 y 673.
La implementación de este proyecto podría tener varios beneficios. En primer lugar, permitiría reducir la cantidad de residuos de construcción, lo que contribuiría a la protección del medio ambiente y a la conservación de los recursos naturales. Además, el uso de materiales reciclados en la fabricación de cemento ayudaría a disminuir la huella de carbono del sector constructivo. Por otro lado, la utilización de la tecnología de impresión 3D en la construcción de viviendas podría proporcionar una solución eficiente y rápida para abordar el desafío de proporcionar viviendas asequibles y accesibles a una gran cantidad de personas. La automatización del proceso constructivo podría reducir los costos de mano de obra y mejorar la seguridad de los trabajadores. Además, la posibilidad de personalizar las estructuras antes de la impresión permitiría adaptarse a las necesidades específicas de cada proyecto.
Así mismo, el implementar la tecnología de la impresora 3D permite encontrar una nueva rama de investigación innovadora en Colombia, logrando alcanzar a potencias tales como Estados Unidos, China, Francia, etc., que son países pioneros en el desarrollo de losas, viviendas sociales y construcciones comerciales con distintas impresoras 3D y que apuntan a ampliar las investigaciones a tal punto que el porcentaje de construcción con este tipo de tecnologías aumente.
Finalmente, es importante resaltar que los resultados esperados derivan de un avance científico para implementar este tipo de tecnologías en el país. Así mismo se espera que este cementante activado alcalinamente proporcione una alternativa viable mucho más generosa con el ambiente y sea igual de segura que el cemento Portland tradicional.ABSTRACT: the project proposes to evaluate alkali-activated cementitious mix with the objective of reducing construction waste and taking advantage of recycled materials in the manufacture of cement. In addition, it seeks to take advantage of the benefits of 3D printing, such as cost reduction and increased efficiency in construction. To achieve this goal, fresh and hardened state tests will be carried out on different specimens to find an alkali-activated cementitious material that meets the appropriate characteristics for assembly in a 3D printer and that has an appropriate strength. These tests will include fluidity tests, setting time in the fresh state, and compressive strength tests in the hardened state of the material which will be governed according to the Colombian Technical Standard (NTC) 111, 118 and 673.
The implementation of this project could have several benefits. First, it would reduce the amount of construction waste, which would contribute to environmental protection and the conservation of natural resources. In addition, the use of recycled materials in the manufacture of cement would help reduce the carbon footprint of the construction sector. On the other hand, the use of 3D printing technology in housing construction could provide an efficient and rapid solution to address the challenge of providing affordable and accessible housing to many people. Automating the construction process could reduce labor costs and improve worker safety. In addition, the ability to customize structures prior to printing would allow them to be tailored to the specific needs of each project.
Likewise, the implementation of the 3D printer technology allows finding a new branch of innovative research in Colombia, achieving to reach powers such as the United States, China, France, etc. These countries are pioneers in the development of slabs, social housing and commercial buildings with different 3D printers and aim to expand research to such an extent that the percentage of construction with this type of technology increases.
Finally, it is important to highlight that the expected results derive from a scientific advance to implement this type of technologies in the country. It is also expected that this alkali-activated cementitious material will provide a viable alternative that is much more environmentally friendly and as safe as traditional Portland cement.PregradoIngeniero(a) Civi
Evaluación del proceso de obtención de biochar a partir de pellets de biomasa en un reactor vertical de pirólisis lenta
No full text73 páginasRESUMEN: el aprovechamiento de los residuos orgánicos provenientes de la agroindustria es un reto tanto a nivel local como internacional, su transformación a través de procesos termoquímicos es una vía en exploración que muestra resultados prometedores, sin embargo, no se ha planteado de manera concreta la peletización de fique con el objetivo de estudiar las características del biochar y su dependencia en los parámetros de elaboración. En este trabajo de investigación se realiza un ensayo de producción de pellets de Fique, su pirólisis en 2 temperaturas (550ºC y 700ºC) y 3 tiempos de remanencia (45 min, 90 min y 180 min) utilizando un reactor vertical de lecho fijo a una tasa de calentamiento de 10ºC/min. Se realiza un estudio para determinar la relación de estos parámetros con su encogimiento, pH, estructura morfológica y área superficial o porosidad. Se encuentran rendimientos en seco del 25% y 30% para los 550ºC y 700ºC respectivamente, además de evidenciar un encogimiento radial entre 22,57% de su diámetro inicial y 27.01%. Con respecto al pH no se