Mejores trabajos de grado de la Facultad de Ingeniería de la Javeriana

Pontificia Universidad Javeriana - Personería Jurídica No. 73 diciembre 12 de 1933 - Institución de Educación Superior sujeta a inspección y vigilancia por el Ministerio de Educación Nacional.

INDICE PROGRAMAS DE PREGRADO

A NUESTROS ESTUDIANTES EXCELENTES

El reconocimiento a la excelencia en la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana tiene un significado especial. Nos referimos por supuesto a estudiantes que han superado con creces los niveles de desempeño deseables en temas complejos de fundamentación y aplicación de la ingeniería. Sin embargo, es mucho más, se refiere al MAGIS ignaciano, que indica alcanzar el mayor bien posible, significa la conciencia que un estudiante va construyendo a lo largo de su formación sobre la responsabilidad que conlleva para los otros, el privilegio del conocimiento. Se refiere al compromiso que un ingeniero o ingeniera javeriana adquiere, de aplicar con sentido ético su profesión.

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

Celebro hoy la vida de nuestros egresados quienes a través de su esfuerzo y dedicación académica se han hecho acreedores al reconocimiento de Mención de Honor por su Trabajo de Grado. Nos sentimos orgullosos del trabajo que han realizado, y les invitamos, no solo a continuar este fantástico trabajo académico, sino a renovar su pasión por la ingeniería y su deseo por hacer de esta, un instrumento de cambio para nuestra sociedad.

Felicito a nuestros estudiantes reconocidos hoy por este importante logro, y también a sus amigos, compañeros, profesores y familias, en reconocimiento al trabajo en equipo que se requiere para la formación humana, para la formación en ingeniería.

PREGRADOS Programas

CARRERA DE Trabajo de Grado

INGENIERÍA CIVIL

Ingeniería de detalle del Complejo

Cultural de Funza, Cundinamarca

Autores

Santiago Gutiérrez Prieto

Nicolás López Alarcón

Diego Manosalva Ortiz

David Francisco Martínez Carrillo

Daniela Karina Martínez Velásquez

Alejandro José Osorio Elias

Julián Eduardo Plata Osorio

Valentina Rodríguez Pedraza

Santiago Ruiz Rozo

Laura Juliana Villamizar González

Directores

José Manuel De Castro Passega

Oscar Mauricio Baquero Hernández

María Alejandra Silva Ortega

Edinson Giovanni Torres Velandia

Javier Alonso Sierra Galeano

Oscar Baquero Angel

Inspirados en el proyecto del Complejo Cultural de Funza Cundinamarca, se realiza una propuesta detallada de diseño ingenieril para su construcción. Este diseño involucra un total de seis especialidades: Estructuras, Geotecnia, Hidrotecnia, BIM, Construcción y Socio – Ambiental, las cuales otorgan una perspectiva holística a este proyecto. Como parte del desarrollo de este ejercicio real de ingeniería se crea el nombre de “Bauen Leader”, equipo con el cual se estructura el trabajo desde la perspectiva, el enfoque y criterio de una compañía de ingeniería.

Cada diseño se realizó con base en normativa nacional e internacional y cumpliendo con los más altos estándares de calidad, seguridad y servicio del proyecto. Durante todo el trabajo se mantuvo como objeto resolver las necesidades sociales y culturales de la comunidad, con una propuesta de diseño concreta y que genera un valor adicional a la sociedad de Funza. Para lograr este objetivo se aplicó la metodología BIM, método con el que se buscan optimizar los procesos de diseño al mejorar las dinámicas de trabajo del grupo, identificar las interferencias en los diseños y modelar los procesos constructivos.

Las áreas de estructuras, geotecnia e hidrotecnia realizaron sus respectivos diseños, dentro del marco normativo vigente, optimizando recursos y solucionando los retos de ingeniería sin afectar la arquitectura o la funcionalidad de la estructura.

El área de socio – ambiental analizó las mejores alternativas para mejorar el uso de los recursos naturales y generar proyectos de desarrollo para comunidades vecinas del complejo. Finalmente, el área de construcción evaluó la factibilidad constructiva y económica del proyecto para garantizar que este fuera rentable y viable en su ejecución.

Sin duda alguna el éxito del trabajo de grado no recae únicamente en aspectos técnicos de ingeniería, se debe también al adecuado y colaborativo trabajo en equipo de todos los participantes en este proyecto.

INGENIERÍA ELECTRÓNICA CARRERA DE Trabajos de Grado

Planeador local para un vehículo de carga autónomo con restricciones

dinámicas

Autores

Alma Judith Sofía Trigos Calvachi

Darwin Olaya Sánchez

Director

Carlos Felipe Santacruz Rosero

Este proyecto de grado es acerca del entendimiento y desarrollo de un planeador local de tipo trayectory rollout para un vehículo de carga con restricciones dinámicas en MATLAB con sus respectivas simulaciones en el ambiente de simulación de Simulink. Este se desarrolló con el fin de mejorar el funcionamiento de los vehículos de carga autónomos, teniendo en cuenta que el trabajo realizado con dichos vehículos es un trabajo repetitivo y con una alta probabilidad de accidentalidad.

Para llevarlo a cabo se implementaron tres tipos de modelo de planta lo cual permitió brindarle distintos grados de fidelidad y agilidad al planeador, logrando observar diferentes factores que pueden afectar su funcionamiento. Igualmente, se implementaron restricciones entre las cuales se encuentran: las limitaciones de los actuadores del vehículo de carga, cercanía de la trayectoria a seguir, la velocidad de referencia ingresada y la evasión de los obstáculos presentes (dinámicos y estáticos). Finalmente, teniendo en cuenta que se debe cumplir la norma ISO 26262 la cual es un estándar de seguridad funcional para los vehículos, se desplegó y compiló el código en C++ por medio del uso de Software in the loop (SIL) el cual permite generar y correr el código en el procesador del computador y posteriormente simular en Simulink.

Como resultados, se obtuvieron que el planeador local funciona de manera óptima en procesadores con una velocidad mínima de 2.6 GHz, siendo este un dato importante para una futura implementación en hardware. Para el funcionamiento de este, se obtuvo un rango límite de 0 a 5000 kg de masa de carga y de 0 a 2 m/s de velocidad para un vehículo de carga con un chasis de 5170 kg.

Software para automatización de conteo de plantas en cultivos de papa mediante visión artificial

Autores

Camilo Esteban Mejía Martínez

Nicolás Javier Ramírez Beltrán

Julián Parmenio Rojas Eslava

Director

Francisco Carlos Calderón Bocanegra

El uso de herramientas de agricultura de precisión, como drones y visión artificial, ha demostrado ser una opción valiosa para resolver problemas en la agricultura. En este estudio, se propuso el uso de drones para realizar tareas de monitoreo, caracterización y diagnóstico de una Colección Central Colombiana de papa en campo, utilizando el dron DJI Phantom 4 Multiespectral para capturar imágenes en diferentes alturas y utilizar diferentes métodos de segmentación para separar el material vegetal del suelo. Se desarrolló un algoritmo para el conteo de plantas, utilizando análisis por contornos para la estimación de la cantidad de plantas en cada surco. Los resultados demostraron que es posible utilizar drones y procesamiento de imágenes para realizar tareas de monitoreo y obtención de inventarios de manera costo-efectiva en la agricultura. La comparación de los resultados para cada accesión con el conjunto de datos real obtenido por conteo manual demostró una exactitud de hasta 95.75% para la segmentación de imágenes y el conteo de plantas utilizando el algoritmo propuesto.

El uso de herramientas de agricultura de precisión puede tener un impacto social al mejorar la eficiencia y precisión en la obtención de datos sobre los cultivos, lo que puede ayudar a los agricultores a tomar decisiones informadas y mejorar su producción. Además, puede tener un impacto ambiental positivo al reducir la necesidad de utilizar recursos innecesarios para realizar tareas de monitoreo manual, así como un impacto económico al reducir los costos de producción y aumentar la rentabilidad para los agricultores.

En conclusión, el uso de drones y visión artificial para la agricultura de precisión es un enfoque importante hacia una agricultura más sostenible y rentable, lo que puede proporcionar datos precisos y actualizados sobre los cultivos, mejorar la eficiencia y la producción de los agricultores, y reducir los costos y el impacto ambiental.

Medición de la calidad del servicio dentro de un sistema de transporte público a través de un chaleco que mide la presión por contacto

Autores

Daniel Eduardo Ovalle Rosas

Diego Andrés González Pérez

Director

Germán Yamhure Kattah

En este trabajo de grado realizado por los estudiantes de Ingeniería Electrónica Daniel Ovalle y Diego González, bajo la guía y acompañamiento de los docentes Daniel Jaramillo y Germán Yamhure, se desarrolló una chaqueta capaz de medir los niveles de presión de contacto a los que se someten los usuarios del sistema de transporte público, con el fin de estimar indicadores de la calidad del servicio. Experimentos previos realizados durante la investigación, encontraron que los pasajeros de transporte público suelen sentir incomodidad mayormente en la espalda, hombros y glúteos. Este hallazgo permitió la confección de un vestible equipado con sensores en dichas zonas, capaz de medir la presión al entrar en contacto con otros pasajeros u objetos.

