Mejores trabajos de grado de Ingeniería by PUJaveriana

Facultad de Ingeniería

RECONOCIMIENTOS A LA EXCELENCIA ACADÉMICA MEJORES TRABAJOS DE GRADO

2021 3

INDICE PROGRAMAS DE PREGRADO

Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Civil Ingeniería de detalle para el edificio de la Calle 125 de la Pontificia Universidad Javeriana

Proyecto Integrador de Grado: Ingeniería de detalle del Conjunto Residencial Asturias Real

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica Sistema para la aceleración de detección de fallas sobre el pavimento en la ciudad de Bogotá

Antena para radar en aplicación de conteo de vehículos

Sistema de Entrenamiento y Evaluación de Algoritmos de Segmentación de Objetos usando Redes Neuronales Convolucionales

Sistema de control para rehabilitación inteligente y progresiva en terapias de rehabilitación articular de la mano por medio de un exoesqueleto robótico Súper-resolución espacial de campos de luz a partir de redes neuronales entrenadas con campos de luz de alta resolución espacial capturados con una cámara plenóptica Dispositivo vestible para la adquisición y monitoreo de la frecuencia respiratoria en personas para prevenir el diagnóstico tardío de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica EPOC

Cargador de baterías de iones de litio a partir de módulos solares fotovoltaicos para sistema de almacenamiento de energía

Planta de tratamiento de agua para estados de emergencia y crisis sanitaria

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Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Simheurística para el problema de VRP con demandas y tiempos estocásticos

Diseño de un aplicativo para el ruteo estocástico de la entrega y recogida de insumos médicos quirúrgicos con ventanas de tiempo

Diseño de un dinamómetro que permita la medición, registro y almacenamiento de datos para fuerza de agarre

Algoritmo generador de itinerarios turísticos personalizados aplicado a destinos turísticos poco frecuentados

Airline Workforce Scheduling based on Multi-agent Systems

An integrated approach to solve the nurse scheduling problem considering absenteeism and nurses’ preferences

Influencia de un asistente virtual: aprendizaje y deserción de las formaciones empresariales

Metodología para implementación de CPPS en SME ś

Optimization-simulation approach for Operating Room scheduling including surgeons’ preferences and surgeries duration predictions

Job shop estocástico con minimización del valor esperado del maximum lateness

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Proyectos de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas Simulador para estudiar la formación y evolución de biopelículas bacterianas en función de la textura de la superficie sobre la que se forman

Análisis dinámico de aplicaciones monolíticas

Aplicación móvil para el acompañamiento de pacientes con problemas de salud mental

Campus Connect

Integración de aplicativo móvil con algoritmos de procesamiento de imágenes para diagnostico medico

Lidérate: Aplicativo para visibilizar luchas sociales y asistir en su continuidad.

Modelos de atención aplicados a clasificación de textos narrativos

PwA: Sistema asistencial para el soporte emocional de personas con Alzheimer utilizando al robot Pepper

SATP-J

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PROGRAMAS DE MAESTRÍA

Proyectos de Grado Maestría en Analítica para la Inteligencia de Negocios Implementación de NLP para la formulación de estrategias de activación de venta por catálogo de Leonisa

Sistema de recomendación especializado en la industria de la moda

Proyectos de Grado Maestría en Bioingeniería Evolution of Network Organization to Characterize Pre-ictal States

Proyectos de Grado Maestría en Ingeniería Civil Evaluación de las propiedades mecánicas y de durabilidad del UHPC expuesto al ataque del lixiviado producto de residuos orgánicos.

Evaluación estructural, técnica y económica del reforzamiento estructural de dos Edificaciones Patrimoniales en tierra (1 piso y 2 pisos) usando las recomendaciones del documento AIS- 610-EP-2017 y las prácticas de los arquitectos/ingenieros restauradores

Comportamiento a la fatiga por flexión de un concreto tixotrópico de ultra alto desempeño reforzado con fibras de acero (UHPC)

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Análisis experimental de elementos de confinamiento para la rehabilitación de edificaciones patrimoniales en tapia pisada

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Proyectos de Grado Maestría en Energía y Sostenibilidad Modelo de Gestión Óptima de Portafolios para un Agregador de Respuesta de la Demanda

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Otros Trabajos de Grado Reconocidos PROGRAMAS DE PREGRADO

Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica Sistema de visualización 3D no invasivo en pantalla estándar

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Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Minimización de tardanza/adelanto en un No-Wait Flow Shop con tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia

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

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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. 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.

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Programas PREGRADOS

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Proyectos de Grado

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

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Ingeniería de detalle para el edificio de la Calle 125 de la Pontificia Universidad Javeriana

Autores Camila Daza Buitrago Sebastian Montes Vargas Juan Esteban Casas Cortés Angie Natalia Velasco Hernández Juan Pablo Hoyos Beltrán Gala Sofía Vidal Méndez

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Directores Daniel Mauricio Ruiz Valencia Sofía Andrade Pardo Luis Alberto Jaramillo Gomez Óscar Mauricio Baquero Hernández Andrés Camilo Villarreal Hernández Jenny Magaly Pira Ruiz Maria Alejandra Silva Ortega

INGEOTECHINQUE El Edificio Javeriana calle 125 es un proyecto real que en la actualidad se encuentra en construcción, el cual surgió con el objetivo de complementar la infraestructura de la universidad salvaguardando aulas destinadas a estudios de postgrado, complementada con usos comerciales y administrativos. El proyecto integrador permitió concebir el edificio Javeriana calle 125 como un todo, entendiendo todos los actores que intervienen en la ejecución de una edificación. Así, se plantearon los diseños geotécnicos, estructurales, hidrotécnicos, ambientales, como también, la presupuestación y la programación de obra integradas entre si mediante la metodología BIM (Building Information Modeling), teniendo como objetivo principal el lograr un edificio ambientalmente sostenible. Logrando entonces, un impacto ambiental positivo a partir de la identificación de factores y diseños, que logren mitigar los posibles impactos ambientales negativos, generados por la edificación. De esta forma, se establecieron diseños y estrategias, desde las diferentes áreas que logran que el Edificio Javeriana calle 125 sea un postulante a diversas acreditaciones en la industria de la construcción sostenible.

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Proyecto Integrador de Grado: Ingeniería de detalle del Conjunto Residencial Asturias Real

Autores Maria Camila Moreno Pineda Paula Alejandra Castro Rodríguez Diana Fernanda Maje Calderón Juan Sebastián Henriquez Defelipe David Camilo Pinto Rojas Karen Dayan Potes Moreno Julián David Obando Porras Paula Julieth Marroquín Pérez Luisa Fernanda Rugeles Niño Laura Tatiana González Hernández Julián Andrés Lamus Vergel

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Directores Óscar Mauricio Baquero Hernández Daniel Mauricio Ruiz Valencia Manuela Restrepo Palacio Felipe Stand Villarreal Juan Carlos Herrera Martínez Joan Manuel Larrahondo Cruz Camilo Eslava Ardila Paula Andrea Villegas González

Terranesco presenta los estudios de ingeniería de detalle para la torre del Conjunto Residencial Asturias Real de conformidad los Términos de Referencia del departamento de Ingeniería Civil de la Pontificia Universidad Javeriana como Trabajo de Grado del año 2021. Dichos estudios constan del diseño de elementos estructurales que componen la edificación asegurando un desempeño adecuado ante todas las solicitaciones exigidas por la normativa nacional vigente NSR-10, logrando así un sistema de resistencia sísmica dual, con capacidad moderada de disipación de energía y un diseño de cimentación conformado por pilotes preexcavados insi-tu. Asimismo, considerando un análisis geotécnico de estabilidad del terreno se propone perfilado de taludes, protección con bimanos y obras de drenaje, apoyados de la caracterización del suelo.

aspectos fundamentales como alcance, costos, tiempo, calidad, riesgos, recursos humanos, comunicación, e interoperabilidad. En el marco del cumplimiento de estándares ambientales, se proponen diseños ingenieriles encaminados en el alcance de la certificación LEED, asimismo, se realiza un análisis de influencia directa e indirecta, junto con unos planes de manejo ambiental teniendo en cuenta el manejo de RCD en obra. Adicionalmente, se diseñaron las redes hidrosanitarias, junto con un sistema de reúso de aguas grises funcional garantizando la eficiencia hidráulica, beneficios ambientales y económicos en el consumo de agua potable.