encuentra una relación significativa que permita establecer una dependencia. El área superficial para los pellets de char producidos a partir de fique pirolizado a las temperaturas mencionadas está entre los 8,9678 m2/g y 13,3010 m2/g para 550ºc y 700ºC respectivamente.ABSTRACT: the utilization of organic waste from the agro-industry is a challenge both locally and internationally. Its transformation through thermochemical processes is an exploratory pathway that shows promising results. However, the pelletization of fique to study the characteristics of biochar and its dependence on the production parameters has not been concretely proposed. In this research work, a trial is conducted for the production of Fique pellets, their pyrolysis at 2 temperatures (550°C and 700°C) and 3 residence times (45 min, 90 min, and 180 min) using a vertical fixed-bed reactor with a heating rate of 10°C/min. A study is carried out to determine the relationship of these parameters with their shrinkage, pH, morphological structure, and surface area or porosity. Dry yields of 25% and 30% are found for 550°C and 700°C, respectively, in addition to showing a radial shrinkage between 22.57% of its initial diameter and 27.01%. Regarding pH, no significant relationship is found that allows establishing a dependence. The surface area for the char pellets produced from pyrolyzed fique at the mentioned temperatures is between 8.9678 m2/g and 13.3010 m2/g for 550°C and 700°C, respectively.PregradoIngeniero(a) Mecánico(a
Comparación de los impactos ambientales de la generación de energía solar fotovoltaica a varias escalas
No full text76 páginasRESUMEN: La crisis climática ha hecho que el mundo piense en otras formas de generar energía, ya que la forma tradicional, usando combustibles fósiles, es uno de los mayores aportantes de emisiones de dióxido de carbono. Debido a esto se plantearon metas y acuerdos en la COP21 y los Objetivos de Desarrollo Sostenible – ODS para realizar una transición energética limpia y justa. Colombia ha participado activamente y se ha propuesto metas ambiciosas, para esto se plantea una transición energética que gira en torno a la generación fotovoltaica, debido al alto potencial con el que cuenta.
Dadas las problemáticas ambientales y sociales de las formas tradicionales de generación de energía en el país (hidroeléctricas y termoeléctricas) a gran escala, es necesario determinar los impactos ambientales de la generación de energía solar fotovoltaica en Colombia.
Para lograrlo se realizó una búsqueda y se solicitaron EIA y licencias ambientales de algunos proyectos, con estos documentos se determinaron los impactos ambientales, luego se seleccionó la metodología CONESA para darle valores numéricos a los impactos ambientales, debido a que era la metodología usada en la mayoría de los proyectos, posteriormente se creó un formato de matriz CONESA con todos sus criterios y los impactos encontrados anteriormente. Esta matriz se implementó a todos los proyectos para lograr homogeneidad en los datos y luego se realizaron correlaciones con estos datos y algunas variables cuantificables presentes en los documentos.
Se encontró que las calificaciones de las matrices físicas y bióticas están relacionadas con la afectación al bosque o la cobertura de mayor importancia ecológica y la construcción de una ZODME puede afectar la calificación de la dimensión social. También, las calificaciones de cada dimensión están relacionadas con el número de impactos presentes en cada una de ellas, por último, el área requerida está relacionada con la capacidad instalada.ABSTRACT: The climate crisis has made the world think about other ways of generating energy, since the traditional way, using fossil fuels, is one of the biggest contributors to climate change. Due to this, goals and agreements were raised at COP21 and the SDGs to carry out a clean and fair energy transition, Colombia has actively participated, and ambitious goals have been proposed, for this an energy transition that revolves around photovoltaic generation is proposed. due to the high potential, it has.
Given the environmental and social problems of the traditional forms of energy generation in the country (hydroelectric and thermoelectric) on a large scale, it is necessary to determine the environmental impacts of photovoltaic solar energy generation and determine which of the two generation alternatives is better, small scale (less than 1 MW) or large scale (greater than 1MW). For this, a comparison of the Conesa Matrices will be made, the large-scale matrices will be extracted from the Environmental Impact Studies approved by the environmental authority and the small-scale ones will be designed and implemented in urban and rural projects.
To achieve this, a search was made, and EIA and environmental licenses were requested for some projects, with these documents the environmental impacts were determined, then the CONESA methodology was selected to give numerical values to the environmental impacts, because it was the methodology used in most of the projects, then a CONESA matrix format was created with all its criteria and the impacts previously found. This matrix was implemented in all the projects to achieve homogeneity in the data and then correlations were made with this data and some quantifiable variables present in the documents.