La información recolectada es enviada por Bluetooth desde el circuito de la chaqueta a un celular, en donde posteriormente se exporta a computador para su análisis. Tras realizar pruebas de campo con 10 participantes en distintas estaciones de Transmilenio fue posible concluir que efectivamente existe correlación entre la presión experimentada por los pasajeros y la calificación de comfort del 1 al 5 que asignaron por separado al ingreso, trayecto y salida del bus, haciendo posible la determinación de indicadores de calidad. Así mismo, se encontró la tendencia en los pasajeros a ser más permisivos y tolerantes con su calificación durante la entrada el bus en comparación al trayecto y la salida.

La realización de este vestible brinda un nuevo mecanismo de estimación objetiva de comfort en transporte público, necesario en un panorama donde todas las opciones presentan costos elevados y complejidad en su despliegue. Así mismo, contribuye al estudio de cómo las personas perciben y experimentan estos servicios tan importantes en el día a día, lo que puede generar un mayor entendimiento y nuevos puntos de vista que permitan realizar mejoras en el sistema

Hardware para educación compatible con Scratch

Autores

Alejandro Castro Martínez

María José Niño Rodríguez

Janet Chen He

Directora

Martha Lucia Cano

Cuando se va a iniciar en el mundo de la programación un aspecto agradecido por parte de los estudiantes es la facilidad de la interfaz y las funcionalidades que esta provee. Scratch® es una herramienta muy sencilla para iniciar a programar. Enseña conceptos básicos a partir de la construcción de código a través de bloques y ofrece la conexión con tarjetas electrónicas para poder tener mayor interacción a la hora de probar los resultados del código realizado. Por lo anterior, este proyecto tuvo como objetivo desarrollar una plataforma hardware que interactúe con el entorno de programación visual Scratch® a través de sensores y elementos de salida, con fines educativos tecnológicos. Este proceso de ingeniería incluyó el desarrollo tanto de un circuito electrónico como de la codificación de la base de software requerida para la comunicación entre el programa de Scratch® y la placa electrónica.

Combinando la facilidad del lenguaje de programación visual Scratch® con un elemento electrónico de interacción externo, se pueden crear programas educativos tecnológicos interesantes, llamativos y relevantes tanto para niños como jóvenes y, de esta forma, impulsar el crecimiento profesional desde la apropiación y creación de tecnología.

Sistema IoT flexible para el monitoreo de variables ambientales en aplicaciones agroindustriales

Autores

Javier Alberto Galvis Sanmiguel

Geuseppe Arturo Segrera Salom

Daniel Felipe Castro Ayala

Director

Arturo Fajardo Jaimes

El trabajo de grado titulado “Sistema IoT flexible para el monitoreo de variables ambientales en aplicaciones agroindustriales” está orientado a solucionar una problemática de la industria agro, la cual consiste en la poca disponibilidad de sistemas de monitoreo a cultivos con la capacidad de ser escalables según las necesidades del usuario y flexibles frente a las variables a medir del cultivo, contando con un costo moderado. Por medio del uso del sistema implementado los agricultores o encargados de los cultivos pueden ahorrar el tiempo invertido en administrar el estado de los cultivos, facilitando la tarea de conocer variables clave disponiendo de alertas ante estados críticos para la salud del cultivo, mediante el uso de una plataforma web que no se limita a disponer de una conexión a internet, sino que permite su uso sin necesidad de esta.

El proyecto implementado consta de una red de sensores modulares, donde se desarrolló tanto hardware como software, utilizando 2 tipos de comunicaciones inalámbricas, LoRa e IEEE 802.15.4. Esta red de sensores permite la visualización y configuración de parámetros de medida desde una plataforma web diseñada. Las pruebas de rendimiento realizadas al sistema evidencian un tiempo de configuración inicial de la red de un máximo de 73.6 segundos, una cobertura de 500 metros por parte de la comunicación LoRa y de 150 metros para la comunicación IEEE 802.15.4 ambos en un escenario a campo abierto y partiendo de una conexión punto a punto, es decir, que para el caso de la comunicación IEEE 802.15.4 esta cobertura se extiende por cada modulo sensor adicional. El sistema fue desarrollado teniendo en cuenta las variables más relevantes para los casos de estudios los cuales son los cultivos de forraje verde hidropónico y el proceso de secado solar, estas variables fueron humedad, temperatura y emitancia luminosa.

Sistema de apoyo para personas con discapacidad auditiva o audiovisual, orientado a personas de bajos recursos

Juan Sebastian Caro Pachón Director

German Yamhure Kattah

Autor

Con base en la investigación previa del ingeniero German Yamhure, se identificó la necesidad en la población con discapacidad auditiva (Hipoacusia), que no cuenta con los recursos necesarios para acceder a ejercicios terapéuticos o dispositivos especializados utilizados por profesionales en las terapias del lenguaje, de un sistema que permita la retroalimentación de la voz, evitando así la pérdida total o parcial del habla.

Con el apoyo de la fonoaudióloga María del Pilar Jiménez y de la fundación CINDA (Centro de investigación en deficiencias auditivas), se desarrolló una aplicación para dispositivos Android, la cual permite a los usuarios tener un acercamiento terapéutico básico del lenguaje, por medio de ejercicios especializados a través de un dispositivo vibro táctil. Mediante el sentido del tacto, estos ejercicios ayudan a los usuarios a lograr una correcta comprensión y pronunciación de los sonidos vocálicos.

Los ejercicios incorporan fonemas vocales utilizados a nivel internacional, para que la aplicación pueda ser utilizada en diferentes regiones del mundo. Mediante el procesamiento digital de señales de audio, se personaliza la percepción de las señales, ajustando los parámetros obtenidos a partir de una prueba de vibrometría (Audiometría adaptada a la vibración). La interfaz gráfico-sensorial implementada facilita su uso en usuarios que tienen alguna discapacidad visual.

A partir de las pruebas realizadas, tanto en personas con hipoacusia como en aquellas que no la tienen, se recibió una importante cantidad de opiniones que, no solo mostraron el gran impacto que este proyecto trae para la población objetivo, sino que a futuro permitirán complementar el diseño y abrir nuevas opciones de investigación. Los usuarios manifestaron gran interés en el uso de la aplicación como complemento a la terapia especializada del lenguaje, y como una opción de bajo costo en caso de no tener acceso a los servicios especializados de salud.

Modelo para la estimación de las propiedades del suelo a través de sensado multiespectral usando técnicas de aprendizaje de máquina

Autores

Julián David Oviedo Pasuy

Andrés Camilo Ángel Marín

Director

Francisco Carlos Calderón Bocanegra

Las técnicas y estrategias de análisis en agricultura son representadas por costos de producción, rendimiento, etc., se realiza un estudio de espectroscopia visible-infrarrojo cercano(VIS-NIR), partiendo de un espectro con información físico-química del suelo, se provee datos derivados de estos, y cultivos de diferentes regiones de Colombia, en total 90 muestras de frijol, uchuva, cebolla, granadilla, pastos, que son procesados por los laboratorios de Agrosavia. Se realizó la obtención y adquisición de datos, así como una simulación para predecir pH y materia orgánica, con la información espectral del equipo NIRS™ DS2500, usando un conjunto de datos limitado en espectro visible, analizando bandas entre 400 y 604nm, con 19 características principales de entrada correspondientes al espectro y aplicadas por un conjunto de máquinas de Aprendizaje supervisado. La adquisición de espectro se implemento con el sensor AS7341 AMS OSRAM, con 8 canales espectrales de diferentes sensibilidades, rango espectral de 415 y 910nm, obteniendo la adquisición de huella espectral de absorbancia, usando la aplicación Classification Learner con los modelos: KNN, Discriminante Lineal, Conjunto, Regresión Logística, Arboles de Decisión aplicando técnicas de Optimización Bayesiana optimizando cada hiperparametro de los modelos, también se uso modelos de regresión entre ellos: SVR, Regresión lineal Múltiple, Árboles de decisión, Procesos Gaussianos.

En conjunto, el preprocesamiento y análisis de datos adquiridos por medio de los algoritmos de aprendizaje de maquina permitió la estimación de variables validando los resultados con predicciones para clasificación obteniendo precisión y rendimiento mayor al 82 % para pH, 74% para materia orgánica, 54,8% para Potasio (K), 56% para Calcio (Ca) y 56,2% para Magnesio (Mg).

Los resultados obtenidos influyen porcentualmente en referencia a la varianza de adquisición de las firmas espectrales, y otros factores como la acumulación de humedad en cada muestra, pero también permitió analizarse como una solución complementaria al agro Colombiano.

Diseño e Implementación de un sistema IoT para monitorear Cultivos

Autores

Luis Alejandro Ariza García

Javier Alberto ibáñez Bolaños

Juan David Morales Bautista

Director

Eduardo Rodríguez Mejía

En el sector de la agricultura se presentan desperdicios de alimentos desde su origen debido a la falta de tecnificación de los cultivos, esto desencadena el aumento en el porcentaje de personas con hambre, creando la necesidad de minimizar las pérdidas y aumentar la producción. En Colombia se presentan cifras donde la mayoría de los productores son campesinos con terrenos de pequeña extensión, y la calidad de los alimentos cosechados es solo proyectada para consumo local, lo cual hace que sea necesario mejorar las condiciones y la tecnificación para estos sectores por medio de equipos que estén a su alcance, para mejorar la productividad y competitividad.