Reconociendo las condiciones existentes, se ejecuta el layout de obra, y se controlan los diseños de cada especialidad plasmados en un modelo 3D resolviendo posibles interferencias. Esto sumada a la programación de obra, presupuesto detallado y flujo de caja El proyecto considera aspectos innovadores en su ejecución im- del proyecto, conforma un modelo 5D permitiendo la disminución plementando la metodología BIM, permitiendo integrar procesos en costos y tiempo final del proyecto con una gestión eficaz en campo. y especialidades intervinientes de forma colaborativa, desde una fase de diseño conceptual hasta el diseño detallado, recopilando

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Proyecto Integrador de Grado: Ingeniería de detalle del Conjunto Residencial Asturias Real

Autores José Alejandro Lozano Lascarro Andrés Felipe Martínez Pinzón Andrey Nicolas Rodríguez Ramírez David Francisco Rincón Pulido Tao Frankcheskoly Tafur Flórez Juan José Herrera Francis Juan Sebastián Ángel Quiroga Andrés Felipe Laverde David Sebastián Becerra Dávila Kathy Valentina Álvarez Sanabria Valentina Niño Aguirre Santiago Ramírez Linares

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Directores Óscar Mauricio Baquero Hernández Daniel Mauricio Ruiz Valencia Juan Sebastián Gaitán Cardona Janneth Patricia Gil Ibañez Javier Alonso Sierra Galeano Óscar Baquero Ángel Nathaly Triviño León

El equipo de diseño y directivo Navast constructores tuvo como objetivo el diseño, planeación y viabilidad del proyecto Asturias Real, el cual es un conjunto de 4 torres para uso exclusivo de vivienda, ubicado en el sur de la ciudad de Bogotá; por lo cual fue necesario asignar a cada integrante una disciplina en específica para desarrollar el proyecto en múltiples etapas al mismo tiempo, de igual manera fue necesario emplear la nueva metodología BIM que está siendo utilizada mundialmente y en la actualidad está siendo implementada en varios macroproyectos en nuestro país. Además que para cada uno de los integrantes del equipo de Navast fue una experiencia gratificante el enfrentarse a un proyecto de tan alta complejidad dado que permite que cada área tenga una apropiación del conocimiento construido durante la carrera y plasmarlo en un proyecto de tipo real, incluyendo factores sociales, económicos y ambientales, como en este caso el afrontar una construcción de un edificio en medio de una pandemia, adicional a los factores externos, existieron factores internos tales como el trabajo en equipo el cual se manejó por parte de la gerencia de una manera acertada buscando una cooperación mutua entre áreas y así mismo se crearon puentes de comunicación, adaptando al grupo a utilizar la tecnología como un aliado para así tener las instrucciones y metas del proyecto claras. Por último, la gran meta que tenía el equipo era lograr los altos estándares que requerían los evaluadores, objetivo que logro tanto el equipo de diseño como el equipo directivo enfocando las metas en resultados eficientes.

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Proyectos de Grado

CARRERA DE ELECTRÓNICA

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Sistema para la aceleración de detección de fallas sobre el pavimento en la ciudad de Bogotá

Autores Javier Enrique Huérfano Diaz Diego Alejandro Ramírez Vargas

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Director Francisco Calderón

La detección de las fallas en los pavimentos de las ciudades es una tarea clave para el mantenimiento oportuno de las vías, lo cual influye en el buen funcionamiento del flujo vehicular y la seguridad en las vías. Hoy en día en una ciudad cómo Bogotá con una gran extensión geográfica la clasificación y georreferenciación de las fallas se sigue haciendo principalmente de forma manual y es por esta razón que es fundamental contar con un sistema que sea capaz de acelerar este proceso para cubrir grandes áreas en poco tiempo optimizando los recursos invertidos en esta labor. En el trabajo desarrollado se emplearon técnicas de inteligencia artificial y procesamiento de imágenes para llevar a cabo la identificación de las fallas más comunes en el pavimento. Así como el desarrollo de un hardware embebido para todo el proceso de la captura de la información para la base de datos.

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Antena para radar en aplicación de conteo de vehículos

Autores David Eduardo Rojas Sánchez Sergio Andres Rojas Moreno

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Director Manuel Ricardo Pérez Cerquera

Para aliviar el problema en la movilidad causada por la demanda de transporte y del tránsito vial existen diferentes alternativas basadas en sistemas inteligentes de transporte. Dentro de los requerimientos de estos sistemas, se tiene la detección y monitorización de vehículos y posteriormente, el análisis de datos obtenidos para la toma de decisiones. Por lo anterior, los sistemas de radar han sido utilizados en las principales ciudades como sistema de detección y control de velocidad de alta precisión. Dichos sistemas requieren de una antena que cuente con las características de diseño propias de un radar en el dominio del tiempo. Estos sistemas son los denominados de banda ultra ancha (UWB), y por lo tanto se requiere que las antenas también lo sean. Las antenas cornetas TEM son las más utilizadas para realizar una medición directa de campos Electromagnéticos transitorios. Dentro de sus características más representativas se encuentran: las bajas pérdidas a través de la guía de onda, la radiación unidireccional, la baja dispersión y la alta ganancia. Teniendo en cuenta dichas características, en este trabajo de grado se diseñan dos antenas

cornetas con tecnología Substrate Integrated Waveguide (SIW). El reto principal se presenta en el rango de frecuencia seleccionado, el cual pertenece a la banda K (entre los 18 – 27 GHz) en donde el principal inconveniente se presenta con el acople de impedancias. Los diseños parten desde el análisis de impedancias del diseño teórico de una antena de este estilo, hasta su optimización logrando dos variantes: una con alimentación Coaxial y la segunda con una alimentación de tipo Grounded Coplanar Waveguide (GCPW). Al implementar las antenas propuestas en un sistema de radar a 24 GHz se espera obtener una respuesta de gran precisión en la detección de vehículos haciendo uso de la teoría que involucra el efecto Doppler.

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Sistema de Entrenamiento y Evaluación de Algoritmos de Segmentación de Objetos usando Redes Neuronales Convolucionales

Autores Andrea Juliana Ruiz Gómez Pedro Eli Ruíz Zarate

Director Francisco Calderón

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El proyecto de grado se titula Sistema de Entrenamiento y Evaluación de Algoritmos de Segmentación de Objetos usando Redes Neuronales Convolucionales; en este proyecto se presentan dos contribuciones a la problemática de navegación de robots semiautónomos en entornos urbanos, donde debido a la complejidad semántica del medio por donde transitan los robots, es necesaria la presencia de supervisores para validar la trayectoria sugerida por los algoritmos de navegación. El proyecto se desarrolló en dos etapas; primero se desarrolló un software basado en el algoritmo de segmentación GrabCut, facilitando la labor de etiquetado manual. Como segunda contribución se etiquetó una base de datos de 5000 imágenes pertenecientes a Kiwibot® y posteriormente con estas muestras se entrenaron seis (6) redes neuronales convolucionales para su evaluación en la solución del problema planteado a partir de métricas de desempeño que incluyen el tiempo de inferencia y el desempeño no sesgado. De los resultados del proyecto vale la pena destacar que en el proceso de etiquetado de imágenes con respecto a otras aplicaciones evaluadas, se reduce aproximadamente a la mitad el tiempo de etiquetado por imagen y en los resultados de la evaluación de desempeño se presenta error menor al 3%. Además, en la evaluación del desempeño de las redes neuronales convolucionales se presenta un error inferior al 5 %. Con respecto a otros proyectos de Software, este es de código abierto, por lo cual su desarrollo se encuentra en GitHub (Kiwi-PUJ), cumpliendo todos los estándares de documentación de código que se suele usar en la industria. Este proyecto fue desarrollado por Andrea Juliana Ruiz Gómez y Pedro Elí Ruiz Zárate, con dirección de Francisco Calderón Bocanegra Ph.D y asesoría de John Betancourt en representación de Kiwibot®.

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Sistema de control para rehabilitación inteligente y progresiva en terapias de rehabilitación articular de la mano por medio de un exoesqueleto robótico

Autoras Manuela Bravo Soto Stephany Paola Bonilla Montero

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Director Julian Colorado

Los accidentes cerebrovasculares (ACV) son uno de los problemas de salud pública más importantes que causan discapacidad motora. Las terapias de rehabilitación con repetición de movimientos fiables permiten la recuperación gradual de la movilidad. Este trabajo propone un sistema de control adaptativo predictivo para compensar los efectos del esfuerzo muscular en la rehabilitación articular de la mano, mediante un exoesqueleto robótico. Para este propósito, se utilizó una base de datos de señales electromiográficas (EMG) de pacientes que sufrieron accidentes cerebrovasculares, para determinar la trayectoria articular de la terapia y la velocidad controlada por el exoesqueleto según tres niveles de esfuerzo muscular. Las múltiples entradas utilizadas permitieron una precisión sobresaliente en el seguimiento además de dar asistencia activa cuando se requiera, mientras el paciente cumple con el ejercicio de la terapia, superando esquemas de control en términos de seguimiento. El trabajo está dividido en cuatro etapas: i) El desarrollo del modelo dinámico del exoesqueleto robótico mediante la formulación de Newton-Euler. ii) La selección de la configuración de control en lazo cerrado para la implementación de una técnica de control adaptativa predictiva. iii) La sintonización de los parámetros de control bajo simulación, a partir del modelo dinámico del exoesqueleto y una base de datos con la información de fatiga muscular provenientes de las señales EMG. iv) La validación del funcionamiento del sistema de control por medio de un protocolo de pruebas experimentales a partir de la base de datos referente a la fatiga muscular y el prototipo de exoesqueleto sobre un dedo de la mano. Dicho trabajo tuvo como resultado la aceptación de un paper como contribución a RehabWeek - International Consortium for Rehabilitation Robotics 2021.