It was found that the ratings of the physical and biotic matrices are related to the impact on the forest or the most ecologically important cover and the construction of a ZODME can affect the rating of the social dimension. Also, the ratings of each dimension are related to the number of impacts present in each of them, and finally, the required area is related to the installed capacity.PregradoIngeniero(a) Ambiental1
Evaluación de la calidad del agua del Humedal Barbacoas (Marinilla): estrategias para su conservación, protección del recurso hídrico y minimización de impactos ambientales negativos actuales y futuros
No full text62 páginasRESUMEN: el Humedal Barbacoas, ecosistema catalogado como Parque Ambiental, es un área natural importante para el municipio de Marinilla gracias a las dinámicas de abastecimiento de agua potable, la presencia de biodiversidad y por el valor cultural que ofrece a los habitantes del municipio. Actualmente, existen impactos ambientales negativos debido a actividades antrópicas que se llevan a cabo en su entorno. Por ello, el presente trabajo tuvo como objetivo identificar los impactos ambientales que inciden sobre la calidad del agua del humedal y la quebrada Barbacoas, y, a partir de ello, proponer estrategias de manejo y mitigación de estos. De esta manera, se realizaron varias visitas de campo a lo largo del año 2022 para reconocer los contextos ambientales, sociales y económicos del lugar; así como para la toma y análisis de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. Adicionalmente se realizó una revisión bibliográfica y obtención de información primaria, por medio de encuestas y entrevistas a los actores que interactúan con el humedal.
Se estableció que en algunos puntos del humedal la calidad del agua presenta un estado entre regular y deficiente, debido a la presencia de residuos sólidos en la fuente de agua, exceso de maleza, baja cobertura vegetal, especies invasoras, presencia de ganado vacuno y equino, entre otros. Posteriormente, se realizó un análisis de los impactos y amenazas presentes en el humedal y su origen. Con base en esto, se diseñó una serie de estrategias para los diferentes impactos identificados, por medio de fichas, las cuales incluyen planes de manejo y control y seguimiento de estas. En resumen, se plantea la implementación de monitoreo, reforestación, gestión de residuos, educación ambiental y mantenimiento de vías, que podrían aplicarse para disminuir y mitigar las afectaciones al humedal Barbacoas, y que tienen origen, principalmente, en las actividades agrícolas y domésticas de la comunidad cercana al humedal.ABSTRACT: the Barbacoas Wetland, an ecosystem cataloged as an Environmental Park, is an important natural area for the municipality of Marinilla thanks to the dynamics of drinking water supply, the presence of biodiversity and the cultural value it offers to the inhabitants of the municipality. Currently, there are negative environmental impacts due to anthropic activities that are carried out in its surroundings. For this reason, the present work aimed to identify the environmental impacts that affect the water quality of the wetland and the Barbacoas brook, and, based on this, propose management and mitigation strategies for these. In this way, several field visits were made throughout the year 2022 to recognize the environmental, social and economic contexts of the place, as well as for the taking and analysis of physicochemical and microbiological parameters. Additionally, a bibliographic review was carried out and primary information was obtained, through surveys and interviews with the actors that interact with the wetland.
It was established that in some points of the wetland the quality of the water presents a state between regular and deficient, due to the presence of solid residues in the water source, excess weeds, low vegetation cover, invasive species, presence of cattle and horses, among others. Subsequently, an analysis of the impacts and threats present in the wetland and its origin was carried out. Based on this, a series of strategies were designed for the different impacts identified, by means of sheets, which include management and control plans and follow-up of these. In summary, the implementation of monitoring, reforestation, waste management, environmental education and road maintenance is proposed, which could be applied to reduce and mitigate the effects on the Barbacoas wetland, and which originate mainly in the agricultural and domestic activities of the community near the wetland.PregradoIngeniero(a) Ambienta
Metodología de identificación de proyectos de generación de energía eléctrica a partir de FNCER en el SIN
No full text102 páginasRESUMEN: este trabajo aporta un procedimiento que permite identificar y evaluar zonas estratégicas para el estudio y posterior inversión en proyectos con FNCER, minimizando el riesgo asociado a la incertidumbre que se tiene en las etapas iniciales del proyecto. El aumentar la posibilidad de estudio y posible inversión en proyectos de generación con FNCER responde a la necesidad actual de diversificar la matriz de generación y de aumentar la participación de las energías renovables no convencionales en esta.