Se diseñó un sistema IoT para monitoreo de variables ambientales en cultivos, fue desplegado en Usme, Bogotá, Colombia, en una finca dedicada principalmente a la producción de fresas tipo Albión, en la que también han participado organizaciones tales como la ONU, USAID, el MIT, entre otras. La solución propuesta se integra por un nodo inalámbrico que cuenta con protección al agua y polvo, posee sensores de humedad y temperatura del suelo y ambiente. Esta tarjeta hace uso de una red con estándar ZigBee para realizar la conexión entre nodos, cuenta con un módulo ESP32 que envía a internet la información para realizar una analítica descriptiva en la nube. Además, cuenta con una interfaz local y una web, la primera se ubica en el cultivo para que el agricultor realice un monitoreo sin necesidad de conexión a internet, la segunda se encuentra en una página web que presenta la analítica realizada. Por último, se registró el consumo hídrico antes de la implementación, que junto a la información recolectada permitió sugerir acciones preventivas y correctivas con base en un patrón de riego optimizando el comportamiento de este para que se mantenga la cosecha en condiciones óptimas.

Implementación en SoC de control adaptativo de Exoesqueleto Robótico para rehabilitación en miembro superior

Autores

Sebastián Camilo Mariño Morales

Andrés Felipe Barreto Jiménez

Director

Eduardo Andrés Gerlein Reyes

El trabajo de grado consistió en el proceso y desarrollo de embeber en una Tarjeta SoC (system on a chip) un sistema de control adaptativo para exoesqueleto de miembro superior diseñado en primera instancia por la universidad EAFIT. Considerando todas las variables necesarias para su diseño e implementación, se llegó a un sistema completo capaz de calcular las variables de control y Torque de manejo de dicho Exoesqueleto.

La complejidad y reto principal consistió en acoplar la variedad de temas, que abarcan desde bioingeniera hasta diseño digital de una manera coherente y funcional. El sistema se desarrolló de forma hibrida en los dos componentes de la tarjeta DE1-SoC, una parte en el HPS (hard processor system) y la otra en la FPGA (field programmable gate array), esto mediante el diseño de Software Tradicional, diseño digital e implementación de protocolos de comunicación dentro de la tarjeta.

Dentro de los temas principales y relevantes que adaptó el trabajo de grado, se encuentra la inteligencia Artificial, la lógica difusa y control de sistemas. Debido a la alta complejidad computacional de las componentes de lógica difusa y redes neuronales, estos fueron embebidos mediante el lenguaje VHDL (very high speed integrated system) sobre la FPGA; los cálculos de aritmética presente en el control se codificaron en C e implementaron en el HPS. Se obtuvo como resultado un sistema End-to-End capaz de recibir datos, calcular la ley de control para controlar el exoesqueleto, y mostrar los resultados para su posterior análisis en una dashboard alojado en la nube, de este modo logrando un trabajo de grado completo y funcional.

Reconocimiento de expresiones facilaes usando un sistema embebido

Autores

Sergio Daniel Hernández Reyes

Pablo Zuluaga Calvache

Director

Jairo Alberto Hurtado Londoño

La detección facial a través de imágenes captadas por cámara es una necesidad tecnológica que al pasar del tiempo ha sido mejorada con la aplicación de algoritmos, el aumento de resolución en los dispositivos que capturan el rostro, la velocidad de procesamiento mejorada por los nuevos procesadores y tarjetas gráficas que existen en el mercado. Este documento busca exponer al lector acerca de diferentes formas que existen actualmente para lograr identificar rostros en tiempo real y descifrar la expresión facial reconocida en dichos rostros en diferentes sistemas embebidos, por lo que demuestra que no es necesario poseer un equipo con hardware costoso o las mejores especificaciones para lograr dicho fin, se exponen los resultados del sistema funcional compilado en PC, Raspberry pi 4 y Jetson Nano.

La identificación de rostros y sus diferentes emociones es un campo de investigación amplio, por esta razón se decidió acotar las variables que afectan la población, tamaño de muestra e instrumento de recolección de datos utilizado. La edad de las personas que se quiere identificar el rostro es de 16 a 45 años, mujeres y hombres incluidos en su funcionamiento (sin diferencia en su funcionalidad), detección de diferentes personas a la vez bajo diferentes escenarios como la variación de luz, enfoque y ángulo de inclinación en el rostro.

Monitoreo de ambiente en granja de grillos gryllodes sigillatus

Autores

Sergio Mora Pradilla

Miguel Albeiro Suárez Bermúdez

Director Carlos Alberto Parra Rodriguez

El trabajo desarrollado consiste en el diseño, implementación y prueba de un sistema de monitoreo ambiental para una granja de grillos, siendo este insecto utilizado como complemento proteínico para consumo humano. La empresa Arthrofood planea fabricar una harina a base de este insecto. Para su cría es muy importante conocer la cantidad de alimento, la temperatura y humedad en el ambiente. Con este sistema es posible hacer los cambios necesarios en el ambiente para garantizar el crecimiento eficiente del insecto, disminuyendo costos de producción y tiempo en comparación a otras fuentes de proteína. El sistema de monitoreo implementado tiene dos Nodos Sensores, un Nodo Central y una aplicación de teléfono inteligente programada con la herramienta MIT APP inventor para ver la información. Cada Nodo incorpora un ATMEGA238p que recibe información de los módulos de comunicación. Las variables ambientales monitoreadas por cada Nodo Sensor son la humedad y la temperatura con el DHT22, y la cantidad de comida y agua es medida con dos celdas de carga. En la aplicación se pueden observar las variaciones en tiempo real y mediante gráficas se visualiza un registro promedio de las últimas 22 horas para cada una de las variables de cada Nodo Sensor. Dentro de la aplicación se pueden configurar los rangos aceptables de las variables medidas con el fin de alertar mediante una notificación en la aplicación cuando estos están por fuera de dichos rangos. Aunque el sistema no fue puesto a prueba en una granja real, en laboratorio se obtuvieron resultados satisfactorios de funcionamiento.

Uso de sensores en teléfonos celulares y machine learning para la clasificación de la calidad vial

Autores

Matheo Alexander Bermúdez Beltrán

Juan Sebastián Cepeda Benavides

Director

Daniel Jaramillo

En Colombia, la longitud estimada de malla vial es de 206.102 km, con 69% de vías terciarias, 21% de vías secundarias, y 7% de vías primarias. No obstante, el inventario de la localización, longitud e información sobre su estado de las vías precario y de difícil actualización. Según el INVIAS, se conoce el estado de 11 mil km de vías primarias, que representan tan solo el 6% de la totalidad de la malla vial conocida. En este proyecto se desarrolló un método de bajo costo y fácil masificación para categorizar automáticamente el estado de una vía. Se utilizaron sensores disponibles en teléfonos celulares (acelerómetros, giroscopios, GPS) para medir aceleración lineal, aceleración angular y velocidad durante recorridos en automóvil. A partir de una base de datos de 200 señales, se calculan características estadísticas en tiempo y frecuencia relacionadas con el estado de la vía. Posteriormente, se implementaron algoritmos de aprendizaje de máquina para clasificar automáticamente las señales en cuatro categorías: destapada buena, pavimentada buena, destapada mala y pavimentada mala. Se encontró que varias características temporales lograron diferenciar las vías buenas de las vías malas, mientras que características frecuenciales de la aceleración angular lograron una alta separación de las cuatro categorías. Finalmente, se midió el desempeño en diferentes clasificadores lineales y no lineales, además se planteó una arquitectura de clasificación en serie, siendo el primero un clasificador multiclase y el segundo un clasificador binario, obteniendo un resultado mayor al 86% para clasificadores SVM (Support Vector Machine), demostrando la utilidad de los sensores de teléfonos celulares para actualizar el estado de la malla vial de manera rápida, precisa, barata y con gran cobertura.

CARRERA DE Trabajos de Grado

INGENIERÍA INDUSTRIAL

Comparación de metodologías de detección de valores atípicos en la variable VO2 de la prueba cardiopulmonar de ejercicio (CPET)

Autores

María Juliana Serrano Vargas

Santiago Andrés Luque Ochoa

María Mónica Díaz Sarmiento

Johan Sebastián Barrera Virgüez

Directora

Ana María Cortés Beltrán

Este proyecto busca comparar métodos de detección de valores atípicos en la variable de consumo de oxígeno (VO2) en la prueba cardiopulmonar de ejercicio. Con el método seleccionado, se detectaron valores atípicos y se calculó el valor de VO2 máximo para determinar si cambia con la detección, lo que implicaría una interpretación diferente de la prueba para los expertos. La prueba cardiopulmonar de ejercicio (CPET por sus siglas en inglés) evalúa la función del sistema cardiorrespiratorio de un paciente y su capacidad funcional. Para desarrollar el trabajo de grado se utilizaron 407 CPET, obtenidas del proyecto de investigación “Ejercicio físico en sujetos sanos no trastornos nativos a altitud moderada en comparación con crónicamente aclimatados” financiado por Minciencias (Id: 120356934972) y la PUJ, recolectados entre el año 2016 y 2018. La comparación entre métodos de detección mostró que el Isolation Forest fue el que obtuvo mejor puntaje en la métrica Fb. Al aplicar el método, se identificó un cambio significativo en el valor del VO2 máximo antes y después de la detección. Estos resultados fueron presentados a tres evaluadores expertos en CPET a través de una aplicación de escritorio donde nos retroalimentaron y presentaron propuestas de mejora. Los comentarios fueron positivos, pues los evaluadores mencionaron que la aplicación facilita la interpretación de la prueba y reduce la subjetividad de la detección de valores atípicos.