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Súper-resolución espacial de campos de luz a partir de redes neuronales entrenadas con campos de luz de alta resolución espacial capturados con una cámara plenóptica

Autores María Fernanda Hernández Baena Juan Felipe Jaramillo Hernandez

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Director Francisco Calderón

De cara a esta nueva década, con la convergencia de nuevas tecnologías como la inteligencia artificial, la robótica y los sensores, la ciencia moderna liderará una transformación global extraordinaria en cada economía que encenderá el mundo globalizado, permitiendo a la humanidad afrontar retos que eran imposibles de hace unos años. A medida que crece la tecnología, también crece la población humana, lo que aumenta la necesidad de desarrollar e implementar estrategias científico-tecnológicas para mejorar las variedades agrícolas con el fin de contribuir a la seguridad alimentaria y la producción sostenible en todo el mundo. Nuevos macroproyectos pueden ayudar a este fin desarrollando plataformas de bajo costo para fenotipado multiescala que miden y cuantifican las variables que afectan la respuesta de los cultivos al medio ambiente. La tecnología de campo de luz puede ser el medio para adquirir en tiempo real la información de campo sobre las características fisiológicas de los cultivos a través de la estimación de profundidad en las escenas 3D sintetizadas en los campos de luz, en línea con lo anterior este trabajo introduce un pipeline para aplicar una técnica de superresolución angular basada en el estado del arte, sobre campos de luz de baja resolución angular capturados con una cámara plenóptica afocal, el método propuesto se centra en superresolver la resolución espacial de cada matriz de píxeles compuesta por las perspectivas angulares de cada punto espacial en el campo de luz. Además, se hace una comparación con las interpolaciones tradicionales de bajo costo, como la interpolación de vecino más cercano, bicúbica e interpolación de Lanczos, siendo el modelo propuesto el que muestra mejores resultados en la relación señal a ruido evaluada entre las imágenes originales de sub-apertura del campo de luz y las imágenes de sub-apertura sintetizadas de los campos de luz angulares superresueltos de un conjunto de datos de validación construido con campos de luz capturados en plantas por una cámara plenóptica afocal de primera generación.

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Dispositivo vestible para la adquisición y monitoreo de la frecuencia respiratoria en personas para prevenir el diagnóstico tardío de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica EPOC

Autor Juan Manuel Aya Perlaza

Director Margarita Narducci

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El trabajo de grado consta de un dispositivo vestible que, enmarcado en unas gafas, es capaz de medir y monitorear la frecuencia respiratoria directamente desde la superficie de la nariz mediante un micrófono MEMS. El dispositivo procesa los datos, calcula dicha variable biométrica y luego envía toda la información vía Bluetooth a cualquier dispositivo celular Android, donde se implementó también una app que permite ver gráficamente la señal respiratoria y la frecuencia calculada en tiempo real. También cuenta con una alarma en caso de que dicha frecuencia respiratoria se encuentre por fuera del rango considerado normal (12-20 respiraciones por minuto). El objetivo de este proyecto era poder relacionar la frecuencia respiratoria con la incidencia de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica EPOC, ya que esta es una afección que, por lo general, se diagnostica en una etapa tardía. Es así como surge la idea de diseñar un dispositivo vestible, de uso regular, que permita obtener el estado de la salud respiratoria mediante su frecuencia y, en caso de ser anómalo, notificar al usuario para que pueda tomarse los respectivos exámenes. Al concluir el proyecto, se determinó que a pesar de no poder diagnosticar la EPOC exclusivamente a partir de esta frecuencia, sí es posible relacionar valores anómalos con problemas en la salud respiratoria, ya sea por EPOC o por tras afecciones. Otro posible uso del dispositivo sería en deportes que permitan el uso de gafas, ya que se podría monitorear esta importante variable para dichos deportistas. Un ejemplo es el ciclismo, donde resulta muy importante poder controlar la respiración para aumentar la fuerza y la resistencia de los músculos respiratorios, mantener más tiempo el aire inspirado en los pulmones y aprovechar mejor el oxígeno para tener menos cansancio pulmonar y físico.

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Cargador de baterías de iones de litio a partir de módulos solares fotovoltaicos para sistema de almacenamiento de energía

Autores Santiago Ospina Vargas Ivan Felipe Caro Lemus

Directores Rafael Fernando Diez Medina Gabriel Perilla Galindo

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Con el objetivo de lograr una mejor eficiencia y confiabilidad del servicio de distribución de electricidad, el uso e integración de diferentes tecnologías, como paneles solares y baterías de alta capacidad, aparece como una alternativa en los sistemas de conversión de energía para los consumidores conectados a la red. El almacenamiento de energía equilibra las fluctuaciones en el suministro y satisface la creciente demanda de electricidad. Para requisitos de corta duración, el almacenamiento de la batería puede generar control de frecuencia y estabilidad, y para requisitos de mayor duración puede generar reservas o gestión de energía. En este sentido, uno de los elementos clave del sistema es un convertidor de cargador de batería que permite almacenar energía desde una entrada de panel solar. Debido al comportamiento de la producción de energía solar fotovoltaica, es importante recordar que la producción de energía no es constante y solo está disponible durante el día, es necesario implementar un convertidor DC/DC para obtener el punto de máxima potencia (MPPT) del panel solar y suministrarles corriente a las baterías mientras haya suficiente energía y cargarlas a su máxima capacidad. Se realizó el diseño e implementación de un sistema de cargador de baterías ion de litio (Li-ion) con un voltaje nominal de 48 V y 25 Ah usando un panel solar de 270 Wp y se utilizó un microcontrolador para programar un controlador MPPT. En este trabajo de grado se logró realizar pruebas con el panel solar para comprobar el funcionamiento del convertidor en un ambiente real y visualizar las diferentes etapas de carga de la batería.

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Planta de tratamiento de agua para estados de emergencia y crisis sanitaria

Autores Juan Sebastián Sánchez Acevedo Óscar Geovanny Baracaldo Salazar

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Director Jeilson Bravo González

En Colombia existen zonas en las que, por infortunios estructurales, aún no se cuentan con la calidad suficiente de uno de los recursos mas importantes para la supervivencia del ser humano: el agua. El sistema denominado ‘Planta de tratamiento de agua para estados de emergencia y crisis sanitaria’ busca ser una solución económica, práctica y de fácil acceso para aquellas comunidades que vivencien en sus territorios esta problemática. La planta es un sistema que se adapta a condiciones extremas buscando la integración de tres importantes ramas de la ingeniería electrónica; automatización de procesos, energías renovables y manejo de datos. L’qua es un dispositivo de tratamiento portátil capaz de mejorar parámetros fundamentales en el agua; como lo son la turbidez y la conductividad; factores importantes en el color, olor y sabor del agua mediante dos sistemas de filtrado mecánicos y un filtro ultravioleta. Este es un sistema integrado autónomo, el cual, mediante una serie de sensores ubicados de forma estratégica, nos brinda información en tiempo real por medio de su aplicación móvil. Esta permite realizar el control de la ruta de flujo, tanto por el sistema principal como el sistema auxiliar de filtrado, contribuyendo a entregar agua de mejor calidad. Nuestro equipo cree fiel mente que no debemos esperar a que el pozo este seco para saber el valor del agua. Enlace video promocional: https://www.youtube.com/watch?v=MSSBJKAgDkU

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Proyectos de Grado

CARRERA DE INGENIERÍA DE INDUSTRIAL

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Simheurística para el problema de VRP con demandas y tiempos estocásticos

Autores Juan Camilo Vanegas Rojas Santiago Ordóñez Triana David Felipe Gómez Rivero Sergio Andrés Forero Piraquive

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Director Eliana María González

En la vida real, el ‘Vehicle Routing Problem’ (VRP) incluye variables que consideran la estocasticidad de las demandas y los tiempos. La mayoría de los trabajos y estudios alrededor de este tema tratan el problema VRP en términos determinísticos con el fin de limitar y acotar este, de manera que sea más fácil resolver. La solución de un problema como el VRP con demandas y tiempos estocásticos brinda la oportunidad de poner en un contexto más real los problemas con los que se enfrentan las compañías diariamente como el desconocimiento de la demanda exacta de sus clientes, los tiempos de traslado y los tiempos de llegada aceptables para surtir el producto. El implementar un modelo que tenga en consideración estas variables aleatorias, permite tener un acercamiento más certero de los posibles costos en los que se pueden incurrir y a la vez, saber qué estrategias utilizar para minimizarlos. Por ello fue diseñada una simheurística hibridizada con la metodología ‘Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm’ (NSGA-ll) con simulación de Montecarlo con el objetivo de minimizar los costos y la tardanza en un VRP con demandas y tiempos de ruta estocásticos, que puede ser aplicado en entornos reales. La comparación de los resultados fue realizada respecto al ‘Mixed Integer Linear Programming’ (MILP) inicial, teniendo en cuenta los resultados del tiempo de ejecución, valor de las funciones objetivo y distribución de probabilidad utilizada.