A diferencia de otras metodologías de identificación de proyectos de generación de energía, la propuesta no se basa en la disponibilidad del recurso como criterio principal para identificar la zona de interés donde se pretende desarrollar el proyecto, sino que a partir de un análisis de información del sector eléctrico utiliza un mapa de restricciones eléctricas del sistema interconectado nacional para identificar cuáles de ellas podrían ser aliviadas con la generación propuesta, Solar fotovoltaica o PCH. Con el mapa de restricciones eléctricas, elaborado a partir de un diagnóstico de red de XM, se realiza una superposición de mapas entre el mapa descrito y los mapas de potencial de recurso solar y PCH elaborados por el ministerio de minas y energía, con el fin de seleccionar el recurso de mayor potencial presente en la zona de interés (zona con restricción eléctrica).
A partir de este punto la metodología se basa en proponer fuentes de acceso a la información del sector eléctrico, además de la utilización de herramientas (SIG) como el software ArcGIS ArcMap, Tremarctos-Colombia, NSRDB y métodos para el dimensionamiento de una central solar fotovoltaica y una central hidroeléctrica que facilitan el estudio de viabilidad de estos proyectos para apoyar decisiones de inversión.
Por último, se realizó un caso de estudio en una zona cercana a una subestación con restricciones eléctricas, que permitió verificar la facilidad de utilización de la metodología y la baja inversión que se necesita para su desarrollo. En el caso de estudio específicamente se verifico la viabilidad financiera, ambiental y técnica de una central solar fotovoltaica dimensionada con el software PVSyst 7.4. Obteniendo como resultados un alto potencial del recurso solar en el área de interés (5.26 kWh/m2 día) y una alta posibilidad de conexión debida a la disponibilidad de capacidad en la subestación y a la corta distancia de la línea de conexión del proyecto a la subestación. En cuanto al análisis financiero, el proyecto resulta ser financieramente atractivo, presentando una tasa interna de retorno de 19.2% y un valor presente neto de COP 25,846,000,000. In addition, the environmental and sociocultural constraints for the site were verified and none were identified that would restrict the proper execution of the projectPregradoIngeniero(a) Mecánico(a
Uso de imágenes de radar para el análisis de deformaciones longitudinales en el Proyecto Vial Puerta de Hierro entre los municipios del Carmen de Bolívar y San Jacinto
No full text125 páginasRESUMEN: el monitoreo de los hundimientos en la superficie terrestre se ha convertido en un desafío creciente para los responsables de proyectos civiles, especialmente aquellos relacionados con la infraestructura vial. Esto se debe a la necesidad constante de asegurar que las carreteras se mantengan en condiciones óptimas para su funcionamiento. Por esta razón, es relevante la investigación y desarrollo de nuevas metodologías que busquen la eficiencia y economía en la supervisión de estos proyectos, ya que, en la actualidad, llevar a cabo este tipo de actividades en proyectos de gran envergadura puede resultar costoso. Técnicas como la que se describe en esta investigación surgen como una alternativa viable debido a su bajo costo y su capacidad para abarcar áreas extensas de terreno. En este estudio en particular se analizó un tramo del proyecto vial Puerta de Hierro, ubicado entre los municipios de El Carmen de Bolívar y San Jacinto, en el departamento de Bolívar. El análisis se centró en la estimación de deformaciones en tres puntos críticos utilizando la técnica DInSAR durante dos periodos de tiempo contiguos, correspondientes a los meses de junio y agosto de 2021. Para llevar a cabo este análisis, se utilizaron tres imágenes satelitales de radar que cubrían el tramo de carretera en cuestión. Los resultados obtenidos fueron comparados con tres mediciones topográficas tomadas en el mismo intervalo de tiempo. La primera medición se consideró como referencia, mientras que las dos siguientes correspondían a cada par de imágenes procesadas para el estudio. De esta manera, se validaron los datos obtenidos mediante la técnica DInSAR, revelando errores porcentuales promedio de 18%. Estos errores proporcionan una indicación de la precisión de la técnica y su idoneidad para identificar las áreas más afectadas en el proyecto objeto de estudio, de las que se encontró que en 5 de los 6 puntos identificados se presentaron deformación en el proyecto. Este estudio concluye que la técnica de percepción remota puede ser una excelente opción para monitorear la superficie terrestre en proyectos de infraestructura vial. Además, se alienta a profundizar en la investigación de esta técnica para mejorar su precisión, especialmente en relación con las condiciones topográficas del país.ABSTRACT: monitoring subsidence on the earth's surface has become a growing challenge for those responsible for civil projects, especially those related to road infrastructure. This is due to the constant need to ensure that roads are maintained in optimal condition for operation. For this reason, the research and development of new methodologies that seek efficiency and economy in the supervision of these projects is relevant, since, currently, carrying out this type of activities in large projects can be expensive. Techniques such as the one described in