Design of a cyber-physical human smart workstation that balance the human wellbeing and the productivity

Autores

María Paz Santa Hincapié

Laura Valentina Ruíz Rodríguez

Pablo Emilio Rodríguez Revilla

Laura Stefannia Forero Velasco

Director

Luis Andrés Saavedra Robinson

Los sistemas de producción ciberfísicos (CPPS) desempeñan un papel fundamental en la cuarta revolución industrial junto con el diseño centrado en el ser humano. La consideración de estos dos establece el concepto de sistemas de producción ciberfísicos centrados en el ser humano (H- CPPS), que se definen como sistemas que apoyan principalmente a los seres humanos, las máquinas y el software para integrar los mundos virtual y físico. Ciertamente, los H-CPPS no pretenden sustituir a los operadores humanos de la industria, sino apoyar y aumentar sus capacidades, así como garantizar su bienestar.

do lugar, el enfoque proporciona un conjunto de directrices para desplegar un puesto de trabajo centrado en el humano con consideraciones ergonómicas. Por último, este documento construye un puesto de trabajo centrado en el ser humano dentro de un estudio de caso, como prueba de concepto de la metodología propuesta. Los resultados de los experimentos demostraron que un puesto de trabajo centrado en el ser humano con apoyo cognitivo y físico en tiempo real contribuye a disminuir el riesgo ergonómico de los operarios industriales, e impacta positivamente en la productividad del operario.

En la actualidad, existe poca información para el diseño del puesto de trabajo desde una perspectiva ergonómica y el procedimiento para incluir este puesto en un CPPS. En este trabajo se propone una metodología que permite identificar los requisitos industriales y las consideraciones ergonómicas a tener en cuenta en el diseño de un puesto de trabajo centrado en el ser humano. En primer lugar, este enfoque pretende evaluar un conjunto de tareas generales de la industria manufacturera, valorar el riesgo ergonómico inherente a su ejecución e identificar los habilitadores tecnológicos para equilibrar la productividad y el bienestar humano. En segun-

La metodología propuesta en el estudio pretende ser de utilidad para cualquier empresa de la industria manufacturera especialmente Pymes con una madurez baja en industria 4.0. Específicamente, el estudio está enfocado en el diseño de puestos de trabajo dentro de sistemas productivos junto con la identificación, evaluación y gestión de los riesgos ergonómicos.

Design of an application based on machine learning-computer vision techniques for the physiological workload assessment in dynamics manual task

Autores

Paula Alejandra Vergara Rubio

Valentina Rosero Pauwels

Cristhian Felipe Quesada Martínez

Valentina Cubillos Cifuentes

Director

Luis Andrés Saavedra Robinson

En la actualidad, la ergonomía ha ido asumiendo un papel muy importante dentro de las organizaciones, ya que estas imponen mayores exigencias a los empleados para seguir siendo competitivas en el mercado. Esta disciplina enfatiza en el cuidado de las personas que laboran, brindando un ambiente más productivo y reduciendo el riesgo de contraer trastornos musculoesqueléticos en el desarrollo de actividades manuales dinámicas, como levantar y transportar cargas.

Este proyecto de grado desarrolla mejoras en el método de evaluación ergonómica de observación directa, a través, de la modificación de algoritmos. Donde se desarrolló una aplicación no invasiva, que permite mediante visión artificial, obtener y medir parámetros fisiológicos como la frecuencia cardíaca para realizar una evaluación ergonómica bajo los criterios de Frimat.

La evaluación que ofrece la aplicación reducirá drásticamente la subjetividad de la apreciación del profesional y disminuirá impactos relacionados con el cumulo de horas perdidas de trabajo, el incumplimiento de objetivos, los costos por incapacidades o la contratación de una persona calificada que sustituya la vacante o la sobrecarga laboral, propiciados por la afectación de trastornos musculoesqueléticos que pueda padecer el colaborador. Lo que da como resultado un aumento en la productividad de la organización y una integración de la transformación tecnológica apoyada con la Industria 4.0. Brindando la posibilidad de que incluso empresas en desarrollo de cualquier sector empresarial puedan hacer uso de este tipo de tecnología con los recursos ya existentes.

Diseño de un sillín de mujer para bicicleta de ruta

Autores

Angie Valentina Forero Neuta

Santiago Cifuentes Romero

Laura Daniela Bohórquez Fuentes

Gabriela Romero Castro

Directora

Alejandra Paola Polanco Aguilar

Los efectos negativos en la comodidad de las ciclistas femeninas traen consigo problemas fisionómicos, como dolor en la entrepierna, glúteos y partes íntimas. La comodidad es un factor primordial para aquellas mujeres que practican el deporte del ciclismo. Es por esto, que, mediante la implementación de herramientas de ingeniería y manufactura, se realizó el diseño de un prototipo de sillín, el cual tiene un mecanismo de apertura que permite el ajuste del ancho del sillín teniendo en cuenta la distancia de las tuberosidades isquiáticas de las mujeres. Asimismo, la implementación de una nariz removible, la cual da la opción a la ciclista de elegir si desea realizar el deporte con ausencia o presencia de esta. Se realizó el diseño de sillín con el propósito de que cada ciclista lo pueda ajustar a su medida y según su gusto. El sillín diseñado se utilizó para evaluar si dos variables (ancho y presencia/ausencia de la nariz) tienen un efecto sobre la experiencia de las ciclistas en términos de comodidad. Para ello, se probó con un grupo de 9 ciclistas, quienes utilizaron el prototipo de sillín con diferentes configuraciones de ancho y posición de la nariz. De esto, se obtuvo con una confianza de 95% que el ancho del sillín tiene un efecto significativo sobre la percepción de la comodidad, mientras que la presencia/ausencia de la nariz no tiene un efecto significativo. Adicionalmente, se evaluó el desempeño del sillín desarrollado a partir de un modelo análisis de sentimientos. Se obtuvo que un 78% de las participantes manifestó un resultado de percepción positiva hacia el prototipo de sillín, mientras que el 22% restante manifestó una percepción neutral.

Home health care routing and scheduling problem: a preventive and reactive approach

Autores

Diana Lorena Vélez Rusinque

Rebeca Villanueva Gómez

Manuel Esteban Rincón Mendieta

Ana María Bautista Franco

Director

Carlos Eduardo Montoya

Due to several challenges in hospital service caused by the increasing demand for hospitalization, Home Health Care Service (HHCS) has become the best alternative for hospitals to provide a delivery service system that allows patients to be cared at their place of residence. The HHCS offers benefits because it helps hospitals to reduce costs, prevent contagious infections and give some emotional and psychological benefits to the patients. In this paper, a tactical and operational solution is proposed to the Home Health Care Routing and Scheduling Problem (HHCRSP) applied in the study case presented by Instituto Roosevelt (IR). IR manually defines the daily routes, and it generates the monthly staffing and workforce scheduling based on the HHCS head’s experience. This causes additional workload and human errors in routing assignments, staffing, and demand forecasting. This project integrates a single-objective Mixed Integer Linear Programming (MILP) model to tackle the monthly staffing and scheduling decisions, and a multi-objective MILP model to the scheduling and routing problem.

The aim is to minimize the tactical costs associated with doctor’s hiring and monthly assignment, and to minimize the operative costs and the gap differences between the maximum and minimum workload of the doctor’s routes assignment. Due to the high computation times of the routing MILP, a Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA II) metaheuristic is applied. The final objective of the project is to design a tool that builds the daily route and the monthly staffing and workforce scheduling of the HHCS offered by the Instituto Roosevelt. Additionally, the tool will consider different stochastic parameters (demand and travel time) with a series of constraints associated with the Instituto Roosevelt’s case study. The methodology to deal with the stochastic parameters is through simulation and a Genetic Algorithm sim-heuristic that hybridizes the NSGA II with Monte Carlo Simulation.