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Diseño de un aplicativo para el ruteo estocástico de la entrega y recogida de insumos médicos quirúrgicos con ventanas de tiempo

Autores Laura Natalia Pérez Páez Carmen Del Carmen Mena Ibarra William Alejandro Guevara Gongora

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Directores Carlos Eduardo Montoya Martha Patricia Caro

Para que exista una relación de confianza entre las entidades que prestan servicios de salud y los proveedores de suministros médicos, el envío y la entrega de los productos debe realizarse en el menor tiempo posible para la correcta ejecución del procedimiento quirúrgico sin poner en riesgo el bienestar del paciente. Este proyecto se centrará en el proceso de distribución de una empresa proveedora de implantes óseos; en el que se presentan variantes del VRP, como la entrega y recogida con ventanas de tiempo, tiempos de viaje y tiempos de servicio bajo condiciones estocásticas en una misma ruta. Teniendo en cuenta que el programa presenta condiciones estocásticas, propusimos como método de solución una aplicación programada en Visual Basic for Applications basada en una simheurística que integra una heurística VMC, dos metaheurísticas Tabu Search bajo la influencia de simulaciones Monte Carlo. Para llegar a esta solución, en primera instancia se realizó una versión determinista del problema, que sirvió de entrada para el desarrollo de la simheurística. Inicialmente se desarrolló un modelo matemático utilizado como base de comparación para generar una excelente solución determinista que posteriormente incluyó los parámetros estocásticos a través de simulaciones de Monte Carlo para la conformación de la simheurística. Los resultados de la simheurística fueron comparados con los resultados de la versión determinista a través de diferentes indicadores propuestos, donde se encontró que la simheurística presenta resultados significativamente mejores, seleccionando este método de solución. Finalmente, se compararon los resultados de esta simheurística con los resultados de las soluciones históricas aportadas por la empresa bajo los mismos indicadores, obteniendo mejoras porcentuales en el cumplimiento de la promesa de valor de la empresa.

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Diseño de un dinamómetro que permita la medición, registro y almacenamiento de datos para fuerza de agarre

Autoras Maria Camila Garzón Hortúa Maria Paula Garzón Durán María Alejandra Correa Páez Laura Camila Barón Gutiérrez

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Director Christian Ricardo Zea Forero

Las enfermedades músculo esqueléticas, en la mayoría de casos, son el resultado de un deterioro progresivo generado por microtraumatismos asociados a movimientos repetitivos y posturas forzadas, cuyas causas se han relacionado con diferentes factores, entre ellos, el trabajo. Este tipo de trastornos provocan dolor y fatiga muscular disminuyendo la calidad de vida de las personas, y se han convertido en un problema de salud pública a nivel nacional e internacional. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, al año 2019, los trastornos músculo esqueléticos eran la principal causa de discapacidad en el mundo y representaban la proporción más elevada de afecciones dolorosas persistentes distintas del cáncer. En relación con las extremidades superiores, las enfermedades músculo esqueléticas más comunes son: Síndrome del túnel del carpo, Tendinitis, Tenosinovitis, Síndrome del escribiente, Síndrome del túnel radial y Epicondilitis. Por otro lado, la fuerza de agarre es la medida de la máxima fuerza posible realizada voluntariamente por parte de una persona y combina la interacción de músculos intrínsecos y extrínsecos que permiten el movimiento de las extremidades superiores. El instrumento empleado para medir este tipo de fuerza es el dinamómetro de mano, agarre o empuñadura, y algunas investigaciones realizadas alrededor del mundo concluyen que la medición de la fuerza de agarre puede ser utilizada como referencia para la prevención y control de enfermedades músculo esqueléticas. Por lo anterior, se propone el diseño de un dinamómetro que permita medir fuerza de agarre en la mano y almacenar los registros en una base de datos para su posterior análisis a partir de estadísticos y gráficas, con el fin de ser utilizado en el ámbito laboral como una referencia para la toma de decisiones que favorezcan el bienestar de los empleados por parte del área de seguridad y salud en el trabajo, por medio de la prevención y control de trastornos musculoesqueléticos.

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Algoritmo generador de itinerarios turísticos personalizados aplicado a destinos turísticos poco frecuentados

Autores Laura Camila Obando Ramirez Felipe Novoa Parra Paula Alejandra Nossa Torres Daniela Alejandra Medina Venegas

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Director Javier Niño Toro

El estudio propone un prototipo web que hace uso de un algoritmo generador de itinerarios turísticos personalizados (AGITP), basado en el problema Tourist Trip Design Problem (TTDP), en un destino turístico poco frecuentado (DTPF). Este prototipo tiene el objetivo de ayudar a estas regiones a facilitar el acceso de información y planeación de un viaje para sus turistas a través de una herramienta que les proporcione un itinerario de acuerdo a sus preferencias, teniendo así, el primer paso para el desarrollo de una plataforma que impulse y fomente el turismo en estas regiones olvidadas de Colombia. Para el diseño e implementación del prototipo se escogió a la ciudad de Ipiales (Nariño) como un destino adecuado por contar con las características de un DTPF. Se inició con la identificación de la oferta turística con sus principales Prestadores de Servicios Turísticos (PST) por medio del levantamiento de información exhaustiva de los atractivos y agentes turísticos existentes. Por otro lado, con fundamento en la revisión bibliográfica sobre el comportamiento de los turistas en los DTPF, se usaron métodos de estadística descriptiva y paramétrica para obtener la caracterización de la demanda, obteniendo la segmentación de estos en perfiles por medio del método de conglomerados. Se procedió a realizar el diseño del AGITP usando técnicas de optimización como: Greedy, búsqueda local y tabú, teniendo como criterio de evaluación una función objetivo que maximiza el puntaje de los POI y minimiza los tiempos muertos de la ruta. Para realizar el prototipo web se utilizó Google Script con base en el lenguaje JavaScript para la programación y procesamiento de la información del AGITP y se conectó a la web mediante una página web diseñada con Wordpress donde se describe el DTPF, permitiendo que el turista ingrese información y requerimientos de forma amigable al AGITP.

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Airline Workforce Scheduling based on Multi-agent Systems

Autores Nicolás Ceballos Aguilar Julio Andrés Mejía Vera Juan Camilo Chafloque Mesia

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Directores Gabriel Zambrano Rey Mohamed Rabie NaitAbdallah

Este estudio aborda los problemas de scheduling de los empleados de una aerolínea que está asignada al servicio al cliente en un aeropuerto. El problema es un problema de programación dinámica que incluye incertidumbres y cambios en el entorno inesperados. Por lo tanto, este proyecto propone un modelo de simulación basado en agentes que implementa el problema de planificación de la fuerza laboral, incluyendo características tales como habilidades, preferencias y restricciones que la aerolínea podría tener. Además del problema de planificación de la fuerza de trabajo, este proyecto de investigación también integra el problema del transporte de personal, que considera la asignación de ruta del personal de su hogar al aeropuerto y viceversa, en relación con el bienestar de los empleados, en determinadas condiciones de desplazamiento definidas por la empresa.

Como impacto en el desarrollo de este trabajo de grado, se pueden destacar varios aspectos positivos en el uso de sistemas multi agentes que permite a la aerolínea ser más competitiva en el mercado y mejorar su servicio al cliente, facilitando la solución de un modelo complejo, así como la rápida reacción a eventos inesperados. En segundo lugar, hay un impacto positivo en la satisfacción de la demanda de los pasajeros y a su vez, también se centra en el bienestar de quienes atienden la demanda, tanto en la programación como en el transporte.

Finalmente se puede ver que habría un impacto positivo a la aerolínea con la que se trabajó si llegarán a implementar la propuesta ya que en comparación con la información proporcionada por ellos y su solución centralizada inicial, nuestra propuesta genera mejores La integración y simulación de ambos problemas busca analizar y soluciones en términos de bienestar y, por lo tanto, podría generar presentar una solución que considere la relación entre ambos pro- un impacto positivo para los empleados, mejorando su bienestar y blemas. Por último, el uso de un modelo basado en agentes para satisfacción laboral en los horarios de trabajo. También, mejora el la integración nos permite enfrentar un problema más complejo y bienestar de los agentes de la sección de transporte, dando más simularlo en un entorno no determinístico, mientras que consume prioridad al bienestar de los agentes. menos recursos que los métodos tradicionales de optimización. El modelo propuesto logra mejorar los indicadores a nivel de la programación de horarios y de la programación del transporte a los empleados.

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An integrated approach to solve the nurse scheduling problem considering absenteeism and nurses’ preferences

Autores Julian Camilo Zabala Valdes Edwin Andrés Yañez Vergel Cristian Felipe Guzmán Garzón Carolina Barajas Jaimes

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Directores Carlos Eduardo Montoya Ricardo Otero Caicedo

El problema de asignación de enfermeras ha sido relevante en los últimos años debido a su impacto directo en la atención de los pacientes. Este problema consiste en asignar turnos cumpliendo un conjunto de restricciones fuertes asociadas a la legislación laboral y un conjunto de restricciones suaves relacionadas con las preferencias personales y el equilibrio de la carga de trabajo, entre otras. La mayoría de los estudios se han centrado en proporcionar soluciones para escenarios deterministas sin considerar posibles disrupciones, como una ausencia. Este estudio integra dos enfoques para abordar el ausentismo: el reactivo y el preventivo. Primero, se desarrolla un modelo de optimización lineal multiobjetivo utilizando el método de epsilon constraint para dar solución a la programación del personal considerando las restricciones. El modelo se evalúa en diferentes instancias para analizar su rendimiento. A continuación, se diseña un algoritmo genético y se compara contra el modelo matemático. El algoritmo genético obtuvo un rendimiento competitivo en las instancias comparadas y funciona mejor para resolver instancias grandes. El modelo y el algoritmo incluyen un componente preventivo que consiste en tener una asignación de reserva para cada franja horaria. Además, para mitigar el efecto del ausentismo, este estudio presenta tres estrategias de reprogramación que combinan enfoques reactivos y preventivos. El comportamiento de cada estrategia propuesta se mide mediante una simulación y los resultados evidencian la posible aplicación de los enfoques en función de la frecuencia de las ausencias y de los intereses del hospital. Finalmente, la solución se aplica en un caso de estudio para para construir el horario mensual de las enfermeras y evaluar las estrategias de reprogramación teniendo en cuenta información histórica. La aplicación en un hospital colombiano evidencia que el método de solución propuesto tiene buen comportamiento y es beneficioso para este problema en la práctica.