this research emerge as a viable alternative due to its low cost and its ability to cover large areas of land. In this study, a section of the Puerta de Hierro road project was analyzed, located between the municipalities of El Carmen de Bolívar and San Jacinto, in the department of Bolívar. The analysis focused on the estimation of deformations at three critical points using the DInSAR technique during two contiguous time periods, corresponding to the months of June and August 2021. To carry out this analysis, three radar satellite images were used that They covered the stretch of road in question. The results obtained were compared with three topographic measurements taken in the same time interval. The first measurement was demonstrated as a reference, while the next two corresponded to each pair of images processed for the study. In this way, the data obtained through the DInSAR technique was validated, revealing average percentage errors of 18%. These errors provide an indication of the precision of the technique and its suitability to identify the most affected areas in the project under study, of which it was found that deformation occurred in the project in 5 of the 6 points identified. This study concludes that the remote sensing technique can be an excellent option to monitor the earth's surface in road infrastructure projects. In addition, it is encouraged to further research this technique to improve its precision, especially in relation to the topographic conditions of the country.PregradoIngeniero(a) Civi
Informe Semillero de Investigación 2023-1
No full textEl semillero tiene como objetivo investigar y proponer métodos que permitan apoyar la formación de los estudiantes en los temas relacionados a productividad en el sector de la construcción, con énfasis en la eficiencia de recursos, la ejecución impecable y la industrialización del sector. En este informe se presnetan los resultados del semestre 01-202301-202
Informe Semillero de Investigación 2023-1
No full text5 páginasSe realiza el infrome del semillero a modo de artículo IEEE, en donde se evidencia el paso a paso del aprendizaje de la metodología REM y la implementación de esta en el diseño de un conversor DC-DC reductor tipo buck, para demostrar su versatilidad en el mundo de la ingeniería
Variaciones microestructurales en aceros para rieles sometidos a esmerilado
No full text85 páginasRESUMEN: el esmerilado de rieles es una estrategia de mantenimiento usada para eliminar daños en la superficie del riel generados durante la operación comercial del tren. Algunos de estos daños, como la capa blanca (CB o WEL’s de las siglas en inglés (White Etching Layer)) y la deformación plástica, parecen estar relacionados con respuestas no deseadas del material. Existe evidencia que relaciona la aparición de CB y Deformación plástica, con el proceso de esmerilado. Esta investigación establece una metodología para crear variaciones microestructurales en cupones de riel, usando una pulidora comercial. La profundidad y velocidad de corte fueron controladas en esta serie de experimentos. Las muestras se extrajeron de las regiones afectadas y se sometieron a caracterización vía microscopia óptica (OM) y microscopia electrónica (SEM). La respuesta mecánica se evaluó mediante la toma de micro durezas. El análisis morfológico de las variaciones microestructurales permitió concluir que la deformación plástica tiene un papel importante en el inicio y la evolución de las WEL´s, pero no es el único factor. De acuerdo con la literatura técnica, parece que la temperatura flash producida durante el pulido podría estar implicada. Sin embargo, este estudio no pudo recoger evidencias concretas al respecto. A futuro, entender la relación entre los parámetros de esmerilado, la aparición de variaciones microestructurales, y el rol del calor generado durante el proceso, permitirán establecer parámetros de esmerilado que prolonguen la vida útil del riel.ABSTRACT: rail-grinding is a maintenance strategy used to remove rail surface damages produced during railway commercial operation. Some of these damages such as White Etching Layers (WEL´s) and plastic deformation regions seem to be related to undesirable mechanical rail steel responses. There is evidence linking rail-grinding with WEL’s and plastic deformation below the surface. This project stablishes a methodology to create these microstructural changes in rail coupons using a commercial grinding machine. Depth and cutting speed were controlled during the grinding tests. Samples were extracted from the tested surfaces to be characterized via light optical (LOM) and scanning electron microscopy (SEM). Hardness measurements were also taken to evaluate microstructural mechanical response. The microstructural variations morphology analysis allowed to conclude plastic deformation has a significant role in WEL´s beginning and evolution, but it is not the only factor. According to technical literature, it seems grinding flash temperature could be involved. However, this study was not able to collect certain evidences about it. To the future, understanding the relationship between grinding parameters, the occurrence of microstructural variations, and the role of heat generated during the process, would allow to set rail-grinding parameters that will ensure the longevity and reliability of the railways systems.PregradoIngeniero(a) Mecánico(a