Diseño de un modelo de indicadores de gestión para evaluar proyectos sociales

Autores

Juanita Castro Franco

Jorge Luis Medina Martín

Catalina Guerrero Morales

Andres Felipe Pico Reyes

Director

Ricardo A. Barros Castro

Se identificó la necesidad de evaluar el impacto de los proyectos sociales desarrollados por la carrera y como solución se propone que, a través del diseño de un modelo de indicadores de gestión y el diseño de una herramienta que implemente el modelo, sea posible presentar cualitativa y cuantitativamente los resultados de estos proyectos respecto a factores que tienen una especificidad en la evaluación de ellos para así realizar un análisis profundo de la medición del éxito. A través de herramientas multicriterio y de ingeniería se definieron los factores, subfactores e indicadores que deben ser utilizados para realizar una correcta evaluación de los proyectos, luego se diseñó la herramienta en VBA Excel por estar al alcance del tipo de instituciones que desarrollan proyectos sociales, seguido de la recolección de datos de una muestra, definida con muestreo por conveniencia, a través de encuestas diseñadas de acuerdo a los factores, subfactores e indicadores definidos.

Al tener la información necesaria se prepararon los datos según la herramienta lo requiere y se hizo inserción de estos en ella para que ejecute el modelo automáticamente. Para el correcto uso de la herramienta se diseñó un manual que indica los pasos y funciones relevantes de esta e indica cómo se debe realizar la correcta visualización de los resultados en el Dashboard. Una vez ya aplicado el modelo y la herramienta al caso de estudio, se hizo un diagnóstico por cada proyecto respecto a un análisis estadístico de los datos y se generaron recomendaciones específicas para cada institución. Por último, teniendo en cuenta el requerimiento establecido de obtener el 80% de aceptación por parte de expertos, la herramienta fue revisada por un grupo de expertos que determinaron su funcionamiento respecto a criterios planteados por la norma ISO 9126 y se obtuvo una aceptación del 86,5%.

CARRERA DE Trabajos de Grado

INGENIERÍA DE SISTEMAS

Integración de modelos de aprendizaje de máquina y procesamiento de lenguaje natural en aws (amazon web services) en la plataforma de analítica como servicio de la alianza caoba

Autores

Abrahan Ignacio Ayala Acuña

Nicolás Barragán Sánchez

Diana Stefania García Yomayuza

Pablo Santander Álvarez

Director

Luis Gabriel Moreno Sandoval

Actualmente, las herramientas de aprendizaje de máquina, procesamiento de lenguaje natural y de sentimientos, son utilizados en una escala continuamente en crecimiento al ritmo del gran incremento de las fuentes de información. Estas herramientas están presentes en cada una de las interacciones que realizan las personas diariamente en internet, redes sociales, foros, y demás sitios que proveen datos en cada momento. La necesidad de comprender, analizar y predecir comportamientos de grupos y comunidades en específico es uno de los retos más grandes de hoy en día. Por esto para el desarrollo del proyecto se utilizaron modelos desarrollados previamente por Alianza CAOBA donde por medio de textos se puede generar un análisis de sentimientos lo cual genera una respuesta de tres sentimientos (Positivo, neutral y negativo), se predicen imágenes para que por medio de una foto sean procesadas, de esto, se tiene el resultado llevando la imagen al grupo al que pertenece. Por último, se extraen publicaciones de cuentas generadas en redes sociales con el fin de obtener datos distintivos para realizar el proceso de ETL (Extracción, Transformación y Carga).

Este proyecto se basó en integrar modelos de procesamiento de lenguaje natural para determinar rasgos lingüísticos de personas con comportamientos asociados a polaridades negativas detectadas a partir de datos extraídos de redes sociales digitales (Twitter), consolidando en un dashboard los resultados obtenidos por medio de una página web. El proyecto fue desplegado en diferentes componentes; El componente de visualización se basó en una página web realizada en angular que contiene cada uno de los servicios ofrecidos; El componente de back-end que procesa las peticiones del usuario y se comunica de manera directa con cada uno de los modelos de machine learning previamente mencionados; El componente de Dashboard que se encarga de extraer toda la información almacenada del usuario al momento de utilizar los servicios. También, ofrece la información relacionada con cada modelo y sus respectivos datos ofrecidos por medio de estadísticas para un mayor entendimiento.

Smart Map Javeriana

Autores

Carlos Eduardo Escobar Triana

David Gutiérrez Alarcón

Fabián Andrés Rojas Molina

Julián David Tarazona Torres

Directora

Anabel Montero Posada

La Pontificia Universidad Javeriana cuenta con un campus impresionante, repleto de edificios notables y espacios dedicados tanto a la comunidad universitaria como a sus invitados. A pesar de ello, la universidad presenta una falta de información sobre los espacios que componen el campus. Actualmente, la única información geoespacial disponible es un mapa 2D estático que enumera y nombra los edificios.

Para solucionar esta problemática, se propone el desarrollo de una aplicación móvil inteligente que permita la visualización de datos en tiempo real, incluyendo rutas dinámicas y la información sobre la cantidad de personas en los edificios. Esto sería de gran ayuda para la comunidad universitaria y mejorarían la calidad de la experiencia de todos los usuarios de la universidad, reduciendo los tiempos de desplazamiento y facilitando la ubicación dentro del campus.

Además, esta aplicación permitiría a los usuarios conocer mejor las instalaciones del campus y proporcionaría información valiosa a la institución, como el uso que la comunidad hace de sus espacios, los patrones de comportamiento de los diferentes grupos de personas que transitan por el campus, los tiempos que tardan en realizar cada recorrido y la identificación de las mejores alternativas en momentos de mayor afluencia de personas. Todos estos datos serían de gran utilidad para la toma de decisiones empresariales que mejoren la movilidad y el bienestar de la comunidad javeriana.

Aprendizaje automático de lengua de señas colombiana

Autores

Cristian Javier Da Camara Sousa

Kenneth David Leonel Triana

Juan Pablo Ortiz Rubio

Camilo Andrés Sandoval Guayambuco

Directora

Andrea Del Pilar Rueda Olarte

El objetivo del trabajo de grado es desarrollar un sistema que pueda traducir señas estáticas mediante un modelo de clasificación basado en coordenadas. Este sistema puede tener un gran impacto en la sociedad colombiana y mundial, ya que puede ayudar a la comunidad sorda a comunicarse con personas que no conocen su lenguaje. Al hacerlo, se puede mejorar la calidad de vida y el bienestar de las personas sordas, permitiéndoles expresarse y acceder a la información de manera más eficiente y efectiva.

Este sistema representa una solución innovadora y viable para un problema social relevante que afecta a una población vulnerable y marginada. Además, al eliminar las barreras y limitaciones que enfrentan las personas sordas en entornos educativos, sanitarios y administrativos, este sistema puede contribuir a su inclusión social y laboral, lo que es fundamental para garantizar sus derechos humanos y su desarrollo integral.

Este proyecto también puede motivar a otras instituciones educativas y organizaciones a investigar y promover el aprendizaje del lenguaje de señas, así como a crear más proyectos relacionados con esta población que necesita más atención y apoyo.

Por último, este sistema tiene el potencial de expandirse internacionalmente al adaptarse a diferentes lenguajes de señas y crear un sistema unificado de traducción para uso público. Esto podría generar una mayor integración y cooperación entre diferentes culturas y países que utilizan el lenguaje de señas. Este sistema es un ejemplo de cómo la tecnología puede ser utilizada para fines sociales e inclusivos.

El desarrollo de sistemas tecnológicos que promuevan la inclusión social y mejoren la calidad de vida de poblaciones vulnerables es fundamental para garantizar sus derechos humanos y su desarrollo integral. Además, estos proyectos pueden inspirar y motivar a otros para investigar y crear soluciones innovadoras para los desafíos sociales.

Electrocardio telegraph

Autores

David Alejandro Antolínez Socha

Diego Alejandro Cardozo Rojas

Diana Natalia Chaparro Sanabria

Brayan Estiben Giraldo López

Director

Leonardo Flórez Valencia

Este trabajo de grado consiste en el desarrollo de una aplicación móvil que utiliza el estándar HL7 FHIR para enviar imágenes de electrocardiogramas, lo que permite una mejor comunicación entre los profesionales de la salud y mejora la atención al paciente.

La principal prioridad de la solución es garantizar la protección y buen manejo de la información médica así como de datos sensibles del paciente. El uso de esta tecnología puede tener un impacto social significativo al mejorar el acceso a la atención médica para personas en áreas remotas o con limitaciones de movilidad, lo que puede ayudar a reducir las desigualdades en la atención médica y mejorar la calidad de vida de los pacientes.

Segmentación Semi-Automática de Tejido Adiposo en el Espacio Parafaríngeo por Medio de Aprendizaje Profundo

Autores

David Alejandro Castillo Chíquiza

Óscar David Falla Pulido

Juan Sebastián Ruiz Bulla

Director

César Julio Bustacara Medina

En el campo de la medicina, la investigación y el estudio de diferentes fenómenos es una actividad sumamente valiosa e indispensable. Estas investigaciones son desarrolladas por comunidades médicas, y si tienen la relevancia y la validez suficiente, son recomendadas para su uso práctico en el ámbito clínico. Actualmente, algunos estudios están intentando expandir las aplicaciones de técnicas ya existentes tanto para el diagnóstico de enfermedades como para apoyar investigaciones.