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Influencia de un asistente virtual: aprendizaje y deserción de las formaciones empresariales

Autores Julián Camilo Vargas Méndez Jairo Adolfo Hernández Martínez Juanita Caballero Villalobos Laura Carolina Alvarado Perdomo

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Director Manuel Medina Labrador

Las metodologías de aprendizaje digital se han desarrollado rápidamente impactando a sus usuarios. La literatura muestra que herramientas digitales como: inteligencia artificial, aprendizaje automático, plataformas virtuales y chatbots, favorecen positivamente el proceso de aprendizaje académico; sin embargo, no se ha estudiado su efecto en la formación empresarial. Esta investigación propone diseñar un chatbot con el apoyo de emojis, que conecte con los usuarios y facilite el proceso educativo, con el fin de mejorar los niveles de aprendizaje y disminuir los niveles de deserción. Para lograr esto, se utilizó una metodología mixta al interior de la compañía mediante una fase cualitativa, cuantitativa, experimental y de simulación de agentes; que pudo medir y analizar el cambio del nivel de aprendizaje y la deserción. Para la creación del chatbot se realizó en la plataforma de comprensión de lenguaje natural Dialogflow. La evaluación de la interacción humano-bot se midió a través del formulario de usabilidad adaptado del método UMUX desarrollado por Tariverdiyeva y Borsci (2019) y se verificó mediante la norma ISO 9126, es un estándar internacional para evaluar la calidad del software (interacción humano-bot) con base en diferentes criterios. Finalmente, a través de la simulación basada en agentes (SBA) se modeló la dinámica de aprendizaje de la capacitación virtual mediante la herramienta de Netlogo, se simuló la capacidad de aprendizaje incluyendo una red neuronal artificial con parámetros aleatorios para cada uno de los estudiantes y se evaluó el impacto de la interacción humano-bot en los niveles de deserción y aprendizaje.

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Metodología para implementación de CPPS en SME ś

Autores Jorge Alberto Gomez Vigoya Harry Andrés Ávila Echeverria

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Directores Alexánder Cárdenas José Fernando Jiménez

Actualmente las pymes de manufactura en Colombia se han visto afectadas por el surgimiento de la industria 4.0, lo cual ha llevado a que busquen la manera de adaptarse a las necesidades del siglo XXI. Por lo tanto, es de suma importancia plantearse cómo las pymes puedan implementar los avances tecnológicos que vienen junto al nuevo desarrollo industrial dentro de su sistema de producción. A nivel educacional y en el ámbito laboral existen casos de éxito en la aplicación de sistemas ciber físicos de manufactura, pero sigue existiendo una brecha entre estos sistemas y las pymes en Colombia. Así mismo, no existe un estudio que vincule los conceptos de automatización a bajo costo, sistemas ciber físicos de manufactura, pymes e interfaz hombre-maquina. Debido a lo mencionado anteriormente existe la oportunidad de evaluar una metodología que le permita a las pymes en Colombia incorporar las tecnologías enmarcadas en la industria 4.0 dentro del sistema de producción. Para poder elaborar la metodología se desarrollará una fase diagnóstica y por otro lado una de emulación del proceso de manufactura. Este procedimiento se llevará a cabo dentro de la empresa caso de estudio seleccionada, para así poder analizar, mediante el uso de indicadores de productividad, la adopción de las tecnologías. Con el desarrollo de la metodología propuesta, se espera identificar los requisitos para poder implementar un sistema ciber físico de manufactura que responda a las necesidades del proceso de manufactura de la empresa, buscando tener un impacto en su productividad.

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Optimization-simulation approach for Operating Room scheduling including surgeons’ preferences and surgeries duration predictions

Autores Camilo Andrés Serrano Velandia Evely Alejandra Pulgarín Alarcón Juan Sebastian Krohne Bermúdez Gabriel Enrique Abello Llanos

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Director Ricardo Otero Caicedo

Para las instituciones de salud, aumentar la eficiencia en los procesos de gestión interna es un factor clave en la mejora de los servicios de atención al paciente. Sabiendo que los procedimientos quirúrgicos representan una fuente de ingresos vital para los hospitales, una programación ineficiente e inexacta puede causar retrasos, complicaciones o cancelaciones de procedimientos quirúrgicos. En este contexto, se propone abordar el problema de programación de quirófanos, buscando maximizar la utilización y la satisfacción de las preferencias de los cirujanos, mediante un modelo híbrido multiobjetivo que integra un algoritmo genético (NSGA-II) y simulación de Montecarlo. Se generaron horarios, utilizando un modelo de machine learning para predecir la duración de las cirugías mientras se integraron los errores de predicción en la simulación. Tras la aplicación de nuestro enfoque en el Instituto Roosevelt, se logró un incremento en la utilización de los quirófanos del 3,48% y un aumento en la satisfacción de las preferencias de los cirujanos del 7,64% en relación con la programación del caso de estudio. Esta investigación proporciona una herramienta flexible para que los hospitales realicen la programación de manera más eficiente en función de sus preferencias y configuraciones. Además, se puede adaptar a cualquier esquema de predicción de tiempos quirúrgicos, lo que lo hace útil para ahorrar tiempo y recursos de personal, generando menores costos para el hospital. Esto también puede proporcionar múltiples beneficios para los pacientes porque el modelo los prioriza según su tiempo de espera.

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Job shop estocástico con minimización del valor esperado del maximum lateness

Autores Maria José Ocampo Monsalve Gabriel Fernando Forero Ortiz Andrea Rivera Torres

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Directora Eliana María González

Los inconvenientes que implica la programación en el ambiente de producción Job shop, hacen referencia a una notoria dificultad para su resolución debido a su naturaleza NP-hard. Sin embargo, las investigaciones en los últimos años han aumentado debido al uso constante de este ambiente productivo en las industrias manufactureras. Según los estudios, la mayor parte de las investigaciones han abordado el problema de programación de Job shop a través de un enfoque determinístico. No obstante, los entornos industriales reales están sujetos a eventos aleatorios como: fallas de maquinaria, tiempos de mantenimiento, duración de tramitación, tiempos de alistamiento, tiempos de disponibilidad, entre muchos otros. El impacto de este proyecto se debe a que, se plantea un Job shop estocástico con minimización del valor esperado del maximum lateness. Considerando los tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia y, tanto las averías en las máquinas como los tiempos de reparación como eventos estocásticos a través de una simheuristica. Los resultados obtenidos demostraron que la simheurística mejora los resultados de simulaciones del modelo en un 37% para instancias 4x4 y en un 11% para instancias 6x6, exponiendo que la simheurística es mejor que un modelo matemático determinístico simulado. Además, se evaluó el desempeño simheurístico, para instancias grandes, en comparación con la simulación de la secuencia de la regla de despacho EDD. Los resultados muestran que el promedio la mejora es del 28% en la distribución logarítmica normal y del 10% en la distribución exponencial. En instancias medianas y grandes el modelo no había obtenido ninguna solución factible luego del tiempo límite de 2 horas de ejecución mientras que la simheuristica la obtuvo en 16 minutos y 30 segundos para las medianas, y 26 minutos y 40 segundos para las grandes

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Proyectos de Grado

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

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Simulador para estudiar la formación y evolución de biopelículas bacterianas en función de la textura de la superficie sobre la que se forman

Autores Adrián Esteban García Ardila Miguel Ángel Beltrán Rodríguez Nicolás Miranda Moreno Juan David Orozco Llerena

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Director Edgar Emir González Jiménez

Las bacterias residen en todos los hábitats de la Tierra. Hasta un 80% de estas no viven como células aisladas, sino que se organizan en comunidades denominadas biopelículas bacterianas. Estas pueden ser consideradas estratégicas para afrontar problemáticas ambientales y energéticas, dado su potencial biotecnológico, por ejemplo, en generación de energía limpia. Sin embargo, existe una contraparte a la utilidad de estas biopelículas, ya que pueden comprometer seriamente la salud, contaminar instrumental médico y degradar equipos. Por consiguiente, la investigación en biopelículas bacterianas se posiciona como un área de gran impacto y utilidad, siempre y cuando se posibilite el control en su formación y evolución, lo que permite su inhibición o promoción. Una aproximación muy usada para obtener dicho control es mediante la manipulación de la textura de la superficie de soporte.