En el proyecto titulado: “Segmentación Semi-Automática de Tejido Adiposo en el Espacio Parafaríngeo por Medio de Aprendizaje Profundo”, se presenta y desarrolla una herramienta de segmentación de imágenes médicas en 3D usando aprendizaje profundo, con el objetivo de apoyar a la comunidad de investigación en áreas de la medicina; proporcionando herramientas basadas en nuevos enfoques que pueden ser potencialmente útiles para la investigación de diferentes padecimientos. Entre dichos padecimientos se encuentra el SAHOS, este padecimiento a pesar de aparentemente carecer de gravedad, es un agravante significativo para pacientes con problemas cardiovasculares. Agregado a esto, su diagnóstico puede llegar a ser dispendioso y excesivamente costoso para las entidades sanitarias, especialistas y pacientes.

El diagnóstico del SAHOS, a través de la segmentación de imágenes médicas dada la relación que hay entre la presencia de grasa en las paredes del espacio parafaríngeo y el agravamiento de esta enfermedad, está ganando fuerza en el área de la investigación. A pesar de esto, el uso de las técnicas de segmentación, no son lo suficientemente confiables o son intratables para ser utilizadas en este tipo de estudios; como, por ejemplo, desarrollar una segmentación de forma manual.

Eva: exploración vocacional adaptable

Autores

Camilo Andrés Cruz Gómez

Jenifer Medina Yepez

Óscar Andrés Pacheco Turizo

Sandra Isabel Chávez Alcalde

Directora

Angela Cristina Carrillo Ramos

El desconocimiento de la personalidad y los intereses de los estudiantes influye en su motivación hacia el estudio y las actividades académicas, lo que genera una mala percepción del ambiente escolar, además, de aumentar las posibilidades de inasistencia o falta de participación de los estudiantes. De lo anterior surge la necesidad de crear EVA, un aplicativo web que le permite a los estudiantes de básica secundaria conocer su personalidad, sus intereses y aquellas áreas y subáreas del conocimiento con las que mayor afinidad tienen, con el fin de recomendar actividades (extra) curriculares y convenios disponibles en su institución educativa.

Esto es posible gracias a un sistema basado en reglas que obtiene sus entradas de un test de 57 preguntas, que se encargan de determinar la personalidad y los intereses de los estudiantes. Este sistema asigna un perfil, áreas y subáreas del conocimiento afines al estudiante, para identificar las actividades (extra)curriculares y convenios disponibles en la institución educativa, pertenecientes a dichas áreas, para ser recomendados. Por otro lado, EVA brinda un análisis a las instituciones educativas con el objetivo de servir de apoyo para la toma de decisiones en cuánto en el manejo de las actividades (extra)curriculares y convenios.

Para finalizar, EVA contribuye a motivar a los estudiantes ya que les muestra sus fortalezas en diferentes áreas del conocimiento, además, profundiza en aspectos de sus intereses y personalidad dándoles una fuerte herramienta en el proceso de autoconocimiento, lo cual es esencial a la hora de aventurarse en el proceso de exploración vocacional. Se espera entonces, que el entorno familiar de los estudiantes y las mismas instituciones educativas utilicen los diferentes resultados expuestos por EVA para apoyar a los estudiantes en sus procesos educativos y así contribuir a la disminución de la deserción escolar y el trabajo en menores de edad.

AANTIK: Sistema personalizado para la gestión de emprendimientos

Autores

Gabriel De Souza Lessa Lacerda, Juan

Manuel Duarte Lopez, Lida Katherine

Guerrero Leon

Directora

Angela Cristina Carrillo Ramos

La clase denominada Proyecto Social Universitario (PSU) tiene como principal objetivo brindar a los estudiantes de ingeniería una experiencia de servicio que les permita comprender el impacto y la responsabilidad que pueden tener en el proceso de transformación social. El curso consiste en unir a los estudiantes con organizaciones o emprendimientos que no tienen los medios para contratar a un profesional. Durante el semestre, el estudiante debe realizar un análisis y crear un plan de acción para mejorar la organización o emprendimiento.

Sin embargo, hoy en día los estudiantes y profesores no cuentan con una herramienta centralizada para el manejo de la información adquirida ni una herramienta que apoye el proceso de diagnóstico empresarial. Por eso, la plataforma AANTIK ha sido creada. AANTIK es una solución de software que cuenta con un modelo de diagnóstico que generará un benchmarking de los emprendimientos, permitiendo su comparación y calificación. Además, la plataforma tendrá servicios adicionales enfocados en el crecimiento de las organizaciones sociales.

AANTIK busca beneficiar a estudiantes y organizaciones sociales para que tengan una mejor experiencia al realizar su práctica social. La personalización del sistema considera factores importantes como limitaciones, gustos o preferencias, buscando que los estudiantes vivan una experiencia agradable. Además, AANTIK contribuirá en el proceso de asignación de los proyectos a los estudiantes según sus preferencias, generando una mayor compatibilidad y efectividad en el proceso.

En resumen, AANTIK representa un impacto positivo en áreas académicas y sociales, ya que proporciona una herramienta centralizada para el manejo de la información adquirida y apoya el proceso de diagnóstico empresarial. Además, busca mejorar la experiencia de los estudiantes y emprendimientos en la práctica social, contribuyendo a su crecimiento organizacional y transformación social.

POSGRADOS Programas

INGENIERÍA DOCTORADO EN Trabajo de Grado

Uso de concreto de ultra-alto desempeño reforzado con fibra como alternativa en la rehabilitación de un pavimento flexible

Autor

Hermes Ariel Vacca Gámez Director

Yezid Alexander Alvarado Vargas

Esta investigación se realizó con el objeto de evaluar la respuesta estructural de una sobrecarpeta ultra-delgada de Concreto de Ultra-Alto desempeño reforzado con fibras de acero (UHPFRC) como alternativa en la rehabilitación de pavimentos flexibles. El diseño experimental incluyó cinco principales temas. El primero, correspondió a la determinación de una mezcla de UHPFRC óptima para la aplicación en pavimentos, obteniendo rangos de trabajabilidad y reología ideales para instalar en secciones de pavimento con pendientes mayores a cero. El segundo, evaluó el efecto del método de vaciado en la distribución y orientación de la fibra metálica en mezclas de UHPFRC, como parámetro fundamental en el desempeño mecánico de esta familia de concretos. El tercero, determinó el comportamiento a la fatiga de una mezcla de UHPFRC, basado en el modo de aplicación de cargas dinámicas sobre los pavimentos. Los dos últimos temas, se enfocaron en evaluar el desempeño del material en condiciones de campo. Por lo tanto, se determinó el efecto de las condiciones ambientales en la contracción temprana de losas de UHPFRC para pavimentos. Por último, se evaluó el proceso constructivo y desempeño estructural de una sobrecarpeta de UHPFRC ultra-delgada (40 mm) como alternativa en la rehabilita-

ción de un pavimento flexible deteriorado realizando una prueba acelerada de pavimento en el APT (Accelerated Pavement Testing) de la Pontificia Universidad Javeriana. Los resultados luego de un millón de ciclos de aplicación de carga que simularon un eje vehicular de 80kN, indicaron que el desempeño de la sobrecarpeta de UHPFRC fue apenas del 45% de su capacidad mecánica, al comparar con los resultados del material en el laboratorio, incluso luego de presentar una deflexión instantánea promedio en superficie de 20 mm. Finalmente, esta investigación abre una brecha en la incorporación de este tipo de tecnologías en la infraestructura vial de un país.

El autor agradece al Director de la investigación Dr. Yezid Alvarado, a Minciencias, Argos S.A., y la Pontificia Universidad Javeriana por el apoyo fundamental que permitió de forma adicional concluir cuatro tesis de maestrías, varias publicaciones en revistas de alto impacto, diez ponencias técnicas en eventos nacionales e internacionales, incluso ser seleccionado como tecnología de innovación por el Instituto nacional de Vías (INVIAS).

BIOINGENIERÍA MAESTRÍA EN Trabajo

de Grado

Desarrollo de un algoritmo para análisis biomecánico en natación

Autora

Laura Juliana Ramos Maldonadoz

Directores

Leonardo Flórez Valencia

Daniel Ricardo Suárez Vanegas

En la natación, el 70% de los deportistas tienden a presentar lesiones a lo largo del periodo competitivo, las lesiones más comunes son: Bursitis del hombro (29,63%), luxación de hombro (18,52%), tendinitis del codo (14,81%), esguince de tobillo (11,11%), esguince vertebral y tendinitis de rodilla (7,41%) (Pérez, 2015).

La mayoría de estas lesiones se producen por una inadecuada ejecución de la técnica. En este deporte un pequeño dolor que usualmente es ignorado se puede convertir en una lesión crónica al realizarse de manera repetitiva. En la mayoría de los casos, un entrenamiento óptimo y una mejora de la técnica disminuyen la posibilidad de sufrir una lesión a nivel muscular o de tejidos blandos (Pérez, 2015).

Por esta razón ,en el presente trabajo se desarrolló un algoritmo que empleando técnicas de inteligencia artificial permite la captura de movimiento en el medio acuático, sin necesidad de utilizar marcadores, ofreciendo la precisión necesaria para un adecuado análisis de gesto deportivo en natación sin interferir con el movimiento del nadador y reduciendo las pérdidas de información causadas por el ocultamiento de los marcadores.