En este sentido, se creó BacFilmSIM, un simulador open-source que permite estudiar la formación y evolución de biopelículas bacterianas en función de la textura de la superficie de soporte, dado que previamente no se contaba con un simulador con esta funcionalidad. BacFilmSIM usa un modelo basado en agentes que permite evaluar cómo una topografía superficial afecta el crecimiento de biopelículas, cualitativa y cuantitativamente. A diferencia de otros simuladores relacionados, BacFilmSIM ofrece: interfaz gráfica, simulación 3D en tiempo real, documentación técnica y de usuario. A corto y mediano plazo, BacFilmSIM apoyará las tareas de investigación relacionadas con control de biopelículas y paralelamente será mejorado y ampliado, tanto por el grupo Gnano de la Facultad como por la comunidad científica interesada en esta área. A largo plazo, los resultados obtenidos del simulador podrían conducir a la implementación de nuevos materiales con diferentes texturas de acuerdo con exigencias definidas por la comunidad científica. El impacto del simulador no solamente sería a nivel científico y tecnológico, sino además social, ambiental, energético y económico.

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Análisis dinámico de aplicaciones monolíticas

Autores William Andres Baquero Rojas Federico Torres Mojica Diego Alejandro Mateus Cruz

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Director Jaime Andrés Pavlich Mariscal

Uno de los mayores retos que se presentan en el sector de las TI es la dificultad de realizar una migración de una aplicación monolítica a una orientada a microservicios. Debido a esta dificultad, se propuso una posible solución por parte de un grupo de profesores del Departamento de Ingeniería de Sistemas, el cual propone una partición óptima parametrizada de microservicios. Esta propuesta fue dividida en cinco principales módulos, uno de ellos es el de análisis dinámico, el cual estuvo a cargo del proyecto A.D.A.M.

Sintetizando, la idea principal del proyecto A.D.A.M busca simplificar y automatizar la identificación de las principales funcionalidades de un sistema, reduciendo tiempos y costos económicos a las organizaciones, permitiéndoles realizar un escalamiento horizontal lo que posibilita la asignación de más recursos a determinadas unidades lógicas. Este escalamiento selectivo ayuda a suministrar de una manera más efectiva los recursos que requiere el sistema.

Como resultado, el proyecto ADAM busco desarrollar una herraEste módulo tiene como objetivo diseñar y construir un sistema mienta de análisis dinámico para aplicaciones monolíticas idenque realice el análisis dinámico de aplicaciones monolíticas, re- tificando las diferentes trazas de ejecución de sus principales copilando datos que permitan identificar las trazas de ejecución funcionalidades, para así facilitar el diseño de posibles micromás frecuentes en tiempo de ejecución. Las trazas de ejecución servicios. se entienden como la secuencia de instrucciones que componen la ejecución de una funcionalidad específica. Finalmente, se usará la información obtenida para enriquecer el grafo de entrada, generado previamente en la fase de ejecución del módulo de análisis estático.

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Aplicación móvil para el acompañamiento de pacientes con problemas de salud mental

Autores Santiago Caro Duque Natalia Villate Obando Nicolas Lopez Fernandez Catalina Morales Cárdenas

Director Miguel Eduardo Torres Moreno

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Hablemos: Aplicación móvil para apoyo a pacientes con problemas de salud mental, supuso la creación de una aplicación móvil para que funcione como una herramienta de apoyo al emprendimiento de La Papaya, en su proyecto “Hablemos de Salud Mental”, sección que nace en consecuencia de los suicidios ocurridos en la Pontificia Universidad Javeriana en los últimos años. Esta busca ofrecer servicios de acompañamiento con expertos, ejercicios e información, dirigida a personas que requieran de atención y de servicios en salud mental que residen en Colombia. Con esta aplicación se logró apoyar la logística de la sección Hablemos de Salud Mental, además de centralizar la información que ellos poseían referente al tema y servir como un canal de comunicación efectivo para los pacientes y los profesionales de la salud.

Hablemos logro la creación de nuevas funcionalidades que le brindaron valor a la entidad, pero por, sobre todo, la aplicación logro mejorar el proceso de agendamiento de citas con profesionales de la salud, facilitando el acceso y la disponibilidad de estos recursos a las personas con necesidad y brindándole una mayor visibilidad a la entidad. Con la futura publicación de la aplicación a las tiendas Google Play Store y App Store, se tendrá más visibilidad y difusión tanto a nivel local (Bogotá), como a nivel nacional. Se espera que más personas que requieran ayuda tengan acceso a estos servicios y mejoren su salud mental. El saber que esta aplicación tendrá un impacto positivo y que realmente servirá para ayudar a personas con problemas, motivó a todos los involucrados a que se esforzaran y se comprometieran, para que así este proyecto se culminara exitosamente. Es un orgullo ayudar a la sociedad desde la ingeniería de sistemas y se espera que este proyecto llegue a muchas mas personas y que las pueda ayudar.

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Campus Connect

Autores Laura Juliana Mora Páez Alejandro Castro Martínez Andres Camilo Muñoz Usamá Daniel Hamilton Smith Santacruz

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Directora Angela Cristina Carrillo Ramos

La vida universitaria normalmente empieza con muchas dudas e inquietudes sobre aspectos de la universidad tanto académicos como sociales, especialmente para los estudiantes. Si bien las instituciones educativas cuentan con servicios para contestar dichas dudas, existen, aún, incertidumbres que quedan sin ser tenidas en cuenta por tales procesos. Para dar una solución a esto, se desarrolló Campus Connect; una aplicación móvil que ofrece a cualquier persona involucrada con la universidad, una herramienta con diversos servicios personalizados, los cuales fueron divididos en tres frentes: sugerencias (de restaurantes, grupos estudiantiles, tips de estudios y monitorias), servicios académicos (control de notas, foros académicos, tips de estudio, calendario y visualización de monitorias) y una funcionalidad de mapas dentro del campus (ruta más rápida y notificación de eventualidades). Cada uno de los frentes presenta una serie de servicios personalizados a través de los cuales se espera que los usuarios resuelvan sus inquietudes respecto a estos temas de una manera más personal y cercana al usuario que utilice los servicios de Campus Connect.

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Integración de aplicativo móvil con algoritmos de procesamiento de imágenes para diagnostico medico

Autores Julio Andrés Mejía Vera Juan Camilo Chafloque Mesia Juan Sebastian Osorio Garcia Abel Santiago Cortés Avendaño

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Director Leonardo Flórez Valencia

El personal de salud que realiza diagnósticos a partir de imágenes médicas no está aprovechando al máximo la tecnología de dispositivos móviles. Como propuesta a esta problemática, el trabajo de grado MVisual es un desarrollo móvil que permite el procesamiento y visualización de estas imágenes. Este aplicativo permite la manipulación de estos archivos por parte del personal médico, dónde los trazos y ajustes sobre la imagen funcionan cómo entradas para algoritmos de computación gráfica. La salida de estos algoritmos provee información adicional que complementan y permiten un diagnóstico eficiente en términos de tiempo y portabilidad. Cabe resaltar que este trabajo de grado es continuación del proyecto cpPlugins, implementado en semestres previos en dónde se desarrolló el servidor usado por nuestra interfaz móvil MVisual. Siguiendo esta línea, la finalización del proyecto permite generar un incentivo y una base para futuros trabajos de investigación. Específicamente aquellos enfocados en la implementación de algoritmos que intervengan diferentes tipos de diagnósticos y el soporte en nuevas plataformas, con el fin de ampliar su alcance. Cómo resultado adicional se pudo determinar a través de encuestas con personal médico, que la interfaz propuesta y las funcionalidades del aplicativo serían de alta utilidad en un escenario real frente al diagnóstico de un paciente. Finalmente se puede determinar que MVisual es una evidencia cómo proyecto investigativo y producto de software, de cómo las tecnología emergentes son relevantes y pueden apoyar en tareas de un área tan crítica cómo son los avances en la medicina.

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Lidérate: Aplicativo para visibilizar luchas sociales y asistir en su continuidad.

Autores Edwin Alejandro Turizo Prieto David Steven López Tovar Esteban Moreno Castillo

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Directora Blanca Elvira Oviedo Torres

Colombia, durante muchos años, ha vivido épocas de violencia en todo su territorio, miles de personas han sido afectadas por los diversos problemas sociopolíticos que ha afrontado el país. Los activistas se han convertido en una parte fundamental para las comunidades que han buscado una transformación hacia el bien en diferentes zonas del Territorio Nacional; son personas que, en ocasiones, se encuentran en un cuadro social adverso y con poca ayuda por parte de entidades gubernamentales y no gubernamentales, además, de estar en regiones de difícil acceso para una atención inmediata. Ante esta problemática, LIDÉRATE es una solución móvil y web que contribuye a que los activistas visibilicen sus iniciativas sociales con el propósito de reducir su estigmatización y se creen redes de apoyo para fortalecer su trabajo. LIDÉRATE provee información que permite agilizar los procesos de solicitud de ayuda y protección al Estado por medio de denuncias y generación de alertas por inteligencia artificial.