Para cumplir con el objetivo del proyecto se implementó un protocolo de adquisición de videos del gesto técnico en nadadores profesionales, mediante el uso de 3 cámaras ubicadas a los costados y en frente. Después fueron procesados y por medio de machine learning se logró identificar puntos de referencia en el cuerpo de los diferentes nadadores. Posteriormente, se empleó la información postural del nadador para extraer variables cinemáticas como el ángulo de la articulación del codo y el de la rodilla.

Finalmente, la validación del algoritmo se realizó por medio del software y ocho cámaras de captura de movimiento VICON. Los resultados destacan una buena precisión y viabilidad para poder ser implementado.

Trabajos de Grado

MAESTRÍA EN

ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD

Aplicación de esquema de cargas flexibles a partir de cargos horarios en un modelo de optimización para las edificaciones de la Pontificia

Universidad Javeriana

Autor

Eidan Adrián Llanos Ochoa

Directores

Carlos Adrián Correa Flórez

Pablo Andrés León Suarez

El modelo matemático de optimización de cargas flexibles, con esquema de tarificación horaria según la resolución CREG 015 de 2018, aplicada a ciertos edificios de nivel de tensión I y II de la PUJ, busca suavizar la curva de la demanda con el cambio en los hábitos de consumo, generando como beneficios adicionales a los monetarios, una reducción en el impacto ambiental, ya que al evitar que las generadoras de energía eléctrica despachen cuando la demanda es elevada (horas pico), se creen menos procesos contaminantes en la generación, cosa que se evitaría si se optara por implementar el mecanismo de Time of Use (ToU), pues se trasladarían los consumos donde la demanda es mayor a cuando es menor en la curva típica de carga.

El aporte del proyecto es una base fundamental para la futura aplicación del esquema de tarificación horaria en usuarios que lo requieran, aportando confiabilidad del sistema eléctrico, una mayor eficiencia energética y un ahorro financiero por medio de diferentes hábitos, estrategias y concientización de la comunidad. En conclusión, y teniendo en cuenta los medios para la adquisición de datos de consumo con resolución horaria en la PUJ, la integración de baterías y paneles solares fotovoltaicos al modelo propuesto, se obtuvo como resultado la viabilidad de la aplicación del modelo introduciendo beneficios económicos en niveles de tensión I y II, con una Tasa de Retorno de Inversión (TIR) entre el 20% y el 40% para las edificaciones analizadas y un Retorno de Inversión (ROI) de 2 a 4 años en un horizonte de tiempo del proyecto de 15 años. Además de minimizar costos por pago de energía eléctrica en un 5,09% en edificaciones de niveles de tensión I y de 2,02% para edificaciones de niveles de tensión II, tomando como base el estado inicial de las instalaciones.

Autora

Leidy Marcela Molina Gómez Director

Felipe Andrés Noreña Calvo

Diseño de un instrumento para la selección de alternativas más costo eficientes para la reducción de emisiones de gases efecto invernadero en empresas del sector hidrocarburos. Caso hocol S.A.

El sector de petróleo y gas genera emisiones de gases efecto invernadero - GEI principalmente por el uso de combustibles fósiles y emisiones fugitivas derivadas del proceso productivo, contribuyendo con el 1.8% de las emisiones totales del país. En línea con lo anterior, el objetivo del trabajo fue diseñar un instrumento para la identificación de las alternativas con mayor potencial desde la perspectiva de la costo - efectividad para la reducción de las emisiones.

En este estudio se analizaron los resultados de los inventarios de emisiones de HOCOL S.A. a fin de seleccionar un campo de producción como estudio de caso. Aunado a lo anterior, a través de la revisión secundaria se identificaron diferentes alternativas de mitigación aplicables a campos de producción de crudo y gas natural. A partir del método de jerarquización AHP se evaluó para cada opción de mitigación los criterios de tipo ambiental, financiero y operativo. Los puntajes de cada criterio y sus pesos relativos permitieron la priorización de dichas alternativas.

Así mismo, se generó la curva de costo marginal de abatimiento donde se evidencia que existen alternativas de mitigación que generan un ahorro por su implementación y otras que, si bien generan un costo alto, aún revisten importancia. Las energías alternativas, aunque reducirían un volumen importante de emisiones su costo de implementación continúa siendo alto en relación con las otras alternativas evaluadas.

Finalmente, este instrumento sirve de guía para que las empresas del sector de petróleo y gas específicamente en la etapa de upstream, puedan identificar, conforme a las características particulares del proyecto, un conjunto de acciones aplicables y evaluar desde diferentes ópticas su posible implementación. Así mismo, permite que las organizaciones comprendan el alcance de cada medida a implementar en términos de reducción y cumplimiento de sus metas corporativas.

INGENIERÍA ELECTRÓNICA MAESTRÍA EN Trabajos

de Grado

Módulo de control adaptativo para el seguimiento de trayectorias en un exoesqueleto de asistencia en la rehabilitación de movilidad articular en la mano

Autor

Daniel Santiago Bonilla Betancourth

Directores

Catalina Alvarado Rojas

Julián David Colorado Montaño

Los sobrevivientes a un accidente cerebrovascular (ACV) pueden llegar a sufrir un significativo daño neurológico, llegando a alterar las funciones motoras de las extremidades superiores. El deterioro en la movilidad de las manos, que son el resultado de un proceso complejo en el sistema nervioso, causa discapacidades en actividades de la vida diaria como alcanzar, recoger y sujetar objetos. Los dispositivos de rehabilitación para la mano han sido diseñados para proveer terapias de rehabilitación, permitiendo acelerar el progreso al garantizar un trabajo intenso, repetitivo y altamente confiable, a partir del control de movimiento y un constante monitoreo de la condición del paciente.

Motivado por el potencial de los sistemas robóticos para asistir en la recuperación de la función motora de la mano, en este trabajo de investigación se propone y desarrolla un exoesqueleto robótico de prototipo para asistir las terapias de rehabilitación articular de la mano por medio de: i) un sistema de adquisición de señales de electromiografía inalámbrico, las cuales funcionan como entradas a algoritmos de machine learning para identificar el gesto realizado por el usuario, ii) un rediseño sobre la estructura mecánica del exoesqueleto propuesta en etapas previas al macro proyecto, a partir de un análisis de estrés mecánico, y iii) la implementación de una estrategia de control predictiva en aras de compensar los efectos de esfuerzo muscular durante las terapias. Todo lo mencionado, se implementó en un sistema embebido en tiempo real. Dada la naturaleza de prototipo del proyecto, el sistema obtenido establece un punto de partida para el desarrollo de un sistema integrado, de bajo costo, peso ligero y funcionamiento en tiempo real.

Kit fotovoltaico de 300 VA, bajo costo y bajo porcentaje de distorsión armónica para zonas no interconectadas

Autor

Jhonatan Jose Rodríguez Rodríguez

Director

Gabriel Perilla Galindo

El cambio climático es uno de los mayores desafíos de nuestro tiempo, ya que amenaza la producción de alimentos, aumento del nivel del mar, riesgo de inundaciones y cambios de temperatura que desencadenan eventos catastróficos. La principal causa del cambio climático son los gases de efecto invernadero, si bien parte de este se da de forma natural y es necesario para la supervivencia de los seres vivos, hay otra parte debido a la industrialización, entre otras actividades que incrementan estos gases. Actualmente la mayor parte de la energía eléctrica del mundo se obtiene a través de la quema de combustibles fósiles, debido a la gran contaminación que esto genera, su uso debe ser reducido y reemplazado por recursos renovables. Hoy en día el aprovechamiento de las energías renovables, especialmente la energía solar fotovoltaica, se encuentra en constante evolución y desarrollo, teniendo un crecimiento exponencial en los últimos años.

MAESTRÍA EN Trabajos de Grado

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

SARATYC: Sistema adaptativo de recomendaciones en la asignación de turnos y capacitaciones para auxiliares de enfermería

Autores

Andrés Felipe Rincón Piñeros

Eder Julián Ardila Cubillos

Óscar Alexander Nope Saavedra

Directora

Angela Cristina Carrillo Ramos

SARATYC es una herramienta adaptativa diseñada para mejorar la calidad de los servicios de cuidados y atención de enfermería que ofrecen las empresas en el mercado. Estas empresas tienen una planta de personal conformada por auxiliares de enfermería y sus clientes son personas naturales que solicitan el servicio.

Para cumplir con su objetivo social, estas empresas brindan capacitaciones a los auxiliares de enfermería y asignan a cada solicitud del cliente un auxiliar para cumplir con el cuidado de una persona. Sin embargo, las capacitaciones se centran en la adquisición de conocimiento y entrega de un certificado, y las asignaciones de turnos se realizan en función de la disponibilidad de los auxiliares sin considerar muchos de los factores relevantes.