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Modelos de atención aplicados a clasificación de textos narrativos

Autores Gustavo Andrés Mendez Hernandez Karol Valentina Yate Vega Kevin Stid Peláez Nimisica Angela Sofia Moreno Rodriguez

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Director Rafael Andres Gonzalez Rivera

Con este proyecto se busca solucionar problemas de negocio asociados al análisis de textos en el contexto específico de la industria audiovisual. El propósito es desarrollar una herramienta que solucione las necesidades del caso WePlot, una startup en el mercado editorial que dentro de su modelo de negocio requiere automatizar el proceso de clasificación de textos narrativos en idiomas portugués o español. Para ello se utilizaron técnicas del estado del arte en NLP (Natural Language Processing) como las arquitecturas transformers, con el fin de clasificar textos según sus temas y según sus arcos narrativos Vonnegut. Adicionalmente, se propuso un modelo de lenguaje general basado en una combinación de las técnicas propuestas por la arquitectura ALBERT y las tareas de entrenamiento propuestas por ELECTRA. Los resultados de aplicación de estos modelos demuestran alta precisión en análisis de sentimiento y clasificación por géneros, aunque la cantidad y naturaleza de los datos para entrenamiento no permiten predicciones adecuadas de arcos narrativos. La existencia de un sistema de Software informático en la startup, añade las consideraciones de un modelo flexible y con la posibilidad de ser consumido desde sistemas externos. Además, a largo plazo se consideran impactos positivos en el ámbito social, económico y ambiental, no sólo para la empresa sino para la industria audiovisual, gracias a que MAACT reduciría costos y aumentaría la efectividad de la clasificación de textos, lo cual generaría más interés por parte de los escritores en mostrar sus obras, y de los productores en darle la oportunidad a nuevos talentos.

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PwA: Sistema asistencial para el soporte emocional de personas con Alzheimer utilizando al robot Pepper

Autores Brayan Ricardo Garcia Morales Juan Diego Osorio Hernández Juan Sebastian León Suarez Maria Fernanda Garces Cala

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Director Enrigue Gonzalez Guerrero

El Alzheimer es una condición neurológica progresiva que afecta en gran medida la realización de actividades de la vida diaria de quien lo padece, lo que implica la presencia permanente de un cuidador. Con el paso de los años, se espera que la cantidad de personas con Alzheimer aumente a mayor velocidad que la cantidad de cuidadores, lo que representa un problema; ya que no se podrá ofrecer al paciente ni la atención ni el cuidado personalizado que requiere. Ante esta problemática, se desarrolló el sistema RES-PwA (Robot Emotional Support for People With Dementia), cuyo objetivo es brindar soporte emocional personalizado a adultos mayores que padecen del Alzheimer en estadios leves y moderados. El sistema está implementado utilizando la arquitectura de agentes BDI-CHA, propuesta por el grupo SIRP de la Pontificia Universidad Javeriana, que favorece tanto el manejo en tiempo real de la información resultante de la interacción con el paciente como la toma acertada de decisiones por parte del sistema. Además, se hace uso del Robot Pepper de SoftBank Robotics, el cual presenta características necesarias en la implementación del sistema para su correcto funcionamiento como: la detección de emociones y la expresión de emociones. De este modo, RES-PwA está en la capacidad de realizar actividades como estimulación musical y cuentería, siguiendo el criterio del estado emocional del usuario. La solución fue validada y verificada por expertos en los campos de gerontología, psicología, interacción humano robot y cuidado de adultos mayores confirmando que el proyecto mitiga efectivamente las emociones no placenteras (tristeza o ira) en los pacientes. Así mismo, la solución marca el inicio de una nueva línea de investigación en el área de robótica y geriatría bajo el marco del grupo de investigación SIRP.

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SATP-J

Autores David Herrera Caicedo Geraldine Sarai Gómez Millán Pablo Alejandro Pulido Avila Daniel Fernández Ulloa

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Director Ricardo Jorge Naranjo Faccini

Se desarrolló un sistema que permite gestionar y realizar terapias psicológicas de forma remota para el servicio de Consultores en Psicología de la Pontificia Universidad Javeriana, el cual tiene como misión brindar atención psicológica a la comunidad extrauniversitaria y permitir a los estudiantes de pregrado y maestría realizar prácticas en diferentes líneas de conocimiento, proporciona canales para efectuar videollamadas, agendar sesiones de terapia y agilizar el proceso de aprobación de los pacientes y la firma de los diferentes consentimientos por parte de estos. Asimismo, registra el tiempo de trabajo y los pacientes tratados por los practicantes o psicólogos, permite realizar el monitoreo de las sesiones de terapia por parte de un observador, del cual solo tiene conocimiento el practicante o supervisor. Se desarrolló mediante un Servidor REST de Spring Boot que recibe solicitudes de una aplicación hibrida (web y móvil) de Flutter. Inicialmente, el impacto de esta plataforma o sistema consiste en agilizar y mejorar el proceso de agendamiento de citas, permitiéndole a los funcionarios del servicio enfocar su tiempo en otras actividades administrativas, en el caso de los pacientes facilita su compromiso con el tratamiento y aumenta su interés, dado que no existen tantos procesos intermedios y se reduce su tiempo de espera. De igual forma, para los practicantes, su proceso de aprendizaje mejora al disponer de nuevas herramientas que además de facilitar las sesiones de terapia, permiten una retroalimentación más profunda por parte de su supervisor asignado. Finalmente, se espera que esta plataforma aporte en la aceptación de la telepsicología como modalidad de psicoterapia y formación de psicólogos.

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Programas POSGRADO

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN ANALÍTICA PARA LA INTELIGENCIA DE NEGOCIOS

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Implementación de NLP para la formulación de estrategias de activación de venta por catálogo de Leonisa

Autores Catalina María Riveros José Luis Urquiza Simbaqueba

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El nivel de satisfacción y las opiniones de los clientes y vendedores sobre los productos y servicios de una compañía son de gran relevancia, ya que reflejan hasta qué punto el rendimiento percibido por estos cumple las expectativas y son una base importante para las decisiones y estrategias que la compañía deba tomar a futuro. En tal sentido La Compañía objeto de este estudio, recolecta de forma periódica por medio de encuestas, las opiniones de su principal canal de venta, las ejecutivas, quienes son su medio de contacto con el cliente final. Así, este proyecto, enmarcado bajo la metodología CRISP-DM, tuvo como objetivo de negocio aumentar el ingreso de La Compañía por medio de estrategias que incrementen la frecuencia de pedido de las ejecutivas, a partir del análisis de los comentarios de las encuestas realizadas. Para su desarrollo, al tratarse de un trabajo con información no estructurada, se emplearon métodos de análisis de datos, particularmente Procesamiento de Lenguaje Natural y Redes Neuronales para la clasificación y análisis de sentimiento de los comentarios, con el fin de obtener información relevante para la modificación o generación de estrategias enfocadas hacia el incremento de las ventas, estimado por medio de un análisis de sensibilidad del ingreso, y la conversión de la percepción.

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Sistema de recomendación especializado en la industria de la moda

Autores Miguel Omar Ríos Cabra Ernesto Stiven Roa Patiño Sebastián Quintero Osorio Juan Sebastián Martínez Marín

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Directores

El trabajo de grado nombrado “Un sistema de recomendación especializado en la industria de la moda” y elaborado para optar por el título de Magister para la inteligencia de negocios, plantea un acercamiento a los diferentes sistemas de recomendación desde una mirada de la industria de la moda, que pretende abordar los sistemas de recomendación de una manera personalizada, buscando ajustarse a las necesidades de los clientes, basados en sus perfiles. Se aborda un objetivo de negocio desde la perspectiva de VIPO Group, una compañía especializada en sistemas de recomendación para la industria de la moda, en donde a partir del mercado actual y de las necesidades de VIPO en su posición de la industria, se propone el problema de negocio que se relaciona directamente con la manera como la empresa debe garantizar una propuesta de valor diferencial en el mercado, que le genere a sus clientes un impacto positivo sobre las ventas. Finalmente, el objetivo de este proyecto es complementar uno de los servicios de VIPO, incluyendo variables asociadas al perfil de compra del cliente que permita aumentar el nivel de personalización de las recomendaciones.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN BIOINGENIERÍA

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Evolution of Network Organization to Characterize Pre-ictal States

Autor Manuel Alejandro Castañeda Garcia

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Directores Catalina Alvarado Rojas Johann Heinz Martínez Huartos Daniel Ricardo Suárez Venegas

La predicción de crisis epilépticas ha sido de gran interés en la investigación clínica. En particular, algunos pacientes no responden al tratamiento farmacológico, y actualmente, no se han encontrado biomarcadores precisos que anticipen las crisis epilépticas. Entre los diferentes enfoques para comprender los fenómenos cerebrales, la ciencia de redes ha sido de gran interés en epilepsia, debido a sus interpretaciones a nivel macro/micro. Se ha sugerido que las características de las redes epilépticas varían con el tiempo, principalmente durante las crisis. Por lo tanto, en este proyecto se propone evaluar la dinámica de la red antes del inicio de las crisis, el llamado período pre-ictal. En primer lugar, se realizó un preprocesamiento de la señal para reducir la dimensión de los datos. En segundo lugar, se hizo un análisis de conectividad funcional utilizando la correlación de Pearson para calcular la sincronización entre los electrodos. En tercer lugar, se realizó la extracción de características de las diferentes matrices para usar como entrada para el paso final, la clasificación no supervisada utilizando k-means. En este estudio, fue posible clasificar los períodos pre-ictales de 40 a 80 minutos antes del inicio de las crisis. Se logró un F1-score mayor del 70 \% en 13/17 pacientes y más del 85\% en tres de ellos. Finalmente, se identificaron características relevantes de la conectividad funcional que podrían estar asociadas con estados pre-ictales.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

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Evaluación de las propiedades mecánicas y de durabilidad del UHPC expuesto al ataque del lixiviado producto de residuos orgánicos.

Autor Luisa Fernanda Lozano Acosta Carol Nattaly Gutierrez Olarte

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Directores Yezid Alexander Alvarado Vargas Vivian Andrea Ulloa Mayorga

El propósito de este artículo es evaluar la influencia de la exposición de un UHPC frente a un lixiviado orgánico fabricado en laboratorio, sobre algunas propiedades mecánicas y de durabilidad. Para alcanzar este objetivo, se caracterizó un lixiviado producto de residuos orgánicos con el fin de simularlo en condiciones de laboratorio. Posteriormente, diferentes muestras fueron sometidas a diferentes estados de inmersión, inmersión continua en lixiviado (IC), inmersión secado en lixiviado (IS) e inmersión continua en agua (IA). Se encontró que las propiedades mecánicas y de durabilidad de un UHPC se ven afectadas por la exposición a lixiviados, sin embargo, esta afectación es inferior a la de un concreto convencional.

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Autor Paula Rossana Galindo Jaramillo Anyi Lizeth Hernández Niño

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Directores Daniel Ruiz José Gustavo Martínez

El 90% de los edificios patrimoniales en Colombia están construidos en tierra, los españoles que conquistaron la zona andina latinoamericana construyeron edificios en adobe y tapia pisada los cuales cuentan con características que los hacen vulnerables. La mayoría se encuentran ubicados en zonas de amenaza sísmica intermedia y alta. Considerando lo anterior, en 2019 se incluyó la norma AIS-610-EP-2017 en la reglamentación sismo-resistente del país (norma para reforzamiento sísmico de edificios patrimoniales en tierra). Utilizando esta norma, se analizaron dos edificios construidos en el siglo XVI, uno de 1 piso y otro de 2 pisos. Para cada uno de estos se implementó el reforzamiento mediante entramados de platinas de acero (o de madera) (de 100mm de ancho y 6.35mm de espesor), instaladas cada 0,50 m, 1 m y 2 m entre sí por ambas caras del muro con pernos en cada una de sus intersecciones de elementos metálicos, complementado con un diafragma rígido en concreto y tierra. Los resultados indican que, para cargas sísmicas, solo el 24% de los muros sin refuerzo tendrían esfuerzos menores que la resistencia a la tracción de la tierra, mientras que en los muros reforzados este porcentaje es del 98%. Así mismo, los esfuerzos en los elementos de refuerzo (acero y madera) se mantienen por debajo de los límites permisibles. Estos resultados permiten evidenciar la importancia de realizar intervenciones a tiempo a las estructuras patrimoniales construidas en tierra, con el propósito de preservarlas y entender su valor como patrimonio, donde es nuestra responsabilidad mantenerlos para continuar el legado que se transmite de generación en generación y como también la protección de las vidas humanas que hacen uso de ellas.

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Comportamiento a la fatiga por flexión de un concreto tixotrópico de ultra alto desempeño reforzado con fibras de acero (UHPC)

Autora Anny Carolina Medicis Burgos

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Directores Yezid Alvarado Hermes Vacca

La infraestructura vial como motor principal de la economía de un país, debe garantizar las necesidades del flujo vehicular y soportar las condiciones climatológicas. El creciente desarrollo automotriz y el intercambio de bienes y servicios pone como reto a la ingeniería de pavimentos aplicar materiales y tecnologías innovadoras. Por ello, este trabajo de grado contribuyó en investigar la aplicación del concreto de ultra alto desempeño (UHPC) en capas de rodadura. Las propiedades superiores del UHPC, comparado con otros materiales, permiten reducir el tamaño de los elementos estructurales y aumentar su desempeño y vida útil. Sin embargo, dadas las características autonivelantes del UHPC, no es adecuado su empleo en vías con pendientes pronunciadas. No obstante, al modificar su reología consiguiendo un UHPC tixotrópico es factible su aplicación en terrenos con diferentes condiciones topográficas. Asimismo, para evaluar el desempeño del pavimento en función de los ciclos de carga producidos por el paso de los vehículos, es importante estudiar el comportamiento a fatiga. Los resultados obtenidos en el trabajo de grado demostraron que la modificación reológica del UHPC permitieron crear un UHPC tixotrópico con un aumento en su viscosidad y esfuerzo de fluencia, así como, un incremento de la resistencia a flexión del 58%, permitiendo su aplicación en estructuras de pavimento con diferentes pendientes. De otra parte, el estudio del comportamiento a fatiga demostró que el UHPC autonivelante y tixotrópico son capaces de soportar millones de ciclos a altos niveles de carga, incluso estando fisurados. Finalmente, la investigación demostró la viabilidad y potencial uso del UHPC tixotrópico como material para capas de rodadura.

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Análisis experimental de elementos de confinamiento para la rehabilitación de edificaciones patrimoniales en tapia pisada

Autor Cristian David Bran Guevara Daniel Andrés Suesca Ortiz

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Directores Daniel Ruiz

La construcción en tierra es una de las técnicas más antiguas de la que se tiene conocimiento. Sin embargo, su comportamiento estructural presenta problemas de vulnerabilidad debido a diferentes variables como una mala conformación del sistema estructural y bajas propiedades mecánicas de la tierra. Es por esto que en el 2019 fue vinculada al reglamento colombiano de construcción sismo resistente la norma AIS-610-EP-2017 en la cual se estipula la evaluación e intervención de edificaciones patrimoniales de uno y dos pisos de adobe y tapia pisada. Basados en esta normativa se realizaron ensayos de flexión a vigas de tapia pisada con entramados de acero. Los resultados arrojan que un incremento del área de acero en los muros supone un aumento de al menos el 300% en la resistencia a la flexión en muros sometidos a cargas perpendiculares al plano. Los aportes de esta investigación contribuirán a la preservación de nuestro patrimonio histórico y a la reivindicación de nuestras técnicas como una alternativa de construcción en el presente.

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Proyectos de Grado

MAESTRÍA EN ENERGÍA Y SOSTENIBILIDAD

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Modelo de Gestión Óptima de Portafolios para un Agregador de Respuesta de la Demanda

Autores Pedro Nel Ovalle Pulido

Directores Jose Reinaldo Vuelvas

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El diseño de un modelo de gestión óptima es necesario para la dinamización de la respuesta de demanda en el mercado, lo cual posibilita la participación coordinada de los pequeños consumidores y genera beneficios tanto para éstos como para el Mercado y el Agregador. El diseño de este modelo es un incentivo para implementación de los programas que permitan desarrollar todo el potencial teórico de la Respuesta de Demanda, en el escenario real del mercado eléctrico. El trabajo de investigación desarrolla el diseño de un modelo de optimización de la gestión de un Agregador de Respuesta de Demanda de Electricidad que interactúa en tres fases diferentes, dos de ellas ante el mercado mayorista de electricidad, participando tanto en el mercado del Día Antes como en el mercado de Balance, además de su interacción con los consumidores, a través de un portafolio de contratos diversos, en los cuales se apoya para adelantar su gestión económica. Este modelo concatena la gestión del Agregador aguas arriba y aguas abajo, de manera tal que permite analizar la factibilidad económica de su modelo de negocio y las alternativas con que puede contar, basado en las características de los contratos incluidos en su portafolio. Un aspecto fundamental en este modelo es el involucrar las preferencias de los consumidores a través de los conceptos de elasticidad precio propia y cruzada, que permiten establecer una respuesta de alta probabilidad de ocurrencia descartando la posibilidad de “gaming”, presente al utilizar métodos estadísticos de corto plazo para establecer una línea base sobre la cual se cuantifique la reducción efectiva de su consumo.

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Otros Trabajos de Grado Reconocidos PROGRAMAS DE PREGRADO

Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica Sistema de visualización 3D no invasivo en pantalla estándar Autores Karen Andrea Beltrán Silva Laura Alejandra Estupiñán Martínez

Director Juan Carlos Giraldo

Proyecto de Grado Carrera de Ingeniería Industrial Minimización de tardanza/adelanto en un No-Wait Flow Shop con tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia Autores Valentina Gómez Fuentes Nicolás Remolina Gómez Leidy Johana Posos Rodriguez Andrés Felipe Guevara Guevara

Directora Eliana María González Neira

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Facultad de Ingeniería

RECONOCIMIENTOS A LA EXCELENCIA ACADÉMICA MEJORES TRABAJOS DE GRADO

2021 3

Mejores trabajos de grado de Ingeniería

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