SARATYC se enfoca en resolver estos problemas mediante un modelo de personalización-adaptación que tiene en cuenta toda la información de los perfiles del auxiliar, el paciente y el turno para ofrecer una experiencia personalizada que beneficia a todos los actores involucrados en la prestación del servicio. SARATYC ofrece beneficios a los auxiliares de enfermería al mejorar su desarrollo profesional y ayudarles a trazar un plan de capacitación personalizado que tenga un impacto real en su desarrollo personal y profesional. Además, se les asigna turnos que se ajustan mejor a sus necesidades personales, lo cual resulta motivador para cumplir con sus labores.

Por otro lado, se beneficia a los pacientes, quienes pueden escoger un auxiliar basado en un conjunto de características deseadas y en un nivel de experiencia para proveer el servicio. Todo esto gracias al modelo de personalización-adaptación que se ha desarrollado para SARATYC.

Prototipo de chatbot para el portal mentes colectivas

Autores

Daniela Paola Beltrán Saavedra

Diego Alejandro Rodríguez Guerrero

Mario Andrés Proaño Navas

Directora

Alexandra Pomares Quimbaya

La salud es un estado de bienestar físico, mental y social, y no solamente se refiere a la ausencia de afecciones o enfermedades. Aun así, la salud mental sigue siendo una parte descuidada en medio de los esfuerzos mundiales para mejorar la salud en estas áreas emocionales. Por lo general, el acceso a servicios de salud mental a personas que sufren algún tipo de trastorno ha sido limitado; ello se asocia a variables conductuales, sociales y estructurales, pero también a barreras de índole geográfica y financiera. Es por eso que la Pontificia Universidad Javeriana cuenta con un portal llamado Mentes Colectivas el cual es un “espacio de escucha, apoyo y acompañamiento emocional creado por las Facultades de Medicina, Psicología e Ingeniería para colombianos y colombianas mayores de edad”.

Debido a la alta demanda, surge la necesidad de poder ofrecer un primer acompañamiento a los usuarios por medio de un asistente virtual tipo chatbot. Es por esto que CollectMind muestra cómo la inteligencia artificial puede aplicarse para proveer a los usuarios una primera atención, por medio de la clasificación de sus respuestas haciendo uso de cinco categorizadores incluyendo diferentes tipos de procesamiento de texto, el chatbot selecciona un recurso como una primera atención.

Este proyecto a mediano y largo plazo contribuye al aumento de personas que acceden a un servicio de salud mental; al ser un asistente virtual, permite que los usuarios con solo tener acceso a internet tengan una conversación con el chatbot el cual otorgará una serie de recursos de acuerdo a sus necesidades. Adicionalmente, al portal de Mentes Colectivas les permitirá realizar un mejor seguimiento a los pacientes.

Sistema para identificar y cuantificar asbesto por medio de imágenes satelitales

Autor

Luis Carlos Chicaíza Rojas Director Javier Francisco López Parra

El asbesto se considera un material cancerígeno para los seres humanos. El objetivo del trabajo de grado fue diseñar un sistema para la identificación y clasificación de asbesto en techos de las edificiaciones del barrio Ciudadela Boloña de Usme en Bogotá, a partir del análisis de superficies por medio de imágenes satelitales. El sistema contó con tres subsistemas que interactúan entre sí: uno para la obtención de imágenes satelitales, que fue apoyado con fotografías aéreas capturadas a través de drones; el subsistema de almacenamiento y procesamiento de información, que incorporó el uso de bibliotecas espectrales para la identificación del asbesto; y el subsistema para el análisis de datos, que operó mediante algoritmos entrenados para generar la clasificación de las superficies teniendo en cuenta la firma espectral. Para el desarrollo del trabajo de campo se contó con el acompañamiento y la logística del Programa Social PROSOFI. El sistema propuesto permite la identificación y cuantificación de la presencia de asbesto en techos de viviendas. El sistema puede servir como apoyo a organismos de control y personal interesado en la regulación para la definición de políticas que logren contrarrestar el uso de este material, generar evidencia sobre sectores que probablemente tienen cubiertas de asbesto, para dar seguimiento a los efectos que causa sobre la salud de las personas expuestas y así ejecutar acciones que contribuyan al bienestar y la calidad de vida de la comunidad.

MAESTRÍA EN Trabajo de Grado

INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Proyecto de etiquetado de emociones a partir de videos en ambientes de formación virtual

Autores

Sergio Andrés Barbosa Sierra

Christian Camilo Forero Iriarte

Director

Leonardo Flórez Valencia

En el contexto del progresivo aumento del modelo de educación virtual, es importante considerar la relevancia que toma la retroalimentación emocional y la interacción del docente con el alumno en tiempo real, con el propósito de conocer el estado de las emociones de sus alumnos y plantearse estrategias de aprendizaje que aumenten el nivel de atención.

En un entorno de aprendizaje virtual, este trabajo de investigación basado en Inteligencia Artificial, permitió clasificar sistemáticamente los estados afectivos de los estudiantes, mediante sus expresiones faciales a partir de videos de baja resolución. Los autores proponen un modelo de clasificación de emociones basado en Redes Neuronales Convolucionales para la extracción de características de bajo nivel y una red profunda de Aprendizaje por Refuerzo mediante Q-learning para generar el incentivo acumulativo del aprendizaje y reconocimiento, durante el proceso de toma de decisiones secuenciales.

En efecto, esta herramienta de apoyo permitirá al docente durante la clase, recibir una retroalimentación de las emociones de sus alumnos en tiempo real. Su implementación es de gran impacto para la enseñanza y el desarrollo de la comunicación en la educación virtual, debido a que supera las limitaciones y dificultades que tiene un docente para establecer ese contacto visual y percibir las expresiones faciales que son de gran utilidad para su entendimiento y en determinado caso para plantearse nuevas estrategias que contribuyan a mejorar la metodología de su clase para mayor comprensión del alumno.

MAESTRÍA EN Trabajo de Grado

SEGURIDAD DIGITAL

Autores

Javier Andrés Marroquín Barreto

Diana Jimena Bernal Rincón

Lía Victoria Benavides Romero

Director

Luis Carlos Trujillo Arboleda

Diseño de un prototipo de sistema de seguridad de red para compañias pequeñas, basado en virtualización de funciones de red (nfv) y tecnologías de codigo abierto

Las pequeñas empresas, como parte fundamental del tejido empresarial del país, no son ajenas a la digitalización de su cadena de valor y por ende a los desafíos y las amenazas de seguridad informática, las cuales requieren recursos e inversiones para ser afrontadas adecuadamente. Lo anterior se constituye en un reto para este tipo de empresas, que centran sus esfuerzos en sus objetivos de negocio.

Los autores proponen una solución de seguridad de red, pensada como un producto a ser ofrecido por los prestadores de servicios de internet, para habilitar funcionalidades de seguridad a pequeñas empresas, como un servicio estandarizado para el segmento objetivo. La arquitectura propuesta está basada en las tecnologías de virtualización de funciones de red, de manera que pueda ser desplegada sobre computadores de bajo costo y sin requerir elementos tradicionales de red de propósito dedicado. Lo anterior permitirá a los operadores modificar o ampliar la oferta de servicios de manera flexible y ágil. La arquitectura propuesta se apoya totalmente en componentes de software de código abierto para ofrecer a los operadores una solución extensible, adaptable a sus necesidades, segura y de bajo costo.

Para validar la factibilidad de la arquitectura propuesta se diseñó e implementó un prototipo de baja escala, que incorpora todos los componentes y funciones de seguridad de red que hacen parte de la solución propuesta.

Para verificar la factibilidad de la arquitectura propuesta y del diseño del prototipo se planearon y efectuaron tres conjuntos de pruebas: funcionales, de rendimiento y de penetración. Pruebas que permitieron validar las funcionalidades de la solución y la viabilidad de su operación sobre los dispositivos de propósito general utilizados dentro del prototipo para su despliegue en premisas del cliente.

Otros Trabajos de Grado

Reconocidos Trabajo de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas

CarbonTrader: Plataforma Blockchain de Comercio de Bonos de Carbono

Autores

Enrique Gutiérrez Ibagué

Nelson Alejandro Mosquera Barrera

Director

Rafael Vicente Páez Méndez

Trabajo de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica

Detección de una enfermedad en el fruto de la fresa en su etapa postcultivo utilizando Inteligencia Artificial

Autores

Juan David Velásquez Restrepo

Daniel José Barandica Fonseca

Director

Carlos Alberto Parra Rodríguez

Caracterización de una cámara plenóptica para la estimación de profundidad en microscopia afocal

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Laura Valentina Hidalgo Palencia

Director

Francisco Carlos Calderón Bocanegra

Inteligencia artificial para gestión y atención de alarmas

Autor

Samuel Arturo Padilla Trillos

Director

Carlos Parra

Trabajo de Grado Maestría en Ingeniería Civil

Estudio de la Viabilidad Técnica y Financiera de un Macro Proyecto de Vivienda Aplicando la Propuesta de C.E.S® en un Proyecto de Control

Autores

Camilo Andrés Gutierrez Quintero

Andrea Carolina Molano Duarte

Director

Federico Nuñez

Trabajo de Grado Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación

Simulador de espacios geográficos basado en autómatas celulares

Autor

Miguel Ángel Rivera Bautista

Director

Enrique González Guerrero

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